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05 de marzo de 2021
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Ráfagas

No. 265

Premios Nobel 2020

El Premio Nobel de Física se otorgó a tres investigadores. Una mitad es para el matemático británico Roger Penrose, de la Universidad de Oxford, por demostrar que la teoría general de la relatividad de Einstein predice la formación de agujeros negros en muy diversas circunstancias. La otra mitad se otorgó de manera conjunta al alemán Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, y a la estadounidense Andrea Ghez, de la Universidad de California, por descubrir un objeto compacto supermasivo (un agujero negro) en el centro de nuestra galaxia.

En la teoría general de la relatividad de Einstein la gravedad no es una fuerza, como en la teoría de Newton. La presencia de un cuerpo como la Tierra deforma el espacio-tiempo y esta deformación es lo que percibimos como atracción gravitacional. La Luna no es atraída por la Tierra, sino que se mueve libremente siguiendo una trayectoria curvada por la presencia de nuestro planeta. La prueba más famosa de la teoría de la relatividad general se produjo cuando se confirmó que los rayos de luz, que se mueven en línea recta en ausencia de gravedad, también ven sus trayectorias alteradas por la curvatura del espacio-tiempo en torno a un objeto masivo.

Pero desde el principio los físicos se dieron cuenta de que la teoría hacía una predicción asombrosa: en ciertas condiciones muy especiales, un cuerpo esférico muy denso podía producir una deformación espacio-temporal tan grande que ni la luz escaparía de sus garras. Las condiciones en que se formaban estos objetos y sus consecuencias parecían tan absurdas, que el mismo Einstein nunca creyó que pudieran existir en la naturaleza. Diez años después de la muerte de Einstein, Roger Penrose demostró matemáticamente que estos objetos, que se empezaban a conocer como hoyos negros, no son solo una predicción caprichosa e insólita. Al contrario, son un “rasgo distintivo de la teoría” y se forman inevitablemente cuando la materia se comprime lo suficiente.

Muchos años después, Ghez y Genzel y sus equipos científicos desarrollaron independientemente métodos para ver a través de las enormes nubes de gas y polvo interestelar que obstruyen la línea visual hasta el centro de la Vía Láctea. Con estas técnicas observaron durante muchos años el movimiento de estrellas individuales que giran en torno a un objeto invisible y muy compacto que las mantiene en órbita a velocidades vertiginosas. A partir de estos movimientos los equipos de Ghez y Genzel deducen que el objeto tiene una masa casi cuatro millones de veces la del Sol concentrada en una región muy pequeña. Esto confirma lo que se sospechaba desde hace mucho: en el centro de nuestra galaxia (y posiblemente de la mayoría de las galaxias) hay un hoyo negro. 

En 2019 pudimos ver por primera vez la imagen del horizonte de un hoyo negro que se encuentra en el centro de la galaxia M87. Esto fue el resultado de un proyecto en el que se reunieron ocho radiotelescopios terrestres para captar simultáneamente esta imagen. Uno de ellos fue el Gran Telescopio Milimétrico “Alfonso Serrano”, situado en la cima del volcán Sierra Negra, en México.

El Premio Nobel de Fisiología o Medicina se otorgó de manera conjunta a los estadounidenses Harvey J. Alter, Charles M. Rice y al británico Michael Houghton por su descubrimiento e identificación del virus de la hepatitis C. Este hallazgo ha permitido desarrollar medicamentos que han salvado millones de vidas.

Ya sabíamos que ciertos tipos de hepatitis pueden deberse al consumo excesivo de alcohol, a toxinas ambientales o a enfermedades autoinmunes, pero lo más común es que la causa sea un virus. Desde los años 40 se conocían dos tipos de hepatitis viral, llamados A y B. El tipo A se transmite por agua y alimentos contaminados y por lo general tiene poco o ningún impacto a largo plazo en el paciente. El tipo B se adquiere por contacto con sangre o fluidos humanos contaminados y tiene efectos más graves. En algunos casos llega a producir cirrosis o incluso cáncer de hígado. Las personas infectadas con este tipo de virus pueden no presentar síntomas durante muchos años. La hepatitis B es causa de millones de muertes al año.

Harvey Alter y su equipo de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, descubrieron que un gran número de personas que recibieron transfusiones de sangre libre de hepatitis A y B desarrollaron un tipo de hepatitis crónica causada por un virus que también infecta a los chimpancés. A este nuevo virus lo llamaron hepatitis no A no B y durante más de una década trataron infructuosamente de descifrar su naturaleza. Houghton y su equipo de la empresa farmacéutica Chiron lograron aislar este nuevo virus que pertenece a la familia Flaviviridae, igual que otros virus de importancia médica como el del dengue y el del zika, y lo llamaron virus de hepatitis C. Pero aún no se sabía si era el único responsable de este tipo de hepatitis.

Rice, de la Universidad Washington de San Luis, Misuri, realizó una serie de experimentos con chimpancés y descubrió que este virus se transmitía por medio de transfusiones sanguíneas de una persona infectada. La Organización Mundial de la Salud calcula que en 2016 murieron cerca de 400000 personas por el virus de la hepatitis C. Actualmente, gracias a estos descubrimientos, se han desarrollado fármacos antivirales, como el Sofosbuvir, aprobado en 2013, que pueden curar más de 95 % de estos casos. Este fármaco se está investigando ahora como posible tratamiento de la COVID-19.

El Premio Nobel de Química fue para la francesa Emmanuelle Charpentier, de la Unidad Max Planck para la Ciencia de Patógenos, en Berlín, Alemania, y para la estadounidense Jennifer Doudna, de la Universidad de California, por el desarrollo de la técnica CRISPR/Cas9, que permite localizar con asombrosa precisión cualquier secuencia del código genético del organismo que sea y cortarlo.

El material genético de los seres vivos es similar a una gigantesca biblioteca con textos escritos con solo cuatro letras. Las moléculas de ADN o ARN contienen la información necesaria para la construcción y funcionamiento de un organismo.

Charpentier descubrió una molécula desconocida hasta entonces en la bacteria Streptococcus pyogenes, el transARN, parte del sistema inmune de la bacteria, que le permite identificar y cortar una sección específica del material genético de un virus para inactivarlo y evitar que la dañe.

En 2011 Charpentier empezó a colaborar con Doudna, bioquímica experta en ARN. Juntas aprendieron a utilizar estas tijeras genéticas y reprogramarlas para que cortaran cualquier sección del ADN. Esta herramienta permite editar el material genético de una manera similar a como lo hace un editor de textos. Existen más de 7 000 enfermedades hereditarias causadas por un solo gen que afectan a millones de personas; la edición genética podría ser un arma muy poderosa contra ellas.

Además, con la técnica CRISPR/Cas9 se están desarrollado nuevos medicamentos para tratar diversos tipos de cáncer. Y en el campo de la agricultura ha permitido desarrollar cultivos que toleran el exceso de humedad o sequía y resisten plagas.

Pero hay un problema, si esta herramienta se usa en células germinales, es decir espermatozoides y óvulos o sus precursores, las modificaciones y posibles efectos secundarios indeseables serían hereditarios.

Suelos para la vida

Se habla mucho de la riqueza biológica de México, resultado de la convergencia en nuestro territorio del clima neártico y el neotropical, de lo intrincado de su topografía, de la cantidad de ríos que lo cruzan y de sus diferentes microclimas. Es casi imposible no asombrarse al ver la vida en los bosques de niebla o en las selvas del sureste, e incluso en las zonas áridas del norte del país. Lo que requiere un ojo más entrenado es entender que detrás de todas estas maravillas naturales está la fertilidad del suelo.

El suelo no es solo un sustrato para que crezcan los árboles y otras plantas; es la base de la vida en la naturaleza: una gran reserva de carbono y un sitio que capta y filtra el agua. Un suelo rico en nutrientes (resultado de la descomposición de las plantas y animales que viven en su superficie), agua y minerales, es esencial para alojar plantas silvestres o cultivadas. Y es el hogar de millones de insectos, pequeños vertebrados, bacterias, hongos y otros microorganismos; también es un recurso no renovable.

La ONU designó el 5 de noviembre Día Mundial del Suelo como medida para intentar frenar las amenazas a este recurso: cambio de uso de suelo, contaminación, tala, crecimiento urbano y por supuesto los efectos del cambio climático. Se calcula que cada cinco segundos se erosiona en la Tierra una superficie equivalente a un campo de fútbol. El suelo fértil es un recurso limitado que es necesario proteger.

Técnica maya para purificar el agua

Los antiguos mayas del sureste de México y de Guatemala son célebres por varias razones: su arquitectura, su conocimiento de las propiedades medicinales de las plantas y su dominio de la astronomía y las matemáticas. Un descubrimiento realizado por investigadores de la Universidad de Cincinnati, el Instituto de Antropología e Historia de Guatemala y la Fundación Patrimonio Cultural y Natural Maya añade un desarrollo tecnológico: en la ciudad de Tikal, Guatemala, los mayas conocían la forma de filtrar el agua, el sistema más antiguo del que se tenga noticia.

Tikal es uno de los centros urbanos más grandes y poderosos de la civilización maya precolombina. Su población quizá llegaba a los 45 000 habitantes. Su arquitectura monumental data del siglo IV a. C., y alcanzó su apogeo durante el Periodo Clásico, entre el 200 y el 900 d. C. El nombre Tikal parece derivar de las palabras ti ak’al, que en idioma maya peninsular significa “pozo de agua”.

En esta región la época de secas abarca de noviembre a abril. En esos meses la población dependía de agua almacenada que había que mantener limpia. Se conocen reservorios de agua antiguos desde hace años, pero recientemente, analizando el agua de uno de ellos, los investigadores encontraron que tenía significativamente menos contaminantes como metales pesados, toxinas producidas por algas y minerales asociados a heces que los otros. El equipo estudió los sedimentos del fondo de ese reservorio y descubrió que había cuatro capas de varios centímetros de espesor de pequeños cristales de cuarzo, que filtran el agua, pero no eliminan microbios. Al analizarla con más detalle, encontraron miles de cristales de zeolita, mineral volcánico cuya estructura porosa atrapa tanto microbios como minerales pesados. Muchos filtros actuales utilizan este mineral para limpiar el agua.

Los investigadores localizaron a 30 km de Tikal una formación rocosa rica en zeolita y cuarzo que pudo ser la fuente de estos minerales. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Scientific Reports. El artículo concluye que es poco probable que los mayas conocieran en detalle las propiedades de la zeolita, pero sí reconocieron su capacidad de purificar el agua.

 

Martha Duhne

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