Cada año se publican millones de nuevos artículos de investigación científica, que arrojan luz sobre todo, desde la evolución de las estrellas hasta la impactos continuos del cambio climático a los beneficios para la salud (o disuasión) del café a la tendencia de su gato a ignorarlo. Con tanta investigación que sale cada año, puede ser difícil saber qué es significativo, qué es interesante pero en gran parte insignificante y qué es simplemente mala ciencia. Pero en el transcurso de una década, podemos mirar hacia atrás en algunas de las áreas de investigación más importantes e inspiradoras, a menudo expresadas en múltiples hallazgos y artículos de investigación que conducen a una verdadera proliferación de conocimiento. Aquí están diez de los mayores avances realizados por los científicos en los últimos diez años.

Nuevos parientes humanos

El árbol genealógico humano se expandió significativamente en la última década, con fósiles de nuevas especies de homínidos descubiertos en África y Filipinas. La década comenzó con el descubrimiento e identificación de Australopithecus sediba, una especie de homínido que vivió hace casi dos millones de años en la actual Sudáfrica. Matthew Berger, hijo del paleoantropólogo Lee Berger, se topó con el primer fósil de la especie, una clavícula derecha, en 2008, cuando solo tenía 9 años. Luego, un equipo desenterró más fósiles del individuo, un niño, incluido un cráneo bien conservado, y Lee Berger y sus colegas describieron A. sediba en 2010. La especie representa una fase de transición entre el género Australopithecus y el género Homo. con algunos rasgos del grupo de primates más antiguos, pero un estilo de caminar que se asemejaba a los humanos modernos.

También descubierto en Sudáfrica por un equipo dirigido por Berger, el Homo naledi vivió mucho más recientemente, hace unos 335.000 a 236.000 años , lo que significa que puede haberse superpuesto con nuestra propia especie, el Homo sapiens. La especie, descubierta por primera vez en el sistema Rising Star Cave en 2013 y descrita en 2015, también tenía una combinación de características primitivas y modernas, como una pequeña caja cerebral (aproximadamente un tercio del tamaño del Homo sapiens) y un cuerpo grande para el tiempo, pesa aproximadamente 100 libras y mide hasta cinco pies de altura. El Homo luzonensis más pequeño (de tres a cuatro pies de altura) vivió en Filipinas hace unos 50.000 a 67.000 años, superponiéndose con varias especies de homínidos. Los primeros fósiles de H. luzonensis se identificaron originalmente como Homo sapiens, pero un análisis de 2019 determinó que los huesos pertenecían a una especie completamente desconocida.

Estos tres hallazgos importantes en los últimos diez años sugieren que los huesos de más especies de antiguos parientes humanos probablemente estén escondidas en las cuevas y depósitos de sedimentos del mundo, esperando ser descubiertas.

Medición del cosmos

Cuando Albert Einstein publicó por primera vez la teoría general de la relatividad en 1915, probablemente no podría haber imaginado que 100 años más tarde, los astrónomos probarían las predicciones de la teoría con algunos de los instrumentos más sofisticados jamás construidos, y la teoría pasaría cada prueba. La relatividad general describe el universo como un «tejido» de espacio-tiempo deformado por grandes masas. Es esta deformación la que causa la gravedad, en lugar de una propiedad interna de la masa, como pensaba Isaac Newton.

Una predicción de este modelo es que la aceleración de masas puede causar «ondas» en el espacio-tiempo, o la propagación de ondas gravitacionales. Con una masa lo suficientemente grande, como un agujero negro o una estrella de neutrones, estas ondas pueden incluso ser detectadas por los astrónomos en la Tierra. En septiembre de 2015, la colaboración entre LIGO y Virgo detectó ondas gravitacionales por primera vez, que se propagaban desde un par de agujeros negros fusionados a unos 1.300 millones de años luz de distancia. Desde entonces, los dos instrumentos han detectado varias ondas gravitacionales adicionales, incluida una de dos estrellas de neutrones que se fusionan.

Otra predicción de la relatividad general, una que el propio Einstein dudó, es la existencia de agujeros negros. , o puntos de colapso gravitacional en el espacio con densidad infinita y volumen infinitesimal. Estos objetos consumen toda la materia y la luz que se alejan demasiado, creando un disco de material sobrecalentado que cae en el agujero negro.En 2017, la colaboración Event Horizon Telescope, una red de radiotelescopios vinculados en todo el mundo, tomó observaciones que luego darían como resultado la primera imagen del entorno alrededor de un agujero negro, publicada en abril de 2019.

El Años más calurosos registrados

Los científicos han estado predicando los efectos de la quema carbón y combustibles fósiles sobre la temperatura del planeta durante más de 100 años. Un número de 1912 de Popular Mechanics contiene un artículo titulado «Clima notable de 1911: el efecto de la combustión del carbón en el clima: lo que predicen los científicos para el futuro», que tiene un título que dice: «Los hornos del mundo son ahora quema alrededor de 2.000.000.000 de toneladas de carbón al año. Cuando se quema, uniéndose con el oxígeno, agrega aproximadamente 7,000,000,000 de toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera anualmente. Esto tiende a hacer del aire un manto más efectivo para la tierra y a elevar su temperatura. El efecto puede ser considerable en unos pocos siglos ”.

Solo un siglo después, y el efecto es realmente considerable. El aumento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera ha producido temperaturas globales más altas, siendo los últimos cinco años (2014 a 2018) los años más calurosos registrados. 2016 fue el año más caluroso desde que la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) comenzó a registrar la temperatura global hace 139 años. Los efectos de este cambio global incluyen incendios forestales más frecuentes y destructivos, sequías más comunes, aceleración del deshielo polar y aumento de las marejadas ciclónicas. California se está quemando, Venecia se está inundando, las muertes por calor urbano están aumentando e innumerables comunidades costeras e isleñas enfrentan una crisis existencial, sin mencionar el caos ecológico causado por el cambio climático, que frena la capacidad del planeta para extraer el carbono de la atmósfera. .

En 2015, la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) alcanzó un consenso sobre la acción climática, conocido como el Acuerdo de París. El objetivo principal del Acuerdo de París es limitar los aumentos de temperatura global a 1,5 grados Celsius sobre los niveles preindustriales. Para lograr este objetivo, se requerirán importantes transformaciones sociales, incluida la sustitución de los combustibles fósiles por energías limpias como la eólica, solar y nuclear; reformar las prácticas agrícolas para limitar las emisiones y proteger las áreas boscosas; y tal vez incluso construyendo medios artificiales para extraer dióxido de carbono de la atmósfera.

Edición de genes

Desde que se reveló la estructura de doble hélice del ADN a principios de la década de 1950, los científicos han formulado hipótesis sobre la posibilidad de modificar artificialmente el ADN para cambiar las funciones de un organismo. El primer ensayo de terapia génica aprobado ocurrió en 1990, cuando a una niña de cuatro años se le extrajeron sus propios glóbulos blancos, se aumentaron con los genes que producen una enzima llamada adenosina desaminasa (ADA) y luego se reinyectaron en su cuerpo para tratar la ADA. deficiencia, una condición genética que dificulta la capacidad del sistema inmunológico para combatir enfermedades. El cuerpo de la paciente comenzó a producir la enzima ADA, pero no se produjeron nuevos glóbulos blancos con el gen corregido y tuvo que seguir recibiendo inyecciones.

Ahora, la ingeniería genética es más precisa y está disponible que nunca, gracias en gran parte a una nueva herramienta que se utilizó por primera vez para modificar las células eucariotas (células complejas con un núcleo) en 2013: CRISPR-Cas9. La herramienta de edición genética funciona localizando una sección específica de ADN y «cortando» esa sección con la enzima Cas9. Un tercer paso opcional consiste en reemplazar la sección eliminada de ADN con nuevo material genético. La técnica se puede utilizar para una amplia gama de aplicaciones, desde el aumento de la masa muscular del ganado hasta la producción de cultivos resistentes y fructíferos, pasando por el tratamiento de enfermedades como el cáncer mediante la eliminación de las células del sistema inmunológico del paciente, modificándolas para combatir mejor una enfermedad y reinyectándolas en el cuerpo del paciente.

A fines de 2018, investigadores chinos dirigidos por He Jiankui anunciaron que habían usado CRISPR-Cas9 para modificar genéticamente embriones humanos, que luego se transfirieron al útero de una mujer y dieron como resultado el nacimiento de gemelas, los primeros bebés editados genéticamente . Los genomas de las gemelas se modificaron para hacer que las niñas fueran más resistentes al VIH, aunque las alteraciones genéticas también pueden haber dado lugar a cambios no deseados. El trabajo fue ampliamente condenado por la comunidad científica como ético y peligroso, revelando la necesidad de regulaciones más estrictas sobre cómo se usan estas nuevas y poderosas herramientas, particularmente cuando se trata de cambiar el ADN de los embriones y usar esos embriones para dar a luz niños vivos.

Misterios de otros mundos revelados

Las naves espaciales y los telescopios han revelado una gran cantidad de información sobre mundos más allá del nuestro en la última década. En 2015, la sonda New Horizons pasó cerca de Plutón, tomando las primeras observaciones cercanas del planeta enano. y sus lunas. La nave espacial reveló un mundo sorprendentemente dinámico y activo, con montañas heladas que alcanzan hasta casi 20.000 pies y llanuras cambiantes que no tienen más de 10 millones de años, lo que significa que la geología está en constante cambio. El hecho de que Plutón, que es un promedio de 3.7 mil millones de millas del sol, aproximadamente 40 veces la distancia de la Tierra, es tan geológicamente activo sugiere que eve n mundos fríos y distantes podrían obtener suficiente energía para calentar sus interiores, posiblemente albergando agua líquida subsuperficial o incluso vida.

Un poco más cerca de casa, la nave espacial Cassini orbitó Saturno durante 13 años y finalizó su misión en septiembre. 2017, cuando la NASA sumergió intencionalmente la nave espacial en la atmósfera de Saturno para que se quemara en lugar de continuar orbitando el planeta una vez que hubiera agotado su combustible. Durante su misión, Cassini descubrió los procesos que alimentan los anillos de Saturno, observó una tormenta global que rodeaba al gigante gaseoso, trazó un mapa de la gran luna Titán y encontró algunos de los ingredientes para la vida en las columnas de material helado que brotaban de la luna acuosa Encelado. En 2016, un año antes del final de la misión Cassini, la nave espacial Juno llegó a Júpiter, donde ha estado midiendo el campo magnético y la dinámica atmosférica del planeta más grande del sistema solar para ayudar a los científicos a comprender cómo Júpiter y todo lo demás el sol se formó originalmente.

En 2012, el rover Curiosity aterrizó en Marte, donde realizó varios descubrimientos importantes, incluida nueva evidencia de agua pasada en el planeta rojo, la presencia de moléculas orgánicas que podrían ser relacionados con la vida y misteriosos ciclos estacionales de metano y oxígeno que insinúan un mundo dinámico debajo de la superficie. En 2018, la Agencia Espacial Europea anunció que los datos de radar de penetración terrestre de la nave espacial Mars Express proporcionaron una fuerte evidencia de que existe un depósito líquido de agua bajo tierra cerca del polo sur de Marte.

Mientras tanto, dos telescopios espaciales, Kepler y TESS, han descubierto miles de planetas orbitando otras estrellas. Kepler se lanzó en 2009 y finalizó su misión en 2018, revelando planetas misteriosos y distantes midiendo la disminución de la luz cuando pasan frente a sus estrellas. Estos planetas incluyen Júpiter calientes, que orbitan cerca de sus estrellas en solo días u horas; mini Neptunes, que son del tamaño de la Tierra y Neptuno y pueden ser gaseosos, líquidos, sólidos o alguna combinación; y súper Tierras, que son grandes planetas rocosos que los astrónomos esperan estudiar en busca de signos de vida. TESS, que se lanzó en 2018, continúa la búsqueda como sucesor de Kepler. El telescopio espacial ya ha descubierto cientos de mundos y podría encontrar 10.000 o incluso 20.000 antes del final de la misión.

Pigmentos fosilizados revelan los colores de los dinosaurios

La década comenzó con una revolución en la paleontología cuando los científicos vieron por primera vez los verdaderos colores de los dinosaurios. Primero, en enero de 2010, un análisis de los melanosomas (orgánulos que contienen pigmentos) en las plumas fosilizadas de Sinosauropteryx, un dinosaurio que vivió en China hace unos 120 a 125 millones de años, reveló que la criatura prehistórica tenía «tonos marrón rojizo» y rayas a lo largo de la cola. Poco después, una reconstrucción de cuerpo completo reveló los colores de un pequeño dinosaurio emplumado que vivió hace unos 160 millones de años, Anchiornis, que tenía plumas blancas y negras en el cuerpo y una llamativa columna de plumas rojas en la cabeza. .

El estudio de los pigmentos fosilizados ha continuado exponiendo nueva información sobre la vida prehistórica, insinuando posibles estrategias de supervivencia animal al mostrar evidencia de contrasombreado y camuflaje. En 2017, un dinosaurio acorazado notablemente bien conservado que vivió alrededor Hace 110 millones de años, se descubrió que Borealopelta tenía tonos marrón rojizo para ayudar a mezclarse con el medio ambiente. Esta nueva capacidad para identificar y estudiar los colores de los dinosaurios continuará tienen un papel importante en la investigación paleontológica, ya que los científicos estudian la evolución de la vida pasada.

Redefiniendo la unidad fundamental de masa

En noviembre de 2018 , científicos de medición de todo el mundo votaron para cambiar oficialmente la definición de kilogramo, la unidad fundamental de masa. En lugar de basar el kilogramo en un objeto (un cilindro de aleación de platino-iridio del tamaño de una pelota de golf), la nueva definición utiliza una constante de la naturaleza para establecer la unidad de masa. El cambio reemplazó el último artefacto físico utilizado para definir una unidad de medida. (La barra del medidor fue reemplazada en 1960 por un número específico de longitudes de onda de radiación de criptón, por ejemplo, y más tarde actualizado para definir un metro según la distancia que recorre la luz en una pequeña fracción de segundo).

Mediante el uso de un sofisticado pesaje m Una máquina conocida como balanza Kibble, los científicos pudieron medir con precisión un kilogramo de acuerdo con la fuerza electromagnética requerida para sostenerlo. Esta medida eléctrica podría luego expresarse en términos de la constante de Planck, un número originalmente utilizado por Max Planck para calcular haces de energía provenientes de las estrellas.

El kilogramo no fue la única unidad de medida que se redefinió recientemente. Los cambios al Sistema Internacional de Unidades, que entraron en vigencia oficialmente en mayo de 2019, también cambiaron la definición del amperio, la unidad estándar de corriente eléctrica; la unidad kelvin de temperatura; y el mol, una unidad de cantidad de sustancia utilizada en química. Los cambios en el kilogramo y otras unidades permitirán mediciones más precisas para pequeñas cantidades de material, como productos farmacéuticos, además de brindar a los científicos de todo el mundo acceso a las unidades fundamentales, en lugar de definirlas de acuerdo con objetos que deben ser replicados y calibrados. por un pequeño número de laboratorios.

Secuencia del primer genoma humano antiguo

En 2010, los científicos obtuvieron una nueva herramienta para estudiar el pasado antiguo y las personas que lo habitaban. Los investigadores utilizaron un cabello conservado en permafrost para secuenciar el genoma de un hombre que vivió hace unos 4.000 años en lo que hoy es Groenlandia, revelando los rasgos físicos e incluso el tipo de sangre de un miembro de una de las primeras culturas que se estableció en esa parte de el mundo. La primera reconstrucción casi completa de un genoma a partir de ADN antiguo abrió la puerta para que los antropólogos y genetistas aprendieran más que nunca sobre las culturas del pasado distante.

La extracción de ADN antiguo es un gran desafío. Incluso si se conserva material genético como el cabello o la piel, a menudo está contaminado con el ADN de los microbios del medio ambiente, por lo que se deben utilizar técnicas de secuenciación sofisticadas para aislar el ADN del ser humano antiguo. Más recientemente, los científicos han utilizado el hueso petroso del cráneo, un hueso muy denso cerca de la oreja, para extraer ADN antiguo.

Se han secuenciado miles de genomas humanos antiguos desde el primer éxito en 2010, revelando nuevos detalles sobre el ascenso y caída de civilizaciones perdidas y las migraciones de personas en todo el mundo. El estudio de genomas antiguos ha identificado múltiples olas de migración de un lado a otro a través del puente terrestre helado de Bering entre Siberia y Alaska hace entre 5.000 y 15.000 años. Recientemente, se secuenció el genoma de una niña en la Dinamarca moderna a partir de un trozo de alquitrán de abedul de 5.700 años que se usaba como chicle, que también contenía microbios en la boca y trozos de comida de una de sus últimas comidas.

Una vacuna y nuevos tratamientos para combatir el ébola

Esta década incluyó el peor brote de enfermedades por el virus del Ébola en la historia. Se cree que la epidemia comenzó con un solo caso de un niño de 18 meses en Guinea infectado por murciélagos en diciembre de 2013. La enfermedad se propagó rápidamente a los países vecinos y llegó a las capitales de Liberia y Sierra Leona en julio de 2014, lo que una oportunidad sin precedentes para la transmisión de la enfermedad a un gran número de personas. El virus del Ébola compromete el sistema inmunológico y puede causar hemorragia masiva y falla orgánica múltiple. Dos años y medio después del caso inicial, más de 28,600 personas habían sido infectadas, lo que resultó en al menos 11,325 muertes, según los CDC.

La epidemia llevó a los funcionarios de salud a redoblar sus esfuerzos para encontrar un método eficaz vacuna para combatir el ébola.Una vacuna conocida como Ervebo, fabricada por la compañía farmacéutica Merck, se probó en un ensayo clínico en Guinea realizado hacia el final del brote en 2016 que demostró que la vacuna era efectiva. Se declaró otro brote de ébola en la República Democrática del Congo en agosto de 2018, y la epidemia en curso se ha extendido hasta convertirse en la más letal desde el brote de África Occidental, con 3.366 casos notificados y 2.227 muertes hasta diciembre de 2019. Ervebo se ha utilizado en La República Democrática del Congo para combatir el brote sobre una base de acceso ampliado o «uso compasivo». En noviembre de 2019, Ervebo fue aprobado por la Agencia Europea de Medicamentos (EMA) y un mes después fue aprobado en los EE. UU. Por la FDA.

Además de una vacuna preventiva, los investigadores han estado buscando una cura para el ébola en pacientes que ya han sido infectados por la enfermedad. Dos tratamientos, que implican una administración única de anticuerpos para evitar que el ébola infecte las células de un paciente, recientemente se mostraron prometedores en un ensayo clínico en la República Democrática del Congo. Con una combinación de vacunas y tratamientos terapéuticos, los funcionarios de atención médica esperan algún día erradicar la infección viral para siempre.

CERN detecta el bosón de Higgs

Durante las últimas décadas, los físicos han trabajado incansablemente para modelar el funcionamiento del universo, desarrollando lo que se conoce como Modelo Estándar. Este modelo describe cuatro interacciones básicas de la materia, conocidas como fuerzas fundamentales. Dos son familiares en la vida cotidiana: la fuerza gravitacional y la fuerza electromagnética. Los otros dos, sin embargo, solo ejercen su influencia dentro de los núcleos de los átomos: la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.

Parte del Modelo Estándar dice que existe un campo cuántico universal que interactúa con partículas , dándoles sus masas. En la década de 1960, físicos teóricos como François Englert y Peter Higgs describieron este campo y su papel en el Modelo Estándar. Se conoció como el campo de Higgs y, de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, todos estos campos fundamentales deberían tener una partícula asociada, que llegó a conocerse como el bosón de Higgs.

Décadas más tarde, en 2012, dos equipos que utilizaron el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN para realizar colisiones de partículas informaron de la detección de una partícula con la masa predicha del bosón de Higgs, lo que proporciona evidencia sustancial de la existencia del campo de Higgs y el bosón de Higgs. En 2013, el Premio Nobel de Física fue otorgado a Englert y Higgs «por el descubrimiento teórico de un mecanismo que contribuye a nuestra comprensión del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que recientemente se confirmó mediante el descubrimiento de la partícula fundamental predicha. » A medida que los físicos continúen refinando el Modelo Estándar, la función y el descubrimiento del bosón de Higgs seguirán siendo una parte fundamental de cómo toda la materia obtiene su masa y, por lo tanto, cómo existe cualquier materia.