Hablemos de CIENCIA

Las olas del tsunami tras el terremoto de Honshu, al llegar a la Antártida, medirían sólo unos 30 centímetros de altura (según los modelos de propagación), pero la plataforma helada que las recibió se fracturó. Se formaron grandes trozos de hielo flotantes, el mayor de unos 6,5 por 9,5 kilómetros con un grosor de unos 80 metros que se aprecian en las imágenes captadas por el radar del Envisat.

«El tsunami de Honshu cruzó el pacífico en poco más de 18 horas y afectó a la plataforma helada de Sulzberger provocando la ruptura de 125 kilómetros cuadrados de hielo en el frente de la misma, que había permanecido estable durante más de 46 años», escriben Brunt y sus colegas en Journal of Glacilogy. La llegada del tsunami a la Antártida fue registrada, por ejemplo, en el mar de Ross por mareógrafos instalados por los neozelandeses, añaden. Los investigadores han podido comprobar el efecto de las olas en esa región del continente blanco gracias a imágenes previas al terremoto -o a la llegada del tsunami al mar de Ross- y después tomadas con el radar del Envisat, que ve a través de las capas de nubes que pueda haber.

En los primeros registros del satélite tras la llegada del tsunami a la Antártida de Honshu a la Antártida (el 12 de marzo) se aprecia claramente que se ha fracturado el frente de la plataforma helada y se ha formado un iceberg de unos 10×6 kilómetros, explican los investigadores. Al día siguiente se distingue ya la separación de otro trozo de hielo, más pequeño que el primero, de unos 7×4 kilómetros. En esos días se rompió una superficie total helada superior a los 125 kilómetros cuadrados, incluidos estos dos icebergs grandes y otros fragmentos menores.

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa, a menudo mortal, que causa parálisis en los pacientes y cuyo origen ha traído de cabeza a los científicos durante décadas. Entre un 90% y un 95% de las veces, aparece espontáneamente, y ni siquiera se sabía si los mecanismos que la causan son los mismos en todos los casos.

Un veterano investigador en el estudio de la ELA, el neurólogo Teepu Siddique, acaba de publicar junto a su equipo de la Universidad de Northwestern (EEUU) lo que parece ser una respuesta definitiva a este dilema: existe una causa común subyacente en todas las formas de la enfermedad y se debe a un defecto en una proteína llamada ubicuitina 2, encargada de degradar y reciclar otras proteínas. El descubrimiento se ha publicado en la revista ‘Nature’.

Al no funcionar adecuadamente el recambio de estas proteínas, se forman cúmulos de las mismas en el interior de las células. Dichas aglomeraciones, que los investigadores comparan a «madejas enredadas de lana», provocan la degeneración de las neuronas, característica de esta dolencia. Este efecto malicioso se ha observado tanto en pacientes con ELA espontáneo como en aquellos que sufren la forma hereditaria de la enfermedad, y también en personas con la variante que ataca al cerebro, llamada ELA-demencia.

Agregados de proteínas de distinta clase se dan en otras enfermedades neurodegenerativas, tales como el Alzheimer o el Parkinson, por lo que se sospechaba que podían estar también detrás de la ELA. Pero, hasta ahora, no se había descubierto su mecanismo de acción. El estudio arrancó con el análisis de los genes de una familia con 19 personas afectadas de esta enfermedad, también llamada mal de Lou Gehrig en recuerdo de un jugador de béisbol que la padeció (hoy en día, el caso más conocido es el del científico británico Stephen Hawking).

Todos los individuos estudiados en esta familia presentaban una anomalía genética que había pasado inadvertida hasta el momento, concretamente una mutación en el gen que codifica la ubicuitina 2. Después se observó que pacientes ajenos a esta familia, y que no eran portadores de dicha mutación hereditaria, también sufrían este mal funcionamiento en el reciclaje de proteínas, por lo que presentaban idénticas madejas de las mismas en las células de su cerebro o su médula espinal.

«Estos datos aportan una robusta evidencia de un defecto en el recambio metabólico de proteínas en la ELA y la ELA-demencia, y posiblemente también en otros desórdenes neurodegenerativos», concluyen los investigadores en su estudio, en el que también aventuran que el hallazgo de este mecanismo «podría aportar nuevas dianas moleculares para el diseño de terapias». Es decir, los tratamientos del futuro podrían centrarse en reparar la degradación de proteínas, al ser este un defecto común a todas las formas de la enfermedad.

Una estrella agotada ha explotado en una galaxia relativamente cercana la Tierra, a unos 21 millones de años luz, y un telescopio en EE UU la ha captado a las pocas horas de la explosión, desencadenando una actividad frenética de astrónomos en todo el mundo para observarla y analizar su luz. Se trata de una supernova de tipo Ia y su brillo se está incrementando por momentos. Los expertos calculan que en una semana o 10 días se podrá ver desde la Tierra con prismáticos.

El pasado 24 de agosto, un telescopio automático del Observatorio de Monte Palomar (California) que rastrea constantemente el cielo nocturno para encontrar estas explosiones (el programa Palomar Transient Factory, PTF), captó la nueva supernova en la galaxia espiral del Molinete (M 101); los ordenadores que analizan los datos del telescopio identificaron el fenómeno y lo difundieron por la red de observatorios de todo el mundo para apuntar cuanto antes los telescopios y poder hacer así un seguimiento intenso. El primer científico que vio la supernova, denominada PTF 11kly, fue Peter Nugent, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (EE UU), y sólo tres horas después de que el sistema automático la identificara, ya estaban haciendo análisis de su luz los telescopios de Canarias, según informa, los científicos de Berkeley. Nugent y su equipo, con observaciones realizadas desde los observatorios Lick (California) y Keck (Hawai), han podido determinar que la supernova es del tipo Ia.

Estas explosiones -un millar ha descubierto el PTF desde que comentó su operación, en 2008- se producen cuando una estrella mucho más masiva que el Sol ha quemado todo su combustible (hidrógeno) y su horno de fusión nuclear interno ya no puede contener la presión de la gravedad de la propia estrella masiva y el cuerpo colapsa, desencadenándose la explosión de supernova, que llega a adquirir un brillo superior a la entera galaxia en la que está. Pero los procesos detallados implicados todavía guardan muchos secretos que los científicos quieren desentrañar.

«Las supernovas de tipo Ia son las que utilizamos para medir la expansión del universo y presenciar una tan cercana nos permite estudiarla con detalles como nunca antes», ha dicho Mark Sullivan , de la Universidad de Oxford, que lidera uno de los primeros equipos que han iniciado el seguimiento de la del pasado miércoles.

El hecho de haber captado la supernova PTF 11kly en las primeras horas y empezar a estudiarla inmediatamente es muy importante para los astrónomos, no sólo para conocer su evolución desde las primeras fases, sino también porque pueden incluso observar fragmentos de la estrella que ha explotado y averiguar de qué tipo era, según ha explicado Andrew Howelly, de la Universidad de California en Santa Bárbara. «Estamos encontrando nuevas pistas para resolver el misterio del origen de estas supernovas que nos ha desconcertado desde hace 70 años. Pese a haber investigado miles de supernovas, nunca he visto algo así», añade Howelly en un comunicado del laboratorio Berkeley.

Cualquier tema en el que aparezca la palabra ‘cáncer’ gana rápidamente protagonismo debido a la sensibilidad que despierta esta enfermedad, que es la primera causa de muerte en el mundo. Por eso, los investigadores y los médicos se mueven con pies de plomo cuando se habla de nuevos o posibles tratamientos, ya que cada pequeño avance o descubrimiento en este campo -como el publicado en el último número de ‘Nature’- es recibido con un entusiasmo que no siempre tiene su traducción en una mejora en el manejo de los pacientes.

«Buscar cualquier alternativa a los fármacos, la terapia que nos ha permitido mejorar los resultados, es importante. Pero hay que tener en cuenta que se trata de aspectos que están en investigación», subraya Manuel Hidalgo, del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO). Ése es el caso, afirma, de la viroterapia, una línea «interesante» aunque «eso no significa que vaya a ser eficaz».

De momento, ninguno de estos virus ha llegado al mercado y aunque muchos están en fases avanzadas, «pasarán años hasta que los veamos en la clínica», opina Manuel Ramírez Orellana, que trabaja en el Hospital Niño Jesús de Madrid con un virus modificado para tratar un tumor del sistema nervioso. «La viroterapia -afirma- tiene limitaciones».

Alterados en el laboratorio

Desde su descubrimiento, los virus han despertado el interés de los científicos por sus cualidades antitumorales. Lejos quedaron ya los experimentos en los que inyectaban líquidos corporales de pacientes con infecciones virales a otros que padecían cáncer, con la intención de frenar la progresión de la enfermedad. Ahora, la ciencia ha descubierto los mecanismos que están detrás de este efecto anticancerígeno y ha proporcionado las herramientas para explotarlos y potenciarlos.

Los virus con los que actualmente se trabaja pertenecen a distintas familias pero se pueden clasificar en función de cómo combaten los tumores. Por un lado están los que son oncolíticos, que penetran en las células cancerígenas donde se replican causando su destrucción. Estos «se modifican normalmente en el laboratorio para que las distingan de las células sanas», explica Ramírez Orellana. Los científicos suelen alterarlos para que además estimulen la respuesta inmune de organismo contra el cáncer, potenciando así su efecto.

Por otro lado, están los virus que se emplean como ‘vehículos’ «que llevan genes a los tumores», señala Hidalgo. Dentro de estos genes existe una gran variedad: pueden ser supresores de tumores, como p53, o genes suicidas, que aumentan la sensibilidad de las células a un fármaco concreto que al ser administrado las mata.

Posible aliados en una lucha compleja

Sobre el papel, parece sencillo, pero no lo es. Una de las limitaciones es «hacerlos llegar a las células tumorales», subraya el investigador del CNIO. «Otro problema es que se trata de tratamientos a veces muy selectivos porque sólo atacan a una diana [gen] y es difícil que con una acción tan pequeña vayan a ser útiles para todos los pacientes».

Ramírez coincide en este punto ya que, como explica, «no existe una lesión universal en los cánceres que se pueda tratar con una única droga. De modo que no todos los virus servirán para todo ni para todos los pacientes».

Indicios, rumores de buenos resultados y expectativas, además de mucho entusiasmo y algún jarro de agua fría, se suceden estos meses en torno al LHC, en el CERN y en todo el mundo, dado el alcance internacional del proyecto. Pero de la nueva partícula elemental, el llamado bosón de Higgs, que sería clave en las teorías del universo subatómico y que tanto se aireó en la inauguración del acelerador, no hay un rastro definitivo.

«En menos de un año y medio, el LHC ha hecho un barrido completo de toda la física de partículas que conocemos, ha entrado en territorio ignoto y ha empezado a explorarlo», explica Sergio Bertolucci, director científico del CERN. «Los próximos meses van a ser cruciales».

La verdad es que este verano se ha creado bastante expectación sobre un posible avance significativo que tal vez podría desembocar en un hallazgo importante a finales de año. Pero los resultados de los experimentos del LHC presentados en una conferencia celebrada a finales de agosto de Bombay (India), han desinflado un poco las esperanzas: al acumular y analizar más datos se han desvanecido los indicios que apuntaban hacia la identificación de Higgs, la partícula que ayudaría a explicar el origen de la masa de las demás partículas, algo que la teoría actual del microcosmos no logra hacer.

«Creo que para finales de 2012 el LHC sería capaz de cerrar la cuestión acerca de la existencia o no del bosón de Higgs», dice Fabiola Gianotti, líder de Atlas, uno de los grandes detectores del acelerador. «No sabemos si puede ser antes, depende de la masa de esa partícula (si es que existe)», añade. De hecho, ya se ha avanzado mucho en la cacería y se va estrechando el cerco a la hipotética presa, ya que se empiezan a descartar valores de la masa en los que seguramente no está.

«Es emocionante ver a miles de investigadores trabajando juntos con único objetivo, literalmente desvelar algunos secretos del universo», comenta Heuer a EL PAÍS, acerca del ambiente que ahora se vice en el CERN. «Estos científicos compiten de manera muy constructiva y colaborando al mismo tiempo».

Conviene repasar cómo funciona el LHC -que costó alrededor de 3.000 millones de euros- y qué experimentos se hacen para descubrir las nuevas partículas. Si un átomo se entiende vulgarmente como el no va más de la pequeñez, hay que tener en cuenta que la física de partícula se mueve a escala mucho menor. Si un átomo tuviera el tamaño de una catedral (su corteza exterior de electrones), el núcleo atómico sería una mosca volando dentro, recuerda una habitual comparación de escala que hacen los científicos. Y los físicos del CERN (y de otros laboratorios en diferentes países) están mirando no dentro del núcleo/mosca, sino dentro del mismo, en decir sus constituyentes fundamentales.

El LHC acelera hasta casi la velocidad de la luz protones, es decir, átomos de hidrógeno a los que se han arrancado los electrones. Billones de esas partículas -aceleradas y obligadas a viajar en haces finísimos por el tubo de alto vacío de 27 kilómetros de acelerador- se hacen chocar en el centro de los gigantescos detectores que registran las consecuencias de las colisiones, es decir, las nuevas partículas que se crean.

«Hoy en día, para ver un mero en el Mediterráneo, hay que bucear bastante profundo, y para ver un mero de mayor peso, más profundo aún», dice el físico teórico Álvaro de Rújula. «Algo parecido pasa si uno busca partículas elementales de masa más y más elevada: para crearlas en colisiones de otras partículas, como protones, son necesarios aceleradores (de protones) de mayor y mayor energía. En el caso de las partículas -no de los meros- se trata de la ley natural y bien conocida E= mc2 [la archifamosa ecuación de Einstein que relaciona masa y energía]. La energía de una colisión frontal de protones puede transmutarse en la masa de partículas creadas en ella y cuanto mayor es la energía de las colisiones, mayor es el rango de masas de partículas hipotéticas que uno puede explorar, creándolas y detectándolas».

En el LHC se producen millones de esas colisiones en las que se crean partículas, y muchas de ellas se desintegran casi inmediatamente formando otras. Por sus trayectorias y propiedades registradas en los detectores, los físicos las identifican y pueden deducir qué leyes las rigen. Pero la mayoría son terreno muy trillado ya, nada nuevo, y solo muy excepcionalmente puede surgir una nueva partícula, por lo que los expertos necesitan cantidades ingentes de datos para cazar algo y, más aún, para estar seguros de lo que han cazado. De ahí que a casi nadie extrañe la tardanza en surgir los descubrimientos en el LHC. «Las partículas que están ahora en lo alto de la lista de las más buscadas son las de Higgs y las llamadas supersimétricas», continúa De Rújula. «El papel de Higgs es generar la masa de todas las demás partículas que tienen masa».

El Higgs es un mecanismo complicado de explicar para profanos, pero los físicos hacen intentos -algunos eficaces- para hacerse entender. Uno de esos intentos lo recoge el también físico teórico del CERN, Gian Francesco Giudice, en su libro A Zeptospace Odyssey. La idea es que existe algo por ahora desconocido que se llama campo de Higgs y que las partículas que tienen masa la adquieren precisamente al interaccionar con ese algo. Giudice recurre al símil del agua en la que nadan delfines y se bañan hipopótamos: para las partículas que no tienen masa, como el fotón, el agua es totalmente transparente, como si no existiera; las que tienen masa, pero poca, se deslizan fácilmente sin apenas interactuar con el líquido, como los defines; y las más masivas, como los hipopótamos, se mueven sumergidos con con dificultad. «La masa de una partícula elemental es una medida de la fuerza de su interacción con el campo de Higgs», señala Guidice. Y el campo de Higgs se expresa, en determinadas condiciones, como una partícula nueva, el famoso bosón. ¿Por qué podría surgir precisamente en el LHC?

«La teoría que predice la existencia del Higgs (el modelo estándar) deja de ser autoconsistente si su masa es superior a un cierto valor máximo, y los protones que el LHC acelera y hace colisionar tienen energía más que suficiente para producir partículas de Higgs incluso si tienen la masa máxima. Por eso, si el LHC no lo encuentra es que la hipótesis de su existencia es falsa», explica De Rújula.

Los dos grandes experimentos del LHC, el Atlas y el CMS, podrían tener ya algún indicio. Pero «es demasiado prematuro abrir el champán porque puede tratarse de fluctuaciones de los datos, aunque el ritmo al que el LHC y los experimentos están aumentando sus datos, permitirá extraer conclusiones firmes pronto», comenta Bertolucci.

«Como ya hemos excluido en los experimentos una región extensa de posible masa del Higgs, ahora podemos concentrar nuestros esfuerzos en las regiones de masa donde estamos viendo intrigantes fluctuaciones», añade Guido Tonelli, líder de CMS, advirtiendo de que esas señales todavía podrían ser algo así como ruido de fondo del experimento.

Además del Higgs, muchas esperanzas se han puesto en las partículas supersimétricas (o SUSY), predichas por nuevas teorías que engloban el modelo estándar, llevándolo mucho más lejos, pero aún pendientes de resultados experimentales que indiquen si son reales o meras especulaciones. Incluso algunos pensaban que las SUSY podrían aparecer pronto en el LHC, pero, por ahora no hay ni rastro de ellas. «Hay gente que se ha deprimido porque se están excluyendo las SUSY, pero debería ser todo lo contrario: estamos confirmando que la naturaleza es mucho más sutil que las cosas obvias», dice Maria Spiropulu, física de Caltech (EE UU) y del CERN.

«El papel de las partículas supersimétricas no es fácil de explicar», apunta De Rújula. «Digamos que su existencia contribuiría a la elegancia de las leyes de la naturaleza (que siempre la tienen, quién sabe por qué). Pero para estas partículas no existe un intervalo estricto de masas en el que necesariamente tengan que existir [a diferencia del caso de Higgs]. Asi que si el LHC no las encuentra, caben dos posibilidades: que no existan… o que necesitemos para descubrirlas un colisionador de mayor energía que el LHC».

«Las predicciones de un próximo descubrimiento de las SUSY en los datos del LHC se basaban en modelos muy simples y los estudios hasta ahora han excluido algunos de esos modelos», apunta Tonelli. «Pero el trabajo sigue y hay mucho espacio para sorpresas». Su colega Gianotti también deja la puerta abierta: «No hay que olvidar que el LHC alcanzará su potencia completa de descubrimiento cuando alcance la energía de 14 TeV [el doble de la actual, prevista para 2014] y hayamos registrado cien veces más datos que los que tenemos ahora».

Antonio Ereditato, que trabaja en el centro de partículas físicas del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear, por sus siglas en francés) en la frontera franco-suiza, contó a Reuters que los tres años de mediciones han mostrado que los neutrinos se movían 60 nanosegundos más rápido que la luz en una distancia de 730 kilómetros entre Ginebra y Gran Sasso, en Italia.

La luz podría haber cubierto esa misma distancia en alrededor de 2,4 milésimas de segundo, pero los neutrinos tardaron 60 nanosegundos (un nanosegundo equivale a una mil millonésima parte de un segundo) menos que los haces de luz.

«Tenemos mucha confianza en nuestros resultados. Pero necesitamos que otros colegas hagan sus pruebas y lo confirmen por sí mismos», dijo.

Hay que ser prudente

Si se confirma, el descubrimiento podría invalidar una parte clave de la teoría de la relatividad que Albert Einstein enunció en 1905, que asegura que nada en el universo puede viajar más rápido que la luz.

«Queríamos encontrar un error, un error trivial, uno más complicado o un efecto desagradable, pero no lo hemos encontrado», dijo el investigador a la BBC.

«Cuando uno no encuentra nada, entonces dices: Bueno, ahora me veo obligado a salir y pedir a la comunidad que examine esto».

Esta misión fue aprobada el martes por el Comité del Programa Científico de la ESA junto con Euclid, un telescopio espacial que analizará las zonas más oscuras del Universo.

El director de Ciencia y Exploración Robótica de la ESA, Álvaro Giménez, indicó que con estas dos misiones, la Agencia «muestra una vez más» su preferencia por observaciones que tienen incidencia en la vida de los ciudadanos.

«Solar Orbiter se acercará más al Sol que ninguna otra misión lo ha hecho en el pasado. Este proyecto, que conducirá a un avance importante de los conocimientos, debe permitir comprender mejor cómo el Sol actúa en su entorno», indicó la ESA en un comunicado.

Viento solar
En particular, la sonda se aproximará tanto al Sol que será capaz de obtener partículas del conocido como «viento solar» poco después de que sean expulsadas de la superficie del astro.

De esa forma se comprenderá algo más la formación de ese fenómeno turbulento por la actividad solar que tiene incidencia en la Tierra, señaló la Agencia.

Giménez aseguró que gracias a sus estudios se conocerán mejor los fenómenos de expulsión de materia coronaria del sol que afectan, por ejemplo, perturbando las comunicaciones radiofónicas y las redes eléctricas terrestres.

La misión despegará de Cabo Cañaveral en 2017 a bordo de un cohete Atlas de la Agencia Espacial Estadounidense (NASA).

Expansión del universo

En cuanto a Euclid, puesta en el espacio dos años más tarde por una lanzadera rusa Soyuz desde la base de Kurú, en la Guayana francesa, tendrá como objetivo «explorar los componentes ‘oscuros’ del Universo».

Con su contribución, los científicos esperan conocer algo más de uno de los misterios actuales, el de la aceleración de la expansión del Universo, cuyo motor parece ser una forma de energía bautizada como ‘oscura’ por su naturaleza desconocida. Precisamente hoy, los descubridores de este fenómeno acaban de ser galardonados con el Premio Nobel de Física.

Gracias a Euclid, los investigadores podrán analizar los efectos de esta energía en las galaxias y así «comprender su naturaleza exacta», agregó. El telescopio espacial «cartografiará la estructura a gran escala del Universo con una precisión sin precedentes», indicó la ESA.