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Únete a la ciencia ciudadana: pon a tu ordenador a cribar fármacos contra el coronavirus

Por Mar Gulis (CSIC)

Colaborar desde casa en la búsqueda de medicamentos que frenen el coronavirus ya es posible gracias a un nuevo proyecto de ciencia ciudadana impulsado por el CSIC y la Fundación Ibercivis. Basta con tener un ordenador, conexión a internet y unirse, instalando un programa, a la red de computación distribuida de Ibercivis. A partir de ese momento, cada vez que se active el salvapantallas, tu ordenador se pondrá a hacer cálculos que servirán para conocer si fármacos que se están utilizando para tratar otras enfermedades víricas, como el ébola, la infección por VIH (causante del sida), la hepatitis B o la gripe, logran inhibir una proteína clave en la reproducción del virus SARS-CoV-2. Si quieres saber más, aquí te damos algunas claves del proyecto, que responde a las siglas ‘COVID-PHYM’.

Ciencia ciudadana

¿Por qué probar compuestos que ya existen?

Pues para ganar tiempo en el control de la pandemia. Como los medicamentos aprobados ya han demostrado ser suficientemente seguros para nuestra salud, podrían estar disponibles para tratar a pacientes con COVID-19 mucho antes que un fármaco de nueva creación.

En cualquier caso, aunque un medicamento esté aprobado, hay que demostrar que es eficaz contra este coronavirus. Los ensayos clínicos con personas son muy costosos en términos económicos, de tiempo y de esfuerzo para los pacientes y el sistema sanitario. Así que, antes de hacer pruebas de este tipo, conviene utilizar técnicas informáticas para seleccionar buenos candidatos, es decir, fármacos que tengan realmente oportunidades de funcionar.

¿Cuál es la diana terapéutica?

La proteína que se quiere inhibir se conoce como ARN polimerasa dependiente de ARN’ y ha sido escogida porque juega un papel central en la replicación y transcripción del material genético del virus. Si se neutraliza, se puede frenar la propagación del virus en el organismo y ayudar en la curación.

¿Qué pintan los ordenadores personales en todo esto?

Como explica Javier Martínez de Salazar, investigador del CSIC en el Instituto de Estructura de la Materia y líder del grupo que está detrás de esta iniciativa (Biophym), buscar con técnicas informáticas un compuesto capaz de neutralizar una proteína concreta es como probar un enorme número de llaves para abrir una cerradura. “Como en el caso de una llave y una cerradura, hay que encontrar el fármaco que mejor se adapte a la estructura de la zona de la proteína en la que esta realiza su función; el problema es que los modelos basados en la química-física que nos permiten hacerlo implican realizar cientos de miles de cálculos para medir la fuerza de la interacción de cada una de las posibles asociaciones entre el fármaco y la proteína”, advierte Javier Ramos Díaz, uno de los investigadores del grupo.

Un ordenador convencional tardaría varios años en ejecutar los cálculos necesarios para llevar a cabo la investigación. Por eso, el proyecto necesita la colaboración ciudadana: es decir, muchos ordenadores de personas voluntarias que reciban y procesen pequeños paquetes de trabajo. De este modo será posible conseguir una potencia de cálculo similar a la de un supercomputador y realizar todas las tareas previstas.

Coronavirus y proteina diana

Principal: imagen al microscopio electrónico del virus SARS-CoV-2 . Arriba a la derecha: estructura de la ARN-Polimerasa del SARS-CoV-2. / Center for Disease Control/epa/dpa y PDB Id: 6M71.

Realmente, ¿es eficaz distribuir el trabajo en muchos ordenadores?

Sí. Esta forma de trabajar se conoce como computación distribuida, y lleva cerca de 20 años ayudando con éxito a llevar a cabo proyectos científicos que demandan una gran capacidad de procesamiento. Uno de los ejemplos más vistosos es el proyecto SETI, que ha conseguido que millones de voluntarios y voluntarias contribuyan con sus ordenadores a analizar señales de radio procedentes del espacio en busca de indicios de vida extraterrestre. Para facilitar su puesta en marcha, la Universidad de Berkeley desarrolló la plataforma de computación distribuida BOINC, un programa de código abierto que actualmente utilizan numerosos centros de investigación de todo el mundo en áreas tan diversas como la física, las matemáticas, la climatología o la astrofísica.

En España, uno de los principales impulsores de este paradigma de computación ha sido Ibercivis. Aunque actualmente esta fundación se dedica a promover todo tipo de iniciativas de ciencia ciudadana, cuenta con una infraestructura de computación distribuida basada en BOINC con más de 20.000 voluntarios y voluntarias que ceden la potencia de cálculo de sus ordenadores y que ha dado soporte a más de 15 proyectos de investigación.

¿Qué hay que hacer para colaborar?

Solo necesitas descargar el programa BOINC y unirte a ‘Ibercivis BOINC’ en el momento de la instalación. Al hacerlo podrás elegir fácilmente cuándo y cómo participar. Si no quieres que el rendimiento del ordenador se vea afectado mientras lo usas, deja activada la configuración por defecto para que el programa solo se ejecute en los tiempos de pausa, cuando salta el salvapantallas.

Agujeros negros o estrellas salvajes, ¿de dónde vienen las misteriosas ondas de Arecibo?

Por Mar Gulis

El 2 de noviembre de 2012 el radiotelescopio de Arecibo (Puerto Rico), el más grande del planeta, detectó por primera vez unas intensas ráfagas de ondas de radio que duraron una fracción de segundo y no volvieron a repetirse. La noticia, que fue difundida el pasado jueves, ha dejado muchas preguntas en el aire.

¿Qué son estas ráfagas? ¿Cuál es su origen? ¿Por qué una parte de la comunidad científica trata de explicar este fenómeno? Hemos preguntado a investigadores del CSIC para que nos den algunas pistas.

Estas ráfagas rápidas de radio (Fast Radio Burst, por sus siglas en inglés) fueron detectadas por primera vez en 2007 por el observatorio de Parkes, en Australia. Después solo se registraron en otras seis ocasiones en ese mismo lugar, generando un intenso debate sobre cuál sería su procedencia. ¿Tenían un origen cósmico o se trataba de un fenómeno terrestre, relacionado con el entorno de Parkes o incluso debido a fallos del telescopio? “El hecho de que solo se detectasen en ese punto del planeta parecía apuntar a la segunda opción, es decir, que el propio observatorio las crease de forma artificial por error o que fuesen emitidas por alguna antena o radar próximos”, explica Emilio García, del Instituto de Astrofísica de Andalucía.

El Observatorio de Arecibo, en Puerto Rico, fue construido en 1960.

El Observatorio de Arecibo, en Puerto Rico, fue construido en 1960. / Wikipedia

Pero lo sucedido en 2012 en Arecibo cuestiona la teoría del origen terrestre y hace cobrar fuerza a la idea de que estamos ante un evento astronómico real, y no generado artificialmente por el observatorio o por emisiones de la Tierra.

De ser así, tendría todo el sentido preguntarse qué son esas ráfagas y de dónde proceden. El observatorio de Arecibo recoge habitualmente este tipo de ondas para su posterior análisis. Sin embargo, a diferencia de las explosiones de radio emitidas por algunos púlsares -estrellas de neutrones con una masa tres veces superior a la del Sol-, la ráfaga captada en 2012 no volvió a ocurrir. Se encendió brevemente y luego desapareció. “Los púlsares se comportan como un faro y son repetitivos, así que esta opción quedaría descartada”, señala Antxón Alberdi, astrofísico del mismo instituto.

Por ahora, solo pueden plantearse hipótesis porque, como señala este investigador, “el problema es que no se conoce la posición precisa de donde vienen las señales y además no se descubrieron inmediatamente sino tiempo después”. Alberdi cita al científico Scott Ramson, del National Radio Astronomy Observatory (NRAO), que afirma que el reto es “detectarlas en tiempo real. Así podría identificarse la galaxia que albergaría el punto del que ha salido la señal”.

Ahora bien, con los datos existentes Alberdi explica que “por la corta duración y su gran intensidad”, el origen de las ráfagas “tiene que ser un objeto muy compacto y en rotación”. Las opciones son varias. “Podrían proceder de dos estrellas de neutrones que hubiesen colisionado dando lugar a las ráfagas. O bien de un agujero negro que se hubiese comido una estrella o una nube de gas expulsando una especie de fogonazo”. Y una última opción: “Estrellas de neutrones muy magnetizadas que producen erupciones brutales y que no necesariamente se repiten”.

El también astrofísico José A. Caballero, del Centro de Astrobiología, piensa que “no hay nada ‘del otro mundo’: solo que una estrella de neutrones muy magnetizada o un agujero negro de otra galaxia ha eructado (le habrá sentado mal tragarse tanto gas de golpe). O que dos estrellas de neutrones estaban bailando salvajemente y han formado una melé. Como no hay muchas estrellas de neutrones y agujeros negros ‘heavys’ como estos (la mayoría de ellos son muy educados y se portan como en un concierto de música clásica), no les hemos oído alborotar muchas veces”.

Para explicar el fenómeno, tanto Alberdi como García recurren a otro análogo que sí es habitual en astrofísica: las explosiones de rayos gamma. “Son también episodios esporádicos y rápidos, pero mucho más energéticos, que han sido detectados por satélites que orbitan alrededor de la Tierra desde los años 70”, señala García. “Esto podría ser algo similar pero en radio, que es una frecuencia mucho menos energética”.

Los rayos gamma se asocian a la explosión de una estrella muy masiva, que llega al fin de sus días y, al colapsar, “vomita una radiación muy colimada, como un rayo, en una energía muy alta”, explica García. Ese material, al interaccionar con el medio interestelar a grandísima velocidad, produce el estallido de rayos gamma, pero este se ve durante más tiempo y no solo unas fracciones de segundo. “Por eso lo registrado por Arecibo no se trata de rayos gamma”, añade Alberdi.

¿Y cómo de largo ha sido el viaje realizado por esas ondas? El científico Duncan Lorimer, que investigó la primera ráfaga detectada en Australia, está convencido de que su origen es extra galáctico, de más allá de la Vía Láctea. “Estaríamos hablando de distancias cosmológicas, que superan los millones de años luz, de cuando el universo era muy joven”, añade García. Si se confirman todas estas hipótesis se trataría efectivamente de un fenómeno astronómico nuevo y habría que estudiar a qué principios físicos está asociado.

 

A vueltas con la vida extraterrestre

Noticias como la de Arecibo dan pie a especulaciones sobre la posibilidad de que las señales hubiesen sido emitidas por algún tipo de vida procedente de otros planetas. Hasta el momento, el Instituto para la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) no ha captado ningún mensaje atribuible a moradores de otras galaxias. Solo la conocida como señal Wow!, una captación de radio de 70 segundos realizada por el radiotelescopio Big Ear (perteneciente a SETI) en 1977, generó dudas en este sentido y aún se estudia su origen.

Las ondas detectadas en Arecibo suscitan este tipo de conjeturas porque “si existiese otra civilización en el cosmos y se quisiera poner en contacto con nosotros, probablemente utilizaría frecuencias de radio, ya que son capaces de recorrer más distancia que otras sin llegar a extinguirse”, afirman los dos científicos del CSIC.

“Quien quiera pensar que lo sucedido en Arecibo indica la existencia de vida en otros planetas, que lo piense, pero lo más seguro es que se trate de un evento natural, puntual, que ocurre en un momento determinado y no vuelve a suceder nunca más o bien sucede otra vez dentro de millones de años”, remata García.