Una máquina cuántica, el avance del año

Una máquina diminuta cuyo movimiento sólo puede explicarse por las extrañas reglas de la mecánica cuántica, que desafían "nuestro sentido de la realidad", fue elegida por la revista Science como el Avance del Año.

"Hasta ahora, todos los objetos fabricados por los humanos se habían movido de acuerdo con las leyes de la mecánica clásica", indicó la revista de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS, por sus siglas en inglés).

Sin embargo, en marzo, un grupo de investigadores de la Universidad de California, en Santa Bárbara, diseñó un aparato "que se mueve de maneras que sólo pueden describirse mediante la física cuántica, la serie de reglas que gobierna el comportamiento de moléculas, átomos y partículas subatómicas".

La máquina cuántica obtuvo la "medalla de oro" entre un Top Ten de finalistas, que incluyeron un gel vaginal, probado en mujeres sudafricanas y que redujo en casi el 39%el riesgo de infección con el VIH, y una píldora profiláctica que en un estudio redujo casi el 44% de las infecciones, en promedio.

La mecánica cuántica, que reina en el submundo de lo infinitamente pequeño, es completamente diferente a nuestro mundo macroscópico. La teoría cuántica indica que una partícula subatómica puede absorber energía sólo en cantidades discretas o "paquetes", nunca puede estar totalmente quieta y puede estar en dos partes al mismo tiempo.

Los científicos venían viendo esos extraños comportamientos y otros mucho más extraños aun en incontables experimentos con átomos, moléculas, luz, corrientes eléctricas e incluso helio líquido. Pero nadie los había observado en un objeto hecho por el ser humano.

Los físicos Andrew Cleland y John Martinis diseñaron un prototipo que consiste en una diminuta paleta de un metal semiconductor (nitruro de aluminio recubierto de aluminio) e hicieron que vibrara con un ritmo cuántico... a seis mil millones de ciclos por segundo.

Primero enfriaron la paleta hasta que alcanzó el estado de más baja energía que permiten las leyes de la mecánica cuántica, algo que los físicos han intentado durante mucho tiempo.

Posteriormente, aumentaron la energía del pequeño aparato en sólo un quantum para producir un estado de movimiento puramente cuántico-mecánico. El aparato vibrante "es tan largo como ancho es un cabello".

Según Science, la utilidad de este descubrimiento radica en que las máquinas cuánticas podrían usarse en detectores de fuerza ultrasensibles o para la generación de estados cuánticos de la luz.

"La máquina cuántica podría ayudar a probar los límites de la teoría y somete a prueba nuestro sentido de la realidad", afirman los editores de Science. Y más adelante agregan: "¿Por qué un vehículo o una persona no pueden estar en dos sitios diferentes al mismo tiempo? ¿Hay algún principio que lo prohíba? (...) Una forma de saberlo sería poniendo en esos estados objetos cada vez más grandes". Sin embargo, semejantes experimentos están todavía muy lejos.

También compitieron por el reconocimiento del Descubrimiento Científico del Año un equipo de investigadores del Instituto J. Craig Venter, de Rockville (Maryland), y San Diego (California), que construyeron un genoma sintético y lo insertaron en una bacteria. El genoma sintético hizo que la bacteria produjera un nuevo conjunto de proteínas.

En tercer lugar quedó el equipo de biólogos encabezado por Svante Pääbo, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, en Leipzig (Alemania), que logró reconstruir el genoma de tres Neardenthales femeninos, que vivieron en Croacia hace entre 38.000 y 44.000 años. Los investigadores comprobaron que los Neardenthales se aparearon con humanos modernos y dejaron su marca en nuestro genoma actual.

Simulaciones dinámicas

La aparición de las supercomputadoras permitió, hace dos años, simular en tiempo real cómo interactúan los átomos de las proteínas con el agua que los rodea. Este año, un equipo siguió el movimiento de los átomos en una pequeña proteína durante un período 100 veces más largo, lo suficiente como para ver 15 veces cómo se pliega

Nuestros ancestros, los Neandertales

Un equipo del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva secuenció el genoma del Neandertal con ADN de restos fósiles de tres hembras de entre 33.000 y 44.000 años de antigüedad. La comparación con genes humanos actuales reveló que los europeos y los asiáticos heredaron de los neandertales un 1-4% de sus genes.

Una copia idéntica

El equipo de Craig Venter construyó un cromosoma sintético y lo introdujo en una bacteria en lugar de su ADN. La bacteria siguió viva con una copia idéntica del genoma original. Esto abre camino a la biología sintética para fabricar fármacos o biocombustibles.

Nuevos recursos de profilaxis

Dos nuevos métodos de prevención de la transmisión del VIH resultaron exitosos: un gel vaginal con un antirretroviral redujo un 39% la infección en mujeres, mientras que una píldora antes de la relación sexual redujo un 43,8% el riesgo.

ROEDORES DE LABORATORIO
Ahora, también las ratas

Aunque los ratones son los animales por excelencia de los laboratorios de biología, los científicos prefieren utilizar ratas porque son más similares a los humanos. Este año se logró hacer ratas "knockout"; es decir, a las que les faltan determinados genes, para estudiar enfermedades.

ENFERMEDADES RARAS
Secuenciación de fragmentos genéticos

La secuenciación de pequeños fragmentos del genoma permitió identificar las mutaciones específicas de por lo menos una docena de enfermedades hereditarias poco frecuentes, que resultan de mutaciones en un solo gen.

GRANDES HALLAZGOS DE LA DÉCADA 2000
Exoplanetas

• La cantidad de planetas similares a la Tierra hallados fuera del Sistema Solar creció de 26 a 502 y sigue aumentando.

2004
Agua en Marte

• Más de media docena de misiones al planeta rojo revelaron que en algún momento tuvo suficiente agua como para asegurar la vida.

2005
ADN ancestral

• El descubrimiento de que el ADN o el colágeno sobreviven millones de años brindará más información sobre un mundo que ya desapareció.

2006
Células potenciadas

• Científicos lograron reprogramar las células adultas para convertirlas en pluripotenciales sin necesidad de utilizar embriones.

2007
Inflamación

• Se descubrió que, además de participar en la curación, la inflamación impulsa enfermedades crónicas como cáncer, Alzheimer, diabetes y aterosclerosis.

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