Truita de patates; amb ceba o sense ceba?

dilluns, 15/10/2018

Hi ha qui diu que la societat està dividida. És cert, per descomptat. Sempre ho ha estat. Hi ha els del Barça i els del Madrid, els de dretes i els d’esquerres, els rics i els pobres, els que prefereixen mar i els que els agrada la muntanya… Però si hi ha una cosa divideix la societat de manera radical és la truita de patates. S’ha de fer amb ceba o sense ceba?

El cas és que les propietats de la truita és modifiquen de manera notable pel fet d’afegir-hi ceba. En part pel que fa al gust, però potser molt més pel que fa a la textura de la truita. Naturalment jo tinc la meva opinió, que resulta del tot irrellevant, però és interessant analitzar que passa quan li posem ceba a la truita de patates.

Cal dir que la truita de patates és un dels grans invents de la gastronomia. En aquest cas sembla que se sap l’origen. Hi ha documents datats al 1798 que atribueixen la invenció d’aquesta modalitat de truita a  José de Tena Godoy i al marqués de Robledo. La invenció va tenir lloc a la vila extremenya de Villanueva de la Serena i en aquells inicis no tenia ceba, és clar.

La gràcia en la truita de patates és coure les patates de manera que la seva consistència quedi estovada fins a uns nivells similars als de la que agafa l’ou quan es va coagulant. Per això cal tallar les patates de tal manera que no siguin massa petites, i es torrin de seguida, ni massa grans, ja que aleshores el centre quedaria poc fet i la superfície es cremaria. Pel mateix motiu, cal fregir-les a temperatura baixa, donant temps a que la calor difongui fins l’interior sense que la superfície es cogui del tot. I per això és important que els trossos de patata siguin de mides com més semblants millor. El punt final de cocció és important ja que, en bona part, les patates seran les que determinaran la consistència a la truita.

El paper de l’ou en tot això és actuar com a “ciment” de l’estructura de la truita. Les proteïnes de l’ou, especialment les de la clara, perdran la seva forma original per efecte del calor. Es desplegaran i s’entrelligaran les unes amb les altres, generant una xarxa de cadenes d’aminoàcids que retindrà al seu interior l’aigua que contenia l’ou i, a escala molt més gran, els fragments de les patates que hi haguem posat.

En el cas que hi afegim ceba, la idea ha des ser similar a la de les patates. S’han de fregir fins a determinat punt, però sense passar-se. I ha de ser de manera homogènia. De nou, la mida a la que la tallem és important i el temps de cuinat també. Com que la seva consistència és menys compacta que la de les patates, la ceba s’ha de fregir molta menys estona. Per això es comença fregint les patates i les cebes només s’afegeixen al final.

D’altra banda la ceba conté un percentatge d’aigua molt més gran que les patates. Això farà que la textura de la truita quedi diferent. Serà una mica menys compacta ja que la xarxa feta per les proteïnes de l’ou contindrà una mica més de líquid. De fet, la part que contribueix més a donar-li la consistència característica són les patates. Les cebes no hi aporten gran cosa en aquest sentit. D’altra banda, l’aigua generada per les cebes també porta dissolts els compostos característics que li donen el sabor tan particular. Flavonols com la quercetina, compostos de sofre com el disulfur d’atilpropili, l’àcid tiopropionic o l’al·lïina contribuiran a modificar el sabor final, fent-lo lleugerament mes complex que en el cas de la truita de patates sense ceba.

Amb aquests elements, cada cuiner pot fer de més i de menys. Per descomptat que més enllà de les preferències amb-ceba o sense-ceba, l’important es que la truita estigui ben cuinada.

Trobada de… microbis

divendres, 12/10/2018

El dia 12 d’octubre de l’any 1492 l’expedició de Cristòfol Colom va arribar a el que després s’anomenaria Amèrica. Concretament van tocar terra a la illa de Guanahani, a les Bahames. Va ser un moment històric en molts aspectes, però uns dels que ho van aprofitar millor van ser els microorganismes. L’arribada dels europeus a Amèrica va desencadenar un seguit d’invasions microbianes que van tenir un impacte definitiu en el curs de la història.

Un resum, molt resumit, seria que els europeus van portar a Amèrica coses com la verola, el xarampió i algun tipus de grip. A canvi, cap Europa va poder viatjar la sífilis. Simplificant encara més, podria semblar que vàrem intercanviar malalties víriques per malalties bacterianes.

El fet determinant és que els viatges dels europeus van obrir el pas als microbis, que es van trobar amb tot un continent on ningú havia desenvolupat cap mena de resistència contra ells. La verola, per exemple, era ben coneguda pels europeus. Causava moltes morts, però també hi havia molta gent que sobrevivia. Eren els que tenien determinades combinacions genètiques que els feien una mica més resistents. Aquests passaven la resistència als seus fills i mica a mica la població li posava les coses difícils al virus.

Naturalment, el virus feia el mateix. A cada generació vírica hi havia formes més o menys agressives, més o menys hàbils per esquivar el sistema immunitari dels humans i aquestes eren les que cada generació acabaven per predominar. Tot plegat una mena de cursa d’armament entre humans i virus que feia que els contendents fossin cada vegada més eficients. I això passava per cada patologia, tant les europees com les americanes.

Ah! Però quan el virus arriba a un continent on ningú hi havia estat en contacte prèviament, les defenses immunològiques dels habitants resultaven ser totalment ineficients. Un virus que infectava posem per cas un vint per cent de la població i que matava una quarta part dels infectats, en arribar a l’altre continent podia infectar a tothom i matar a gairebé tothom.

Per això, en vint anys, les poblacions d’indis del Carib van quedar reduïdes a menys del 10 % del que hi havia abans de l’arribada dels europeus. No van ser les armes (que també) sinó els microbis.

A Europa el cas més famós és el de la sífilis, tot i que encara està en discussió si realment va venir d’Amèrica o ja n’hi havia. En tot cas, si n’hi havia devia ser alguna forma molt poc virulenta, ja que la malaltia de veritat va començar a propagar-se poc després del descobriment.

Si mirem la història amb els ulls d’un microorganisme, allò va ser un festival. Terreny nou per colonitzar amb una facilitat fabulosa. Milions d’organismes immunològicament inermes que podien infectar a plaer i que no disposaven de cap coneixement mèdic que fos eficient per plantar-hi cara. Els microbis van ser els més beneficiats amb els viatges que va iniciar Colom i que posteriorment no van deixar de transportar malalties a banda i banda de l’oceà.

La física dels avions de paper

dijous, 11/10/2018

Tots ho hem fet algunes vegades. Agafes un full de paper, comences a fer-hi plecs, i acabes amb un fantàstic avió de paper a les mans. Segurament és el primer origami que hem fet la majoria, seguit del vaixell, el barret i l’ocellet. Però la gràcia de l’avió és que el pots fer volar i això, inevitablement porta a competicions de “a veure qui arriba mes lluny” o “a veure quin aguanta més temps a l’aire”. El que inicialment eren jocs de nens va esdevenir aviat competicions serioses.

Per si ho voleu saber, el rècord (crec) està en un vol de seixanta vuit metres.

La pregunta aleshores és: quins elements controlen el vol d’un avió de paper? Quins principis de la física cal tenir en compte per optimitzar el disseny?

Doncs hi ha qui s’ho pren molt en serio tot això. Quan he vist una tabla amb els nombres de Reynolds segons el disseny de les ales dels avions de paper per minimitzar l’efecte de les turbulències que forma l’aire al passar l’avió, he tingut clar que hi ha molta ciència en això dels avionets!

Una de les primeres coses que cal tenir en compte és l’impuls. Això és fàcil ja que com que no tenen motor, l’impuls és el que li dones tu al llençar-lo.

Un moment! He dit fàcil? No només cal tenir en compte la força sinó també l’angle de sortida. Massa pla i caurà de seguida. Massa enlaire i la gravetat el farà tornar de seguida. Cal un angle just, que depèn del tipus d’ales que li haguem fet, per optimitzar el vol.

El material no té massa secret. És de paper! Però hi ha paper i papers. Ni massa tou, ni massa pesant. En principi semblaria que com més lleuger millor, però hi ha qui opina que si és massa lleuger, la resistència de l’aire l’atura de seguida. De manera que, de nou, cal anar a buscar l’equilibri.

Una de les claus és la sustentació. És a dir, la força (perpendicular a la direcció del moviment) que genera un cos en desplaçar-se per un fluid. La forma i superfície de les ales serà el que determinarà en gran part quina força de sustentació experimentarà l’avió. Com més gran siguin les ales, més sustentació hi haurà, però també més fregament amb l’aire que l’anirà frenant. A més, amb molta superfície apareixen les turbulències que trenquen tots els equilibris i fan que l’avió sobtadament caigui en picat.

Perquè també cal tenir en compte la força de la gravetat. Però en aquests no hi podem fer res, de manera que ens limitem a saber que sempre hi és, posant un límit al que l’avionet podrà fer.

Una cosa empipadora quan fas avions de paper és la tendència a caure en picat o a anar-se’n cap amunt, aturar-se i caure de cop. En això, una de les claus és fer els plecs de manera que el centre d’equilibri de l’avió quedi situat en un punt que compensi la tendència a pujar o baixar.

És divertit buscar per la xarxa pàgines amb instruccions de com fer els diferents models, les classificacions que hi ha i les filigranes que s’arriben a fer. I és que l’entreteniment de quan érem petits amaga molta més complexitat del que sembla.

Variabilitat masculina

dimecres, 10/10/2018

Uns dels temes de recerca que trobo més enfangats és el de les diferències en les capacitats entre homes i dones. Sobretot perquè sempre acabo amb la percepció que la ideologia plana per sobre de totes les interpretacions, dissenys experimentals i tria de les dades i el meu escepticisme sobre les conclusions dels treballs es va fent cada vegada més gran. Sospito que per això van apareixent estudis on afirmen que en matemàtiques les nenes són millors que els nens i altres que diuen que els nens són millors que les nenes. Cadascú pot triar el que més li plagui.

Pensar que homes i dones hem de tenir exactament les mateixes capacitats en tots els aspectes em sembla molt improbable. Cossos diferents implica també cervells diferents i per tant, capacitats diferents. Altra cosa és que les diferències siguin rellevants. I a sobre, hi ha el tema de si són diferències innates o adquirides per l’educació, la pressió social i l’ambient. Qui pensi que treure l’aigua clara en aquests temes és senzill, és que no hi ha reflexionat gaire.

Un exemple d’aquestes dificultats el vaig trobar en la “hipòtesi de la major variabilitat masculina”. Segons aquesta idea, les capacitats d’homes i dones no presenten diferències de mitjana, però en el cas dels homes la variació es més gran que en el cas de les dones. Si ho dibuixem en forma de distribucions, trobem la típica corba en forma de campana en els dos casos, amb el valor més freqüent que pràcticament coincideix, però que en el cas dels homes està com més aplanada i s’allarga pels dos extrems.

Traduït vol dir que, per exemple en matemàtiques, hi hauria més homes en l’extrem dels super-genis, però també més homes en la banda dels super-inútils. I si filem prim, també vol dir que aquestes diferències són més aviat petites si ho compares amb la població total.

Si això fos cert permetria explicar perquè hi ha més premis Nobel homes i també que hi ha més homes guanyadors de premis Darwin (atorgats als que es maten de maneres més estúpides). En canvi, a les escoles, les empreses i la vida de la majoria de tots nosaltres, no hi hauria diferències entre els dos sexes.

A partir d’aquestes dades es va començar a buscar explicacions. Naturalment, es va recórrer (com sempre) a la principal diferència genètica entre uns i altres, que és el fet de tenir un o dos cromosomes X. Al cromosoma Y normalment no se li fa massa cas, perquè porta molt poca informació (tot i que la qualitat de vegades és més important que la quantitat).

La veritat és que jo sospito que la hipòtesi de la major variabilitat deu ser correcta en alguns casos. Més que res perquè em sorprendria molt que fins i tot la variabilitat en les distribucions fos idèntica en homes i dones. Però l’important és que això només seria una descripció del que passa i no una explicació de perquè passa. És interessant veure que alguns estudis han confirmat això de la major variabilitat masculina en alguns països però no en altres! Un paràmetre que varia en funció del país o de la cultura pot ser tan real com vulguis, però això no vol dir que tingui un origen biològic.

Al final trobes que és extraordinàriament difícil esbrinar si són diferències innates o adquirides i que generalment les diferències que s’esgrimeixen són estadísticament molt petites. A sobre els arguments per explicar-les sempre resulten més aviat febles. I finalment… potser tampoc s’acaba el mon si homes i dones som una mica diferents! L’únic que cal evitar és que les diferències siguin imposades i condicionin la vida de les persones.

(Uix! No tinc clar que això sigui políticament molt correcte…)

Un grau i mig

dimarts , 9/10/2018

Un grau i mig d’increment. Aquest és el límit que han marcat en vermell els científics del grup intergovernamental d’experts sobre el canvi climàtic o IPCC. Podria semblar poca cosa, però no està gens clar que sigui factible aconseguir-ho. Pensem que l’Acord de París de l’any 2015 va establir un límit de dos graus d’increment i ja es veurà si hi arribem.

El que han presentat aquesta vegada és un resum dels estudis fets en els últims anys. De moment ja podem dir que des de l’època preindustrial els humans hem aconseguit fer augmentar la temperatura del planeta en 0,87 graus. De nou, això pot semblar poca cosa, però és que no parlem del menjador de casa sinó de tot un planeta! I el cas és que cada dècima de grau d’augment té conseqüències.

La proposta del grau i mig enlloc dels dos es basa en el càlcul dels efectes que tindria un i altre increment. Per exemple, amb un grau i mig d’increment, desapareixeran un setanta per cent dels esculls de coral. En canvi, amb dos graus, la desaparició serà total.

Amb un grau i mig, l’Àrtic quedarà lliure de gel durant l’estiu una vegada cada cent anys. Amb dos graus d’augment això passarà una vegada cada deu anys.

Si l’increment es limita a un grau i mig, molts dels efectes causats encara seran reversibles. Si arribem als dos graus, ja hi haurà coses que no tindran volta enrere.

Però no serà fàcil limitar l’escalfament a aquest grau i mig. Per aconseguir-ho caldria reduir les emissions de CO2 fins al 45 % respecte del que emetíem l’any 2010. I deixar-les en zero emissions l’any 2050.

Tècnicament encara és possible, però el principal problema no és pas tècnic. L’esforç que caldria fer per adaptar el model de producció, de societat, als requeriments necessaris per limitar l’escalfament global a un grau i mig no són poca cosa. I, francament, veieu en Putin, en Trump o en Xi Jinping motivats per dur endavant les reformes necessàries? La resta del mon pot fer el que li sembli, però si Xina, Estats Units i Rússia no s’hi posen, tota la resta és només testimonial. I, per acabar d’arrodonir-ho, el temps no s’atura i cada dia que passa fa que les mesures a prendre siguin més dràstiques i difícils de posar en marxa. De fet, fins i tot el límit dels dos graus es considerava difícil d’assolir!

El problema és fàcil d’entendre. Tot el que ens envolta està pensat per funcionar cremant petroli, carbó o gas en més o menys quantitat. En global aboquem a l’atmosfera uns quaranta mil milions de tones de CO2 cada any. Per aturar això caldria refer-ho pràcticament tot; les cases, els vehicles, les fàbriques… Fins i tot si ara mateix descobríssim una tecnologia que permetés generar energia absolutament neta, les fàbriques que tenim seguiran funcionant tal com estan. Amb sort s’aniran adaptant les que es construeixin a partir d’ara, però la resta quedaran tal qual fins que es recuperin les inversions fetes (com a mínim!).

I tot suggereix que el benestar dels nostres nets, l’estabilitat dels ecosistemes i el futur del planeta els importa un rave als que realment tenen poder. Quan arribin els problemes ells no els patiran. Ja seran morts o seran els que podran pagar-se la manera de trampejar-los. D’altra banda, els països més pobres el que voldran és millorar el seu nivell de vida. Si cremar petroli és la manera més fàcil i ràpida per aconseguir-ho, que pensem que faran? Diran, amb bona part de raó, que ja pensaran en l’escalfament global quan arribin al nivell de vida dels occidentals. Mentrestant, que s’hi posin els països que han generat el problema.

Tenim un bon problema. Sabem quina és la solució, però coneixent-nos… no convida pas a l’optimisme.

Un Goblin al voltant del Sol

dilluns, 8/10/2018

Fa uns dies es va anunciar el descobriment d’un nou planeta nan del sistema solar que han anomenat “Goblin”. És un nom curiós ja que en la mitologia centreeuropea els goblins son una mena de follets amb males puces. En realitat el nom no és oficial i el van triar simplement perquè les sigles amb les que es va identificar inicialment eren 2015 TG387, i aquest  TG va portar a “the goblin”.

El cas és que ja hi ha un altre petit planeta dins el zoològic solar i això fa recordar el motiu pel que Plutó va ser eliminat de la llista de planetes. O millor dir, va ser reubicat en una categoria nova. I es que si ens mirem el sistema solar veiem que els objectes que giren al voltant del Sol es poden agrupar en categories prou diferents.

Primer hi ha els planetes interiors. Tenen òrbites gairebé circulars, són de dimensions similars a la Terra i es tracta de cossos sòlids. Hi tenim Mercuri, Venus, la Terra i Mart.

Després hi ha els planetes exteriors. Aquests també tenen òrbites gairebé circulars, però són molt més grans i són planetes gasosos. Es tracta de Júpiter, Saturn, Urà i Neptú.

I més enllà de Neptú hi ha més “planetes”, que ara anomenem planetes nans i que són de mides més petites que els planetes interiors (de fet tenen mides similars a les de la Lluna) i les seves òrbites no tenen res de circular. De fet les de la majoria són extraordinàriament allargades. La de Goblin no és cap excepció. Si només n’hi hagués un o dos potser els podríem ficar a la llista que recitàvem a l’escola, però el cas és que n’hi ha molts. Recitar la llista seria realment pesat.

De moment coneixem Plutó, Ixió, Albión, Sila-Nunam, Lempo, Haumea, Orcus, Makemake, Huya, Varuna, Salacia, Arawn, Quaoar, Logos, Rhadamanthus, Huya, Typhon, Deucalion, Cetos, Borasisi, Varda, Chaos, Eris, Sedna, Teharonhiawako, Mors-Somnus, Manwe, Praamzius i, ara, Goblin. Molts són encara noms provisionals, però és que, a més, n’hi ha moltíssims que encara ni tan sols tenen nom. En realitat ja s’han identificat més de dos mil d’aquests petits objectes girant al voltant del Sol a distàncies extraordinàriament llunyanes.

Que hagin fet fora de la llista de planetes a Plutó pot fer més o menys gràcia, i els americans estan especialment dolguts ja que era l’únic planeta que havien descobert ells. Però si mires la seva òrbita és evident que Plutó no entra ni amb calçador en el grup de “Planetes”. Ell segueix una òrbita allargada i allunada fent un camí similar a tota la resta de planetes nans.

I, és clar, des de fa uns anys plana la sospita de l’existència d’un gran planeta situat en els confins del sistema solar. Un novè planeta que seria prou gran com per merèixer aquest nom malgrat que la seva suposada òrbita tindria l’aspecte allargat de la de tots els altres planetes nans.

Es evident que això d’intentar classificar tot el que gira al voltant del Sol resulta una feina d’allò més complicada.

No. Les plantes no senten dolor

divendres, 5/10/2018

No. Les plantes no senten dolor, ni el comparteixen, ni l’escampen, ni fan res del que molts medis de comunicació i usuaris de les xarxes van dir fa unes setmanes. Cal dir que aquestes afirmacions anaven acompanyades d’unes imatges espectaculars en les que es veia com després de fer una lesió a l’extrem d’una fulla una planta anava il·luminant una mena de fibres que recorrien tota la tija fins que semblava un arbre de nadal. D’aquí a pensar que estàvem veient un impuls nerviós recorrent el tronc de la planta només hi ha un pas, però és un pas en fals.

L’estudi era, no cal dir-ho, força interessant. El que estaven estudiant eren els sistemes de defensa de les plantes. Aquestes, a diferència dels animals, no poden fugir corrents quan s’acosta un perill, de manera que s’han d’empescar altres mecanismes de protecció. Per això als vegetals hi trobem les espines, els troncs durs, els pels urticants o les substàncies tòxiques. En el cas dels productes químics tòxics, pot resultar més pràctic fabricar-los només quan fa falta. El problema és trobar la manera d’identificar el moment en el que fa falta. De nou, els animals tenim diferents sentits que ens permeten interactuar amb el mon exterior de manera molt eficient. I, evidentment, disposem d’un sistema nerviós per interpretar els senyals dels sentits. Serà més o menys complex, però tots els animals tenen alguna mena de xarxes de neurones o de cèl·lules que fan una funció similar.

Les plantes no tenen res d’això, de manera que, fins on sabem, no poden “percebre” el dolor. Però enviar senyals a diferents parts del cos es pot fer fins i tot sense necessitat d’experimentar sensacions subjectives com fem els humans i com suposem que fan la majoria d’animals (experimentarà sensacions una medusa? Un musclo?).

Les plantes no tenen sistema nerviós, però tenen una mena de sistema que recorda al circulatori. Es tracta del floema, un conjunt de vasos per on circula la saba. El que han vist els investigadors és que aquesta xarxa de canalicles també envia senyals a través de la planta. Quan una fulla rep un dany, com ara la mossegada d’un herbívor, algunes cèl·lules posen en marxa unes proteïnes de la membrana cel·lular anomenades “receptors de glutamat”. El que fan és que quan s’hi enganxa una molècula de glutamat s’obren com si fos un dònut i deixen passar ions de dins a fora (i de fora a dins) de la cèl·lula. I quan un canal s’activa, també posa en marxa al del costat, de manera que actuen com si fossin espectadors fent la onada. El resultat final és que un senyal químic va corrent al llarg dels vasos del floema.

El que es veu al vídeo és l’activació d’aquests receptors (als que els investigadors hi han enganxat una proteïna fosforescent) i com el senyal es va escampant per tota la planta. Quan els arribi el senyal, les cèl·lules de tot l’organisme poden respondre fabricant la toxina que toqui. L’important és que tot això pot ser un mecanisme en el que no cal que intervingui per res cap sensació ni cap percepció. Per sentir dolor cal tenir un cervell  com a mínim, i les plantes no el tenen. És veritat que les neurones dels animals també tenen aquestes proteïnes, però això no vol dir massa cosa. També tenen colesterol i greixos i no per això són part del teixit adipós.

En realitat és un error típic, pensar que si un sistema respon a un estímul necessàriament ha de fer-ho com nosaltres, percebent l’estímul i experimentant-lo. Veure una cosa que envia senyals de manera semblant al sistema nerviós ens fa creure que hi ha un sistema nerviós, amb totes les seves característiques al darrera. La realitat és que tant els animals com les plantes enviem senyals fent servir mecanismes moleculars similars ja que resulten molt eficients però el que les cèl·lules fan amb els senyals, com els processen, quina resposta els donen, ja és tota una altra història.

Podem dir que les plantes “senten” coses per explicar que “responen” a estímuls. Com a metàfora està bé, però tampoc cal deixar-se portar massa per la imaginació.

Premi Nobel de Química 2018; Aprofitant les lliçons de la natura.

dijous, 4/10/2018

Els humans acostumem a anar molt de sobrats (Sí; sovint, els científics encara més), però va bé recordar que un puntet d’humilitat pot resultar molt més efectiu. Reconèixer les limitacions i mirar d’aprendre dels més experts va ser el que va portar la Frances H. Arnold, una enginyera química dels Estats Units, a guanyar el Premi Nobel de química.

El que ella (i molts altres) volia fer era aconseguir millorar els enzims disponibles. Quan es tracta de fer reaccions químiques, pots fer-ho de manera tradicional però també pots aprofitar els enzims naturals, les proteïnes que els éssers vius fan servir per controlar el metabolisme. Un enzim és una proteïna que facilita que determinada reacció química funcioni de manera ràpida i controlada. D’enzims en tenim a cabassos i cada reacció química del nostre cos funciona gràcies a un enzim determinat.

La idea inicial era estudiar quina estructura i característiques tenen els enzims per després, modificar-los de manera que facin el que ens interessa a nosaltres. El problema és que els enzims son complicats amb ganes i pretendre que tenim la capacitat per esbrinar quina part cal modificar de quina manera per aconseguir que faci segons què, era sobreestimar molt les nostres capacitats. La Frances H. Arnold se’n va adonar i va decidir fer-ho d’una altra manera: copiant el mecanisme natural de l’evolució.

El que va fer va ser agafar el gen corresponent a l’enzim que l’interessava i ficar-lo dins un bacteri. Així aconseguia que el bacteri fabriqués una bona quantitat de l’enzim. Tot seguit agafava els bacteris i els hi causava mutacions. Eren mutacions a l’atzar. Peti on peti. El resultat era que els bacteris mutants seguien fent l’enzim, però de vegades el fabricaven amb algun canvi. El canvi podia fer que l’enzim funcionés pitjor, però també podia passar que ho fes millor. Potser anava més de pressa, potser seguia funcionant en condicions poc apropiades, potser era més específic que l’enzim inicial… Quan en trobava un que anava millor, agafava el bacteri mutant que el fabricava i tornava a causar-li mutacions. La nova generació d’enzims tornaria a tenir versions pitjors i versions millors. Cada vegada que repetia el procés seleccionava la millor versió de l’enzim fins aconseguir el que volia.

No era un sistema finament controlat, però copiant el mecanisme de l’evolució (canvis a l’atzar + selecció) va genera un sistema per fabricar enzims que facin el que ens agradi més. Des de degradar toxines fins a fabricar plàstic.

El mètode d’Arnold es va aplicar amb un altre sistema que van desenvolupar, de nou, per obtenir noves molècules. En aquest cas es tractava, inicialment, d’esbrinar quines proteïnes feien determinats gens. Ara ja tenim tecnologia molt avançada, però als anys 80 encara estàvem a les beceroles en aquests temes. Ja hi havia “biblioteques de gens”, però sovint s’ignorava que feia cada un d’aquests gens.

La manera d’esbrinar-ho la va pensar en George Smith. Es va adonar que podia aprofitar un tipus de virus que infecten als bacteris i que anomenem fags (de bacteriòfags). Els fags són estructures molt simples, amb unes poques proteïnes a la superfície un uns pocs gens a l’interior. El que va fer va ser enganxar el gen que volia identificar amb una de les proteïnes del fag. Aleshores deixava que infectés als bacteris i es multipliqués. Amb sort trobaria que la proteïna del fag portava enganxada la proteïna corresponent al gen que volia identificar. Quan això passava ja resultava fàcil esbrinar quina proteïna era la intrusa en la superfície del fag.

I combinant les dues estratègies, Greg Winter va trobar la manera de fabricar anticossos amb aplicacions clíniques. Els metges volien fer servir anticossos per atacar cèl·lules tumorals o per tractar diferents malalties, però era complicat generar-los. El sistema habitual consistia en injectar a ratolins la cosa contra la que volem tenir l’anticòs. Això no sempre funciona. Si el que volem es fer anticossos contra toxines o verins, els ratolins es morien abans de fabricar-los.

Winter va fer servir el sistema  de Smith, introduint el gen d’algun anticòs en fags per fer que apareixessin a la seva superfície. I quan ho va tenir, va aplicar un sistema de selecció  com el d’Arnold, per anar aconseguint generacions successives d’anticossos més i més efectius o selectius. Va ser així com es van fabricar els primers anticossos contra una molècula anomenada TNF i que es van fer servir per tractar patologies inflamatòries.

Els Nobel de química d’aquest any ens recorden que està bé ser enginyós, però també és molt útil aprofitar el que la natura ja ha aprés a fer al llarg del temps.

Premi Nobel de Física 2018. Làsers de ciència ficció.

dimecres, 3/10/2018

El Premi Nobel de Física de l’any 2018 és remarcable no només pels descobriments premiats (això ja se suposa) sinó pel fet que per tercera vegada a la historia, hi ha una dona entre les  guardonades. En el camp de la física només Marie Curie l’any 1903 i Maria Goeppert-Mayer l’any 1963 ho havien aconseguit. No era normal i el d’aquest any és un pas en la bona direcció. És clar que encara queda molt per equilibrar-ho ni que sigui una mica. Tres dones d’un total de dos-cents deu guardonats en un percentatge absurdament petit.

En tot cas, els guardonats d’aquest any ho han sigut “pels seus descobriments en el camp de la física dels làsers”. El camp del làser sempre ha representat una bona font d’inspiració pels autors de ciència ficció, però els físics se les han empescat per fer que aquells invents imaginats a les novel·les, pel·lícules i sèries vagin esdevenint realitat. A Star Treck o Star Wars feien servir “raigs tractors” per capturar les naus amb feixos de llum, però això és essencialment el que va aconseguir l’Arthur Ashkin quan va trobar la manera de manipular la matèria fent servir llum làser. Ell va inventar el que s’anomenen “pinces de làser” amb les que es podia capturar i manipular primer àtoms, després molècules més grans i finalment coses ja de la mida de bacteris. Encara no són naus espacials, però temps al temps…

Inicialment va ser “fàcil”. Ashkin aplicava un llum làser a una partícula i l’energia del feix de llum l’empenyia cap endavant per un mecanisme conegut com pressió de radiació. El cas és que les partícules es movien de maneres diferents si estaven al centre del feix o pels costats. L’energia del feix no es distribueix uniformement i això es podia aprofitar per empènyer les partícules en una direcció o altra. Ashkin va anar perfeccionant el sistema i amb lents per concentrar el feix va aconseguir “capturar” i “manipular” partícules en el que eren trampes de llum.

I gairebé per accident es va trobar un dia que a la trampa hi havia un seguit de partícules més grans del que havia posat. Quan les va mirar al microscopi va veure que eren bacteris i es va adonar que les seves pinces de llum servirien per manipular estructures orgàniques… si aconseguia que no les fregissin. La clau va ser fer servir làsers de infraroig, que tenen menys energia i permeten manipular coses com cromosomes o orgànuls subcel·lulars sense danyar la cèl·lula. Els descobriments d’Ashkin fan que ara es pugui agafar, tallar i manipular estructures de dins la cèl·lula amb una precisió pràcticament quirúrgica.

D’altra banda, també en el camp del làser, un avenç va permetre començar a estudiar coses que passen en temps molt curts. Va ser la tesi doctoral de la Donna Strickland, que, junt amb el seu director, en Gérard Mourou han guanyat l’altre meitat del premi. El que buscaven era la manera de generar polsos de làser tan intensos i breus com fos possible. Ja no parlem de segons, ni de mil·lisegons sinó de picosegons, femtosegons o attosegons, és a dir trilionèsimes de segon.

El problema que hi havia fins aleshores era que en augmentar la intensitat, el material que feien servir per amplificar-lo quedava destruït per la mateixa potencia del làser. El que van fer en Morou i la Strickland va ser repartir el procés per etapes. Primer “l’estiraven”, és a dir que augmentaven la longitud d’ona. Això fa que el feix perdi energia. Aleshores el passaven per l’amplificador i en pujaven la intensitat sense malmetre l’aparell. I finalment el tornaven a la longitud d’ona inicial però ja amb la intensitat augmentadíssima. Simple, elegant i pràctic. La cirurgia ocular que actualment es fa amb làser fa servir aquesta tècnica.

Però també fa que el pols pugui ser molt breu. Tant que ja permet estudiar fenòmens que passen inconcebiblement ràpids, com ara el moviment dels electrons. El desenvolupament del sistema inventat pels dos guardonats segueix millorant i ja hi ha en perspectiva el superar límit dels zeptoseconds (miltrilionèssimes de segon).

De vegades la ciència ficció sembla un joc de nens comparat amb el que alguns científics arriben a fer.

Premi Nobel de medicina o fisiologia 2018: Les claus de la immunoteràpia contra el càncer

dimarts , 2/10/2018

Ahir es va anunciar que el Premi Nobel de Medicina o Fisiologia 2018 l’han concedit a James P. Allison i Tasuku Honjo pels seus descobriments sobre “teràpies contra el càncer basades en la inhibició de la regulació immunitària negativa”. Aquest any m’ha fet gràcia ja que fa dos dies vaig fer un post sobre el sistema PD1/PD-L1, i precisament aquest va ser el descobriment de Tasuko Honjo.

El nom amb el que han concedit el premi sembla una mica recargolat, però essencialment vol dir que han trobat maneres de tornar a activar el sistema immunitari per atacar als tumors. En el cas de Allison a través d’una proteïna anomenada CTLA4 i en el cas de Honjo per una de diferent anomenada PD1.

Els dos mecanismes són molt similars i es basen en que el sistema immunitari té diferents sistemes de control per evitar que les seves cèl·lules, essencialment unes anomenades limfòcits T, ataquin al propi organisme. Amb els exèrcits sempre cal tenir sistemes per mobilitzar-los ràpidament, però també sistemes per desactivar-los quan ja no cal o per mantenir-los quietes si no hi ha enemics aliens a la vista.

En el cas d’Allison, ell estava estudiant els sistemes de control dels limfòcits i es va centrar en una proteïna anomenada CTLA-4, per les sigles de proteïna 4 associada als limfòcits T citotòxics (o en anglés: cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4). No va trigar a adonar-se que CTLA-4 actuava frenant l’activitat dels limfòcits. De seguida van haver grups que van intentar controlar malalties autoimmunes actuant sobre CTLA-4, però l’Allison va triar fer-ho en el cas del càncer.

Va aconseguir un anticòs que bloquejava CTLA-4 i el va administrar a ratolins als que els havia induït tumors. Els tumors podien créixer ja que el sistema immunitari tenia el fre (CTLA-4) posat, però quan van administrar l’anticòs va ser com treure el fre a un cotxe i deixar que agafi tota la velocitat. El sistema immunitari es va despertar i va destruir els tumors sense problemes. Després es va provar amb pacients amb melanoma i els resultats també van ser espectaculars. La immunoteràpia entrava en escena!

Un mecanisme semblant el va descobrir Honjo, però en aquest cas, la proteïna era PD-1. Una proteïna que també està en els limfòcits T i que actua de manera similar, encara que no exactament igual. No és un fre que està sempre mantenint el limfòcit inactiu sinó que es tracta d’un sistema de frenada d’emergència quan detecta que el que té al davant es un teixit que no s’ha de danyar. Això ho fa perquè els teixits expressen una altra proteïna anomenada PD-L1 que posa en marxa la frenada induïda per PD1.

És interessant notar que els dos sistemes consisteixen en inhibir els sistemes d’inhibició del sistema immunitari. Fa que per entendre-ho calgui pensar-hi una mica. Allò de que una doble negació és una afirmació es pot aplicar aquí. Si bloquegem el sistema de bloqueig, tot plegat es torna a posar en marxa! I posar en marxa el sistema immunitari contra el càncer és exactament el que es pretén.

Evidentment no és un mecanisme general. Hi ha tumors que esquiven la resposta immunitària per altres mecanismes, de manera que no sempre resulta efectiva. Però quan funciona, els resultats són molt satisfactoris. El somni dels metges de poder controlar les defenses de l’organisme per fer-les servir contra el càncer es va començar a fer realitat gràcies a les observacions d’Allison i d’Honje.