Del universo al cromosoma Y

Imagen de la primera foto detallada de la infancia del universo realizada por el WMAP (fuente: NASA)

La infancia del universo, los micro-RNAs, el cromosoma Y, los cincuenta años de la publicación de la molécula de DNA, los hallazgos en Atapuerca, la neurociencia y las células troncales son algunos de los hechos que han protagonizado el 2003. El Cultural ha consultado a cinco grandes personalidades del mundo de la ciencia para que expliquen sus cinco acontecimientos, los que, en su opinión, han marcado la excelencia científica: Antonio Fernández-Rañada, catedrático de Electromagnetismo de la Universidad Complutense de Madrid; Pedro García Barreno, médico y académico de Ciencias; Francisco García-Olmedo, bioquímico de la Universidad Politécnica de Madrid; Francisco J. Ynduráin, catedrático de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid y académico de Ciencias, y Francisco Mora, Fisiólogo de la Universidad Complutense de Madrid. Además, José Manuel Sánchez Ron, académico y catedrático de Historia de la Ciencia de la Universidad Autónoma de Madrid, analiza la situación de la ciencia en España durante este año 2003.

Antonio Fernández-Rañada
Foto del universo recién nacido. El satélite de NASA WMAP consiguió terminar en febrero unas medidas del universo primitivo sorprendentemente precisas. Pudo fotografiarlo cuando era un recién nacido de sólo 380.000 años y acababa de hacerse transparente, usando como luz las microondas del fondo de radiación cósmica. Lo más notable es la exactitud con que ha detectado los pequeños grumos calientes de la sopa cósmica a cuyo alrededor se aglutinaron las galaxias, o sea, las semillas de las estructuras hoy visibles, algo así como el genoma del cosmos. Los nuevos datos confirman un universo de 13.700 millones de años, compuesto por materia ordinaria (4 %), materia oscura (23 %) y energía oscura (73 %). No tenemos ni idea de qué son estas dos cosas, pero el WMAP nos ayudará seguramente a entenderlas.
Rectificador nanométrico superconductor. Un obstáculo en el camino de la miniaturización de circuitos electrónicos es su deterioro por calentamiento. José Luis Vicent, de la Universidad Complutense, y seis colaboradores de esa misma institución, del Centro Nacional de Microelectrónica del CSIC, del RIKEN japonés y la Universidad de Michigan han conseguido un rectificador de corriente fabricado con superconductores, que no se calientan por no ofrecer resistencia a la corriente. Se basa en vórtices magnéticos moviéndose en un dispositivo que sólo mide unas millonésimas de milímetro (eso indica el prefijo nano). Vicent y sus colegas informan de ello el 14 de noviembre en la revista Science, que lo destaca, con sólo tres, en un registro de trabajos de física publicados en el 2003 cuyas consecuencias se espera sean importantes.
Se estabiliza el metano atmosférico. Un equipo de climatólogos del Centro de Monitorización del Clima de Boulder, EUA, y del Instituto Holandés de Estudios Espaciales informó en octubre que la cantidad de metano atmosférico ha dejado de crecer entre 1999 y 2002. El gas metano, producido en procesos industriales, en algunos cultivos y por la mala gestión de basuras, tiene un importante efecto invernadero, si bien menos que el CO2. Se cree que esa estabilización es debida al cierre de algunas actividades entre 1991 y 1995. La noticia es buena pues prueba que la acción humana sí puede frenar el cambio climático. Un argumento fuerte a favor del cumplimiento de los acuerdos de Kyoto.
Buen año de Atapuerca. Según informa Juan Luis Arsuaga, el equipo de Atapuerca ha encontrado este año en la Sima del Elefante utensilios de piedra con una antigöedad en el entorno de un millón y medio de años. Se puede asegurar por tanto que el hombre estaba ya en Europa en esa fecha, si bien no se ha podido determinar todavía qué especie humana los produjo. Este dato es importante para aclarar los flujos migratorios de aquellos antepasados nuestros. La noticia se añade al hallazgo en la Gran Dolina de una mandíbula de Homo antecessor, especie descubierta en el mismo lugar en 1994, y de cientos de otros fósiles humanos en la Sima de los Huesos.
Desierto.

Pedro García Barreno
Origen del Homo sapiens. La validez del modelo de migraciones africanas para el origen del Homo sapiens ha sido cuestionado sobre la base de la ausencia de fósiles homínidos africanos en el periodo crítico comprendido entre 100.000 y 300.000 años atrás. Nuevos hallazgos en Etiopía parece que pueden ayudar a resolver tal carencia. Un cráneo adulto casi completo y otro parcialmente conservado de un niño han sido datados con una antigöedad de 160.000 años, por lo que representan los restos fósiles disponibles más antiguos que pueden asignarse fidedignamente al Homo sapiens moderno. Ello también demuestra que los humanos modernos emergieron antes que los Neandertales clásicos desaparecieran de Eurasia (Nature 423, 12 junio 29.003).
Geometría del universo. ¿Es el universo infinito? Un análisis de los datos astronómicos facilitados por la sonda espacial Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), que mide las fluctuaciones de la temperatura en la radiación remanente del big bang, sugiere que el universo es finito y que tiene una topología específica (espacio dodecaédrico de Poincare). De confirmarse, representaría uno de los mayores descubrimientos sobre la naturaleza del universo (Nature 425, 9 octubre 2003).
Micro ARN. Hace una década se describió una forma de regulación génica que utiliza pequeñas moléculas de ARN que se acoplan a otras mayores, pero se pensó que tenía poca significación en el control celular. Los microARNs (miARNs) son agentes reguladores formados por, aproximadamente, 22 ribonucleótidos. Hallazgos recientes involucran los miARNs en los procesos de regulación del desarrollo, en los programas apoptóticos o en la diferenciación neuronal. Entre las muchas preguntas sin contestar destaca la de quién controla la expresión de los genes que codifican los miARNs (Nature 425, 18 septiembre 2003).
Cromosoma "masculino" humano. El análisis de la secuencia en detalle de la región masculino-específica del cromosoma Y, muestra un mosaico complejo de elementos secuenciales repetidos que incluyen remanentes ancestrales de los cromosomas a partir de los que evolucionaron los cromosomas humanos sexuales X e Y. La comparación de las secuencias de los cromosomas Y humanos con los de los grandes monos muestra que algunas secuencias se establecieron antes que los linajes humano y chimpancé divergieran hace cinco millones de años. También indica que la conversión génica puede ser más frecuente de lo que se había sospechado y apoya un punto de vista más dinámico del cambio genómico. De ser así, las mutaciones no serían ocasionales (estimación de 100-100 nuevos pares de bases en cada individuo) en cada generación sino que, quizás, ocurren con una frecuencia de miles de eventos (Nature 423, 19 junio 2003).
Oocitos a partir de células troncales. La continuidad de las especies requiere la formación y desarrollo de células germinales sexuales. Las células troncales embrionarias en cultivo se consideran, en términos generales, pluripotentes más que totipotentes porque no son capaces de generar células de la línea germinal bajo condiciones de diferenciación. Un grupo de investigadores ha demostrado que células troncales embrionarias de ratón en cultivo puede desarrollarse en oogonias que entran en meiosis, reclutan células adyacentes para formar estructuras de tipo folicular y, posteriormente, producen blastocistos. La oogénesis en cultivo puede contribuir al desarrollo de diferentes áreas que incluyen la transferencia de núcleos y la manipulación del linaje germinal, la tecnología de fertilización, y la diferenciación e interacción de células somáticas y germinales. (Science 300, 2 mayo 2003).

Francisco García-Olmedo
Aplicación de la técnica del análisis clonal a la biología del desarrollo. La aplicación de la técnica del análisis clonal a problemas de la biología del desarrollo, tema en el que realizó trabajos pioneros Antonio García-Bellido, ha permitido comprender cómo en las plantas los tejidos adquieren su tamaño y forma. La técnica permite marcar y seguir las células que se dividen en la formación de un órgano. Esta aproximación ha mostrado que la formación de un pétalo se rige por mecanismos no distintos de los que operan en la formación de un ala de Drosophila, un ejemplo más del paralelismo entre reinos biológicos distantes que se está poniendo de manifiesto gracias a los recientes avances de la genómica y la proteómica.
Relevancia de micro RNAs. A lo largo de este año se ha puesto de manifiesto la importancia que la presencia de cientos de pequeñas moléculas de RNA distintas puede tener en la regulación de los genes. Estos micro-RNAs ejercen su acción mediante unión a RNAs más largos y se ha mostrado su relevancia en el desarrollo de plantas y animales.
El mosaico del cromosoma Y. Entre los frutos de la secuenciación del genoma humano puede interesar a algunos la observación de que la región específicamente masculina del cromosoma Y es un mosaico de secuencias discretas. Esta región, que diferencia a los dos sexos y comprende el 95 por ciento de la longitud del cromosoma Y, incluye 78 genes que codifican proteínas y que colectivamente generan 27 proteínas complejas.
Avances en lo extremadamente pequeño. En el ámbito de lo extremadamente pequeño se desenvuelven distintas ramas de la ciencia: nanotecnología (artilugios varios), química (manipulación de moléculas individuales mediante la punta de un microscopio de túnel) o la microscopia electrónica (la revelación, por ejemplo, de las precisas habilidades gimnásticas de los distintos dominios de la proteína dineína, que se comporta como un verdadero motor molecular).
Respuestas a la obesidad y diabetes. En respuesta a lo que podríamos denominar dos grandes epidemias del siglo XXI -la obesidad y la diabetes de tipo 2- se han realizado avances importantes en el desvelamiento de las piezas moleculares que forma parte de los mecanismos involucrados en dichos fenómenos. Estas aportaciones abren el camino al desarrollo de fármacos eficaces, aunque se está todavía lejos de conseguirlos.

Francisco J. Ynduráin
Los acontecimientos siguientes son los que creo más relevantes en el ámbito de la física, astrofísica y cosmología.
Detector SNO. El detector conocido como ‘SNO' de Sudbury, en Canadá, ha confirmado que los neutrinos tienen masa, y ha fijado unívocamente el esquema de estas masas (cómo son, cómo se mezclan, etc.)
Resultados del WMAP. El satélite WMAP, sucesor de Cobe, ha confirmado que el 95% de la energía del universo es la llamada "energía oscura" (que se llama así porque no sabemos qué es), pero que hace que las partes más alejadas del universo se alejen de nosotros, y entre sí, más rápido de lo que lo hacen las más próximas.
Chorros de rayos gamma. Se tiene una posible explicación de los chorros de rayos gamma que se reciben de cuando en cuando: se ha detectado uno de estos chorros coincidiendo con una hipernova (una estrella que explota con aún más fuerza que una supernova).
Observatorio Chandra. El observatorio de rayos X conocido como Chandra ha encontrado evidencia de un objeto que, muy probablemente, sea un agujero negro girando a gran velocidad.
Los tres estadios del Big Bang. El Big Bang produjo el universo actual a traves de tres estadios (no dos, como se creía hasta ahora).

Francisco Mora
La molécula de DNA. En este mismo año 2003 celebramos el 50 aniversario de la publicación en la revista Nature de la estructura de la molécula de DNA, la molécula que alberga los códigos de la herencia. Y este mismo año hemos desentrañado por fin, casi completamente, el código genético del ser humano. Se ha dado un paso de gigante en esa "diabólica" aventura que nos lleva a las profundidades de nosotros mismos.
La mayoría de las enfermedades humanas son poligénicas. El conocimiento de este genoma nos lleva a saber que la mayoría de las enfermedades graves que nos afectan son producidas no por un solo gen defectuoso sino por la interacción de muchos genes. Y esta interacción de genes susceptibles a expresar la enfermedad no es posible a menos que se haga en un medio ambiente determinado. Ello lleva un mensaje que era impensable hasta hace muy poco: muy pocos seres humanos vienen "predeterminados" a padecer una enfermedad. La enfermedad, pues, no depende tanto de nuestros genes como de nuestra interacción con el mundo.
Medicina predictiva. Nos llevará, no a curar las enfermedades, sino a impedir que estas aparezcan. En este 2003 se ha anunciado que quizás en menos de diez años cada ser humano podría disponer y conocer la estructura de su propio genoma y los "locus" genéticos susceptibles de padecer una enfermedad. Junto a ello ya se ha comenzado a estudiar con metodología científica el AMBIOMA, es decir, ese mundo que incluye todo aquello que nos envuelve y rodea, desde lo físico y lo químico a la interacción constante con los demás seres humanos.
Perfeccionamiento de las nuevas técnicas de imagen cerebral. En este mismo año diversos artículos en las revistas Nature y Science han sido testigos del progreso en el conocimiento de ese gran misterio pendiente que es cómo funciona el cerebro humano. Y con ello, cómo ese cerebro destila la mente. No sólo han contribuido a ello las técnicas de imagen, cuyos premios Nobel de Física de este 2003 han contribuido de manera sobresaliente, sino que ello ha llevado a dar cierta luz a la Psiquiatría.
Por la ciencia a la nueva cultura. Las Neurociencias están cambiando la visión de las ciencias, las humanidades y las artes. El tema NEURO está constituyendo desde este mismo año 2003, una de las VANGUARDIAS DE LA CULTURA. Desde la neuroFILOSOFíA y la NeuroLINGöISTICA a la NeuroSOCIOLOGíA, la NeuroTEOLOGíA, la NeuroECONOMíA, la NeuroARQUITECTURA y el NeuroARTE.