Arxiu del mes: gener 2011

Límits a l’Univers?

dilluns, 31/01/2011

llar de foc.jpgEn ocasions es parla del límit de l’Univers. Un concepte curiós, perquè un límit dóna a entendre que al darrera del límit hi ha alguna altre cosa. Però si l’Univers és tot el que existeix, allò que hi ha més enllà del límit també entra en la categoria del “tot” i per tant, seguiria formant part de l’Univers. Aleshores?

Per parlar del límit de l’Univers hi ha un parell de coses que cal tenir presents. Per començar, i fins on sabem, la velocitat de la llum és la màxima possible. Res pot anar més de pressa. Potser en un futur descobrirem que això no és exacte, però per ara, totes les dades indiquen que si. Una llauna pels autors de ciència ficció, però és el que hi ha.

L’altre dada és que l’Univers s’està expandint. Quan mirem les galàxies veiem que totes s’allunyen de la nostra. Com que ja no ens passa pel cap ser el centre de l’Univers, la explicació es que l’Univers s’expandeix i des de tot arreu sembla que tot s’allunyi de tu. Igual que un globus que s’infla. Com que podem mesurar la velocitat a la que s’allunyen, podem calcular quan temps fa que estaven totes juntes. Aquell és el moment del Big Bang, fa 13.700 milions d’anys segons els darrers càlculs. De nou, aquesta xifra pot canviar en funció de noves dades, però de moment és la millor que tenim.

Doncs des del nostre punt de vista si que hi ha un límit a l’Univers. És el que es diu “Univers observable” i semblaria que ha de ser una esfera que tindria la Terra al centre i un radi de, justament, 13.700 milions d’anys llum. Tot el que estigui més enllà no ens pot afectar de cap manera perquè res provinent d’allà ha tingut temps d’arribar des de la creació de l’Univers. He dit que ho semblaria, perquè la dada és incorrecta. La xifra correcta és de 46.000 milions d’anys llum.

El motiu és que després que sortís la llum camí cap a nosaltres, la zona de l’Univers on hi havia aquella galàxia ha continuat expandint-se. La llum ve cap aquí, però la galàxia segueix marxant cada vegada més lluny. No pensar en aquest detall és un error molt freqüent (que jo he comés més d’una vegada). Si es té en compte aquest efecte, la xifra resultant on posem el límit del que ens pot afectar és de 46.000 milions d’anys llum. Res de més enllà té cap efecte sobre nosaltres.

I res, vol dir res. No només la llum. Cap mena d’informació, d’efecte, de influència. Penseu que, pel que sabem, fins i tot la gravetat actua a la velocitat de la llum. Per nosaltres, tot el que hi ha més enllà d’aquesta xifra és fora de l’Univers a la pràctica. Òbviament és un punt de vista molt antropocèntric i cada indret de l’Univers tindrà el seu propi límit de l’Univers observable. Nosaltres ens trobem al límit per un observador que estigui en una galàxia a 46.000 milions d’anys llum.

Un detall més que cal tenir present és que aquest límit no depèn de com millorem els sistemes de mesura. És una limitació del mateix Univers causada pel fet que la velocitat de la llum és finita. Podem mesurar coses que arriben aquí en forma de radiacions, gravetat o informació d’alguna mena, però de més enllà de l’Univers observable, encara no ha arribat res.

A la pràctica l’Univers és el que hi ha en aquest límit, però conceptualment resulta insatisfactori. Que passa amb la resta? amb més enllà? Pots ser infinit? I si no ho és com ho imaginem?

Doncs podem especular, però sense dades ni possibilitats de tenir-les entrem en el món de la filosofia més que la ciència. L’únic que cal tenir present és recordar sempre que en el Big Bang va originar-se tota la matèria i l’energia, però també l’espai i el temps. No són galàxies que s’allunyen en l’espai. És l’espai mateix el que es dilata. Per això no té sentit preguntar-se que hi ha abans del temps, o més enllà de l’espai. En tot cas, no són ni un temps ni un espai.

Com sempre: Difícil d’imaginar? No. Simplement impossible per uns cervells evolucionats per treballar amb conceptes de mida humana. Podem calcular-ho, però no ens ha de sorprendre la incapacitat per imaginar-ho. I que no ho puguem imaginar no vol dir, necessàriament, que sigui incorrecte!

Un velcro pel DNA

divendres, 28/01/2011

nucleosome.jpg El DNA que tenim al nucli de les nostres cèl·lules és com un fil tremendament prim (uns pocs àtoms de gruix), però increïblement llarg (Un parell de metres per cada cèl·lula). Amb aquestes dimensions és evident que per ficar-lo dins una cèl·lula, cal empaquetar-lo de manera molt eficient. Això es fa a diferents nivells.

Per començar, el DNA no està lliure sense més sinó que es troba unit a unes proteïnes anomenades histones. Aquestes histones tenen forma cilíndrica i la cadena de DNA dóna una parell de voltes a cada histona, de manera que la seva longitud ja quedarà reduïda a menys de la meitat. El DNA embolicant les histones es plega sobre si mateix en espiral, i aquesta espiral torna a plegar-se alguna vegada més, com si fos un solenoide, fins que es formen les estructures anomenades cromosomes.

Normalment el DNA no està tant plegat sinó que el trobem en forma del fil de nucleòtids unit a les histones. Però això genera un problema. El DNA s’ha de copiar a RNA per després fabricar proteïnes, però això és impossible mentre la cadena estigui unida a la histona. Primer cal que es desenganxi per permetre que la maquinaria enzimàtica s’uneixi a la doble hèlix i faci la seva feina. I això, la cèl·lula ho ha resolt amb un sistema ben elegant.

La primera cosa que cal entendre és com s’ho fa el DNA per mantenir-se enganxat a aquestes proteïnes. La histona és una proteïna rica en aminoàcids que presenten càrrega positiva, com la  lisina i l’arginina. En canvi, el DNA té un bon grapat de grups fosfat carregats negativament. Les càrregues negatives del DNA s’atreuen amb les positives de la histona i tots dos es queden enganxats. Un sistema ben senzill.

Aleshores, quan toca que el DNA es repliqui  o es tradueixi a RNA, cal trobar la manera de separar-los. I d’això se n’encarreguen uns enzims anomenats acetiltransferases. El que fan és unir (transferir) grups acetil a la histona. Aquests grups tenen càrrega negativa, de manera que la superfície de la histona, que fins aleshores era positiva i molt atractiva pel DNA, passa a tenir càrrega negativa. I com que  les càrregues iguals es repelen, el DNA se separa de la histona i ja es pot transcriure sense problemes.

Una vegada enllestida la feina arriba un segon grup d’enzims anomenats desacetilases que treuen els grups acetil de la histona. Així recupera la seva càrrega positiva i el DNA s’hi torna a enganxar. Un sistema senzill basat només en atraccions i repulsions electrostàtiques. Naturalment, a partir d’aquí s’ha anat veient que hi ha molts més detalls que regulen el sistema i que fan moltes més coses, però la essència principal manté la seva elegància.

Farmacològicament també són molt interessants. Si poguéssim bloquejar la funció dels enzims que acetilen i desacetilen les histones de les cèl·lules tumorals, podríem matar les cèl·lules amb facilitat. El problema és, com sempre, fer-ho sense afectar les cèl·lules sanes.

La feina de les histones sembla molt important. Qualsevol problema i el DNA no funcionarà correctament. Potser per això són unes de les proteïnes més estables que hi ha al llarg de la evolució. Pràcticament no hi ha diferències entre les histones d’animals i de plantes. Dels 102 aminoàcids, només n’hi ha dos de diferents entre la histona H4 dels pèsols i la de les vedelles.

I és que si una cosa és molt important i funciona correctament, el millor és no tocar-la gaire.

Una galàxia molt, molt llunyana

dijous, 27/01/2011

galaxy-375.jpgEn una galàxia molt, molt llunyana…

Així començava la mítica “guerra de les galàxies”, i la frase era una bona estratègia per situar l’acció en un indret realment llunyà. Però per llunyana que estigués aquella, de ben segur que no pas tant com la que acaben d’identificar un equip d’investigadors de diferents universitats. El mèrit de ser la galàxia més llunyana de la que tenim notícia se l’acaba d’emportar una que està situada a 13.200 milions d’anys llum.

Aquesta xifra ens dóna dues dades importants. La primera és que la imatge que tenim és de quan la galàxia era molt joveneta. La llum que ara arriba va sortir d’allà fa 13.200 milions d’anys, de manera que el que veiem és com era la galàxia i no com és ara mateix. Curiosament, la veiem quan era jove, alhora que és la més vella que coneixem.

L’altre detall és que si el Big bang va tenir lloc fa uns 13.700 milions d’anys, podem deduir que en “només” 500 milions d’anys ja hi havia galàxies formades. Això no és tan senzill com sembla. Calia que els àtoms comencessin a reaccionar, que es formessin estrelles i que aquestes s’agrupessin en les grans acumulacions que són les galàxies. Sembla que tot això va passar relativament de pressa.

També fa gràcia el fet que la galàxia no l’han detectat de nou, sinó que era una de les que sortien a una de les imatges més famoses del telescopi espacial Hubble. La foto del “camp ultra profund”. Aquesta imatge la va obtenir a finals de l’any 2003 acumulant dades durant moltes setmanes i enfocant a una regió molt petita del cel en la que no hi havia estrelles que interferissin. La imatge, espectacular, mostra més de mil galàxies agrupades de manera que ens donen idea de com de gran i complex és l’Univers.

Els investigadors es van centrar en una petita taca blavosa que mostrava un gran desplaçament cap al roig. Això és la manera que tenen els astrònoms de mesurar com de lluny és una galàxia. Com que l’univers s’està expandint, les galàxies més llunyanes s’allunyen de nosaltres. I com més lluny estan, més de pressa s’allunyen. El motiu és fàcil de veure si imaginem un globus amb puntets pintats. Quan s’infla, tots els punts s’aniran separant, i com més lluny estiguin els punts, més de pressa se separen. Doncs amb les galàxies passa el mateix, però a una escala molt bèstia.

I com que s’allunyen, la llum que viatja es va “estirant” de manera que la seva longitud d’ona es modifica. Com que el color de la llum és determinat per la longitud d’ona, això fa que la llum que inicialment era blava es va tornant cada vegada més vermella. Com més lluny estigui la galàxia, més de pressa s’allunya i el color de la llum es torna més vermell. (De fet és una mica més complicat, però la idea ja seria aquesta).

Doncs el cas és que la galàxia que han trobat està tan lluny i té un desplaçament al roig tan gran que la llum ja ha passat més enllà del roig i s’ha ficat a l’infraroig. Tot plegat fa que aquell puntet blavós de la imatge del Hubble sigui molt més interessant del que la seva aparença modesta suggereix. Recordant una altre mítica sèrie de ciència ficció, podem dir que de moment, aquella galàxia és l’última frontera… per ara.

El connectoma: Establint el mapa del cervell

dimecres, 26/01/2011

connectoma.jpg Des de fa uns anys, la paraula genoma s’ha incorporat a la nostra cultureta general. El genoma humà és el total dels gens que tenim emmagatzemats al nostre DNA. La paraula es va fer famosa gràcies al projecte genoma humà, que va treballar durant uns anys per seqüenciar completament el nostre DNA. Va ser una feinada memorable i extremadament útil. I a sobre va crear escola.

Poc després del genoma es va començar a intentar estudiar el proteoma. Si ja coneixem els gens, ara toca identificar totes les proteïnes que tenim al cos. És més complicat, perquè un gen pot generar diferents proteïnes segons la manera com es processi la informació. A més, les proteïnes es poden modificar després de fabricar-se, de manera que tenim més proteïnes que gens i no estan ordenades linealment en una cadena de DNA sinó que estan escampades per les diferents cèl·lules i en diferents moments.

Però perquè quedar-se en el proteoma. Quan una idea té èxit tothom la fa servir. Ja es parla del metaboloma, l’estudi de la totalitat dels metabòlits que apareixen per l’organisme. El lipidoma, o l’estudi de la totalitat dels lípids que hi ha al cos. I el citoma per esbrinar i caracteritzar en detall tots i cada un dels tipus cel·lulars que tenim.

Però ara n’ha sortit un altre que potser supera en complexitat a tots els anteriors. El connectoma. I naturalment el projecte “connectoma humà”.

La idea del projecte és fer un mapa detallat de totes les connexions que hi ha al cervell entre els milions de neurones que el formen. Estem acostumats a veure mapes del cervell amb diferents zones marcades segons la funció que els hi adjudiquem, però en realitat només són aproximacions més o menys precises. Fins i tot per algunes regions del cervell no hi ha acord en on comencen i on acaben.

Fins ara no es podia fer més, però amb les millores en tècniques per obtenir imatges ja es poden seguir les trajectòries de les diferents fibres nervioses. I el més important, ho podem fer de manera no invasiva. No cal obrir el cap de ningú per seguir el camí de les neurones. Podríem pensar que no ha de ser tant complicat. Però això seria un error.

Per exemple, per al projecte genoma va caldre seqüenciar tres mil milions de parells de bases. Una barbaritat d’informació. Però això no és res comparat amb el cervell. Al cap hi tenim cent mil milions de neurones. I cada una d’elles estableix no una sinó moltes connexions. Es calcula que el nombre de connexions que tenim frega els mil bilions de connexions.

La sort és que no cal identificar totes i cada una d’elles. Una sort perquè de moment això encara és tècnicament impossible. Però el que si que es pot fer es fer un mapa de les connexions entre grups de neurones. Això, per si sol no serveix de gran cosa, però és una informació necessària per entendre com funciona el cervell i com funcionen les malalties que l’afecten. Diguem que és una informació “necessària però no suficient”. De fet és el mateix que passa amb el genoma.

El projecte el porten entre un grapat de laboratoris que van analitzant els cervells de 1200 adults. El que s’obtindrà serà un mapa encara a gran escala, però serà el més detallat que haurem tingut mai sobre el cervell. I potser un pas important en el camí de comprendre com a partir de connexions entre neurones en pot sorgir una cosa tant fascinant com és la consciència.

De nou, Ofiuc.

dimarts , 25/01/2011

nervi vague.jpgFa uns dies que es parla d’una nova constel·lació que caldria afegir a l’horòscop. La del serpentari o Ofiuc. Hi ha debats sobre si això afecta a les previsions. Dubtes per si cal canviar les dates que defineixen si ets nascut en Capricorni, Escorpí o Peixos. I sobretot, angoixa per saber quines característiques tens si resulta que has nascut sota la influencia d’Ofiuc.

El més divertit de totes aquestes discussions és que es repeteixen cíclicament. Buscant una mica trobo un blog que l’any 2008 es feia ressò de “Ofiuco, la 13ava constelación del zodiaco”,  una notícia de l’any 2006 on anunciaven “Los 13 signos del Zodiaco”, i fins i tot una de l’any 1995 on recordaven que “‘Ophiuco’ es tan vieja como las otras constelaciones, dicen los astrónomos”. En realitat fa gràcia i tot. De fet, l’any 2007 ja n’havia parlat d’Ofiuc al blog.

Tant se val. D’aquí a un parell d’anys algú tornarà a adonar-se que la constel·lació d’Ofiuc és allà dalt i tornarà a muntar un merder que esverarà a tots els que creuen en l’astrologia i a tots els que “no hi creuen, però…”

El problema és, simplement, que les constel·lacions no són coses que existeixen. Són dibuixos imaginaris que es feien unint les estrelles amb línies imaginaries. I com que són imaginaries, cadascú les pot imaginar com li vingui de gust. Nosaltres fem servir els dibuixos que van imaginar els babilonis ara fa uns quants milers d’anys. Per això són completament diferents de les que van inventar els xinesos. I per això també les imatges són entranyablement obsoletes.

Quina diferència amb l’hemisferi sud! Allà les constel·lacions es van inventar a l’època dels descobridors i els noms ja no són de déus i besties mitològiques. Al cel austral brillen constel·lacions com el Forn, el Rellotge, el Telescopi, la Brúixola o el Compàs. Algunes, però, encara mantenen l’encant, com ara el Camaleó o el Fènix.

La d’Ofiuc té el problema d’estar situada a l’eclíptica, és a dir, la línia imaginaria per on passa el Sol sobre el firmament. Hi està, però només una mica. No l’agafa de ple, sinó de resquitlló. A sobre, un horòscop de 13 signes no té massa gràcia. El dotze era el nombre de referència dels babilonis igual que per nosaltres ho és el deu. Ells contaven de dotze en dotze, de manera que posats a inventar-se un horòscop, havia de tenir dotze signes. Ni més ni menys. Reconec que ignoro si en aquella época ja s’havia definit Ofiuc com a constel·lació, perquè encara que sembli que son immutables, al llarg dels temps se n’han proposat de noves, se n’ha oblidat algunes i se n’han modificat moltes.

En realitat jo prefereixo que no afegeixin cap signe. Després de tot, l’horòscop, l’astrologia i tot això, només és un vell ritual màgic inventat per uns sacerdots (bruixots?, Xamans?) babilonis fa uns quants mil·lennis. L’invent va tenir l’encert de fer gràcia i ara encara hi ha qui el segueix practicant. Sempre fa gràcia donar un toc màgic a la vida. I si el que et prediuen els astres no t’agrada, doncs pots fer servir un altre horòscop. Pots triar entre el maia, el xinés, l’indi o el que et doni la previsió més favorable. Grouxo Marx va dir “Aquests són els meus principis, si no li agraden, en tinc d’altres”. Doncs el mateix es pot fer amb els horòscops.

Per cert, recordeu que degut a un moviment anomenat “precessió dels equinoccis“, tots els símbols del zodíac estan malament des de fa segles. Els Àries ja no neixen quan el Sol està en Àries, sinó en Peixos, i la resta estan tots correguts un lloc. A l’època dels babilonis si que coincidia, però ara ja no. Tot i que, en realitat, que més dóna. Si realment creieu que la zona del cel per on passava el Sol quan vàreu néixer us afecta d’alguna manera, segurament no hi haurà cap manera de demostrar-vos que esteu equivocats. Per descomptat, els errors en el càlcul dels moviments dels astres no poden competir amb la fascinació que exerceix la màgia sobre la imaginació.

Amistat i genètica

dilluns, 24/01/2011

Ortega y Gasset deia que “jo soc jo i la meva circumstància” i aquesta unitat, difícil de rebatre, té una bona expressió en el camp de la biologia. Cada vegada que mirem un organisme, el que veiem és el resultats de les interaccions entre el seu material genètic i el medi ambient on es desenvolupa. En el camp de la psicologia això ha generat interminables discussions caracteritzades per molta passió i poques dades fiables. Coses difícils de determinar, com el caràcter, la intel·ligència o la bellesa són fruit principalment de la genètica o de l’ambient?

Sospito que podem trobar dades que recolzin les preferències “a priori” de cada un de nosaltres. Hi ha qui creu que els gens són determinants i troba la manera de demostrar-ho. Altres creuen que és l’ambient el que fa la major part de la feina i també ho argumenten amb dades. Malgrat que ningú dubta que el resultat final és una barreja dels dos components, resulta impossible decidir quin predomina en cada cas.

Segurament amb el temps anirem traient-ne l’entrellat. Però de moment el que cal és anar augmentant la quantitat de dades per interpretar. El que passa és que no sempre són fàcils d’interpretar.

Per exemple, acaben de publicar un treball on troben que persones que comparteixen determinats gens tenen tendència a ser amics. Alhora, altres gens fan que la probabilitat d’establir vincles d’amistat es redueixi. Això és ben curiós. Triem els amics o els no-amics condicionats pels nostres gens? Aquest ha estat el titular de la notícia. Però ben mirat la cosa és prou més complicada.

Les dades crues són relativament senzilles. Uns investigadors van estudiar un grup d’uns quants milers de persones que formen part d’una població estudiada durant molts anys als Estats Units. Els van agafar mostres de saliva i van analitzar sis gens concrets. En realitat miraven quin tipus de variants de cada gen tenien. Alhora els van demanar que d’aquella població triessin els deu amics més propers, excloent familiars. I finalment van comparar les dades genètiques amb la xarxa d’amistats.

La idea era justament veure si les variants genètiques es repartien per igual o si les xarxes d’amics compartien determinats marcadors genètics. I en un parell de casos això és exactament el que van trobar.

Compartir un determinat  gen, concretament el del receptor de la dopamina 2 (DRD2) era més probable dins les xarxes d’amics. Dit d’altra forma. Sembla que els que tenien la variant d’aquest gen tenien tendència a ser amics. En canvi, en el cas del gen del Citocrom P450 2A6 (CYP2A6) la cosa anava al revés. Si el comparteixes amb algú, segurament no sereu amics.

L’anàlisi de les dades treia aquests resultats. Però entendre el perquè és un altre tema. Un té a veure amb un neurotransmissor, i l’altre amb sistemes de detoxificació. De quina manera aquestes activitats cel·lulars generen un determinat comportament? I com reconeixem les persones que tenen el gen en concret? Potser les coses són molt complexes, o potser són molt senzilles.

Si un gen fa que tinguem tendència al sobrepès, segurament les persones primes ens evitaran i ens farem més amb persones també amb sobrepès. Si un gen causa tendència a veure alcohol, segurament farem vida social als bars, on la freqüència de persones amb el gen que dóna aquesta tendència és més elevat. Si un gen ens fa addictes als efectes de l’adrenalina segurament tindrem molts amics aventurers com nosaltres. I així anar fent. Per cada cas podem trobar una explicació que pot ser o pot no ser certa.

Perquè al final, tant el component genètic com l’ambiental són els que ens han fet com som. Descobrir que els gens participen a l’hora de triar els amics no és cap sorpresa, sempre que no ens passi pel cap pensar que únicament els gens són els responsables de la tria.

És una obvietat, però amb massa freqüència es passa per alt.

Els reis del treball en equip.

divendres, 21/01/2011

liquen.jpg Ningú dubta que el treball en equip és un bon invent. Tots els membres de l’equip en surten beneficiats i els resultats són molts superiors als que aconseguirien treballant individualment. La única condició, és clar, és que tots hi posin el coll. Que massa sovint n’hi ha que s’hi repengen. Això ja ho van descobrir els éssers vius fa milions d’anys i exemples d’organismes que viuen en simbiosi n’hi ha per tot arreu. També hi ha paràsits, és clar, però el benefici a llarg termini és menor.

De totes maneres, una de les simbiosis més reeixides són els líquens. Els organismes implicats treballen tan coordinadament que aparentment semblen un únic organisme. Però un liquen no és una planta, ni un animal, ni un res de res. Un liquen és una combinació de dos éssers vius que treballen coordinadament per sortir-ne beneficiats de la feina en equip. El primer dels participants és un fong, que pot oferir protecció enfront la radiació del Sol i la dessecació ja que presenta una bona capacitat de captar aigua de l’ambient. L’altre participant és un alga, o de vegades, un bacteri fotosintètic. En els dos casos la gràcia és que fa fotosíntesi i aporta uns nutrients que li faciliten molt la vida al fong.

El fet que siguin dos organismes diferents complica la seva classificació. A més, molts d’aquests fongs estan tan adaptats a la forma liquènica, que si es separen de l’alga els costa molt créixer i reproduir-se o simplement no poden fer-ho.

Per reproduir-se han desenvolupat un seguit d’estructures ben curioses. En ocasions es tracta simplement de unes quantes fibres de fong amb algunes algues entremig. Altres vegades és més complicat, però l’interessant són les estructures reproductives. N’hi ha que semblen taques de colors. Altres semblen plats pintats amb un color lleugerament més intens a l’interior. Alguns recorden petites trompetes que surten del cos del liquen.

Però de vegades es produeix un divorci entre els dos components. Se sap des de fa molt temps que els líquens són uns dels primers “organismes” que desapareixen quan augmenta la contaminació i per això es fan servir com bioindicadors. Si la qualitat de l’aire es modifica o si apareix pluja àcida o coses similars, el fong comença a fer estructures més gruixudes i resistents. Això impedeix que l’alga faci la fotosíntesi i la unió entre els dos es desfà. Per això, una manera senzilla de saber si l’aire d’una ciutat és net consisteix simplement en mirar si veieu líquens al carrer. Si n’hi ha, l’aire és net, encara que potser les escultures en patiran les conseqüències ja que molts tenen capacitat d’incrustar-se tant a la pedra que l’arriben a degradar. El procés és lent, però incansable, i a la llarga fa malbé la pedra.

El més curiós dels líquens és que encara tenim moltes coses per saber. El seu metabolisme és curiós, ja que el fong aprofita els sucres que fa l’alga amb la fotosíntesi, però abans els transforma en altres sucres. I una cosa semblant passa amb moltes altres molècules. Això fa que no parem de descobrir noves substàncies potencialment interessants en els líquens. Productes que cap organisme fabrica per separat, però que en combinació si que el poden generar.

Tot plegat fa que quan observeu un liquen no esteu mirant un organisme. Més aviat estareu mirant un ecosistema en miniatura. I de pas, sabreu que esteu en un indret poc contaminat.

Antimatèria empaquetada

dijous, 20/01/2011

antihidrogen.jpg La natura presenta una interessant predilecció per fer les coses simètriques. Això encanta als físics, que es passen la vida buscant simetries i, encara millor, mirant de trobar fenòmens que trenquin la simetria. I un dels exemples més típics de simetries és l’antimatèria, que amb aquest nom semblaria una cosa estranyíssima, però que en realitat és ben simple.

Tot el que veiem al nostre voltant està fet per àtoms, els quals al seu torn estan fets per protons, amb càrrega positiva, neutrons, que no tenen càrrega, i electrons movent-se al voltant del nucli i que tenen càrrega negativa. Doncs l’antimatèria és el mateix, però amb les càrregues canviades. Els antiprotons són iguals que els protons, però amb càrrega negativa i els positrons són com els electrons però amb càrrega positiva. També hi ha antineutrons, que tenen alguna característica canviada (com ara que està fet per antiquarks enlloc de per quarks).

La característica que si que és espectacular de l’antimatèria és que no té bones relaciona amb la matèria. Si un protó topa amb un antiprotó es desintegren mútuament deixant anar una pila d’energia. De fet, les reaccions matèria-antimatèria són de les que alliberen més energia. En una reacció nuclear de les que estem acostumats a veure (bombes atòmiques, reactors nuclears) un petit percentatge de la matèria es transforma en energia. En canvi, en reaccions amb l’antimatèria és el total de la matèria la que s’allibera en forma d’energia.

Per això, l’antimatèria la podem intuir, la podem fabricar, però només dura una ínfima fracció de segon ja que de seguida topa amb matèria i s’aniquilen. Podem estudiar l’antimatèria només pel rastre que deixa al destruir-se, igual que si estudiéssim un camp de mines llençant-hi coses i mirant com exploten. No tenim temps de veure la mina, però per l’explosió podem deduir com era.

A més, tot i que podem fabricar antimatèria, surt molt cara. M’ha fet gràcia trobar que un mil·ligram d’antimatèria costa 60.000 milions de dòlars. I a sobre, es desintegraria immediatament!

I en realitat quan es diu que es fabrica antimatèria volem dir que han fabricat positrons o antiprotons. No han fet “coses” d’antimatèria. En realitat, la cosa més sofisticada que hem fabricat són àtoms d’antihidrogen. L’hidrogen normal és l’àtom més senzill que hi ha: consta d’un únic protó i d’un electró. Doncs l’antihidrogen es fa amb un antiprotó i un positró.

Fa uns anys en van poder fer uns quant milers d’aquests àtoms. Simplificant molt podríem imaginar que posaven un feix d’antiprotons a topar amb un de positrons i ocasionalment alguns interaccionaven i esdevenien un antihidrogen. Però com sempre, de seguida es desintegraven en reaccionar amb la matèria ordinària.

Però les coses comencen a canviar i fa poc, al CERN, van aconseguir per primera vegada fabricar antihidrogen i mantenir-lo durant un temps prou llarg com per començar a estudiar les seves característiques. Exactament van fer reaccionar deu milions d’antiprotons amb 70 milions de positrons i van aconseguir generar… 38 àtoms (de fet antiàtoms) que van durar un sisè de segon. Sembla poc però és una barbaritat per la física de partícules. La gràcia va ser mantenir-los atrapats en camps magnètics de manera que no es moguessin i no topessin amb matèria.

Caldrà millorar molt el rendiment, és clar. Però potser aviat podrem començar a veure reaccions químiques fetes amb antimatèria. La llauna és que per fer-les sense desintegrar-nos immediatament necessitaríem antireactius ficats en antiprobetes d’un antilaboratori.

Hi ha algun antiquímic a la sala?

I si un dia els trobem?

dimecres, 19/01/2011

VeryLargeArray.jpg Una cosa que envejo dels anglosaxons és la importància que li donen a les societats de diferents tipus. Penso en coses com la National Society o la Royal Society. Institucions amb prestigi i que han mantingut un nivell alt en els seus àmbits d’actuació al llarg dels temps. Una tradició que aquí no tenim. M’hi ha fet pensar una publicació que he vist sobre una reunió que van muntar l’any passat a la Royal Society. El tema podria ser una ximpleria, però si es planteja seriosament, qualsevol cosa pot ser interessant.

La reunió anava sobre “La detecció de vida extraterrestre i les seves conseqüències per la ciència i la societat”. La clau és la paraula del final. Científicament seria extraordinari trobar senyals de vida, o millor encara, de intel·ligència extraterrestres. Però quins efectes podria tenir sobre la societat? Per molt improbable que sigui, no val la pena parar un moment a pensar-hi? (i el tema no són els ovnis, eh!)

Per la reunió van passar , a més d’astrònoms, biòlegs o químics, sociòlegs, antropòlegs i fins i tot teòlegs. I en tots els casos, més que les aportacions que feien, l’interessant eren les preguntes que plantejaven. Algunes són previsibles. Quin aspecte podem esperar que tingui un extraterrestre? Si sabem com funciona d’aleatòriament l’evolució podem esperar qualsevol cosa, però gairebé segur que serà estranya i potser fins i tot repulsiva.

Encara més. Quina actitud agafarà la gent si s’anuncia la troballa. No cal que sigui un encontre aquí i en persona. Imaginem que simplement és la detecció d’un senyal de radio d’origen alienígena. Molta gent creu que li seria exactament igual. Altres creuen que seria interessant, però que la vida no canviaria gaire. Però també n’hi ha que es veurien obligats a replantejar-se algunes creences.

Un dels temes més interessants era com afectaria a les religions. La majoria dels humans tenen alguna creença religiosa. Però les arrels d’aquestes religions són d’un temps en que l’home era el puntal de la creació i la Terra el centre de l’Univers. Amb més o menys dificultats s’han anat adaptant al creixent coneixement científic. Però trobar un altre tipus de vida fora de la Terra, malgrat que segurament no faria caure la fe de gairebé ningú, si que obligaria a refer algunes creences. Si els humans són fets a imatge de Dèu, vol dir que els àliens no ho són? aleshores som els preferits de la creació? I si ells també tenen religions similars? O completament diferents?

I tot això suposant que siguin prou semblants a nosaltres per somniar en algun tipus d’interacció. Si la evolució ha creat civilitzacions a partir de colònies d’insectes, que no imaginen el concepte de individualitat, com podríem compartir amb ells coneixements o explicar conceptes habituals per nosaltres, com l’ambició, l’amor o l’egoisme? Si tenen una estructura social, moral i ètica molt superior a la nostra, estarem obligats a sentir-nos inferiors? O adoptarem un xauvinisme planetari? I que representarà millor als humans. Els nostres avenços científics o les nostres creacions artístiques?

També cal pensar com afrontar una trobada. Moctezuma va anar molt confiat amb els qui creia que eren enviats dels déus. I la cosa va acabar malament. Però rebre amb les armes a qui potser arriba amb actitud amistosa pot ser igualment desastrós.

Els problemes es poden plantejar fins i tot si només trobéssim vida microbiana al nostre sistema solar. És ètic contaminar un planeta amb formes de vida terrestres si sabem que allà hi ha formes de vida alienígenes? No hauríem de preservar la vida i la biodiversitat en totes les formes en que es presenti? Però fer això no seria limitar la nostra expansió i el nostre coneixement? Al final només podem anar-hi o no anar-hi. Però el simple fet de fer-ho no és irrellevant.

Com va dir algú, la pregunta ¿estem sols a l’Univers? pot tenir una resposta afirmativa o negativa. I les dues possibilitats poden fer esgarrifar. I en tot cas, la ciència pot trobar la resposta, però que fer amb aquesta resposta és un tema que implica a tota la humanitat.

esport, arítmies i rates

dimarts , 18/01/2011

cursa.jpgAhir van fer la roda de premsa per explicar l’estudi que havien fet sobre l’efecte sobre el cor de l’esport de alta intensitat. El tema em feia gràcia perquè com ja vaig comentar una vegada, és un estudi fet per les meves veïnes de laboratori, de manera que l’he pogut anar seguint dia a dia. La conclusió resumida era que encara que ningú posa en dubte que practicar esport és excel·lent per la salut, un excés en la pràctica esportiva si que pot afectar al cor.

L’experiment consistia en fer córrer un grup de rates durant una hora cada dia al llarg de setze setmanes. Després es va analitzar l’estructura de les parets del cor i es va comparar amb els de rates que no havien corregut. Es va observar un seguit d’alteracions, de les que segurament la més important era que apareixien un tipus de cèl·lules anomenades fibroblasts per entre la musculatura cardíaca. Com que el cor treballa molt, necessita que les seves parets siguin de múscul cardíac. Si enlloc de les cèl·lules musculars n’apareixen unes de diferents comencen els problemes.

El principal és que tenen menys capacitat de treball. Els fibroblasts són les cèl·lules que fan les cicatrius. Son resistents, però no aguanten tant com el múscul. Per això van be per fer reparacions d’urgència (cicatrius) però no per substituir les cèl·lules del cor. L’altre problema és que transmeten amb més dificultat els senyals nerviosos que corren a través del cor per enviar l’estímul que causa la contracció. Segurament per això els esportistes d’elit tenen més facilitat per presentar arítmies i alteracions cardíaques. L’esport en si no provocaria les arítmies però crea les condicions perquè sorgeixin més fàcilment.

Cal insistir. Tot això aplica únicament a esport de alta intensitat (maratons, triatlons i similars) i practicat molt temps (un bon grapat d’anys). I el consell en aquest cas potser no seria “deixa de fer tant esport” sinó “no deixis mai de fer controls estrictes de l’estat del teu cor”.

Quan la notícia va sortir als diaris, vaig veure que hi havia un parell de comentaris repetitius. Sobretot la pregunta de perquè s’ha fet l’estudi amb rates. Perquè no fer-ho directament amb els esportistes? L’altre comentari era una certa sorpresa en veure que consideraven setze setmanes d’entrenament de les rates com esport de “llarga durada” i equivalent a molts anys d’entrenament en humans.

La resposta al primer comentari és fàcil. Certament seria molt millor i més exacte, però el cas és que no es poden treure trossos del cor als atletes per analitzar-los. Primer perquè no es deixen. A més, els del comitè ètic de l’hospital s’enfadarien. I finalment el treball hauria durat uns trenta anys enlloc de setze setmanes. Era interessant publicar l’article i enllestir la tesi sense esperar tant de temps.

I això enllaça amb la segona qüestió. Setze setmanes es considera de llarga durada? Doncs per una rata que viu un parell d’anys, si. Cada animal té el seu ritme vital i els estudis han de tenir en compte aquest fet. Una mosca comença l’activitat reproductora a les poques hores de sortir de l’ou. Una musaranya pot morir de fam si no menja res en sis hores. I una rata arriba a l’edat adulta als pocs mesos de néixer. De manera que, no es pot fer una comparació directa amb els humans, però setze setmanes és molt temps en la vida d’una rata. De fet, l’estudi es va fer en grups de rates exercitades durant quatre, vuit i setze setmanes. (I per cert, eren rates i no ratolins com diu algun medi).

Naturalment caldrà més estudis per entendre millor el que passa i com detectar-ho a temps. Però la conclusió que ens indiquen aquestes “rates maratonianes” és la que indicaven a una editorial que van escriure a la revista “Circulation” en referència a aquest treball: Un excés de qualsevol cosa mai és saludable.