Del universo al ADN: lo que la ciencia aún no ha entendido

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¿Qué está haciendo el Universo? ¿Qué es la energía oscura? ¿Hay alguna ley? ¿Estamos solos en el Universo? ¿Cómo funciona la mente humana?

Contenidos del Articulo:

Hasta ahora sólo hemos hablado de universos que aparentemente “se comportaban bien” y que correspondían a datos experimentales, pero ahora podríamos estar cerca de responder a estas preguntas. Descubrimos que el Universo adopta mecanismos más sofisticados de lo que pensábamos originalmente.

El talento es alcanzar el objetivo que nadie puede alcanzar. El genio es ver el blanco que nadie sabe que existe “, las palabras de Arthur Schopenhauer son adecuadas para los tres astrónomos, Saul Perlumutter, Brian Schmidt y Adam Riess, galardonados con el Premio Nobel de Física por revelar la existencia de energía oscura en el Universo. Nadie lo había visto antes. Nadie puede explicar, ni siquiera hoy en día, lo que es el diablo, ni siquiera los tres premios Nobel.

¡Es ciencia, belleza! O, como Sócrates sugiere, parafraseando su disculpa:”Soy más sabio, porque no tengo la ilusión de saber lo que no sé“. 96% del universo sigue siendo un misterio para nosotros, por lo que muchos rompecabezas siguen sin respuesta. La euforia es legítima, la prudencia del rigor cada vez que un científico firma una revelación.

Como reconoció otro físico galardonado con el premio Nobel, Frank Wilczek, tras el anuncio del descubrimiento del bosón de Higgs, o partícula de Dios. La naturaleza finalmente ha respondido, ahora estamos listos para hacerle nuevas preguntas. De una manera totalmente arbitraria, tratamos de dibujar el top ten.

¿Qué está haciendo el Universo?

Los astrofísicos se enfadan, pero sólo conocen el 4% del Universo, el resto es todo por descubrir“, dice el presidente del Instituto Nacional de Astrofísica (Inaf), Giovanni Bignami.

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El 23% es materia oscura, el 73% restante es energía oscura: atacar ese adjetivo,”obscuro” (una áspera traducción del inglés oscuro) es como silbar en la oscuridad para ser valiente. No tenemos la menor idea de lo que son.

En cuanto a la materia oscura, en realidad, algún progreso se ha movido y quizás, en unas pocas décadas, sabremos qué es eso que mantiene unido al Universo, agrupando a las Galaxias (que son cien mil millones, cada una con cien mil millones de estrellas) en racimos, omisas, y que permite a las estrellas salir de cada una de ellas por sus propios hechos. Algo que tiene masa pero, a diferencia de la materia conocida, de la que todos estamos hechos, es neutral y no visible.

La materia que conocemos representa sólo el 4% del universo entero, una pequeña fracción perdida en el majestuoso vértigo de lo que los científicos llaman materia oscura y energía oscura.

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Materia que no absorbe y emite luz u otras ondas electromagnéticas. Los instrumentos tradicionales sensibles a ellos no pueden verlo”, confirma Lucía Votano, directora de los Laboratorios Subterráneos Gran Sasso, pertenecientes al Instituto Nacional de Física Nuclear. Información importante y la solución del misterio podría venir de algunos de los experimentos realizados en el corazón de esta montaña:

Estamos tratando de ver si hay interacciones, choques, matices, entre este halo de materia oscura y nuestro aparato experimental, y cuál es su naturaleza. Sólo podemos hacerlo en un laboratorio subterráneo, porque sabemos que esta interacción es muy débil, rara, y en la superficie estaría oculta por la lluvia incesante de rayos cósmicos en la atmósfera.

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Mientras tanto, en el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas del helecho, intentan entender si hay partículas supersimétricas que podrían ser uno de los posibles candidatos de la materia oscura: si pudieran, como con el bosón de Higgs, y demostráramos que interactúan en nuestros detectores, habríamos resuelto uno de los grandes misterios de la ciencia “.

¿Qué es la energía oscura?

No hay duda: las leyes del Big Bang y la gravedad, sin embargo, no explican lo que ven los telescopios modernos, es decir, un universo que, en lugar de ralentizarse, acelera su expansión, lo que requiere una gran cantidad de energía.

Hay algo que tira desde fuera o desde dentro, empujando mucho más allá de la ley de la gravedad. Esto es algo que, aplicando la ecuación de Einstein e=mc2, se convierte en el 73% de la masa del universo”.

A alguien le gustaría cambiar las leyes de la física, y todo estaría bien. Pero es una solución de tapón. Es como decirle a un teólogo que Dios hizo el Big Bang. Demasiado fácil, si el teólogo es serio. Lo que en realidad sigue siendo un misterio, pero los descubrimientos más recientes de la física experimental se nos acercan.

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¿Hay alguna ley?

El Modelo Estándar, que sustenta la física moderna, explica cómo se comportan e interactúan la fuerza electromagnética y las dos fuerzas nucleares fuertes y débiles. Sin embargo, la fuerza gravitacional (y su partícula elemental, el gravitón, aún no ha sido hallada. ¿Significa que la ciencia no está describiendo esta fuerza, que “gira” el Universo de la manera correcta?

El intento de los físicos de describir fuerzas con una sola ley continuará hasta que se encuentre la ecuación matemática que explica todo”, dice Votano. Una fórmula que de alguna manera logrará aunar la teoría de la gravedad, como nos lo explicó Einstein con su relatividad general, y la mecánica cuántica. Dos visiones, por ahora, no reconciliadas.

¿Hay alguna ley?

El Modelo Estándar, que sustenta la física moderna, explica cómo se comportan e interactúan la fuerza electromagnética y las dos fuerzas nucleares fuertes y débiles. Sin embargo, la fuerza gravitacional (y su partícula elemental, el gravitón, aún no ha sido hallada. ¿Significa que la ciencia no está describiendo esta fuerza, que “gira” el Universo de la manera correcta?

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El intento de los físicos de describir fuerzas con una sola ley continuará hasta que se encuentre la ecuación matemática que explica todo”, dice Votano. Una fórmula que de alguna manera logrará aunar la teoría de la gravedad, como nos lo explicó Einstein con su relatividad general, y la mecánica cuántica. Dos visiones, por ahora, no reconciliadas.

Su libro La teoria del todo. Einstein y las nuevas formas de la física, escritas a cuatro manos por Michio Kaku y Jennifer Thompson, los autores nos presentan la perspectiva más interesante de la física teórica moderna: la teoría de las supercuerdas.

Este punto de inflexión revolucionario podría tener pleno derecho a ser la culminación del sueño de Albert Einstein de encontrar una “teoría del todo”, que quiere las leyes de la Física unificada en una sola ecuación capaz de explicar todas las fuerzas conocidas en el Universo.

¿Estamos solos en el universo?

No tenemos ninguna evidencia de vida extraterrestre, si encontramos algo probablemente seremos bacterias, mohos o gusanos. También en la Tierra, por otro lado, la vida inteligente es un episodio muy corto comparado con los 4.670 millones de años de la historia del planeta.

Y, hasta el día de hoy, cerca de la mitad de la biomasa terrestre sigue estando compuesta por organismos monocelulares o microbianos, en gran parte ocultos en las profundidades de los océanos o bosques tropicales.

El telescopio de 40 metros que Europa construirá en Chile podrá hacer los espectros de las atmósferas de los planetas extrasolares que poco a poco vamos descubriendo, es decir, podremos “capturar” la luz que proviene de su atmósfera y así entender su composición química.

Ya hay unos diez planetas “habitables”, con condiciones similares a las de la Tierra. ¿Qué pasa si descubrimos líneas de clorofila en esos espectros? Será una prueba indirecta, y desafortunadamente inalcanzable, de alguna forma de vida allá arriba.

Aún más extraordinario sería capturar una señal de inteligencia extraterrestre. El cosmólogo británico Paul Davies, director del Seti’s Post Detection Science and Technology Taskgroup, el programa que ha estado explorando el universo durante medio siglo en busca de “esa señal de radio”, no se rinde:

Si los alienígenas no se comunican es porque no saben que estamos aquí. La civilización más cercana, presumiblemente, está a no menos de mil años luz de distancia: ahora verían la Tierra como era hace mil años, no tendrían razón para enviarnos señales. Podrían empezar a hacerlo en unos 900 años, cuando y si reciben nuestras primeras señales de radio. Entonces, sin embargo, se necesitarían mil más para que su respuesta viniera aquí.

Su investigación es financiada casi en su totalidad por el cofundador de Microsoft, Paul Allen, quien también ha pagado la factura de Allen Telescope Array, el mega-radiotelescopio que, desde California, debería capturar la “voz” de E. T. Davies, sin embargo, no se limita a las señales electromagnéticas:

Debemos buscar rastros de tecnología alienígena, presente o pasada, en el espacio y en la Tierra: vertederos nucleares, información digital encriptada dentro del ADN de organismos terrestres, nanomáquinas antiguas de 100 millones de años “.

Para probar que la vida no es un accidente casual y raro, sería suficiente encontrar el signo de otro génesis en nuestro planeta. Una “biosfera sombra”, como la llama Davies. Lo que nos hace temer a los extraterrestres a los que las películas de Hollywood nos han acostumbrado:”Me imagino más bien una inteligencia post-biológica, quizás una quintaesencia, una quintaesencia, una inteligencia cuántica”. Si hay alguien ahí fuera, podría ser pura energía.

¿Cómo funciona la mente? ¿Qué es la conciencia?

En los últimos 40 años hemos aprendido más sobre la mente que en los 5.000 anteriores, pero sólo conocemos un pequeño porcentaje de sus mecanismos y, por consiguiente, ignoramos hasta dónde podemos sobrepasar los límites del conocimiento. Umberto Veronesi, médico y oncólogo de renombre internacional, está convencido de ello:

No es fácil para la mente estudiarse a sí misma, pero la razón principal de esta falta de progreso radica en los frenos que se le imponen. Las ideologías han entorpecido la investigación porque temen que el estudio de la mente conduzca también a su control, las religiones se han arrogado el derecho de establecer la frontera entre razón y espiritualidad, resolviendo cada acertijo con la existencia inescrutable del alma “.

Aún hoy la ciencia y la sociedad saben todavía muy poco de la mente cuando funciona -memoria, emociones, aprendizaje- y saben aún menos de cuando no funciona: psicosis, bipolaridad, depresión, hasta la locura, incluso criminal.

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Hemos estudiado el cerebro como órgano, pero todavía nos queda un largo camino por recorrer en las conexiones entre su fisiología y el funcionamiento del pensamiento y la mente. La neurociencia debe trabajar conjuntamente en la filosofía y la teología para investigar el pensamiento en todas sus formas, llegando incluso a las nuevas fronteras “.

Las fronteras que para Riccardo Manzotti, profesor de psicología en Iulm de Milán, con doble titulación en ingeniería y filosofía, son las de la conciencia:”La descripción física del mundo se basa en la definición de Galileo: el mundo está formado por cantidad, mensurable y objetivo. Pero la mente no está dentro de esos límites. Es subjetivo, compuesto de calidad, sensaciones, emociones.

¿Son reales, físicos? A lo largo del siglo XX la ciencia negó el problema de la mente consciente, sólo ahora ha aceptado enfrentar el problema duro. Pero nada de lo que ha descubierto hasta ahora explica por qué cuando abres los ojos experimentas lo que ves”, explica Manzotti, que avanza la teoría radical de la” mente extendida “, una especie de fusión entre el cerebro y el mundo.

El tema está en el centro del interesante libro de Enrico Bellone, Algo, allá afuera. Cómo el cerebro crea la realidad, científico, físico, filósofo e historiador de la ciencia italiana. Todos los seres humanos buscan rastros de regularidad en el entorno que los alberga: si éstos no estuvieran allí, la supervivencia sería imposible.

Las personas utilizan los órganos sensoriales y el cerebro, y capturan colores, sonidos, sabores y asperezas en aquellos objetos externos que se disponen en un espacio tridimensional y cuyas mutaciones se perciben a lo largo del tiempo.

Así, la regularidad del sentido común y las leyes de la naturaleza emergen. Sin embargo, a pesar del hecho de que ambos trabajos, el abismo que separa el sentido común de la ciencia está creciendo: ya en el siglo XVII Galilei, Boyle, Locke y Newton habían argumentado que ciertas cualidades de los objetos (tales como los colores) no eran reales, sino creaciones del cerebro.

La ciencia contemporánea ha ido más allá, hasta el punto de criticar las nociones cotidianas de objeto, espacio y tiempo; y las neurociencias nos abren nuevos horizontes, donde el cerebro se sitúa en el centro como creador de lo que el sentido común sigue llamando realidad. Hay algo ahí afuera, pero su estructura está construida por nuestras neuronas. Nuevos problemas para historiadores y filósofos. Disponible en IBS.

¿Para qué sirve la otra mitad del genoma?

El porcentaje del genoma humano que codifica las proteínas, genes a entender, es sólo el 5%. El resto, en aras de la simplicidad (y la ignorancia), se definió como “ADN basura”: se pensaba que no servía para nada.

Esto no es así, explica Valerio Orlando, jefe del Laboratorio de Epigenética y Reprogramación del Genoma del Instituto de Teletón Dulbecco, en la Fundación Santa Lucía de Roma:

El 45% está constituido por repeticiones monótonas de secuencias de ADN, más conocidas como secuencias repetidas, con un origen evolutivo muy interesante: son básicamente piezas de genoma de virus ancestrales, que han coevolucionado con nuestro genoma (y el de otras especies), y conservan, como los virus, la capacidad de movimiento “.

¿Qué es un ADN móvil? Si está presente o no al lado de un gen parece marcar una diferencia en la funcionalidad del gen mismo, pero el motivo es oscuro. Cuando este elemento repetido llega, aporta una novedad en la estructura del cromosoma, que puede ser negativa o positiva para la función del gen y, en cualquier caso, crea un fenotipo diferente: por ejemplo, puede aumentar o inhibir la producción de pigmentos variando el color de un ratón o pelo de flor.

Se sabía que la movilidad de estos elementos ocurría en las líneas germinales, especialmente en los espermatozoides, lo que explica en parte por qué un individuo no es sólo la suma de los genes de mamá y papá. Luego se descubrió que también se mueven en las células somáticas, es decir, en los adultos, empezando por el cerebro, especialmente cuando tienen que adaptarse al estrés ambiental.

En la práctica, los elementos móviles añaden en el genoma un grado inesperado de variabilidad dinámica y adaptativa, acompañada de las denominadas modificaciones epigenéticas: cada uno registra su propia experiencia, biológica y cultural, de forma fisiológica diferente a la otra y los elementos repetidos contribuyen a establecer esta biodiversidad “.

Ay, sin embargo, si comienzan a moverse de manera descontrolada:”Cuando van a un lugar en lugar de otro pueden causar mutaciones, y por lo tanto patologías. Ejemplo de todos los tumores: se sabe que las células cancerosas tienen una actividad de estos elementos muy altos. Y nadie sabe por qué. Leer: Aquí está la receta genética para obtener el Homo Sapiens.

¿Por qué envejecemos?

Ya se han detectado al menos cien genes de edad. El primero, AGE-1, se encontró en Caenorhabditis elegans, o gusano plano. Si se desconectan en organismos modelo como la drosofila, la esperanza de vida se triplica.

Y sin embargo, el hombre no vivirá 300 años por esta razón, asegura Luca Proietti de Sanctis, profesora de Genética del Envejecimiento en la Universidad de Tuscia, que estudia gerontogénica gracias a un financiamiento de Teletón.

Estos genes limitan la proliferación celular y, por lo tanto, evitan la aparición de cáncer en los primeros años de vida (la proliferación es esencial para el reemplazo celular, pero tiene en sí mismo el peligro de tumorigénesis). A lo largo de los años, sin embargo, hay una pérdida gradual de células en los diversos tejidos -los que acumulan daño de ADN son eliminados por el cuerpo para evitar que desarrollen tumores- hasta que su número se vuelve insuficiente.

La acción secundaria y deletérea de los gerontogenos, que impiden la sustitución de las células dañadas y las envían a la muerte, se ha hecho cada vez más evidente durante la evolución de la humanidad, que, gracias a estilos de vida más sanos y nuevas drogas, ha alcanzado una esperanza de vida impensable hace tan sólo un par de siglos.

Hoy en día, medicamentos como la rapamicina y el resveratrol se están probando, que modulan estos genes pero, más generalmente, el reto es entender cómo funciona toda la red de vías metabólicas, para garantizar al hombre una vida cada vez más larga pero también, y sobre todo, libre de enfermedades.

No es una coincidencia que los genetistas estén estudiando a los más de cien años de edad en Cerdeña y Japón, emblema del envejecimiento saludable, que al parecer combina dos factores clave: una composición genética adecuada y estilos de vida apropiados. Leer: Si la muerte es parte del proceso de la vida).

¿Podemos crear vida artificial?

Craig Venter, el primer hombre capaz de cartografiar un genoma humano (ella), está seguro de hacerlo: tras el anuncio del primer organismo sintético,”moldeado” en 2010 mediante la inserción de ADN artificial en una célula natural, ahora el bioquímico más famoso y controvertido del mundo está listo para un nuevo reto: crear una célula a partir de cero, es decir, la “síntesis pura” en el laboratorio de una forma de vida artificial, a partir del ADN sintético.

Si la biotecnología llegara a tener éxito, podría ser algo muy similar a Luca, nuestro último Ancestro Común Universal, esa “cosa”viviente, hace unos 4 mil millones de años, de la que tomaron forma todos los organismos terrestres, incluidos los humanos.

Pero el objetivo de Venter es aún más ambicioso, y para muchos preocupantes: crear máquinas biotecnológicas capaces no sólo de crecer y reproducirse autónomamente, sino también de realizar diversas actividades, dictadas por el ADN sintético: productivas, anticontaminación, nutritivas. Excepto los OMG.

La imagen del robot es uno de los iconos más importantes de nuestro tiempo. Ahora libre de la ciencia ficción, esta síntesis “casi viva” de las más diversas tecnologías está transformando toda la esfera de las actividades humanas.

Estamos presenciando una ocupación imponente “silenciosa”. Proliferan en fábricas, laboratorios, productos de alta tecnología y medios de comunicación, y “evolucionan” con rapidez. ¿Será el siglo XXI el momento de la integración entre los hombres y los robots? Eso parecería eso.

Sin embargo, no hay ninguna duda. ¿Cuáles son los objetivos? ¿Cuáles son los efectos psicológicos y éticos en las relaciones humanas? Riccardo Notte, autor de You, Robot, es profesor de Antropología Cultural en la Academia de Bellas Artes de Brera, Milán.

¿Cuál será el fin de todo?

No es posible, por ahora, calcular cuando el Universo terminará, como será el armagedón. Es más fácil contar con los años que quedan hasta la muerte de la Tierra.

El Sol es una mujer de mediana edad: sabemos que vivirá en total 10 mil millones de años y que nació hace 5 mil millones de años. Seguirá quemando su combustible termonuclear en su estómago por otros 5, luego se convertirá en un gigante rojo y se hinchará: su diámetro estará entre la órbita terrestre y la de Marte, nuestro planeta será pulverizado”, explica Giovanni Bignami.

¿Aún estaremos allí? Es difícil decirlo, pero las posibles causas de la extinción temprana ya son concebibles. El impacto demográfico, por ejemplo, que nos hace crecer (especialmente en los países con menos recursos) a tasas incompatibles con la biosfera de la Tierra. Y más aún el calentamiento global causado por las actividades humanas, sobre el que el 97% de los científicos está de acuerdo:

¿Qué pasará entre ahora y 2060, cuando el planeta esté más caliente que 4 grados? Ahora debemos prepararnos para un futuro de eventos climáticos cada vez más extremos, olas de calor feroces, huracanes, inundaciones, sequías”, dice un editorial reciente de New Scientist.

Sólo los líderes políticos y los altos directivos tienen el poder de actuar, pero están aturdidos.

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