Si bien los múltiples descubrimientos de este año tendrán un impacto duradero en el futuro científico, elegiría estos dos como los más importantes:
1. Confirmación de la “Acción espeluznante a distancia” de Einstein.
(Expertos: no he mencionado la desigualdad de Bell para simplificar las cosas)
- ¿Cómo saber con certeza si quiero ser neurocientífico (o investigador biomédico)? ¿Qué pasa si no soy lo suficientemente bueno para trabajar en investigación?
- ¿Deberían los contribuyentes cubrir los costos generales de la investigación?
- En su opinión, ¿qué conduciría a un mejor resultado para la humanidad: más investigación para crear bebés de diseño o más niños 'mixtos'?
- ¿Cómo puedes colaborar / trabajar con personas de ideas afines cuando estás rodeado de personas a las que no les importa la ciencia (o dicen tu campo de interés)?
- ¿Cuál es la última y sorprendente cosa científica?
La velocidad de la luz es el límite de velocidad cósmica. Si tuviéramos un viaje más rápido que la luz, violaría la causalidad. En otras palabras, haría posible el viaje en el tiempo. Eso simplemente no puede suceder dada la ley de entropía (aunque Richard Muller no está de acuerdo aquí). Además, teóricamente, se necesitaría energía infinita para acelerar cualquier cosa que tenga masa a la velocidad de la luz.
Pero en física cuántica, hay una supuesta violación. Ciertas partículas extremadamente pequeñas (colectivamente llamadas cuantones) se pueden acoplar por pares entre sí en un fenómeno llamado entrelazamiento. Por ejemplo, los cuantones tienen una característica llamada espín, una propiedad intrínseca, como la carga. Al igual que ciertos cuantones (como los positrones y los electrones) pueden tener una carga ‘+’ o una carga ‘-‘, los cuantones pueden tener giros opuestos, como un giro ‘+1’ y un giro ‘-1’.
Ahora, en una reacción subatómica, si dos partículas se crearon simultáneamente para tener los giros opuestos de modo que uno tenga un giro ‘+1’ y otro ‘-1’, se sabe que están acoplados o ‘enredados’. La rareza en la física cuántica es que si medimos el giro de cualquiera de esos cuantones, el giro del otro cuantón se encuentra instantáneamente como lo opuesto; independientemente de cuán lejos estén. Aparentemente, medir un cuantón de alguna manera ‘le dice’ al otro cuantón acerca de la medición, al instante.
Einstein estaba muy descontento con este resultado.
No tenía sentido que la información viajara más rápido que la velocidad de la luz. Como era una predicción teórica, confiaba en que había un error en la física. En un documento, lo llamó la paradoja de EPR. Personalmente, lo llamó acción espeluznante a distancia.
Por supuesto, Einstein sería terriblemente infeliz hoy. En la década de 1970, Alain Aspect proporcionó una brillante observación experimental para apoyar esta predicción. Numerosos experimentos de este tipo siguieron, pero todos tenían sus lagunas . Por un lado, el experimento tendría que llevarse a cabo de tal manera que no hubiera influencias externas. Además, los experimentadores tendrían que asegurarse absolutamente de que no es la luz la que comunica el estado de un cuantón al otro. Para esto, los cuantones acoplados tendrían que estar (muy) muy separados.
Por lo tanto, la validez de la acción espeluznante a distancia todavía estaba en el aire.
El avance:
Este año, Ronald Hanson, de la Universidad Tecnológica de Delft, realizó un hermoso experimento utilizando electrones enredados separados por aproximadamente 1.3 km (un poco menos de una milla) para demostrar de manera concluyente que el enredo cuántico que conduce a resultados poco intuitivos es real, y Einstein estaba equivocado.
Tenga en cuenta que esto no significa que sea posible un viaje de información más rápido que la luz. No hay evidencia de eso. Lo que ahora decimos es que las partículas enredadas están en un estado de superposición, un estado combinado, de modo que la influencia en una parte del sistema influye naturalmente en la otra. Es una forma muy académica de decir que realmente no sabemos de qué estamos hablando.
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2. La edición del genoma avanza dos veces.
En 2012, Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier sacudieron el mundo de la biología molecular al aprovechar un mecanismo de defensa en bacterias, el sistema CRISPR-Cas9, para cortar con precisión el ADN dirigido in vitro (papel). Desde entonces, la edición del genoma entró oficialmente en un período de revolución.
¿Qué es el sistema CRISPR-Cas9? La explicación de Brian Farley es maravillosa.
En resumen, mientras Cas9 es una proteína que corta el ADN, el ARN CRISPR es un ARN monocatenario que es complementario a una parte del ADN que uno quiere cortar. Por lo tanto, si juntamos un ARN CRISPR y una proteína Cas9, el ARN complementario arrastrará a Cas9 a la secuencia de ADN objetivo. Cas9 luego corta el ADN objetivo aparte. ¡Trabajo hecho!
Pero todavía hay algunos problemas persistentes con Cas9. Primero, corta el ADN en el mismo lugar en ambas cadenas de ADN. Esto crea, literalmente, extremos romos, que no es el mejor resultado ya que el ADN se repara a sí mismo al mutar en esos puntos. En cambio, cortar en diferentes partes de la secuencia en hilos opuestos crea extremos adhesivos, que son fáciles de manipular para la edición del genoma:
Existen otros problemas con el rango de objetivos, la complejidad del ARN, la especificidad y los sitios de reconocimiento (precisión de la ingeniería del ADN). La especificidad es absolutamente importante si el objetivo es eventualmente comenzar a usar este sistema como terapéutico. Sería desastroso si Cas9 realizara cortes inespecíficos en genes importantes dentro de humanos vivos (piense en cáncer, muerte, etc.).
En algún punto del camino, Feng Zhang intervino y se hizo cargo de los reinados.
El avance:
Feng Zhang y sus colegas optimizaron una nueva proteína basada en CRISPR, Cpf1, que resuelve muchos de los problemas que presenta Cas9 (extremos romos, flexibilidad, rango). Por otra parte, Zhang y compañía. examinado a través de 1400 aminoácidos, haciendo que la proteína Cas9 encuentre tres aminoácidos específicos cargados positivamente que obstaculizan la especificidad. ¡Al reemplazar estos aminoácidos con tres aminoácidos neutros, Zhang pudo reducir el enlace electrostático objetivo de Cas9 para aumentar la precisión de la proteína a casi el 100%!
La edición del genoma sigue siendo increíblemente accesible.
Enlaces al Comentario 1 y al Comentario 2.
Enlaces al Documento 1 y al Documento 2.
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