La lectura de los 'bloques de la vida' por una inteligencia artificial, avance del año. La revista también destaca la obtención de ADN antiguo sin fósiles, del mismo suelo, con participación española
Estructuras de proteínas que representan los datos obtenidos a través de AlphaFold - AlphaFold / Karen Arnott / EMBL-EBILa revista 'Science' ha escogido como gran avance de 2021 un sueño perseguido desde hace casi cincuenta años por la comunidad científica: conocer la forma de las proteínas, los ladrillos básicos sobre los que se sustenta la vida. Lo ha conseguido la inteligencia artificial, cambiando para siempre la biología y la medicina. Quizás para el gran público no resulte un descubrimiento de impacto, pero para la ciencia supone una auténtica revolución. En cuestión de minutos y con gran precisión, los investigadores podrán obtener información muy relevante sobre las proteínas involucradas en distintas enfermedades y desarrollar así mejores fármacos. En la lista de grandes descubrimientos de la publicación, también se incluye la obtención por primera vez de ADN humano antiguo sin fósiles, del polvo del suelo, una investigación llevada a cabo en el yacimiento de Atapuerca y en la que han participado científicos españoles.
Además, destacan el desarrollo de píldoras para combatir el Covid-19, las observaciones sísmicas de Marte, la aplicación del 'corta-pega genético' directamente dentro del cuerpo o prometedores avances en la generación de la energía de fusión.
La inteligencia artificial desentraña la vida
Las proteínas son los componentes básicos de la vida y sus funciones, fundamentales para casi todos los procesos biológicos, están directamente relacionadas con su forma tridimensional. Durante casi 50 años, los científicos han luchado por resolver cómo se pliegan estas estructuras, pero apenas habían conseguido descifrarlas. Resultaba un trabajo arduo, costoso y que requería mucho tiempo.
Este año, dos inteligencias artificiales bautizadas como AlphaFold (desarrollada por DeepMind, una empresa comprada por Google) y RoseTTA-fold lograron lo que parece ser una revolución científica sin precedentes, al ser capaces de predecir de forma precisa y rápida (en minutos) las estructuras de las proteínas, incluyendo decenas de miles del genoma humano, a partir de los aminoácidos que contienen.
La técnica, que utiliza el aprendizaje profundo, promete acelerar el descubrimiento científico enormemente. Puede resultar extraordinario para el estudio de múltiples enfermedades. Muchas de las estructuras generadas son directamente relevantes para la salud humana, incluidas las proteínas asociadas con el metabolismo de los lípidos, los trastornos inflamatorios y el crecimiento de células cancerosas.
Además, los autores de ambos grupos han puesto sus datos a disposición de los investigadores de forma gratuita, ampliando en gran medida la accesibilidad para obtener estructuras de proteínas.
El profesor Arsuaga en la Galería de las Estatuas, en Atapuerca - Javier Trueba. Madrid Scientific Films
ADN del mismo suelo
Un equipo del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva anunció en abril un hito científico sin precedentes. Por primera vez, los investigadores habían conseguido obtener ADN mitocondrial y nuclear de una especie humana (el hombre de Neandertal) sin necesidad de huesos fósiles, directamente de los sedimentos de dos cuevas de los montes Altai en Siberia (Denisova y Chagyrscaya), y de la Galería de las Estatuas de la Cueva Mayor, en Atapuerca. Juan Luis Arsuaga, codirector de los yacimientos burgaleses y uno de los firmantes del artículo, calificó el hallazgo de «histórico». No era para menos, ya que supone que los investigadores ya no dependen de los fósiles para identificar a los habitantes de las cavernas.
Basta con un poco de 'suciedad' del suelo. En concreto, en la Cueva de las Estatuas, el ADN nuclear reveló la identidad genética y el sexo de los humanos que vivieron allí hace de 80.000 a 113.000 años, y sugirió que un linaje de los neandertales reemplazó a varios otros después de un período glacial que terminó hace 100.000 años.
Representación artística de cómo los 192 haces de la Instalación Nacional de Ignición entran en un cilindro de oro del tamaño de una goma de borrar y lo calientan desde el interior para producir rayos X, que luego implosionan la cápsula de combustible en su centro para crear una fusión - Laboratorio Nacional Lawrence LivermoreLa energía de fusión, la que alimenta las estrellas, se ha visto durante mucho tiempo como la solución a los problemas energéticos de la Tierra, pero conseguir las altas temperaturas necesarias para obtenerla es realmente difícil. El pasado agosto, en un resultado que sorprendió a los propios investigadores, la Instalación Nacional de Ignición de EE.UU. (NIF) produjo una reacción de fusión que se acercó tentadoramente al 'punto de equilibrio' en el que se produce más energía que la energía láser necesaria para encenderla.
Píldoras molnupiravir de Merck - ReutersEl de Pfizer, PF-07321332, reduce la hospitalización en un 89% si se inicia dentro de los tres días posteriores a los síntomas. El Reino Unido aprobó molnupiravir en noviembre, y un organismo asesor en EE.UU. lo ha respaldado por un estrecho margen. Los reguladores también están considerando el tratamiento de Pfizer. Hay más antivirales en fase de prueba y medicamentos genéricos existentes, incluidos el tratamiento del trastorno obsesivo compulsivo fluvoxamina también pueden resultar útiles.
El enfoque para tratar el trastorno de estrés postraumático con MDMA enfatiza la supervisión de terapeutas especializados - Asociación Multidisciplinaria de Estudios Psicodélicos
Un gran ensayo científico dado a conocer en mayo mostró que el MDMA, lo que popularmente se conoce como éxtasis, redujo significativamente los síntomas en pacientes con trastorno de estrés traumático. El estudio probó una combinación intensiva de terapia de conversación y MDMA, que crea una sensación de bienestar y empatía que puede ayudar a las personas a procesar sus experiencias traumáticas. Los resultados han provocado entusiasmo, pero también cautela, por los posibles efectos adversos. Aún así, la investigación psicodélica está en auge.
Recreación del nuevo coronavirus - Adobe StockLos anticuerpos fabricados en laboratorio, llamados monoclonales (mAb), han revolucionado el tratamiento de algunos cánceres y enfermedades autoinmunes, pero han tenido éxito limitado contra enfermedades infecciosas. Eso cambió este año a medida que los mAb lograron éxitos contra el SARS-CoV-2 y otros patógenos potencialmente mortales, incluidos virus respiratorios (RSV), VIH y parásitos de la malaria.
Utilizando datos sísmicos, los investigadores han medido la corteza, el manto y el núcleo de Marte - Chris Bickel/ScienceLa sonda InSight de la NASA, que aterrizó en Marte en 2018, consiguió este año desentrañar los secretos más profundos del planeta. La estación sísmica hipersensible recogió un puñado de terremotos. Estas lecturas, combinadas con estimaciones de la composición del interior, ayudaron a trazar el mapa del interior de Marte. Resulta que la corteza marciana, de menos de 40 kilómetros, es sorprendentemente delgada incluso en comparación con la terrestre. El manto carece de capa inferior aislante y es poco profundo, apretado entre la corteza y un núcleo líquido inusualmente grande que ocupa más de la mitad del ancho del planeta. Estos datos son fundamentales para saber cómo se formó y evolucionó el planeta rojo, y averiguar por qué es tan diferente de nuestro propio mundo.
El anillo Muon g-2 estudia la oscilación de los muones a medida que viajan a través del campo magnético - Fermilab
Un experimento llevado a cabo en el Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) en EE.UU., confirmó una rareza observada hace dos décadas. Una partícula llamada muón, 'primo' más pesado e inestable de los electrones, es ligeramente más magnético de lo que predice el Modelo Estándar de la Física, la gran teoría que describe una por una todas las partículas que componen la materia y las cuatro fuerzas que las gobiernan. La discrepancia de 2,5 partes por billón podría indicar la existencia de nuevas y misteriosas partículas desconocidas.
Un nuevo tratamiento basado en CRISPR para una enfermedad hepática rara y mortal - Ella Maru /Science
La herramienta de edición de genes CRISPR, conocida como las 'tijeras genéticas', tuvo su primera victoria clínica en 2020, cuando logró curar a personas con trastornos de la sangre hereditarios, anemia de células falciformes y beta-talasemia. Esos tratamientos se llevaron a cabo en una placa de laboratorio. Este año, los científicos han dado un paso más allá, al desplegar CRISPR directamente en el cuerpo. En pequeños estudios, la estrategia redujo una proteína tóxica del hígado y mejoró la visión modestamente en personas con ceguera hereditaria.
Un embrión de ratón crece en una jarra rotatoria - Weizmann Institute of Science
Biólogos israelíes presentaron en marzo un método para hacer crecer embriones de ratón fuera del útero durante un tiempo récord, lo que les permitió observar cómo se forman los órganos y las extremidades traseras de los mamíferos, un proceso previamente oculto dentro del cuerpo de la madre. El sistema, que incluye botellas rotativas llenas de nutrientes, mantuvo vivos a los embriones de ratón desde aproximadamente el día cinco de desarrollo hasta el día 11, aproximadamente la mitad de los 20 días de gestación de los animales.
El hallazgo se produjo cuando otros investigadores están desarrollando sistemas para hacer crecer células humanas en grupos que se asemejan a una etapa temprana del desarrollo del embrión (blastocistos). Los conocimientos sobre el desarrollo embrionario temprano pueden ayudar a los científicos a comprender por qué se producen abortos espontáneos y defectos de nacimiento, y perfeccionar la fertilización in vitro.
Fuentes: ABC
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