Descubrimientos e inventos que cambiaron el curso del desarrollo de la humanidad

Tema: Reflexión acerca del impacto de la generación de conocimiento científico en la humanidad y en la conservación del planeta.

El hombre ha sido observador, curioso e inventivo desde la prehistoria. Ha tratado de interpretar su realidad con los elementos y conocimientos de su entorno, los ha hecho propios y los ha usado en su beneficio, ya sea para sobrevivir u obtener algún tipo de ventaja o satisfactor, lo que a lo largo de la historia nos posiciona en la realidad actual.

A lo largo de la historia ha habido multitud de inventos y descubrimientos que han cambiado su curso. Algunos de ellos se han olvidado, pero otros han representado grandes avances sociales y tecnológicos. Independientemente del tamaño de la lista que se pudiera elaborar tratando de enumerarlos (en internet se pueden encontrar listas desde 5 hasta mas de 100), los descubrimientos y/o inventos mas consistentes son 15: 1) el fuego -hacerlo y controlarlo-; 2) la rueda, 3) el arado; 4) la pólvora; 5) el hormigón; 6) el foco; 7) la máquina de vapor; 8) la imprenta; 9) el avión; 10) los antibióticos; 11) el motor de combustión; 12) el telégrafo; 13) la computadora; 14) el teléfono y 15) el internet (Fig. 1).

Figura 1. Línea de tiempo con algunos de los inventos y descubrimientos históricos relevantes.

Si categorizamos esta lista por temas, tenemos que, en ciencias, la aportación mas importante indiscutiblemente ha sido el descubrimiento de los antibióticos por Pasteur y Koch en 1877. Sin embargo, no fue sino hasta 1928, que Fleming descubrió la penicilina y en 1942 los Florey y Chain descubrieron, aislaron y lograron la producción industrial de la penicilina, y gracias a su existencia innumerables vidas han sido y son salvadas, de hecho, con su aparición, enfermedades que en el siglo XVII se consideraban como mortales dejaron de serlo. Al inicio, Fleming producía 2 milésimas de gramo de penicilina por cada litro de cultivo del hongo, luego, se encontró que otras especies de Penicillium eran mejores productoras y se identificó que P. chrysogenum (Fig. 2) era una especie superproductora natural.

Figura 2. Observaciones macroscópicas y microscópicas de Penicillium chrysogenum.

Cultivos de 7 días de crecimiento en diferentes medios de cultivo: A) CIA, B) Agar Czapek-Dox, C) MEA, y D) PDA. Cultivos de 2 semanas en placa de Petri al microscopio: E) Estípites y F) Conidios.  Observaciones  al microscopio teñido con azul de algodón: G) conidios. Barras de escala: 50 μm (E), 20 μm (F), 10 μm (G,H). Tomado y modificado de Ogórek et al., 2020.

Posteriormente, se produjeron cepas mutantes de P. chrysogenum (super superproductoras), y con la mejora en las técnicas de fermentación realizadas por la industria biotecnológica, en la actualidad se obtienen en promedio 60 gramos de penicilina por cada litro de cultivo; una verdadera barbaridad. Este es un clarísimo ejemplo de lo que el acoplamiento de la biología, el conocimiento científico y la industria pueden generar en beneficio de la humanidad (Fig. 3).

Figura 3. Proceso de obtención y efecto de los antibióticos.

Pero, entonces, surge la duda, ¿cuáles son los descubrimientos científicos más importantes de la historia? Según la publicación 20min, los 5 descubrimientos científicos que han transformado nuestra forma de pensar y vivir a lo largo de los siglos son el descubrimiento de: 1) la anestesia (1842-1846); 2) la teoría de la selección natural (1858); 3) los rayos X (1895); 4) la teoría de la relatividad (1905) y 5) la penicilina (1920s-1930s).

Sin embargo, debemos reconocer que a partir de los 70s – 80s ha habido un crecimiento continuo y exponencial, en la velocidad, cantidad y calidad de los avances científicos basados, en un inicio, en la deducción de la estructura del material genético (modelo de la doble hélice de ADN; Watson y Crick-1954), el desarrollo de técnicas de secuenciación de material genético (polimerización interrumpida con el uso de dideoxiribonucleótidos, Sanger et al.-1977); el desarrollo de la tecnología del ADN recombinante (Boyer y Cohen-1973), la PCR (Mullis-1983), la clonación de la oveja Dolly (Wilmut et al.-1998) y la secuenciación completa del genoma humano (Gobierno de los Estados Unidos-2003). Todos estos son descubrimientos e inventos que nos han permitido avanzar a pasos agigantados en todas las áreas de la ciencia. Actualmente, el conocimiento cada vez es mas profundo así como el entendimiento de los procesos, por lo que en la década pasada (2010-2020) se consideran como los descubrimientos y avances científicos más importantes, cuestiones tan especificas como: 1) En el 2010 se usaron, en humanos, células madre embrionarias para devolver la sensibilidad y el movimiento de ciertos miembros de pacientes que habían sufrido graves lesiones en la médula espinal; 2) En marzo del 2014 el CNRS confirmó la existencia de la partícula que había sido teorizada en los años 60 por el físico británico Peter Higgs (Bosón de Higs); 3) En el 2016 se confirmó la detección de ondas gravitacionales, que son parte fundamental de la Teoría de la Relatividad de Einstein; 4) En el 2016 un equipo de científicos chinos modificó, por primera vez, el genoma humano al inyectar a un paciente células modificadas genéticamente para “editar”, de forma molecular, el genoma de sus células para que mejoraran su respuesta inmune natural y permitieran mejorar el combate contra el cáncer del paciente; 5) En 2013, la sonda Voyager 1 (lanzada en 1977 y que tardó 36 años en recorrer nuestro Sistema), salió del Sistema Solar, convirtiéndose en el primer objeto construido por el hombre que ha llegado tan lejos; 6) En 2014 un equipo de científicos internacionales consiguió fabricar un cromosoma sintético (ADN artificial) de una célula eucariota; 7) En 2018, científicos de dos instituciones españolas lograron que seis pacientes VIH+, redujeran el número de partículas virales de su sangre y tejidos mediante el trasplante de células madre; 8) En 2018, la NASA informó que el Curiosity encontró moléculas orgánicas de aproximadamente 3,000 millones de años que fueron extraídas de rocas sedimentarias de Marte (cráter Gale).

A inicios de este año, la revista Science dio a conocer su 'top ten' de avances científicos en 2022.  Según el jefe de sección de noticias, las notas se eligieron considerando como criterio su impacto en la investigación y en la sociedad y, también, en la ciencia del futuro:

1. El telescopio Webb se abre al universo, por lo que en junio de 2022 inició el descubrimiento de miles de nuevas galaxias, más lejanas y antiguas que las documentadas hasta entonces. 

2. El descubrimiento de la bacteria más grande del mundo, un microbio que se ve a simple vista (Divulgación | Revista De Divulgación Biotecnológica Magazine (biotmagazine.com)) y sus complejas estructuras internas, ha hecho que en el 2022 los microbiólogos se replanteen los principios básicos de la biología. El material genético de esta bacteria esta almacenado en compartimentos llamados 'pepins' que se unen a la membrana plasmática, lo que antes era considerado como una característica restringida a células más complejas (con un núcleo definido).

3. En China, un grupo de investigadores crearon una nueva variedad de arroz perenne (PR23), cruzando arroz asiático comercial con un arroz silvestre, perenne, de origen Africano. En 2018, los investigadores de la Universidad de Yunnan entregaron esta nueva variedad de arroz a los agricultores chinos, que experimentaron (a gran escala) hasta cuántas veces se podía cosechar el arroz sin eliminar la planta y así poder estimar su rendimiento. Desde 2018 a 2022, se ha encontrado que el arroz PR23 produce la misma cantidad de granos que el arroz normal (de siembra estacional) y sobrevive año tras año sin dejar de producir, por lo que los problemas de agotamiento y erosión de los suelos se pueden minimizar.

4. Hace 700 años la peste negra terminó con el 50% de la población de Europa. Después de analizar el ADN antiguo proveniente de los huesos de más de 500 personas enterradas antes, durante y después de esta peste en Londres y Dinamarca, un equipo de investigadores identifico un patrón: los supervivientes a la peste tenían más probabilidades de portar variantes genéticas que potenciaban su respuesta inmunitaria frente a Yersinia pesti (bacteria causante de la peste), encontraron que tener dos copias de una variante del gen ERAP2 estaba muy asociado con la supervivencia a la peste. Hoy día, esta variante se encuentra en el 45 % de los británicos, sin embargo, esta misma variante también confiere un riesgo mayor de desarrollar enfermedades autoinmunes, como la enfermedad de Crohn y la artritis reumatoide.

5. Hasta el año pasado, se consideraba que la duración promedio del ADN era de un millón de años, y que el material más antiguo estaría completamente destruido y seria imposible de leer. Sin embargo, el año pasado los científicos lograron extraer diminutos fragmentos de ADN de al menos 2 millones de años de antigüedad, del suelo helado del Ártico. En su estudio, los científicos extrajeron fragmentos de ADN de 41 muestras de una gruesa capa de sedimentos en la desembocadura de un fiordo. El análisis los ayudó a reconstruir un mundo perdido, en este caso, un frondoso bosque costero distinto de los actuales que floreció durante un episodio de clima cálido en el extremo norte de Groenlandia. Encontraron señales de la existencia de álamos, tuyas (Thuja) y otras coníferas; y fauna como gansos negros y cangrejos herradura; y mamíferos como renos, lemmings y mastodontes; analizar genes antiguos ayuda a conocer mejor las adaptaciones de las especies.

6. El virus respiratorio sincitial (VRS) es un patógeno que infecta el tracto respiratorio y es causante de bronquiolitis y neumonía en lactantes menores de un año, aunque también puede afectar a adultos lo que es un grave problemas respiratorios en personas mayores. Las nuevas vacunas se basan en estudios de 2013 sobre proteínas virales, pero en 2022 se ha logrado que desarrollen niveles mucho más altos de anticuerpos potentes y resolver problemas de seguridad.

7. El 26 de septiembre del 2022 la NASA impactó contra Dimorphos (una pequeña luna que gira alrededor del asteroide Didymos) una nave espacial, para alterar su órbita y demostrar que esa estrategia algún día podría salvar a la Tierra (simulacro de defensa planetaria: misión DART). La sonda Double Asteroid Redirection Test (DART), se estrelló contra el Dimorphos a unos 6 kilómetros por segundo. Pocos días después la NASA confirmó el éxito de la misión ya que se comprobó que el impacto alteró la órbita de Dimorphos, acortándola en 32 minutos.

8. En el verano del 2022 en EE. UU. se publicaron las disposiciones climáticas (Ley sobre el clima) de la llamada Ley de Reducción de la Inflación (IRA), y se destinaron 369.000 millones de dólares (prox. 10 años) para apoyar la generación de electricidad de fuentes renovables y la energía nuclear, fomentar el paso hacia el uso de vehículos eléctricos y apoyar la investigación para reducir las emisiones industriales. Con estas acciones se calcula que en 2030 EE. UU. podría reducir el 40% de sus emisiones de gases de efecto invernadero (respecto a 2005).

9. La IA está conquistando ámbitos que antes se pensaban exclusivos para lo humanos, como la expresión artística y los descubrimientos científicos. Las pruebas más asombrosas las aportan los modelos de texto a imagen, que usan el aprendizaje automático para asociar palabras con imágenes on line, encontrando patrones que permiten generar nuevas imágenes basadas en nuevos textos. 

10. Virus factor clave de la esclerosis múltiple. En el 2022 se demostró que el virus del herpes común, el de Epstein-Barr, es un factor esencial en la esclerosis múltiple (EM), que es una enfermedad en la que el sistema inmunitario ataca a las neuronas. Este descubrimiento (Divulgación | Revista De Divulgación Biotecnológica Magazine (biotmagazine.com)) puede llevarnos a nuevas formas de tratar o prevenir esta enfermedad, que en los enfermos provoca desde síntomas leves hasta la incapacitación progresiva e irreversible para hablar o caminar. Las investigaciones continúan con el objetivo de desarrollar nuevos fármacos para su tratamiento.

Así, en este recorrido meteórico, observando desde los inventos o descubrimientos mas antiguos a los mas recientes, y de lo general hasta lo mas especifico y particular, es obvio que la ciencia, desde sus aspectos mas básicos como el descubrimiento de evidencias de vida en marte, el uso del CRISPR-Cas9 como herramienta de edición (modificación especifica y dirigida) del genoma humano, el uso de la bioinformática en la arqueo paleontología y reconstrucción de ecosistemas extintos, el cultivo de células madre y sus usos para diversos tratamientos, hasta el descubrimiento de nuevos microorganismos en hábitats convencionales (las bacterias gigantes), tarde o temprano será la base para un desarrollo (satisfactor o plan de manejo) en provecho de la humanidad y/o conservación del ambiente, eso es biotecnología.

Finalmente, quisiera dejarlos con la idea de que la ciencia y la generación de conocimiento nuevo, es una inversión recuperable a corto o mediano plazo, que tendrá impactos desde locales hasta mundiales, y que por la naturaleza del hombre (observador, curioso, inventivo) nunca será a fondo perdido, vale la pena apostar por el desarrollo de la ciencia y fomentar su socialización, que esto ultimo es el objetivo central de esta publicación.

Referencias

20minutos. 2020. Los descubrimientos científicos más importantes de la historia. https://www.20minutos.es/noticia/4327163/0/lista-desucbrimientos-cientifico-importantes-historia/.

Fundación Aquae. 2022. Los 15 inventos más importantes de la historia. Actualizado el 22/09/2021. https://www.fundacionaquae.org/wiki/15-inventos-que-cambiaron-la-historia/.

Hernández Saavedra, N.Y. 2023. Thiomargarita magnifica: una bacteria gigantesca. BiotecnoLógica Magazine, 1(1): 54-58.

Ogórek R., Kurczaba K., Cal M., Apoznański G., Kokurewicz T. A. 2020. Culture-Based ID of Micromycetes on the Wing Membranes of Greater Mouse-Eared Bats (Myotis myotis) from the “Nietoperek” Site (Poland). Animals, 10(8):1337. https://doi.org/10.3390/ani10081337.

Olivares, E. 2019. Los 10 descubrimientos científicos que marcaron la década. https://codigoespagueti.com/noticias/ciencia/10-descubrimientos-cientificos-decada-2000-2010/.

Sacristan, E. 2022. Estos son los diez avances científicos de 2022 según ‘Science’, y el Webb está el primero. Sinc, https://www.agenciasinc.es/Noticias/Estos-son-los-diez-avances-cientificos-de-2022-segun-Science-y-el-Webb-esta-el-primero.

Solís Lucero, M.G. 2023. Una vacuna anhelada con un impulso inesperado. BiotecnoLógica Magazine, 1(1): 6-11.