Ocho cambios que transformarán a los humanos

Cuando la revista Wired invitó al presidente de Estados Unidos a editar el número del pasado noviembre, Barack Obama citó como mayores desafíos científicos el combate contra el cambio climático y contra la desigualdad social, lograr una ciberseguridad o curar el cáncer y el alzheimer. El físico Stephen Hawking y el emprendedor tecnológico ruso Yuri Milner, en cambio, lanzaron una iniciativa para financiar con 100 millones de dólares a los principales investigadores del programa SETI, que busca vida extraterrestre. Y otros multimillonarios invierten en investigar cómo alargar la vida o cómo construir ciudades en el mar.

Carmen Vela, secretaria de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación de España, tiene los pies más asentados en el suelo, y los mayores desafíos, para ella, son las áreas que afectan a la salud, como la medicina personalizada o las investigaciones para dotar de mayor bienestar a una población cada vez más envejecida; así como afrontar los efectos del cambio climático.

Octavi Quintana, que lleva años en diversos puestos en la Dirección de Investigación de la Comisión Europea, apunta que "la ciencia contribuye a resolver los problemas de la sociedad en todos los ámbitos". Como muestra de los proyectos que más trascendentes pueden tener cita las dos banderas de la UE para el desarrollo del grafeno y descifrar el cerebro humano u otros diversos: la creación de robots para ayudar a las personas de más edad; la búsqueda de una energía solar para la aviación o la digitalización de África. Destaca igualmente la labor de las grandes instituciones científicas: la Agencia Espacial, el Centro para la Investigación Nuclear, el CERN, el menos conocido Centro Europeo de Neutrones por Espalación...

Teniendo en cuenta tantos múltiples factores, Magazine ha hecho una lista con unos ámbitos de investigación en los que trabajan muchos científicos, a los que se destina gran inversión o que son un desafío para la humanidad y cuyos avances supondrán, en todos los casos, grandes cambios.

1. Reescribir la genética

1. Reescribir la genética

La investigación en genética entra en otra dimensión con unas técnicas que permiten reescribir el genoma (el llamado CRISPR en sus variantes). Usan unas secuencias del ADN (de mecanismos de defensa) que facilitan activar y desactivar genes y modificarlos. Esta edición genética está cambiando la biología molecular. Su uso se extiende rápido porque resulta bastante accesible en conocimientos y costes, reconoce Eduard Batlle, investigador y jefe del programa de oncología del Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB).

Aparte de en investigaciones con animales y en botánica, esta técnica se ha empezado a aplicar en ensayos humanos, en terapias contra el cáncer (se editan genéticamente células para potenciar el sistema inmune). Y con ella se espera evitar enfermedades causadas por alteraciones de genes, en lo que se trabaja. Está por ver la efectividad y fiabilidad. "Aún hay muchas cosas que ignoramos del genoma -advierte Batlle-, sabemos mucho de genes, pero después viene la epigenética (que regula cómo se expresan los genes), hay regiones del genoma que no entendemos€"

Pero los avances han envalentonado a algunos científicos, que plantean un ambicioso proyecto: crear un genoma humano artificial, en el laboratorio, desde cero, y hacerlo inmune a virus y bacterias o sin los defectos genéticos que causan patologías. La primavera pasada, en una reunión de 150 genetistas, emprendedores biotecnológicos y expertos en ética en la Universidad de Harvard (EE.UU.) se dijo que se podría lograr en diez años (con una inversión inicial de 100 millones de dólares). Entre los promotores de la idea figuran destacados genetistas como Jef Boeke (que trabaja en sintetizar artificialmente el genoma de la levadura) y George Church, que ha auspiciado el desarrollo del CRISPR y lo ensaya para modificar genes de cerdo, de forma que no hubiera rechazo inmunológico si se trasplantaran órganos de este animal a humanos.

Ni que decir que la reunión de Harvard generó polémica. Hay científicos que han advertido de adónde puede llevar la creación de vida artificial. Como alertan que la edición genética, al cambiar el ADN, puede repercutir en la evolución de la humanidad.

2. Materiales inéditos

2. Materiales inéditos

Desde que se dio el premio Nobel a sus descubridores en el 2010, se ha dicho que el grafeno es el material del futuro por sus características: duro como el diamante, pero muy ligero y flexible, relativamente barato. Pues bien, existen unos 5.000 materiales del tipo del grafeno, llamados bidimensionales porque se fabrican en láminas plegables de un átomo de espesor. Se derivan del fósforo, el boro, el nitrógeno, minerales diversos. Los científicos estudian sus propiedades y aprenden a obtenerlos en el laboratorio, según las necesidades (un material superaislante, uno superconductor y flexible, etcétera) y a ensamblarlos. El siguiente paso será extender su uso en los más diversos productos. Los investigadores aseguran que cambiarán muchas cosas.

La investigación del grafeno es la más visible al ser un gran proyecto de la UE (China tiene otro similar). Muchos laboratorios y empresas trabajan con él, como el de Stephan Roche, investigador del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)-Barcelona Institute of Science and Technology. Roche, en su laboratorio de la Universitat Autònoma, dice que la ventaja de estos materiales son las múltiples aplicaciones.

El grafeno, por ser flexible, absorber bien la luz y detectar y transmitir muy eficazmente señales eléctricas, puede ser muy útil en aparatos sensores. Se ensaya en nanosensores químicos, sensibles a cambios térmicos o en sensores biomédicos (aprovechando que es biocompatible) para detectar patógenos o para implantes cerebrales. En Manchester, el grupo de los descubridores del grafeno, con la financiación de Bill Gates, estudia si podría usarse para fabricar preservativos más seguros que minimizaran los contagios del virus del sida en el Tercer Mundo.

Roche colidera el grupo de espintrónica, que investiga el uso de grafeno en procesadores basados en el espín de los electrones (un estado de estas partículas que se alarga con el grafeno), unos procesadores que cambiarían la informática. En otra línea, Airbus quiere probar a mezclar grafeno en el fuselaje de los aviones para reducir daños en caso de impacto de un rayo. O se puede integrar grafeno en un cristal, introducir componentes electrónicos y convertir cualquier vidrio en una pantalla.

Una desventaja es que muchos nuevos materiales no son biodegradables, así que habrá que ver su impacto ambiental.

3. Gobernar un mundo desencantado

3. Gobernar un mundo desencantado

Un millón de personas se van del campo a vivir a la ciudad cada semana en el mundo, lo que, dado el aumento de población, augura gigantescas aglomeraciones urbanas en las próximas décadas. Si se unen a la creciente desigualdad socioeconómica; la contestación al sistema capitalista, que no se sabe, además, cómo va a asumir la creciente automatización laboral; la crisis de la UE y el auge de las derechas autárquicas y xenófobas, entre otros factores, no extraña que en las principales escuelas e instituciones de ciencias sociales, muchos expertos se devanen los sesos sobre cómo deberían evolucionar las formas de gobierno y organización social para garantizar una convivencia pacífica.

El mejor sistema de gobierno conseguido hasta ahora, el democrático, está en peligro. Así lo cree un estudioso del tema, Yascha Mounk, profesor de Política en la Universidad de Harvard: "La gente está perdiendo su confianza en las instituciones democráticas en todo el mundo. Tiene razones para estar enojada. A lo largo de la historia de la estabilidad democrática el nivel de vida medio de la población ha ido aumentando de una generación a la siguiente. Pero ya no es así. Debemos descubrir cómo nuestras democracias pueden ser estables en estas nuevas circunstancias".

"Hace unos años -prosigue Mounk por correo electrónico- estaba preocupado por el estado de las democracias liberales, pero pensaba que (por suerte), no tenían alternativas viables. Nadie iba a imitar el régimen teocrático de Irán, ni el ideológicamente incoherente de China. Pero esto ha cambiado. En Rusia, Hungría o Polonia, los populistas aplican una forma de democracia iliberal (no liberal): un sistema en que un líder fuerte canaliza la voz de la gente pero desprecia los derechos e intereses de muchos ciudadanos. Esta forma será un desastre a largo plazo, pero ahora tienen un verdadero atractivo en Europa Occidental y América del Norte".

Abundan los estudios, con financiación pública y privada, que analizan la actual situación social, cómo conseguir una sociedad más igualitaria o cómo lograr que los jóvenes no canalicen su activismo sólo en protestas, que participen en las instituciones políticas, por ejemplo, en una UE en crisis.

Mounk, de origen alemán y, por tanto, conocedor de Europa, es de los que sostienen que "no hay alternativa realista a la UE". "Si la Unión falla, veremos mucho más nacionalismo, xenofobia e inestabilidad en el continente. Pero la UE debe cambiar, concentrarse en sus funciones básicas en lugar de pensar que la solución a su crisis es más Europa", aconseja el experto en teoría política, que este año publicará su segundo libro.

4. Ordenadores que aprendan

4. Ordenadores que aprendan

Un concepto central en la informática de los últimos años es el big data, pero el foco se desplaza al deep learning o machine learning, que las máquinas aprendan, un paso más en la inteligencia artificial. Son tecnologías que buscan que los ordenadores aprendan de su acción, que se adapten a escenarios cambiantes. Y esto se completa con programas de reconocimiento del lenguaje humano, de visión o de detección de movimientos.

"Me preocupaba el estado de las democracias liberales, pero pensaba que no tenían alternativa. Esto ha cambiado. Los populistas aplican una forma de democracia no liberal", explica el profesor de Harvard Yascha Mounk

"No es del todo cierto que los ordenadores aprendan, pero se avanza en ese camino", puntualiza Jordi Torres, catedrático de la Universitat Politècnica de Catalunya e investigador del Barcelona Supercomputing Center (BSC), uno de esos superordenadores que son la punta de lanza de la informática.

Cuando los ordenadores piensen o reaccionen como haría un humano, o se reprogramen entre ellos, habrá un cambio de paradigma. Ya hay voces que alertan que pueden ser las últimas décadas en la historia de la humanidad en que los humanos son los seres más inteligentes.

Pero, quién sabe cómo evolucionará la informática. "Es imposible predecir las próximas décadas", apunta Torres. Gartner, la mayor consultora tecnológica, prevé una digitalización cada vez más inteligente y que las máquinas inteligentes (más o menos) se generalizarán a partir del 2020. La avanzadilla son los asistentes virtuales (Siri y programas similares) y los robots que interactúan con humanos, pero también las apps harán tareas más complejas (como una que priorice sus mensajes). Y todo en un marco creciente de realidad virtual.

La computación cuántica es el horizonte que se plantea hace años. "Si se diera el salto a la informática cuántica, lo cambiaría todo", dice Torres. Los ordenadores procesan la información por un sistema binario (0/1); el sistema cuántico busca aplicar los estados de los elementos del átomo, que permiten más posiciones y procesar aún más información y más rápido. Torres cree que, de todos modos, la dualidad hardware/software cambiará y la computación será cada vez más veloz y con más datos, y la capacidad de almacenaje irá paralela.

5. Una energía universal

5. Una energía universal

Disponer de energías alternativas a los combustibles fósiles es capital, porque se prevé que estos recursos se acaben y porque sus efectos en el cambio climático exigen actuaciones inmediatas. "Queda patente que hay que cambiar de modelo energético, usar menos combustibles fósiles y mejorar su combustión para reducir sus efectos sobre el planeta", dice Ramón Gavela, director de energía del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat), organismo público español para la investigación y promoción del uso de las diferentes energías.

Aunque Gavela cree que el petróleo tardará en acabarse o se puede descubrir yacimientos más profundos, el cambio de modelo pasa, para él, por usar ya tanto más energías renovables como la nuclear (pero, más segura y sostenible).

En todo el mundo se investigan diversas fuentes de energía, buscando una que sea limpia, abundante, accesible a todos. De las energías renovables, la eólica y la solar fotovoltaica son las más desarrolladas y crece su uso, pero deben mejorar el almacenaje y la distribución. Se impulsan, además, la energía solar termoeléctrica (España fue pionera y es una potencia), los biocarburantes, las energías que usan el agua, las corrientes marinas y las olas, la de hidrógeno...

La alternativa más clara a los combustibles fósiles seguramente será la fusión nuclear, opina Gavela. Está convencido de que se obtendrá, "a largo plazo", esta energía que busca imitar la del Sol y otras estrellas fusionando núcleos atómicos a temperatura extrema. Europa confía en disponer de esta fuente de energía para el 2050 y construye para ello costosas instalaciones. E igual en EE.UU., China o Japón.

6. Ganar a las infecciones

6. Ganar a las infecciones

"Las bacterias y los virus ya existían antes que los humanos y seguramente persistirán", afirma Andrea Ammon, directora de actuación del Centro Europeo para el Control de Enfermedades (ECDC), con sede en Suecia. Cuando se descubrieron los antibióticos, se esperaba erradicar los patógenos y las infecciones que causan. No ha sido así, ni se piensa que se pueda hacer. Surgen nuevas infecciones (la última, el zika) y se teme un retroceso: se ha estimado que de 700.000 muertes anuales por infección se podría pasar a 10 millones en el 2050.

Lo que causa este temor es que las bacterias, que son agentes infecciosos muy usuales, en los hospitales, por ejemplo (el Staphylococcus aureus, Escherichia coli, la Klebsiella pneumoniae), se hacen cada vez más resistentes a los antibióticos, cuando la variedad de estos es escasa y no se prevén de nuevos a corto plazo. El ECDC o la Organización Mundial de la Salud lo consideran un gravísimo problema de salud pública: o se hallan fármacos nuevos o se teme volver a una era preantibióticos en que no sería viable hacer trasplantes, quimioterapia, cuidados intensivos...

Ammon apunta que nada indica, hoy, que haya otra estrategia mejor contra virus y bacterias que combatirlos uno a uno con vacunas, antivíricos y antibióticos. La obtención de vacunas se ha acelerado con las mejoras en biología molecular. Hallar nuevas sustancias antibióticas (suelen ser de origen natural) es más difícil. La investigación es lenta, por lo que es cara y las empresas farmacéuticas prefieren ensayar otros medicamentos. Se debate si los gobiernos deberían incentivar estos ensayos.

Las autoridades sanitarias intentan que no se usen más antibióticos de los indispensables, pero sólo se logra reducir el uso en algunos países y, en cambio, las resistencias bacterianas aumentan de año en año.

7. Cultivos con poca agua

7. Cultivos con poca agua

La producción alimentaria mundial debería crecer más del 1% anual en las próximas décadas para satisfacer las necesidades de la creciente población, según estudios de la agencia de la ONU para la alimentación, la FAO. No se podrá disponer de mucha más tierra de cultivo y encima, se debe reducir el impacto ambiental agrícola, así que hay que lograr sistemas de cultivo más eficientes. Y eso, aunque se cree que el cambio climático dificultará la agricultura en muchas regiones por la sequía u otros fenómenos climáticos.

Los cultivos más productivos se buscan mediante varias estrategias, como mejoras genéticas de las plantas. Pero, a corto plazo, muchos investigadores trabajan en un lema de la FAO: "more crop per drop", más producción por gota de agua. Se usan sensores en el suelo y las plantas, cálculo de datos obtenidos por satélite y modelos de balance hídrico para aplicar el agua estrictamente necesaria, cuando y donde sea necesaria, explica Diego Intrigliolo, investigador del CSIC-CEBAS (Centro de Edafología y Biología Aplicada) de Murcia, que trabaja en uno de estos proyectos, con financiación europea pública y privada, para producir con menos agua. Su equipo prueba estos sistemas de riego de precisión en cultivos como la lechuga en Cartagena y ha conseguido un ahorro de agua del 15%.

Es una tendencia mundial, el smart farming, aplicar a la agricultura los conocimientos científicos y tecnológicos más punteros. En otro ejemplo, en EE.UU. se prevé que se pueblen rápido los campos de tractores y otras máquinas agrícolas de conducción autónoma.

8. Habrá vida en Marte

8. Habrá vida en Marte

Quizás la hubo, pero si no fue así, habrá vida en Marte. Varios proyectos plantean colonizar el planeta rojo, como también instalar bases en la Luna, en un regreso a los "grandes pasos para la humanidad" que guiaron el inicio de la carrera espacial.

"Los proyectos espaciales tienen variados intereses, incluidos los económicos, como la explotación de minerales, la fabricación de naves e instalaciones o los viajes turísticos"

Antes de acabar su mandato, Obama anunció que EE.UU. programará un vuelo tripulado a Marte para el 2030. El multimillonario tecnológico Elon Musk, que fabrica cohetes en su empresa Space X, pone un horizonte más cercano: en unos cinco años. Con plazos similares se prevé volver a la Luna y explorar su cara oculta y sus reservas naturales. China, Rusia y Europa planean misiones.

Los proyectos espaciales tienen variados intereses, incluidos los económicos, como la explotación de minerales, la fabricación de naves e instalaciones o los viajes turísticos

Este auge está espoleado por la irrupción de nuevos actores: empresas privadas como Space X y agencias espaciales de países como China, India o Japón (China va propulsada desde que lanzó su primera nave tripulada en el 2003; en el 2015 ya realizó más lanzamientos que EE.UU, según Popular Science).

La renovada carrera espacial viene envuelta en las ansias de demostrar el poderío, en la curiosidad por explorar el universo, pero también, en intereses estratégicos y económicos. En las superficies de planetas o asteroides se espera explotar minerales o el gas helio 3 como fuente de energía. O se ve un próspero negocio en los vehículos e instalaciones espaciales: Google tiene un premio para quien proponga una nave capaz de un viaje tripulado a la Luna; o el Hyperloop, el transporte hiperveloz que proyecta Musk en la Tierra, podría ser una prueba de un ascensor espacial.

Para otros, el vuelo espacial se plantea como atracción lúdica. En ello trabajan compañías como Virgin, el grupo chino Kuang Chi o Blue Origin de Jeff Bezos (el dueño de Amazon). Los más aventureros (o pesimistas, según se mire), como Stephen Hawking, creen que algun día esos mundos deberán alojar a la raza humana, que ya no podrá vivir en la Tierra.

Con todo, el fracaso, en otoño, de la sonda Schiaparelli de la Agencia Espacial Europea, que se estrelló cuando aterrizaba en Marte, muestra que aún queda mucho por investigar.