El microscopio de papel que rompe las reglas y cuya fabricación cuesta US$ 1,75

(CNN) -- Descubrimientos relacionados con un accidente de laboratorio, caracoles venenosos y un instrumento científico hecho de papel son algunos de los avances oscuros, extravagantes o complicados que se premiaron este miércoles en los galardones que celebran las investigaciones que, en última instancia, tuvieron un gran impacto en la sociedad, si bien de manera inesperada.

Tres equipos de científicos ganaron los Golden Goose Awards de 2022, un premio organizado por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS, por sus siglas en inglés), por sus proyectos de investigación que pasaron de ser momentos de "espera, ¿qué?" a avances pioneros.

"El Premio Golden Goose nos recuerda que los descubrimientos potenciales pueden estar escondidos en cada esquina e ilustra los beneficios de invertir en investigación básica para impulsar la innovación", dijo Sudip S. Parikh, director ejecutivo de la AAAS y editor ejecutivo de la familia de revistas Science.

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Estos son los descubrimientos premiados este año, que iluminan el imprevisible camino de la ciencia y los beneficios de invertir en investigaciones que pueden no dar resultados inmediatos.

El microscopio de papel que rompe las reglas y sacude la ciencia

Hace más de una década, el bioingeniero de la Universidad de Stanford Manu Prakash estaba en la selva tailandesa en un viaje de campo para su investigación sobre la rabia cuando se le ocurrió una idea para un microscopio barato y fácil de usar.

"Vi este microscopio de US$ 50.000 en una selva en medio de la nada, encerrado en una habitación. Fue un momento irónico. Enseguida me di cuenta de que no era la herramienta adecuada", explica Prakash, profesor asociado y miembro del Instituto Woods para el Medio Ambiente de la universidad.

¿Por qué no se utilizaba esta pieza esencial del equipo científico que podría ayudar a diagnosticar enfermedades devastadoras como la malaria? Era voluminoso e incómodo de transportar, requería formación para su manejo y era difícil de mantener. Con lo delicado y caro que era el instrumento, incluso los técnicos capacitados podían sentirse nerviosos al utilizarlo, explicó Prakash.

Prakash imaginó un microscopio barato que pudiera ser utilizado por cualquier persona en cualquier lugar pero que fuera lo suficientemente potente como para ver una sola bacteria. Junto con su colega Jim Cybulski, Prakash ideó el Foldscope, un microscopio plano hecho de papel y una sola lente esférica.

"Fue un trabajo de ingeniería inmenso. En esa primera fase, me sentaba junto a laboratorios con microscopios de un millón de dólares. Nosotros queríamos hacer un microscopio a un precio de un dólar".

Al principio, la gente pensó que la idea era un poco tonta, dijo Prakash, y conseguir financiación para el trabajo fue un reto.

Avancemos hasta 2022. El Foldscope no cuesta un dólar, pero se acerca bastante: su fabricación cuesta 1,75 dólares, lo que supone una pequeña fracción del precio de la mayoría de los equipos de laboratorio. El aumento final del telescopio es de unas 140 veces, lo suficientemente potente como para ver un parásito de la malaria en una célula.

Los instrumentos se han desplegado por todo el mundo en una impactante gama de aplicaciones. El año pasado, en la India, el Foldscope se utilizó para identificar un nuevo tipo de cianobacteria. El microscopio también ha ayudado a identificar medicamentos falsos, dijo Prakash.

Prakash dijo que el Foldscope, y la premisa más amplia de la ciencia frugal, tiene un papel más importante que desempeñar en un mundo inundado de desinformación: "Quiero poner la ciencia en manos de todos. Hacerla más personal. Hemos desvinculado la vida cotidiana del proceso de la ciencia".

Un negocio paralelo que transformó la neurociencia

Como científicos que trabajaban en Filipinas en la década de 1970, los bioquímicos Baldomero Olivera y Lourdes Cruz, profesora emérita de la Universidad de Filipinas Diliman, se encontraron con la dificultad de conseguir los suministros adecuados para la investigación del ADN.

"Teníamos que encontrar algo que hacer que no requiriera un equipo sofisticado, porque no teníamos ninguno", dijo Olivera, profesor distinguido de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Utah, en un video producido para los premios Golden Goose.

A Olivera y Cruz se les ocurrió lo que esperaban que fuera un proyecto paralelo fructífero. Los caracoles de cono son habituales en Filipinas, y siempre habían fascinado a Olivera, que había coleccionado conchas de niño. La pareja decidió investigar la naturaleza del veneno que los caracoles utilizan para paralizar a sus pequeñas presas.

El equipo descubrió que los compuestos bioactivos del veneno eran pequeñas proteínas conocidas como péptidos. Tras trasladarse a Estados Unidos y colaborar con los estudiantes de posgrado de la Universidad de Utah, el Dr. Michael McIntosh y el difunto Craig T. Clark, Olivera y Cruz descubrieron que algunos de los péptidos del veneno reaccionaban de forma diferente en los ratones que en los peces y las ranas. Resultó que en los mamíferos los compuestos estaban implicados en la sensación de dolor, más que en la parálisis muscular.

"Había una increíble mina de oro de compuestos", dice McIntosh en el video. Ahora es profesor y director de investigación de psiquiatría en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Utah.

El trabajo sobre un tipo de compuesto de los venenos, conocido como omega-conotoxina, condujo al desarrollo de un potente analgésico, la ziconotida, conocida comercialmente como Prialt.

Su trabajo sobre las conotoxinas también transformó la neurociencia. Otros científicos exploran ahora la posibilidad de utilizar las conotoxinas para tratar una amplia gama de enfermedades, como la adicción, la epilepsia y la diabetes.

Cómo un accidente de laboratorio condujo a una forma de corregir la visión

El accidente de laboratorio más famoso de la historia de la ciencia, cuando el moho contaminó una de las placas de Petri de Alexander Fleming, condujo al descubrimiento en 1928 del primer antibiótico: la penicilina.

Mucho menos conocido es el accidente de laboratorio que contribuyó al desarrollo del LASIK, un procedimiento láser para corregir problemas de visión, como la miopía y la hipermetropía. Es un procedimiento que ha permitido a millones de personas de todo el mundo decirle adiós a los anteojos para siempre.

A principios de la década de 1990, Detao Du era estudiante de posgrado en la Universidad de Michigan en el laboratorio de Gérard Mourou, físico y profesor francés. Morou, junto con la física canadiense Donna Strickland, desarrolló una técnica óptica que produce pulsos de láser cortos e intensos que pueden perforar puntos precisos sin causar daños al material circundante. Este descubrimiento les valió a Mourou y a Strickland, profesora del departamento de física y astronomía de la Universidad de Waterloo, Canadá, el Premio Nobel de Física 2018.

Una tarde, mientras trabajaba en el laboratorio, Du se levantó accidentalmente las gafas mientras alineaba los espejos de un láser de femtosegundo, entonces un tipo de láser muy nuevo que emitía un pulso de luz extremadamente corto. El globo ocular de Du captó un rayo perdido.

"Vino a mi despacho muy preocupado. Tenía miedo de que cerraran el laboratorio", dice Morou, que animó a Du a acudir a un médico.

Du fue tratado por el Dr. Ron Kurtz, entonces estudiante de medicina en prácticas en el Kellogg Eye Center de la Universidad de Michigan.

"Cuando le dilatamos el ojo, lo que vi fue un número muy pequeño de quemaduras muy precisas, lo que llamaríamos quemaduras de la retina, en el centro mismo de su retina", dijo Kurtz en un video producido para los premios Golden Goose. "Tenía curiosidad por saber de qué tipo de láser se trataba".

Convencido de que podía tener una aplicación médica, Kurtz se reunió con el equipo de Morou y acabó investigando con Du, que se recuperó rápidamente de la lesión. Al cabo de un año, presentaron sus hallazgos en una conferencia de óptica en Toronto en 1994. Allí conocieron y se asociaron con un investigador que ya estaba investigando los láseres para corregir la visión, llamado Tibor Juhasz, entonces investigador científico de la Universidad de California. En 1997, Kurtz y Juhasz fundaron IntraLase, una empresa centrada en la comercialización de la técnica LASIK sin bisturí para la cirugía ocular correctiva.

Mourou dijo que nunca imaginó que su láser de precisión tendría aplicaciones más allá de la física. También dio crédito a la dirección de la universidad, que aunque insistió en mejorar los protocolos de seguridad, no cerró su laboratorio como él temía. En cambio, las autoridades financiaron parte de la investigación que condujo a la técnica de cirugía ocular correctiva.

"Fue necesario un accidente como éste para que se abriera un nuevo campo", dijo Mourou, quien añadió que Du no sufrió efectos duraderos por su lesión.