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10 historias de ciencia de 2017 que suenan como lemas de ciencia ficción
Con otro año en el espejo retrovisor, es hora de sentarse, respirar profundamente y mirar algunos de los titulares científicos que podríamos haber pasado por alto. Los científicos están continuamente produciendo nuevos desarrollos en varios campos. Para nombrar algunos, la nanotecnología, la terapia génica y la física cuántica siempre están abriendo nuevos caminos.
Los titulares de ciencia están comenzando a leer más y más como artículos de revistas de ciencia ficción. Teniendo en cuenta lo que trajo 2017, no podemos esperar para ver lo que 2018 desvela ...
10 científicos crean cristales de tiempo y rompen simetría de traducción de tiempo
De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, las máquinas de movimiento perpetuo que producen trabajo sin ninguna entrada de energía son imposibles. Sin embargo, a principios de este año, los físicos crearon estructuras llamadas cristales de tiempo que ciertamente ponen a prueba esa noción.
Los cristales de tiempo actúan como los primeros ejemplos del mundo real de un nuevo estado de la materia llamado "no equilibrio", donde los átomos tienen temperaturas variables y nunca están en equilibrio térmico entre sí. Los cristales de tiempo tienen una estructura atómica que se repite no solo en el espacio sino también en el tiempo, lo que les permite mantener una oscilación constante sin energía. Esto ocurre incluso en el estado fundamental, que es el estado de energía más bajo donde el movimiento, en teoría, es imposible porque requiere gasto de energía.
Entonces, ¿los cristales del tiempo están rompiendo las leyes de la física? Técnicamente, no. La conservación de la energía solo se puede definir dentro de sistemas con simetría de traducción de tiempo, la idea de que las leyes de la física son las mismas en todas partes y en todo momento. Y si hay una cosa que los cristales del tiempo rompen, es la simetría de la traducción del tiempo. Sin embargo, no son los primeros. Los imanes con frecuencia también se mencionan como objetos naturalmente asimétricos porque tienen un extremo norte y un extremo sur.
Otra razón por la cual los cristales de tiempo no rompen las leyes de la termodinámica es porque no están completamente aislados. Necesitan un "empujón" de vez en cuando, solo un poco de energía externa para que comiencen a cambiar sus estados una y otra vez. Las posibles aplicaciones futuras para los cristales de tiempo implican la transferencia y el almacenamiento de información dentro de los sistemas cuánticos. Podrían jugar un papel crucial en la computación cuántica.
9 alas de libélula están "vivas"
Simplificado, Merriam-Webster define el "ala" como un apéndice movible emplumado o membranoso utilizado por aves, insectos y murciélagos para lograr el vuelo. No se supone que esté vivo, pero los entomólogos de la Universidad de Kiel en Alemania hicieron algunos descubrimientos sorprendentes que sugieren lo contrario, al menos en las libélulas morfo.
Los insectos respiran a través de un sistema traqueal. El aire entra en sus cuerpos a través de aberturas externas llamadas espiráculos. Luego pasa a través de una compleja red de tubos traqueales, que envían el aire a todas las células del cuerpo. Las alas, sin embargo, están compuestas casi por completo de tejido muerto, que se seca y se vuelve translúcido o cubierto de patrones de color. Las áreas de tejido muerto están bordeadas por venas, que son los únicos componentes del ala que forman parte del sistema de respiración.
Sin embargo, cuando el entomólogo Rhainer Guillermo Ferreira miró un ala del macho Zenithoptera Libélula a través de un microscopio electrónico, vio diminutos tubos traqueales ramificados. Esto marca la primera observación de este tipo en cualquier ala de insecto. Se necesitarán muchas pruebas para determinar si esta característica fisiológica es específica de esta especie o, quizás, común en las libélulas o incluso en otros insectos. Incluso podría ser una mutación encontrada por casualidad en un solo individuo, pero los expertos dudan. La presencia de abundantes suministros de oxígeno podría explicar los vibrantes y complejos colores azules que se encuentran en las alas de Zenithoptera Libélulas, que no contienen pigmento azul.
8 antigua garrapata encontrada llena de sangre de dinosaurio
Hemos descubierto algunas cosas asombrosas conservadas en ámbar, pero los hallazgos de este año podrían llevar el pastel. Los científicos en Myanmar descubrieron piezas de ámbar de hace 99 millones de años que contienen parásitos similares a las garrapatas modernas. Uno de ellos estaba enredado en una pluma de dinosaurio, dos fueron encontrados con trozos de un nido de dinosaurio, y el cuarto estaba lleno de sangre de dinosaurio.
Por supuesto, esto hizo que la gente pensara inmediatamente en un Parque jurásico-como escenario en el que podríamos usar la sangre para devolver la vida a los dinosaurios. Desafortunadamente, eso no sucederá pronto porque la extracción de muestras de ADN de este tipo de fósiles conservados en ámbar es imposible. Todavía hay un debate en curso sobre cuánto tiempo puede durar una molécula de ADN, pero incluso las estimaciones más optimistas dicen que solo unos pocos millones de años en condiciones ideales.
Incluso si no devolvió a los dinosaurios, el recién nombrado Deinocroton draculi (La terrible garrapata de Drácula) sigue siendo un hallazgo extraordinario que nos proporcionó nueva información. Ahora sabemos no solo que las garrapatas antiguas apuntaban a los dinosaurios con plumas, sino también que infestaron los nidos de dinosaurios.
7 humanos adultos sufren modificación genética
El vértice actual de la terapia génica está agrupado con repeticiones palindrómicas intercaladas regularmente o CRISPR. Es una familia de secuencias de ADN que ahora forman la base de una tecnología llamada CRISPR / Cas9, que, en teoría, podría alterar permanentemente el ADN de un humano.
En 2017, la herramienta de edición de genes dio un paso adelante después de que un equipo del Proteome Research Center de Beijing anunció que utilizó con éxito CRISPR / Cas9 para corregir mutaciones causantes de enfermedades en embriones humanos viables. Un equipo diferente del Instituto Francis Crick de Londres tomó la ruta opuesta y usó la tecnología para crear intencionalmente mutaciones en embriones humanos por primera vez.(Específicamente, ellos "apagaron" un gen, evitando que los embriones se conviertan en blastocistos).
Los estudios mostraron que CRISPR / Cas9 funciona y con relativa facilidad. Sin embargo, esto provocó intensos debates éticos sobre hasta dónde debería llevarse esta tecnología. Teóricamente, podría conducir a "bebés de diseño" que podrían poseer características intelectuales, atléticas y físicas según las especificaciones de los padres.
Dejando a un lado la ética, hubo un desarrollo aún mayor en noviembre, cuando se utilizó CRISPR / Cas9 por primera vez en un humano adulto. Brad Madeux, de California, de 44 años de edad, sufre el síndrome de Hunter, una enfermedad incurable que eventualmente podría limitarlo a una silla de ruedas. Le inyectaron miles de millones de copias del gen correctivo y una herramienta genética utilizada para cortar su ADN, insertar el gen y volver a coserlo. Pasarán algunos meses antes de que podamos saber si el procedimiento fue exitoso o no.
6 ¿Qué fue primero, la esponja o la gelatina?
Un nuevo trabajo de investigación publicado este año busca terminar, de una vez por todas, el largo debate sobre el origen de los animales. Según el estudio, las esponjas son las "hermanas" de todos los demás animales del mundo. Esto se debe al hecho de que las esponjas fueron el primer grupo en derivarse del árbol evolutivo que, en ese momento, contenía solo el ancestro común primitivo de todos los animales. Esto habría ocurrido hace unos 750 millones de años.
Antes de esta historia, el debate tan disputado parecía haberse reducido a solo dos candidatos: las esponjas y los invertebrados marinos mencionados anteriormente llamados jaleas de peine. Mientras que las esponjas son criaturas simples que se sientan en el fondo del océano y sobreviven mediante la alimentación por filtración, las jaleas de peine son más complejas. Se parecen a las medusas, son capaces de impulsarse a través del agua, pueden crear patrones de luz y tienen sistemas nerviosos simples. Descubrir cuál vino primero también significa descubrir cómo era nuestro antepasado común. Se considera una parte vital en el seguimiento de nuestra línea de tiempo evolutiva.
Si bien el estudio proclama audazmente que el asunto se resolvió, solo unos meses antes, salió otro estudio que decía que las medusas de peine son nuestras "hermanas" evolutivas. Es demasiado pronto para saber si la investigación más reciente es, efectivamente, lo suficientemente infalible como para reprimir cualquier persistencia. dudas.
5 mapaches han pasado una prueba de inteligencia antigua
En algún momento alrededor del siglo VI aC, el narrador griego Aesop escribió o coleccionó un montón de fábulas que ahora se conocen colectivamente como Fábulas de Esopo. Entre ellos se encontraba un cuento llamado "El cuervo y el lanzador", que mostraba a un cuervo sediento que tomaba una bebida de una jarra arrojando guijarros en ella, elevando el nivel del agua hasta que el ave pudiera alcanzarla.
Unos pocos miles de años más tarde, los científicos se dieron cuenta de que la historia presentaba una buena forma de probar la inteligencia animal. El experimento mostraría que la criatura a prueba tiene un entendimiento de causa y efecto. Fieles a la historia, los cuervos sobresalieron, al igual que otros corvids, como las torres y los jays. Los grandes simios también han pasado la prueba, y este año, otro animal fue agregado a la lista: el mapache.
Durante la prueba de Fable de Aesop, se presentó a ocho mapaches con un cilindro que contenía un malvavisco que flotaba en el agua y que era demasiado bajo para alcanzar. Dos de ellos dejaron caer piedras para elevar el nivel del agua y llegar a su tratamiento.
Otros sujetos de prueba encontraron sus propias soluciones creativas que los evaluadores no habían anticipado. Al canalizar su experiencia como un volquete de basura, un mapache trepó sobre el cilindro y comenzó a balancearse de lado a lado hasta que ella lo derribó. En otra prueba que usaba bolas flotantes y hundidas en lugar de piedras, los examinadores esperaban que los mapaches usaran bolas hundidas y desecharan las flotantes. En su lugar, algunos animales sumergieron una bola flotante repetidamente hasta que trozos de malvavisco salpicaron el costado del cilindro o se atascaron en la bola, lo que hizo que fueran fáciles de recuperar.
4 físicos crean primer láser topológico
Físicos de la Universidad de California, San Diego, afirman haber construido un nuevo tipo de láser "topológico" que puede tomar cualquier forma y serpentear alrededor de una cavidad sin tener la dispersión de la luz. El dispositivo funciona basado en el concepto de aisladores topológicos (materiales que son aislantes en su mayor parte pero conductores a lo largo de sus superficies), que ganó el Premio Nobel de Física en 2016.
Normalmente, una cavidad láser amplificada por la luz tiene la forma de un anillo. Esto es más eficiente que las formas con esquinas afiladas, pero aún deja espacio perdido entre los anillos. El equipo de investigación superó este obstáculo creando una cavidad topológica utilizando un cristal fotónico como espejo. Específicamente, utilizaron dos cristales fotónicos con diferentes topologías, uno es una célula unitaria en forma de estrella en una red cuadrada y el otro una red triangular con agujeros de aire cilíndricos. El miembro del equipo Boubacar Kante los comparó con un panecillo y un pretzel: aunque ambos son pan con agujeros, la diferente cantidad de agujeros los hace formas distintas.
Una vez que los cristales están en su lugar y la interfaz toma la forma deseada, el sistema se enciende mediante la aplicación de un campo magnético. Esto cambia la dirección en la que se emite la luz, pudiendo así guiar el flujo de luz. Las aplicaciones prácticas inmediatas implican empaquetar más láseres en un chip, lo que aumenta la velocidad de las comunicaciones ópticas. Sin embargo, en el gran esquema de las cosas, esto se ve como un paso adelante en la búsqueda de la computación óptica.
3 científicos están entusiasmados con el excitonio
Físicos de todo el mundo están entusiasmados con el descubrimiento de una nueva forma de materia, llamada excitonio. Está hecho de extrañas partículas llamadas excitones, que son el estado de enlace de un electrón escapado y el agujero que acaba de dejar, atraídos entre sí por la fuerza de Coulomb. Además, el físico teórico de Harvard, Bert Halperin, fue el primero en postular la existencia del excitonio en la década de 1960, y los científicos han estado tratando de demostrarle que está bien (o que está mal) desde entonces.
Como muchos descubrimientos científicos importantes, este involucró una gran cantidad de serendipia. El equipo responsable del hallazgo de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, de hecho, desarrolló una nueva técnica llamada espectroscopía de pérdida de energía de electrones (M-EELS, por sus siglas en inglés) resuelta específicamente para identificar los excitones. Sin embargo, su momento "Eureka" ocurrió cuando los investigadores estaban haciendo pruebas de calibración para su nuevo método. Un miembro del equipo entró en la sala mientras todos los demás miraban una pizarra y dijeron que solo habían medido un "plasmón blando", el precursor de la condensación del excitón.
El líder del estudio, el profesor Peter Abbamonte comparó el descubrimiento con el bosón de Higgs: no tendrá aplicaciones inmediatas en el mundo real, pero muestra que nuestra comprensión actual de la mecánica cuántica está en el camino correcto.
2 científicos desarrollan nanomáquinas que matan el cáncer
Investigadores de la Universidad de Durham afirman haber desarrollado nanomáquinas que son capaces de perforar células cancerosas y matarlas en solo 60 segundos. En una prueba exitosa realizada en la universidad, las diminutas máquinas tardaron entre uno y tres minutos en penetrar la membrana externa de una célula de cáncer de próstata y la destruyeron instantáneamente. (La imagen de arriba a la derecha muestra el citoplasma que sale de una célula cancerosa atacada).
Las nanomáquinas son 50,000 veces más pequeñas que el diámetro de un cabello humano. Se activan con la luz y giran de dos a tres millones de veces por segundo para poder penetrar a través de los revestimientos celulares. Cuando alcanzan su objetivo, pueden destruirlo o entregar una carga útil de agente terapéutico.
Hasta ahora, las nanomáquinas solo se han usado en células individuales, pero los resultados alentadores hicieron que los científicos se movieran hacia microorganismos y peces pequeños. Su objetivo actual es avanzar a los roedores pronto y, eventualmente, a los humanos.
1 asteroide interestelar Podría Sé una nave extraterrestre
Solo han pasado un par de meses desde que los astrónomos anunciaron alegremente el descubrimiento de nuestro primer visitante interestelar, un asteroide llamado 'Oumuamua. Desde entonces, han observado muchas cosas extrañas sobre el objeto celeste, incluso para algo que no es de nuestro sistema solar. De hecho, es tan extraño que creen que es posible que sea una nave espacial extraterrestre.
Lo primero es la forma. 'Oumuamua tiene una forma de cigarro con una relación longitud-anchura de diez a uno, a diferencia de cualquier otro asteroide observado. Al principio, pensamos que era un cometa, pero nos dimos cuenta de que no era el caso cuando no brotó una cola después de acercarse al Sol. Además, algunos expertos argumentan que la velocidad a la que el objeto está girando rompería un asteroide normal. En cambio, parece como si estuviera específicamente diseñado para soportar los viajes interestelares.
Entonces, si es artificial, ¿qué podría ser? Algunos dicen que es una sonda alienígena, mientras que otros piensan que podría tratarse de una nave espacial cuyos motores han fallado y ahora están a la deriva en el espacio. De cualquier manera, los programas como SETI y Breakthrough Listen think 'Oumuamua merecen una mayor investigación y han apuntado sus telescopios a él para escuchar cualquier tipo de señales de radio.
Hasta ahora, no se ve bien para la hipótesis alienígena, ya que las observaciones iniciales de SETI no mostraron nada. Muchos científicos espaciales siguen siendo pesimistas sobre las posibilidades de que 'Oumuamua sea de origen extraño, pero ciertamente se necesita un examen más a fondo para determinar qué es realmente el objeto misterioso.