Arxiu del mes: gener 2018

Energia

dimecres, 31/01/2018

Si una paraula fa referència a un concepte mínimament abstracte ja té tots els números per convertir-se en un comodí d’aquells que volen embolicar la troca i confondre al personal. Potser una de les que més ho pateix és la paraula “energia”. El motiu és que la fem servir molt i tenim una idea més o menys clara del que vol dir, fins que intentem precisar una mica del que estem parlant. No és el mateix l’energia continguda en una pila, afirmar que et sents ple d’energia pel matí, dir que has pres una beguda energètica o escoltar alguna referència pseudo-filosòfica sobre el suposat fluir de l’energia vital còsmica.

Des del punt de vista de la física “energia” és, estrictament, la capacitat d’efectuar un treball. El que passa és que segons de quina mena de treball parlem, farem referència a diferents formes d’energia. Pot ser energia mecànica, elèctrica, química, tèrmica, nuclear, potencial, cinètica… Per això trobem diferents unitats de mesura, tot i que la oficial del sistema internacional és el Joule. El problema és que aquesta unitat parla de metres, quilos i segons, però si estàs fent referència a electricitat o calor, resulta poc pràctica i per això també se’n fan servir altres, com les calories o els quilowatts-hora.

La gràcia és que en tots els casos l’energia no és una cosa tan abstracta com podria sembla sinó que es pot mesurar amb més o menys precisió. Quan un objecte està en moviment disposa d’una determinada quantitat d’energia, en aquest cas cinètica, que dependrà de la massa de l’objecte i de la velocitat a la que es mogui. Una molècula disposa de determinada quantitat d’energia química que dependrà del tipus d’àtoms que la formin i de la manera com aquests estiguin enllaçats. Un feix de llum transporta una certa quantitat d’energia que té a veure amb la seva longitud d’ona. En tots els casos, podem saber l’energia que hi ha dins un sistema, de manera que quan algú parla d’energies abstractes sempre resulta pertinent preguntar-li com la mesura i quina quantitat hi ha en el sistema.

Un dels problemes és que també es fa servir la paraula energia en un sentit subjectiu. Quan t’aixeques un bon dia amb ganes de fer coses, amb els ànims pels núvols i amb tota l’empenta del món dius que et sents ple d’energia mentre que hi ha dies grisos que no tens ganes de fer res i ho descrivim dient que no tenim prou energia. Estrictament, l’energia del cos és la mateixa i el que varia és, únicament, el nostre estat anímic. Les paraules tenen polisèmies i això facilita que hi hagi confusions. L’estat anímic és molt important, però és una cosa diferent de l’energia.

També fa gràcia quan apareix un guru de la pseudomedicina oferint-te un tractament per eliminar les energies negatives del teu cos. Paraules que sonen bé però que analitzades no volen dir gran cosa. “Energia negativa”? Potser és la que causa desplaçaments en direcció contraria? La que refreda enlloc d’escalfar? El mateix passa quan algú s’inventa una energia sense especificar els detalls. L’energia Qi de la que parlen en acupuntura, que deu ser? Si és energia, com es mesura? En Joules? Electronvolts? Calories?

Si ens fa gràcia reflexionar sobre energies misterioses, tenim la (hipotètica) energia fosca, que a l’univers actua de manera inversa a la gravetat, fent que l’Univers s’expandeixi cada vegada més de pressa. O l’energia del buit, que apareix a l’espai en absència de matèria i que està generada per efectes quàntics. Amb coses així sí que podem parlar d’energies misterioses.

microfractures i flexoelectricitat

dimarts , 30/01/2018

Si ens trenquem un os, ell solet s’anirà reparant i en uns quants dies tornarà a recuperar la rigidesa habitual. En realitat, aquest procés passa més sovint del que sembla ja que, sense arribar al trencament total, les microfractures són relativament freqüents. Aquestes es reparen sense que ni ens n’adonem. Per reparar-ho hi ha unes cèl·lules, anomenades osteoblasts, que s’encarreguen de fabricar os nou. Primer reparen l’estructura i després es converteixen en osteòcits, les cèl·lules de l’os pròpiament dites.

El dubte que hi havia era com s’ho feien els osteoblasts per saber on havien d’anar a reparar les microfractures. I sembla que acaben de treure’n l’entrellat.

La clau està en la flexoelectricitat. Això és un fenomen pel qual, un material al deformar-se genera una petita quantitat d’electricitat. El motiu és que, en plegar-se, els àtoms que el formen es redistribueixen de manera diferent per la part de dins que per la part de fora i això genera un moviment d’electrons que crea un corrent elèctric entre les dues superfícies. El fenomen passa en molts materials i, també, en els ossos.

En realitat, aquest corrent augmenta molt si hi ha un punt de fractura. Just al vèrtex de la fractura (microfractura) la intensitat és màxima i al voltant es genera un gradient elèctric que acaben de poder mesurar. Aquest gradient elèctric té dos efectes. En la zona més propera al punt de fractura, on la intensitat és màxima, arriba a poder causar la mort dels osteòcits. Però és una mort per apoptosi, de manera que té lloc de manera ordenada i durant el procés la cèl·lula envia senyals químiques d’alerta que activen als osteoblasts. D’altra banda, els osteoblasts poden detectar i seguir el gradient elèctric per moure’s cap a la zona danyada i començar a fer la feina de reparació. Tot plegat fa que al mateix moment del trencament, es desencadeni el mecanisme que portarà a la reparació.

Aquesta història passa a escales molt petites. Tant pel que fa a les distàncies com pel que fa al nivell de l’electricitat posada en marxa. Per això ho han descobert a un institut de nanociències i nanotecnologia. En tot cas, aquests nanomecanismes són els que fan que els nostres ossos es vagin reparant constantment i permeten que l’esquelet resisteixi durant un grapat d’anys sense aparent pèrdues de funcionalitat.

 

 

Ens caurà el cel damunt del cap!

dilluns, 29/01/2018

La gran preocupació d’Astèrix i els seus companys no són pas els romans sinó el risc que el cel els caigui damunt del cap. Podríem riure de les seves pors, però millor que no ho fem massa ja que aquest mes de març hi ha una possibilitat, petita però no nul·la, que ens passi una cosa semblant. Està previst que en poques setmanes la estació espacial xinesa Tiangong-1 caurà sobre el planeta en algun lloc encara indeterminat. Indeterminat però dins d’una amplia franja de territori que, ai! ens inclou.

La Xina va posar en òrbita la seva pròpia estació espacial l’any 2011. En principi era per donar una bona empenta al seu programa espacial i provar les maniobres d’acoblament i les estades d’astronautes (taikonatues). Posteriorment es va posar en servei la Tiangong-2 l’any 2016 mentre que la Tiangong-3 encara està en projecte.

El cas és que la Tiangong-1 va acabar el seu servei l’any 2016, un parell d’anys després del que estava previst. Amb el final de les operacions van deixar de fer les correccions orbitals necessàries per mantenir una estació espacial allà dalt. Tot i que a les imatges veiem les naus espacial o les estacions orbitals movent-se suaument al voltant del planeta, la realitat és que mica a mica van perdent altura. Hi ha diversos motius, però el més clar és que encara hi ha una certa quantitat de partícules de l’atmosfera terrestre que fan que l’estació vagi perdent una mica de velocitat per fregament. Per això, cada dos per tres rectifiquen la posició i la fan tornar a elevar-se.

Resulta interessant veure els gràfics amb els canvis d’altura de la Tiangong-1 al llarg del temps i com, des de 2016 no ha parat d’anar perdent altura. Arriba un punt de no-retorn en el que la densitat de l’atmosfera que l’envolta ja es prou gran com per impedir que recuperi l’altura i una vegada passat aquest punt, el destí queda segellat i la caiguda és inevitable. Ara l’únic dubte amb la Tiangong és saber quan i on caurà.

Resultat d'imatges de Tiangong-1 altitude

No és fàcil de dir ja que la nau va movent-se a tota velocitat en òrbita al voltant de la Terra. Una òrbita que en realitat ja és una espiral descendent. Per ara només han pogut delimitar el moment de la caiguda a un interval de que va de finals del mes de Març a finals d’Abril. És clar, sense saber del cert quan caurà, no pots establir on ho farà. Només pots traçar una línia sobre el terreny que indiqui per on passa la trajectòria de la nau mentre gira al voltant de la Terra i deixar un cert marge a banda i banda per les distorsions que pugui experimentar en els últims moments de la caiguda i mentre es desintegra.

Perquè bona part de la nau no arribarà a la superfície i es cremarà en l’atmosfera. Bona part, però no tota ja que parlem d’una estació espacial de més de vuit tones. Fragments de diferent mides sobreviuran al fregament i arribaran a terra o, més probablement, a mar. Quants? On? De nou, això no se sabrà fins les últimes hores abans de la caiguda. Igual que va passar amb l’estació espacial MIR quan va caure.

En teoria les coses no havien d’anar així. La nau havia de caure, però havia de fer-ho de manera controlada, ajustant-la perquè caigués i es desintegrés en una zona no poblada. Per desgràcia, els xinesos van perdre el contacte amb la estació fa uns mesos i ara ja no poden controlar la baixada ni, per tant, la zona d’impacte.

La major part de la possible zona d’impacte cau sobre la superfície del mar, però en algunes ocasions la nau passa creuant la Mediterrània de manera que sí, la zona de risc també passarà per sobre nostre. Això vol dir que a partir de finals de febrer haurem de fer com els gals i creuar els dits esperant que el cel no ens caigui al damunt dels nostres caps.

El problema de saber que hi ha qui ho afina

divendres, 26/01/2018

Esto la fiscalia te lo afina”. Hi ha frases que resulten especialment demolidores per una institució ja que esberlen un dels pilars essencials: la confiança en la seva gestió. Des d’aquell dia, les paraules de confiança en les decisions de determinades institucions han esdevingut essencialment retòriques. El cas és que des d’aleshores, cada vegada que cal prendre una decisió rellevant a nivell jurídic, no puc deixar de recordar la frase pronunciada fa uns anys i em pregunto si també hi ha qui afinarà les decisions segons convingui a determinades elits. Però el cas és que amb això dels afinadors també acabo pensant en Enrico Fermi, el desenvolupament de la bomba atòmica i en els pianos de Chicago.

El motiu son els que es coneixen com “problemes de Fermi”, un tipus de problemes pels que en principi no tenim prou dades per resoldre’ls, però que si fem un seguit de suposicions més o menys raonables, podem trobar una bona aproximació a la resposta. Fermi, que era un físic italià, era particularment bo en aquesta manera d’aproximacions i per això els han batejat amb el seu nom.

L’exemple més conegut de tots és respondre la pregunta “quants afinadors de piano hi ha a Chicago?”

Notem que no tenim cap altre dada. No hi ha xifres i, òbviament, no val mirar a Google. Tot i així, podem aproximar que a Chicago hi viuen uns nou milions de persones i que a cada casa hi ha, de mitjana dues persones vivint. Això indica que hi ha quatre milions i mig de llars. No a totes hi ha pianos, és clar. Podem assumir que només trobarem un piano a una de cada vint cases, de manera que en total hi haurà dos-cents vint i cinc mil pianos a Chicago.

Aquests pianos deu caldre afinar-los una vegada a l’any. Per fer-ho, un afinador necessitarà un parell d’hores d’una jornada laboral de vuit hores. Això vol dir que un afinador de pianos només pot afinar quatre pianos per dia o vint per setmana. Com que l’any té cinquanta setmanes, seran uns mil pianos anuals.

Si un afinador només pot fer mil pianos anuals i a Chicago hi ha dos-cents cinquanta mil pianos, deduïm que deu haver-hi al voltant de dos-cents cinquanta afinadors.

No és una xifra exacta, però la cosa deu anar per allà. No esperem que n’hi hagi dos mil i seria improbable que només n’hi hagi vint. Poc precís? Cert. Però considerant que ho hem fet només a partir de suposicions, és una bona manera de resoldre un problema. (Si ho voleu verificar, l’any 2009 n’hi havia 290)

Fermi ho feia molt i els seus resultats s’apropaven molt als que després es verificaven. Diuen que mirant la distància a la que van volar uns papers en arribar l’onada expansiva d’una explosió atòmica va deduir la potència de la bomba.

Pot semblar contra-intuïtiu ja que fem moltes suposicions que probablement contenen errors. Això hauria de fer que cada vegada ens allunyem més del resultat correcte però la clau és que els errors que fem seran unes vegades per excés i altres per defecte de manera que, en general, uns compensaran als altres. He tingut alguna discussió interessant sobre si val la pena aplicar o no aquesta aproximació i m’adono que el problema sol ser la idea fixada al cap que tenim segons la qual, per fer qualsevol càlcul cal partir de dades conegudes i precises. La gràcia de l’aproximació aquesta és justament que no cal sempre que t’acontentis amb un resultat raonablement aproximat.

En tot cas, són un curiós entreteniment per si tens estones mortes sense fer res (i el mòbil s’ha quedat sense bateria). Per exemple: Quantes persones estan sobrevolant Europa en avió ara mateix? Quants cabells hi ha al cap d’una persona? Quan tens un orgasme, quantes persones més al mon també n’estan tenint un? Quants fiscals disposats a afinar…? No aquesta millor deixar-la.

Llum verda al part

dijous, 25/01/2018

En els humans es considera que l’embaràs dura uns nou mesos. Com que el moment de la fecundació és difícil d’establir, els metges ho conten des de la FUR (en català seria DUR), que és la Data de la Última Regla. A partir d’aquell dia s’hi afegeixen quaranta setmanes i s’obté una data aproximada del part, tot i que en general pot tenir lloc un parell de setmanes abans o després. La fisiologia no són matemàtiques!

Però una pregunta que no està tan clara com sembla és sobre el desencadenant del part. Com sap el cos de la dona que ja toca parir? Quins senyals actuen sobre quins òrgans per posar en marxa el complex entramat de mecanismes hormonals, nerviosos i musculars que acabaran amb l’expulsió de la criatura? No és un tema menor ja que idealment s’ha d’iniciar només quan el fetus ja està completament desenvolupat i a partir d’aleshores ja no s’ha d’esperar gaire més.

Hi ha diverses hipòtesis, però una que sembla prometedora està relacionada amb unes proteïnes fabricades pels pulmons del nadó. Si ho pensem bé, els nostres pulmons fan una feina ben curiosa en omplir-se d’aire. Per quin motiu l’aire hauria d’entrar quan eixamplem la caixa toràcica? Si obro una bossa, no entra l’aire amb la mateixa força que ho fa als pulmons!

El motiu és que dins els pulmons hi ha pressió negativa. Una pressió menor que l’atmosfèrica, de manera que, l’aire té tendència a entrar tant com pugui. Per això quan bufem notem que fem mes força per treure aire que per fer-lo entrar. Això facilitat el  fet de respirar però genera un problema. Si hi ha pressió negativa dins els pulmons, aquests haurien de tenir una gran tendència a col·lapsar! Com lipasa a un globus quan aspirem l’aire enlloc de bufar-hi. Per evitar-ho, la superfície interna dels pulmons està coberta per un material fet d’una barreja de greixos i proteïnes, anomenat “surfactant pulmonar”. La seva feina es modificar la tensió superficial i fer que els pulmons no col·lapsin.

Naturalment, aquest surfactant només fa falta quan respirem. Un fetus no el necessita per res fins just després de néixer. Per això, la fabricació del surfactant és un dels últims processos que tenen lloc en el cos del fetus. Doncs en ratolins que tenien un dèficit en algunes de les proteïnes del surfactant s’ha vist que el moment del part s’endarreria. I si els administraven aquestes proteïnes, el part es desencadenava quan tocava.

Això va fer pensar que el senyal de “llum verda” per iniciar el part és que al líquid amniòtic hi arribi una determinada quantitat de les proteïnes del surfactant. Sembla raonable ja que això voldria dir que els pulmons del nadó ja han arribat a ser funcionals i que el part pot iniciar-se sense perill. S’ha vist, per exemple, que aquestes proteïnes actuen sobre l’amni induint la síntesi de prostaglandines, uns dels agents que  desencadenen les contraccions uterines.

Tot i així, potser encara és una explicació massa senzilla. Sembla que hi ha alguns altres factors, també generats pel pulmó del fetus que actuen promovent un estat “inflamatori” a les parets de l’úter. Això fa que tot el sistema de la mare estigui més sensible als senyals i que la resposta sigui més contundent quan arriba el moment.

Entendre tot això és interessant per sí mateix, però també ha d’ajudar a buscar millors sistemes de control del moment del part, a detectar risc de parts prematurs i també, a dissenyar nous sistemes de manteniment dels nadons prematurs en els que el sistema respiratori acostuma a ser un dels grans problemes.

L’essència de la ciència

dimecres, 24/01/2018

Per la xarxa proliferen com bolets les frases lapidàries acompanyades d’una foto en blanc i negre del qui suposadament les va deixar anar. N’hi ha de tota mena i, en general fan gràcia tot i que acaben cansant una mica. Em recorden les dites d’en Tagore, que estaven de moda fa molts i molts anys. En el cas de la ciència, també se’n troben a cabassos, gairebé sempre atribuïdes a Einstein, però una de les que més m’agrada és d’en Carl Sagan: “La ciència no és un conjunt de coneixements sinó una manera de pensar”.

M’agrada perquè ressalta una de les confusions més habituals sobre com som i que fem els científics. Sempre sembla que la ciència és una activitat que té totes les respostes, on es fan experiments molt complicats però que, indefectiblement, acaben aclarint els grans misteris de l’Univers de manera clara i concloent. A les pel·lícules, els científics parlen amb un aire de coneixement aclaparador i gairebé mai diuen “no ho se”. És curiós, perquè és la resposta més habitual als laboratoris.

La realitat és que la ciència és, efectivament, una manera de pensar. Un posar en dubte tot, tot i tot. Fer servir la imaginació per mirar d’entendre fenòmens curiosos i anar posant a prova una vegada i altra allò que pensem. Simplificant una mica, podem dir que la gran diferència entre la filosofia i la ciència és que en ciència es fan experiments. I si una idea, per xula que sigui, no passa la prova experimental, toca deixar-la de banda.

En realitat els humans hi tenim una tirada innata a la ciència. És amb el temps que ho anem deixant de banda. Sempre penso que una de les coses que fan les criatures és, justament, actuar com a científics. Les primeres coses que hem de fer quan arribem al món és investigar les regles de funcionament del lloc on hem anat a parar.

Una de primeres observacions és que les coses, si les deixes, cauen a terra. I els nens petits tenen una extraordinària insistència a llençar coses a terra. Els pares els ho recullen els hi ho donen i el nen immediatament ho torna a llençar. Una activitat irritant i esgotadora, en dono fe.

Però en realitat és un simple experiment científic. La hipòtesi és que les coses efectivament cauen. Podrien no fer-ho. Si fóssim peixos veuríem que les coses es queden flotant allà on es deixen. Però som vertebrats terrestres, i aquí les coses cauen a terra. Per verificar-ho cal repetir l’experiment una vegada i una altra. És el que faria un científic i és el que fa una criatura. De fet, podrien haver-hi dues hipòtesis. Les coses cauen i sempre hi ha algú que ens les torna a donar. A mida que va repetint l’experiment acabarà per descobrir que la primera afirmació és correcta, però la segona no. Moltes vegades les recullen i ens les donen, però al final els pares se’n cansen i això deixa de passar.

Una vegada la criatura accepta que les coses cauen, ja pot passar al següent experiment. Les coses que cauen, reboten? Es queden a lloc? Es trenquen? Tot s’ha de provar ja que no podem donar per fet res.

Quan els nens actuen d’aquesta manera, simplement estan fent ciència. Tots ho hem fet. Tots vàrem actuar aplicant el mètode científic de manera estricta i incansable. Després ens vam fer grans, vam començar a creure’ns prou llestos per saber coses sense necessitat de posar-les a prova i la diversió es va acabar.

De manera que la propera vegada que veieu un nen llençant la pilota o la joguina a terra una vegada i altra, penseu que esteu veient un científic en acció. I quan mireu uns científics treballant de manera molt seriosa a un laboratori recordeu que, en essència, segueixen fent el mateix que feien quan tenien pocs mesos de vida, però de manera una mica més sofisticada. Podríem dir que l’essència de la ciència… és comportar-se com una criatura!

Força

dimarts , 23/01/2018

Hi ha coses de les que en parlem, les calculem, les apliquem i sembla que no tinguin secret, però quan i reflexiones una mica, descobreixes que, potser no resulten tan evidents. Una cosa així passa amb el concepte de “força” (en el sentit físic de la paraula). Parlem de la força de la gravetat, d’aplicar una força, de la força centrífuga, de la força electromagnètica,… i considerem que tenim clar el que és malgrat tractar-se de fenòmens molt diferents. Però quan vols definir-la, resulta una mica més complicat.

Al diccionari veig que força és una “causa capaç de modificar l’estat de repòs o de moviment d’un cos o de produir-li deformacions”. A la Viquipèdia parla d’una “acció que provoca una pertorbació en la quantitat de moviment d’un cos” i a la versió anglesa diu que és “qualsevol interacció que, si res no s’hi oposa, canviarà el moviment d’un objecte”.

Amb tot això queden clares dues coses. Que la força no és una “cosa” sinó un fenomen que apareix al interaccionar dos objectes i que està molt relacionada amb el moviment.

Això del moviment podria semblar incorrecte ja que tots sabem que podem aplicar una força a un objecte i que el moviment no es vegi per enlloc. Si empenyo una paret, aquesta no es mourà, però jo puc assegurar que hi estic aplicant una força! Un primer detall és que sí que hi haurà un moviment, però serà microscòpic. Per això el diccionari afegeix que les deformacions també poden ser conseqüència d’aplicar una força. En realitat, una deformació és el moviment de les molècules que formen part d’un objecte. Si aplico una força contra una paret, la meva ma o la paret es deformaran de manera proporcional a la força aplicada.

Un segon detall és el que apunta la Viquipèdia anglesa: el moviment es notarà sempre que no hi hagi una altra força que s’hi oposi. La resistència del material i la fricció son forces oposades que apareixen quan empenyo contra la paret i que contraresten les meves, comparativament, pobres forces.

Durant molt temps, això de les forces va ser difícil d’entendre, però un bon dia va arribar l’Isaac Newton i ho va descriure matemàticament amb la fórmula “F=m·a”. La força és allò que pot accelerar determinada quantitat de massa. Amb la fórmula, de pas, es podent quantificar i comparar forces. Amb la mateixa força puc accelerar molt una cosa petita o accelerar molt poc una cosa molt gran. Un fet totalment intuïtiu, però que va necessitar una ment de la categoria de Newton per posar-ho per escrit.

La cosa es complica una mica quan parlem de forces per coses en les que no resulta tan evident la interacció. Puc xutar una pilota i la puntada de peu genera la força. Però en el cas de la gravetat o l’electromagnetisme, aparentment no hi ha interacció física. I això que son forces que es fan molt evidents quan caus a terra o quan jugues amb un imant. Potser no hi ha contacte, però allà hi ha forces actuant!

En realitat el que interactua son els camps que es generen. El camp gravitatori o el camp electromagnètic. Un concepte, aquest de “camp”, que també va trigar un temps a generar-se, però que va permetre entendre molts processos.

I quan ja ho teníem clar, van arribar la relativitat i la física quàntica i van fer fora el concepte de força. En el cas de la relativitat el que hi ha son distorsions de l’espai-temps i en el cas de la quàntica són intercanvis de fotons, gluons o bosons. En ambdós casos quan es parla de força ja només és una manera de parlar (molt més entenedora) però no un fenomen com en el cas de la física clàssica.

En realitat no és estrany que un concepte abstracte com la força sigui força complicat.

Vi, càncer i mecanismes

dilluns, 22/01/2018

Una copa de vi, una canya de cervesa, un got de ginebra o una gerra de sangria. Tot ho associem a festa, tradició, disbauxa o socialització ja que el consum d’alcohol forma part de la cultura humana des de l’inici dels temps. També tenim clar que això té un costat fosc. Des de la borratxera fins a la cirrosi hepàtica i el dany neuronal. Però curiosament acostumem apassar per alt el paper de l’alcohol com agent cancerigen. I és curiós, perquè des del punt de vista científic era un efecte ben conegut. De fet, el consum d’alcohol està inclòs a les llistes de la OMS a la categoria 1, la de factors que causen càncer. No que podrien o que potser el causin. Està junt amb el tabac, els raigs X, la combustió dels motors dièsel o l’excés de radiació solar.

Potser com que és un fet tan culturalment acceptat es prefereix no comentar el tema, però ignorar les coses no acostuma a ser una bona idea. Cal dir que una cosa es que causi càncer i l’altra és la quantitat que cal prendre per causar-lo. El tema es pot matisar i analitzar, però és de rucs negar-lo.

El cas és que ara s’ha vist més clar el mecanisme pel que l’alcohol causa càncer. Si ho fa era evident que havia de tenir algun efecte sobre el DNA. En estudis fets al tub d’assaig ja s’havia vist que això passava, però en organismes sencers les coses poden ser molt diferents. Doncs aquest mes han publicat un treball, fet en ratolins, on han vist que el problema rau en un dels metabòlits de l’alcohol: L’acetaldehid.

Quan l’alcohol, estrictament l’etanol, entra dins el cos, una de les primeres coses que passa és que es transforma en acetaldehid. Aquest pas és molt ràpid i fa temps se sap que la major part dels problemes relacionats amb l’alcohol estan causats, de fet, per l’acetaldehid. Entre altres coses perquè el pas d’etanol a acetaldehid el fem molt ràpidament gràcies a un enzim anomenat alcohol deshidrogenasa, però l’eliminació de l’acetaldehid és molt més lenta. D’això se n’encarrega un altre enzim, l’aldehid deshidrogenasa, que funciona més lentament. I nosaltres no ens podem queixar ja que les poblacions orientals tenen una versió de la aldehid deshidrogenasa que encara funciona pitjor i per això porten molt malament el tema de l’alcohol. S’emborratxen molt més fàcilment i els dura molt més que als occidentals ja que triguen molt més que nosaltres a eliminar l’acetaldehid.

El cas és que l’acetaldehid pot actuar directament sobre el genoma causant danys a les cadenes de DNA. Es trenquen, es reordenen, es perden fragments… Tot el que causa mutacions es desencadena gràcies a l’acetaldehid. Naturalment la cèl·lula no s’ho mira sense fer res ja que hi ha mecanismes de defensa i sistemes de reparació. Aquí entra la variabilitat humana. Depenent de les quantitats i de l’eficàcia dels nostres sistemes de reparació del DNA i d’eliminació de l’acetaldehid, les probabilitats que el consum d’alcohol ens causi un càncer seran més o menys altes (però mai zero).

I no, les propietats saludables de les begudes alcohòliques no compensen, ni de bon tros, els efectes dolents. A qui li passaria pel cap prendre un producte cancerigen amb l’excusa que també és, per exemple, antioxidant? Si vols, en prens, però sempre amb (molta) moderació i sense buscar excuses lamentables.

Com dissenyar un organisme

divendres, 19/01/2018

Una de les virtuts de la natura és que quan una cosa funciona li acaba traient el màxim profit possible. Això es nota molt en l’estructura general del cos dels organismes, el disseny general com si diguéssim. Si ens fixem en el nostre cos de seguida notem que el tenim organitzat en dues meitats gairebé simètriques i amb el cap a un extrem. Tècnicament és diu que presentem simetria bilateral i hi estem tan habituats que ens sembla el més normal del món, però podria no ser així. Els arbres, per exemple, no tenen aquesta mena de simetria.

El cas és que quan es va analitzar el pla general de construcció dels organismes s’ha vist que en el cas dels animals trobem tres grups principals. Hi ha uns pocs que no tenen simetria, com ara les esponges de mar, en les que el cos simplement va creixent sense massa més. Després hi ha els que tenen simetria radial, com ara les meduses. Son organismes que tenen el cos creixent en totes direccions per igual, i que normalment viuen en medis rics en nutrients, de manera que tant és mirar cap una banda o cap una altra. Solen ser animals marins que viuen fixats en una superfície, com les anemones, i es limiten a anar captant menjar vingui d’on vingui. Les plantes també mostren aquesta simetria en algunes parts de l’organisme.

Però fa uns quants milions d’anys van aparèixer els animals amb simetria bilateral. Un cos simètric a banda i banda permet establir dos extrems. I si t’has de moure, per explorar, alimentar-te o detectar perills, concentrar els sensors en un dels extrems millora molt l’eficiència. Essencialment els animals amb simetria bilateral s’han desenvolupat al voltant del sistema digestiu. Al final som com un tub fet de teixit i òrgans que envolta al tub digestiu.

Per cert, les estrelles de mar o els eriçons són una barreja dels dos sistemes. Bilateral en la fase de larva i radial quan es fan adults.

D’altra banda, el segon sistema per fer organismes complexos molt eficients va consistir en dissenyar el cos en segments repetitius. Si recordeu com és un cuc de terra notareu que té el cos fet per “anells” iguals, units un darrera l’altre. Doncs en essència nosaltres també tenim el mateix, tot i que a mida que hem anat modificant i sofisticant els segments han deixat de ser iguals. Però si mirem la columna vertebral, cada vèrtebra marca un dels segments del nostre cos. A l’abdomen és menys evident, però al igual que en la majoria d’organismes, es veu més clar durant el desenvolupament embrionari.

El cas és que hi ha una família de gens, anomenats gens homeòtics, que segons com s’activin faran que cada segment del cos generi unes estructures o unes altres. En les mosques es van estudiar molt i es va veure que eren els que feien que en un segment surtin ales, en un altre surtin potes i en un altre hi surtin antenes. I les mutacions són espectaculars ja que poden aparèixer mosques amb potes al cap enlloc d’antenes o coses similars. La sorpresa va ser descobrir que els mamífers també tenim gens d’aquesta família i que controlen que els ronyons surtin en un lloc, els braços en un altre i els pulmons en un altre.

El sistema s’ha anat complicant tant com vulgueu, però al final seguim sent organismes fets afegint segments un rere l’altre i amb cada segment fet de dues meitats aproximadament iguals. Un esquema general vàlid des dels escarabats fins als dinosaures, passant pels cucs i les aranyes.

La batalla del salar de Star Wars

dijous, 18/01/2018

Una de les escenes més espectacular de la darrera entrega de la saga Star Wars té lloc a l’imaginari planeta Crait, on les forces de la rebel·lió s’enfronten a les del Primer Orde. No cal destapar res de la trama per explicar que la batalla que hi té lloc és de les visualment més interessants degut a les característiques geològiques del planeta: una planúria immensa coberta de sal blanca que tapa una superfície de color vermell intens. Quan les naus es desplacen van fent saltar la sal de manera que deixen a la vista un espectacular rastre vermell de la seva trajectòria.

Quan la vaig veure, de seguida em vaig preguntar quins devien ser aquells compostos geològics i en quin indret es podria produir una batalla semblant. Per la sal no és problema ja que la majoria tenen color blanc brillant. L’escena es va rodar al salar de Uyuni, a Bolívia, però hi ha altres salars en diferents indrets del món que també mostren aquell blanc esclatant. Per exemple, a Tunísia hi ha el conegut Chott el Jerid, que durant l’estiu també mostra una esclatant superfície blanca. A Uyuni, el gruix de la capa superficial de sal és de més de deu metres i està feta de diferents compostos de liti, bor, sodi, magnesi i potassi. La composició depèn dels minerals que hi haguessin dissolts en els antics llacs que es van evaporar i això, alhora depèn de la geologia de la zona.

La pregunta interessant, doncs, és quin deu ser el compost de sota que genera el color vermell? El candidat evident són els òxids de ferro, però la majoria no resulten tan vermells com a la pel·lícula. Tampoc és greu ja que només és ficció, però si haguéssim de buscar potser servirien alguns tipus concrets d’ocres, que no deixen de ser diferents òxids de ferro que en estat natural tenen colors que van del groc marronós al vermell. Hi ha ocres rojos, com el mangra, o almagre, fet de silicats d’alumini i quars i barrejats amb hematita (de nou un òxid de ferro). També es pot obtenir calcinant ocres marrons, de manera que amb una mica d’imaginació podem imaginar al planeta Crait tingués lloc algun procés natural que calcinés els ocres marrons fins tornar-los vermells.

De totes maneres, si volem buscar un planeta on fer una batalla similar encara que sense el vermell de fons, podem anar al cinturó d’asteroides, al planeta nan Ceres. Les misterioses taques blanques que durant un temps van desconcertar als astrònoms van resultar ser dipòsits de sal escampada sobre la superfície fosca. Si les naus de Star Wars es desplacessin per Ceres de la manera com ho feien en la ficció, potser aconseguirien un efecte similar. Els rastres no serien vermells sinó gris, però l’efecte seria similar.