Diez avances científicos notables de 2023

2023 fue un gran año para la ciencia. Desde la inteligencia artificial hasta la exploración espacial y la criogenia, equipos de científicos de todo el mundo hicieron descubrimientos trascendentales en muchos campos. Si bien es imposible enumerarlos todos aquí, podemos echar un vistazo a los que probablemente tendrían el mayor impacto en el futuro.

10. Nueva forma de capturar dióxido de carbono de la atmósfera

Un equipo de investigadores de Universidad de Lehigh Recientemente desarrolló un método innovador para capturar eficientemente dióxido de carbono del aire, convertirlo en bicarbonato de sodio (bicarbonato de sodio) y almacenarlo en el océano. Publicado en Avances científicosel estudio indica que esta técnica es hasta tres veces más eficiente que los métodos actuales para capturar partículas de carbono de la atmósfera.

La tecnología consiste en modificar el material absorbente con cobre, lo que mejora enormemente su capacidad para capturar concentraciones ultradiluidas de CO2. El material resultante es rentable y puede reducir los costos actuales, llegando potencialmente a tan solo 100 dólares por tonelada de CO2. Una vez capturado, el CO2 puede transformarse en bicarbonato de sodio utilizando agua de mar y liberarse al océano, que luego podría utilizarse para reducir la acidificación de los océanos.

Si bien la tecnología es prometedora, los expertos creen que preocupa el medio ambiente. Todavía es necesario abordar algunos problemas, como su impacto a largo plazo en los ecosistemas marinos. Sin embargo, según los investigadores involucrados, el tecnología está listo para pruebas y controles reglamentarios.

9. Vacunas inversas

En septiembre, investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago anunciaron el desarrollo de lo que denominaron una «vacuna inversa». En pocas palabras, esta vacuna puede revertir enfermedades autoinmunes como la esclerosis múltiple y la diabetes tipo 1 sin suprimir todo el sistema inmunológico. Si bien las vacunas tradicionales estimulan el sistema inmunológico para desarrollar inmunidad, este nuevo enfoque borra la memoria del sistema inmunológico de moléculas y células específicas, lo que ayuda a prevenir reacciones autoinmunes.

El equipo modificado moléculas con un tipo específico de azúcar para imitar el mecanismo de tolerancia inmune natural del cuerpo, enseñando al sistema inmunológico sistema tolerar moléculas específicas. Durante las pruebas de laboratorio, la vacuna inversa detuvo con éxito los ataques a las células en una enfermedad de tipo esclerosis múltiple en animales.

Si se desarrollan más, las vacunas inversas ofrecen una alternativa potencial a los tratamientos actuales para enfermedades autoinmunes, que a menudo implican una supresión amplia del sistema inmunológico, lo que se asocia con múltiples efectos secundarios.

8. Secuenciación completa del cromosoma Y

El cromosoma Y es una parte importante de la célula humana viva, ya que regula cosas como el desarrollo sexual y está asociado con la fertilidad y el bienestar general. Debido a su naturaleza repetitiva, permaneció sin secuenciar incluso después de la secuenciación del genoma humano durante el Proyecto Genoma Humano.

Eso fue hasta que un esfuerzo innovador liderado por el Consorcio Telomere-to-Telomere logró exactamente eso. Utilizaron la avanzada tecnología de «secuenciación de lectura larga» y métodos computacionales para finalmente proporcionar una secuencia completa del cromosoma Y, agregando más de 30 millones de pares de bases al genoma humano de referencia. Con este logro, han mejorado enormemente nuestra comprensión de cuestiones como infertilidad masculinaproducción de esperma y enfermedades asociadas a la edad vinculadas al cromosoma Y.

7. Detección de ondulaciones en el espacio-tiempo

Un equipo dirigido por el Observatorio Norteamericano de Nanohercios para Ondas Gravitacionales (NANOGrav) proporcionó recientemente evidencia muy buscada del fondo de ondas gravitacionales que impregna todo el universo. Utilizando púlsares como balizas y radiotelescopios, detectaron ondas que posiblemente emanaban de pares de agujeros negros supermasivos en galaxias en fusión, un descubrimiento que coincide con teorías propuesto por Albert Einstein.

Publicado en el Cartas de revistas astrofísicasel resultados proporcionarnos una mejor comprensión de las ondas gravitacionales de baja frecuencia. Detectado después de un estudio de 15 años realizado por el equipo NANOGrav, este zumbido podría ofrecer información sobre el origen y la evolución del universo.

El esfuerzo de investigación colaborativa involucró a investigadores internacionales y utilizó radiotelescopios como el Telescopio Green Bank y el Telescopio de Arecibo. El descubrimiento contribuye enormemente a nuestra comprensión de cómo se forman y crecen las galaxias con el tiempo, la evolución de los agujeros negros y las fuentes externas de energía como cuerdas cósmicas.

6. Primer mapa de cableado del cerebro de un insecto

En un estudio de la Universidad Johns Hopkins, los investigadores completaron el primer diagrama de cableado completo del cerebro de un insecto, específicamente una larva de mosca de la fruta. Publicado en Ciencia, el diagrama, conocido como conectoma, proporciona un mapa detallado de 3.016 neuronas interconectadas por 548.000 sinapsis, superando con creces los conectomas simples realizados anteriormente en organismos más simples. En comparación con ellos, la estructura cerebral de la larva de la mosca de la fruta se parece más al cerebro humano en términos de regiones de aprendizaje y toma de decisiones.

Dirigido por Joshua Vogelstein, el estudio de una década de duración utilizó microscopio de electrones, herramientas computacionales y seccionamiento cerebral para lograrlo. Este avance es crucial para comprender las funciones cerebrales fundamentales, ya que los conectomas proporcionan información sobre cómo las señales pasan a través de las vías neuronales e influyen en el comportamiento y el aprendizaje. Mientras se mapean los 80 mil millones de neuronas y cientos de billones de sinapsis Aunque todavía es un objetivo lejano, el conectoma de la mosca de la fruta sigue siendo un importante punto de partida para seguir aprendiendo en este campo.

5. Conexión digital entre el cerebro y la columna vertebral

Según un trabajo de investigación publicado en Naturalezalos científicos han desarrollado con éxito un puente digital inalámbrico, o una interfaz cerebro-columna (BSI), que permitió una paciente con parálisis relacionada con la columna vertebral para caminar de forma natural en terrenos complejos. El paciente, que padecía una lesión incompleta de la médula espinal cervical, se sometió a un programa de cinco meses que mejoró su capacidad para estar de pie y caminar.

El BSI está construido con sistemas de estimulación y grabación completamente implantados, que establecen un vínculo directo entre el cerebro y la médula espinal para activar los músculos de las extremidades inferiores. Cabe destacar que la interfaz se mantuvo estable después de un año de instalación, incluso durante el uso independiente en casa.

El desarrollo fue parte del estudio de viabilidad clínica de Stimulation Movement Overground realizado por el equipo. Utilizando técnicas de imagen avanzadas y herramientas computacionales, los investigadores identificaron las regiones del cerebro asociadas con las intenciones de movimientos de las extremidades inferiores, lo que permitió la colocación precisa del implante BSI. En el futuro, esta tecnología puede mejorar la vida de numerosas personas con parálisis severa en todo el mundo con lesiones espinales similares.

4. Un telescopio gigante descubre las galaxias más antiguas jamás vistas

El telescopio espacial James Webb descubrió recientemente las cuatro galaxias más antiguas jamás encontradas en el espacio. Los estudios fueron publicados en Naturaleza Astronomía, y las galaxias se remontan a entre 300 y 500 millones de años después del Big Bang. Uno de ellos, llamado JADES-GS-z13-0, se formó sólo 320 millones de años después del Big Bang, estableciendo el récord de galaxia más antigua jamás observada por los astrónomos.

A pesar de su masa relativamente baja, estas galaxias muestran tasas de formación de estrellas inesperadamente activas, lo que desafía las nociones anteriores sobre la formación de estrellas dentro de las galaxias. El descubrimiento se realizó en el campo ultraprofundo del telescopio espacial Hubble, una región conocida por ser la parte más distante e inobservable del universo. Para la investigación, Webb usado la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec). Los astrónomos confirmaron la edad extrema de las galaxias analizando su corrimiento al rojo y su composición química.

3. Primer trasplante criogénico exitoso

La criogenia es un campo de estudio que se ocupa de la conservación de órganos a temperaturas ultrabajas. Recientemente, investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities lograron un hito en esta área al trasplantar con éxito un riñón recalentado a una rata. A diferencia de experimentos anteriores de este tipo, el riñón siguió funcionando después del trasplante, lo que demuestra que el trasplante criogénico podrá funcionar en humanos en un futuro próximo.

Según las estimaciones, alrededor del 20% de los riñones donados no se utilizan debido al tiempo limitado de conservación en hielo, ya que no pueden llegar a tiempo a los pacientes. Con este avance, ahora posiblemente podamos almacenar órganos a largo plazo. almacenamientosalvando potencialmente millones de vidas en el proceso.

Los investigadores emplearon un proceso de nanocalentamiento utilizando nanopartículas de óxido de hierro dispersadas en una solución crioprotectora. Este método calienta el órgano de manera uniforme y rápida desde dentro, superando los desafíos de las técnicas de criopreservación anteriores. El riñón utilizado en el experimento se almacenó durante 100 díasy después del trasplante, la función renal se restableció en cinco ratas en un plazo de 30 días.

2. El experimento de fusión nuclear genera un exceso de energía

En un experimento realizado en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, los investigadores generaron, por primera vez, más energía durante un experimento de fusión nuclear que el pulso láser utilizado para iniciarlo. En promedio, las reacciones produjeron alrededor de un 50% más de energía a partir de reacciones de fusión de la que utilizaron, un hito importante en la producción de energía sostenible.

El potencial de las reacciones de fusión radica en su capacidad de producir grandes cantidades de energía limpia con recursos mínimos, lo que podría ser una solución a los crecientes desafíos energéticos del mundo. El avance implicó una acción específica proceso Se llama fusión por confinamiento inercial, que utiliza una serie de láseres para calentar bolitas de combustible y producir plasma o una nube de iones cargados.

Según los investigadores, si bien el aumento de energía logrado es un paso crucial para futuras investigaciones en este campo, se necesitan más experimentos para hacerlo de manera más económica y práctica.

1. La IA convierte los pensamientos en texto legible

Investigadores de la Universidad de Texas desarrollaron recientemente una tecnología de inteligencia artificial (IA) capaz de traducir la actividad cerebral en texto continuo. El decodificador proporciona un método no invasivo para decodificar pensamientos y supone una mejora importante con respecto a los métodos de decodificación de una sola palabra o de frases cortas disponibles anteriormente.

Los participantes escucharon horas de podcasts en un escáner, lo que permitió al decodificador de IA generar texto a partir de su actividad cerebral cuando escuchaban nuevas historias e incluso cuando imaginaban otras historias. El avance está especialmente dirigido a personas conscientes pero incapaces de hablar debido a una variedad de trastornos, lo que podría ayudar a millones de personas que padecen afecciones como accidentes cerebrovasculares o enfermedades de las neuronas motoras.

Por supuesto, el sistema no es capaz de traducir perfectamente pensamientos, aunque el resultado se acercó a lo que pensaban los sujetos. También está la cuestión de si la tecnología podría usarse para extraer información de alguien sin su consentimiento.