Este año, una imagen vale más que mil palabras. Quizás no sea realmente así, porque el trabajo para conseguirla ha sido ingente, pero la revista « Science» se ha rendido ante la fuerza de una fotografía, la primera que nos muestra un agujero negro, convirtiendo en luz lo que antes era oscuridad. El logro ha sido considerado por la prestigiosa publicación como el descubrimiento científico más importante del año. Además, «Science» ha destacado otras nueve investigaciones. Entre ellas, la supremacía cuántica conseguida por Google o la eficaz lucha contra el ébola en el Congo. Algunos de los estudios reconocidos tienen una importante participación de científicos españoles, como la recreación del rostro de un denisovano, una especie humana extinta parecida a los neandertales, a partir del ADN de un meñique; y el relato, minuto a minuto, de lo que pasó después del impacto del gran asteroide que acabó con los dinosaurios. Todos tienen en común su capacidad para maravillarnos e iluminar el progreso y el conocimiento humanos.

1. La primera imagen del abismo

La primera fotografía de una agujero negro. Dicho objeto está en la galaxia M87, a 55 millones de años luz de la Tierra
La primera fotografía de una agujero negro. Dicho objeto está en la galaxia M87, a 55 millones de años luz de la Tierra

El año 2019 será recordado por haber sido la fecha en la que los astrónomos vieron algo imposible de ver. El consorcio internacional del « Event Horizon Telescope» (EHT), formado por 200 investigadores, presentó en abril la primera imagen de un agujero negro de toda la historia. La instantánea, que dio la vuelta al mundo y apareció en los informativos y las portadas de los periódicos de todo el planeta, mostró el aspecto de un agujero negro supermasivo. Estos objetos son invisibles, porque su gravedad es tan inmensa que se traga la materia y la luz, pero los científicos pudieron mostrar el aspecto del gas arremolinado a su alrededor y la forma de su horizonte de sucesos, la frontera a partir de la cual la gravedad es inexorable.

Como una naranja en la Luna

El objeto en cuestión, que en el cielo sería tan grande como una naranja puesta en la Luna, está situado en el centro de la galaxia Messier 87, a 55 millones de años luz de la Tierra. La imagen, borrosa, muestra un anillo anaranjado en el que la materia que rodea al agujero emite radiación a medida que gira a altas velocidades, antes de ser engullida por el pozo gravitacional que hay en el centro, justo en el punto oscuro: ahí descansa el agujero negro propiamente dicho. Este objeto no es muy grande a escala galáctica, cabría en la órbita de Mercurio, pero tiene una masa de 6.500 millones de soles. Heino Falcke, uno de los miembros del equipo que obtuvo la imagen, contó que el primer vistazo al agujero fue como «mirar a las puertas del infierno».

La imagen fue fruto de 20 años de trabajo y de un esfuerzo que implicó reclutar a astrónomos y radiotelescopios de todo el mundo para crear un telescopio virtual tan grande como la Tierra. Los datos se recogieron a lo largo de varias noches de observación en abril de 2017, pero hicieron falta dos años de trabajo para que dos equipos independientes calibraran y procesaran los datos, mientras que otros comprobaron esos resultados, también por separado.

Confirmando a Einstein

Gracias a esto, se consiguió una evidencia tangible y comprensible de la existencia de los agujeros negros. Pero, por encima de todo, se logró una confirmación de relatividad general de Albert Einstein y, en concreto, se reafirmaron aquellas de sus ecuaciones que describen el funcionamiento de la gravedad y el espacio-tiempo en aquellos lugares donde las masas son inmensas (lo que se conoce como campo fuerte).

Lo cierto es que con esta primera imagen se logró poner a prueba la relatividad con una precisión de solo el 10%. Pero, al mismo tiempo, se inauguró un campo en el que se podrá aumentar la precisión y hacer pruebas más exigentes a las teorías de Einstein: «Este triunfo es el comienzo, no la culminación, de este proyecto de investigación», ha dicho para «Science» Roger Blandford, investigador del Event Horizon Telescope.

De hecho, en 2020 este consorcio contará con 11 nuevas instalaciones y mayores capacidades. Su objetivo será obtener una imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. Se cree que las siguientes ampliaciones permitirán observar una veintena de agujeros negros y obtener vídeos del comportamiento de sus horizontes de sucesos. De esta forma, en cuestión de décadas se aprenderá más sobre estos objetos tan importantes en la evolución de las galaxias que son capaces de engullir el espacio-tiempo y de poner a prueba nuestra comprensión sobre el Universo.

2. Después del gran impacto

Hace 66 millones de años, un asteroide gigantesco impactó en lo que hoy es la provincia del Yucatán, en México, provocando la desaparición del 76% de las especies de la Tierra, incluidos los grandes dinosaurios. Este año, varios estudios nos han contado con un detalle sin igual qué pasó después. El análisis de un núcleo de sedimento extraído de ese mismo lugar, en el que han participado investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), lo ha relatado minuto a minuto, desde cómo el cráter de impacto se llenó de roca fundida a cómo, al final del día, fue arrasado por un tsunami. La ausencia de azufre en el material también confirma que todo se vaporizó, ayudando a causar un rápido enfriamiento global y oscuridad. A miles de kilómetros del suelo cero, en Dakota del Norte, otros investigadores comprobaban los efectos catastróficos del impacto en unos peces fósiles cuyas branquias están llenas de partículas de vidrio del mismo impactador. Pero la vida se recuperó más rápido de lo esperado, como demuestra el análisis de un tesoro de miles de fósiles de animales y plantas de un yacimiento de Colorado. Aparecieron las legumbres y los mamíferos duplicaron su tamaño y diversidad dentro los primeros 100.000 años. Eso sí, la investigación de unos pequeños organismos unicelulares ha documentado una rápida acidificación de los océanos después del impacto y la supresión de la vida marina durante un millón de años. En este trabajo ha participado la Universidad de Zaragoza.

3. Cara a cara con un denisovano

Los denisovanos son una misteriosa especie humana con la que los humanos modernos nos cruzamos en Eurasia hace más de 50.000 años. De ellos solo se conocen unos escasos restos, por lo que hasta ahora parecía imposible recomponer su aspecto. Sin embargo, un equipo de investigación, con la participación del Instituto de Biología Evolutiva (IBE) en Barcelona, ha conseguido el primer retrato fiable de estos homínidos a partir del ADN del hueso de un meñique. Los científicos estudiaron el genoma de los denisovanos, prestando especial atención a la metilación del ADN, la marca que, como un semáforo, nos dice qué genes están «encendidos» o «apagados». De esta forma, revelaron 56 rasgos que los caracterizan, once de ellos propios de la especie. A partir de ahí realizaron la reconstrucción digital en tres dimensiones de una joven de ojos y cabello castaños con la frente inclinada y la pelvis grande de los neandertales, pero con un cráneo ancho y un gran arco dental únicos.

4. Supremacía cuántica

El pasado octubre comenzó una nueva era… Al menos eso es lo que dice Google. La compañía del buscador publicaba que su ordenador cuántico había alcanzado la supremacía cuántica, al superar a la supercomputadora clásica más potente del mundo en un cálculo imposible. Su sistema Sycamore tardó aproximadamente 200 segundos en ejecutar una tarea que a la gran Summit de IBM le habría llevado completarla alrededor de 10.000 años. Para ello empleó 53 cúbits (bits cuánticos) en un muestreo de números aleatorios. IBM no tardó en reaccionar, negando el logro de Google. Otros físicos dicen que para resolver problemas prácticos, estos ordenadores tendrán que ser capaz de corregir errores en sus propios cúbits, algo que aún no se ha logrado. Todavía queda mucho por delante.

5. El objeto más lejano explorado

El pasado 1 de enero, la sonda New Horizons de la NASA sobrevolaba un pequeño objeto de 36 kilómetros de ancho a unos 6.600 millones de kilómetros de la Tierra, en una región más allá de Neptuno llamada cinturón de Kuiper. La roca MU69, conocida con el nombre indio de Arrokoth tras la retirada de su primer apodo, Ultima Thule, por connotaciones nazis, se convertía así en el mundo más lejano visitado por una nave espacial. New Horizons reveló que Arrokoth consiste en dos bloques de construcción planetarios prístinos que se asemejan a dos tortitas grumosas unidas por un cuello estrecho. Sin cráteres, los dos lóbulos helados se formaron por separado al comienzo del Sistema Solar. La nave proporcionó mucha información sobre los orígenes del cuerpo y todavía le queda mucha más por transmitir hasta el final de 2020.

6. Esperanza contra el ébola

Desde su aparición en 1976, el ébola ha sido sinónimo de muerte. Pero este año eso ha empezado a cambiar. En medio de uno de los brotes más mortíferos ocurridos en la República Democrática del Congo, un equipo dirigido por el virólogo Jean-Jacques Muyembe-Tamfum, el mismo que ayudó a descubrir el virus, ha identificado dos medicamentos que han conseguido reducir las tasas de mortalidad de forma importante. Ambos son anticuerpos, uno aislado de un superviviente de un brote en 1996 y el otro, una mezcla de tres anticuerpos producidos en ratones con sistemas inmunes humanizados. Estos hallazgos no solo ayudarán a mejorar las posibilidades de supervivencia de los afectados, sino que también los alentarán a buscar tratamiento temprano en vez de evadir la detección y buscar curanderos tradicionales, lo que provoca nuevos brotes. Ahora, el mundo está mejor preparado para luchar contra el virus.

7. La máquina que reina en el póker

¿Puede una inteligencia artificial componer un poema? ¿Puede dirigir una flota mercante o ayudar a diseñar moléculas? ¿Cuáles son sus límites? Este año se avanzó un paso más hacia ese futuro todavía desconocido: una inteligencia artificial, de nombre Pluribus, logró derrotar a 13 de los mejores jugadores de póker del mundo. Lo hizo en la variedad del Texas Hold´em sin límites, en la que participan seis jugadores que solo tienen información incompleta para tomar sus decisiones. Según dijo Tuomas Sandholm, uno de los investigadores implicados en el desarrollo de Pluribus, la «habilidad para derrotar a cinco jugadores en un juego tan complicado abre nuevas oportunidades para emplear la IA para resolver una gran variedad de problemas reales».

De momento, esta IA logró imponerse en 15.000 manos. Lo hizo recurriendo a una estrategia de autoaprendizaje en la que la máquina jugó miles de veces contra varias copias de sí misma para hallar las mejores jugadas. Además, esta inteligencia fue capaz de hacer abstracciones para simplificar el manejo de información y reducir su carga en los ordenadores.

8. Un tratamiento para la fibrosis quística

Representación de la estructura de la proteína CFTR, cuyos defectos causan la fibrosis quística
Representación de la estructura de la proteína CFTR, cuyos defectos causan la fibrosis quística

La fibrosis quística es una enfermedad hereditaria en la que un gen defectuoso lleva al cuerpo a producir un líquido demasiado espeso y pegajoso en los epitelios, como los que hay en las vías respiratorias o en el páncreas. Este moco favorece la aparición de infecciones pulmonares y problemas digestivos, entre otros problemas. La enfermedad resultante aparece en uno de cada 5.000 niños blancos y no tiene cura: su tratamiento solo mejora la calidad de vida. Sin embargo, en octubre se aprobó Trikafta, un tratamiento efectivo para la mayoría de los casos de fibrosis quística y capaz de convertir la dolencia en una enfermedad crónica, más manejable. Trikafta es fruto de 30 años de investigación genética y fruto de una triple combinación de fármacos. Es capaz de atenuar muchas de las complicaciones de la enfermedad y mejora la capacidad pulmonar de los afectados entre un 10 y un 15%. El tratamiento está aprobado par ser usado en niños de 12 años pero ahora se trabaja para emplearlo en niños todavía más pequeños. El problema es que cuesta cientos de miles de euros cada año, y ha de ser consumido de por vida.

9. Suplementos contra el hambre

Cada año, millones de niños no llegan a recuperarse por completo de la malnutrición y sufren de debilidad y retrasos en el crecimiento incluso después de ser alimentados correctamente. La causa está en la microbiota intestinal. Los investigadores han averiguado que los microorganismos que viven en sus intestinos no maduran correctamente a causa del déficit de alimentación, lo que provoca multitud de problemas de salud. Este año, un equipo de investigadores presentó un estudio en el que demostraron la eficacia de un suplemento de bajo coste para estimular el crecimiento de los microorganismos de la microbiota intestinal.

Los primeros resultados se han obtenido con un bajo número de pacientes, pero ahora mismo se están llevando a cabo ensayos clínicos más ambiciosos y a largo plazo para averiguar cuál es la eficacia de este tratamiento frente a los problemas de crecimiento. Los científicos identificaron 15 bacterias fundamentales para la respuesta del organismo a la nutrición, así como una serie de marcadores sanguíneos para identificar los efectos de la malnutrición. Los suplementos, que contienen un aporte de garbanzos, plátanos, soja y harinas de cacahuete, podrían ser administrados en los hogares: por ello, se cree que podrían tener un impacto enorme.

10. Un antepasado microscópico

Fotografías de «Prometheoarchaeum syntrophicum», un microorganismo clave en la historia de todos los eucariotas
Fotografías de «Prometheoarchaeum syntrophicum», un microorganismo clave en la historia de todos los eucariotas

La vida nació a partir de una sopa de moléculas prebióticas que, con el tiempo, comenzaron a replicarse. Tradicionalmente, se considera que los primeros seres vivos microscópicos se diferenciaron en tres grandes linajes, bacterias, arqueas y eucariotas, a medida que la evolución dejó su huella en ellos. Estos últimos dieron lugar a animales o vegetales, y se caracterizan por haberse generado a partir de la fusión de otros microbios.

Este año, un grupo de investigadores dio un gran paso adelante en la tarea de desentrañar cuál es el origen de los ecuariotas. Después de 12 años de trabajo, investigadores japoneses lograron cultivar y secuenciar un organismo, de nombre Prometheoarchaeum syntrophicum, que se consideraba como un representante del grupo de los Asgard, dentro de las arqueas.

Lo interesante es que este microorganismo, que vive en sedimentos de las profundidades del océano, ha mostrado contener fragmentos de ADN solo encontrados en los eucariotas. De hecho, los análisis posteriores revelaron que los Asgard, o quizás los antepasados de estos, fueron los que dieron lugar a estos eucariotas. Esto implicaría que la vida pasaría de estar contenida en tres grandes dominios, arqueas, eucariotas y bacteria, a dos: bacterias y arqueas. Los investigadores creen que, a medida que se estudien más representantes del grupo Asgard, aparecerán nuevas ideas sobre los procesos que, hace 3.000 millones de años, dieron lugar a la vida tal como la conocemos.

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