Arquea; famosos i desconeguts

dimarts , 8/02/2011

Halobacteria.jpg Si ens pregunten com es divideixen els éssers vius, habitualment establim un parell de categories molt generals: animals i plantes. Tot seguit acostumem a recordar que també hi ha els microbis i els incloem com un tercer gran grup. Realment sembla assenyat ja que les diferències entre els animals i les plantes són evidents tan pel que fa a fisiologia com a l’estructura cel·lular. Però el cas és que on hi ha una divisió important és entre els microbis. En canvi, animals i plantes es poden posar en un mateix sac sense problemes.

Això de classificar és innat en els humans. Però el que sembla senzill d’entrada pot complicar-se molt en arribar als detalls. Distingir entre diferents espècies no sempre és senzill. Les fronteres no estan tan delimitades com ens agradaria als humans i de vegades cal ressituar les classificacions. I si en organismes grans és difícil, en el cas dels bacteris la dificultat es dispara.

El problema és que mirant-los al microscopi veiem poca cosa. Un bastonet, una esfera, sols o agrupats, però poca cosa més. Es podia classificar segons els nutrients que feien servir o les vies metabòliques que empraven, però el gran canvi va venir amb la biologia molecular. Ara podem analitzar la informació genètica i comparar les diferents espècies de manera molt precisa. I quan es fa, apareixen grans agrupacions, anomenades dominis. Hi ha diferents classificacions, però una de intuïtiva és la que organitza els éssers vius en tres dominis. Els eucariotes (aquí entrem els animals, les plantes, els fongs i tot allò en que habitualment pensem quan parlem d’éssers vius). L’altre són els eubacteris, que serien els bacteris de tota la vida. I el darrer són els arqueobacteris, uns microorganismes que, segons com, estan més emparentats amb nosaltres que no pas amb els bacteris.

Els arqueobacteris, o arquea, es van començar a descobrir en indrets on no es pensava que hi pogués haver vida. Fonts d’aigua bullint, llacs extremadament salats, ambients rics en metalls… Per això es va començar a parlar d’extremòfils, o organismes als que els agrada viure en ambients extrems. Això, però, no va durar gaire ja que aviat es van anar trobant arquea a molts més indrets. Fins i tot dins la nostra flora bacteriana n’hi ha alguns. També inclouen algun tipus ben curiós, com ara uns arquea de forma quadrada! A més, el seu estil de vida els va fer molt útils per algunes coses. Disposar d’enzims que segueixen treballant a temperatures de 90 graus o més, permet moltes aplicacions.

Però en analitzar la estructura genètica es va trobar que aquestes arquea compartien moltes més coses amb nosaltres de les que podria semblar. Els enzims per copiar el DNA o el tipus de ribosomes que fan servir s’assemblen més al de les cèl·lules eucariotes (les nostres). Altres coses, en canvi, tenen més retirada als bacteris de sempre.

Per això s’han constituït com un domini a part dels bacteris. A la Terra van evolucionar tres grans formes de vida , probablement a partir d’un avantpassat comú, i ara el dubte és com es relacionen aquests grups evolutivament. En això no es pot parlar amb gaire seguretat ja que la taxonomia és una especialitat que va modificant les coses constantment. Però a més és que realment encara sabem molt poca cosa dels arquea. A mida que es vagin descobrint nous exemples segur que s’anirà aclarint el tema.

En tot cas, els eubacteris i els arquea ens recorden que quan mirem un ficus, un elefant o un rovelló estem mirant parents molt més propers a nosaltres del que ens pensem.

Un nou kilo 2.0

dilluns, 7/02/2011

kilogram.jpg Quan parlen del Sistema Internacional d’Unitats sempre em venen al cap les tres unitats de mesura que semblen les més bàsiques, essencials i habituals: El metro, el kilogram i el segon. En realitat faig curt, perquè actualment hi ha definides set unitats bàsiques. A més d’aquestes tres hi ha l’ampere per mesurar la intensitat del corrent elèctric, el kelvin per la temperatura, el mol per la quantitat de matèria i la candela per la intensitat lluminosa. A partir d’aquestes es poden establir la resta d’unitats, però aquestes set són el fonament del sistema.

Qui s’encarrega de determinar-les es la Conferencia Internacional de Pesos i Mesures, que es reuneix cada quatre anys des del 1889. En cada ocasió s’estableixen les bases i les correccions que cal introduir, sobretot a mida que la tecnologia millora. Al principi, les unitats eren objectes físics que es guardaven a parís. El “metre patró”, per exemple, era una barra de platí-iridi que mesurava la deumilionèsima part del meridià terrestre. D’aquest patró es feien copies exactes que cada país guardava curosament.

De totes maneres, fer servir un objecte és poc exacte. És millor fer servir algun fenomen natural que es pugui mesurar amb precisió i que no s’alteri amb el pas del temps. Per això les unitats s’han anat redefinint i ara un segon és “la durada de 9.192.631.770 períodes de la radiació corresponent a la transició entre els dos nivells hiperfins de l’estat fonamental de l’àtom de cesi 133”. I amb el segon definit ja podem dir que el metre és “la distància recorreguda per la llum en el buit durant un 299.792.458è de segon”.

Però si mirem la definició que quilogram trobem que és la única unitat que no depèn de cap fenomen natural sinó que  encara és “la massa del prototip internacional del quilogram”. Una excepció lamentable que es manté des de fa massa temps. Això porta problemes. Per exemple, s’ha vist que des que es va fabricar aquell prototip ha perdut uns 50 micrograms (mil·lèsimes de mil·ligram). No sembla gaire, però en realitat és moltíssim. El motiu de la pèrdua no se sap, però potser quan el netejaven s’emportaven una mica del material i, al llarg dels segles, això s’acaba notant.

La llauna és que com que per definició un kilo és el que pesa aquell tros de metall, si allò ha perdut massa, el concepte de kilo també la perd. Absurd, però de moment és el que hi ha. Per això, una de les coses que es pretén a la reunió d’aquest any és trobar una nova definició de kilogram. Una que depengui d’algun fenomen natural.

Per definir-lo es farà servir una cosa anomenada “balança de Watt”, un sistema tècnicament molt complex que fa servir conceptes com el “quant de Planck”. Simplificant moltíssim aquesta balança permet mesurar la quantitat d’energia electromagnètica que cal per equilibrar l’atracció gravitatòria d’un objecte d’un kilo. Segurament amb aquest sistema s’aconseguirà definir el kilo d’una manera que ja no experimentarà variacions amb el temps però que serà força incomprensible per als profans. La definició que he llegit és “la massa tal que el quant d’acció de Planck sigui 6,62606896XX x 10-34 joule x segon” (el que deia: incomprensible).

Un dels problemes està en les dues XX que apareixen al final de la xifra. Encara no se saben amb prou precisió. De moment estem en un error de 5 parts en mil milions, però es pretén que l’error sigui només de dos parts en mil milions. Un problema tècnic que al final serà superat. Aleshores tindrem un “kilo 2.0” i podrem deixar l’actual “kilo analògic” com una curiositat del passat.

I, una curiositat final. El nou kilo pesarà 50 micrograms menys que l’original ja que ha de coincidir amb el patró actual que, per definició, és “el kilo”.

Homeopatia: no hi ha res.

divendres, 4/02/2011

10.23.jpgLlegint per diferents blogs trobo que demà arriba a Barcelona la campanya “1023 Homeopatia: no hi ha res”. Una iniciativa que va sorgir a Anglaterra en la que grups d’activistes escèptics amb la homeopatia intentaran suïcidar-se amb sobredosis de remeis homeopàtics. Tot plegat és muntar una mica d’espectacle per posar de manifest la poca base que té la homeopatia i la gran quantitat d’enganys que hi ha al darrera.

La xifra triada, 1023 és una aproximació al mol, la unitat de mesura que es fa servir en química. Estrictament un mol conté 6,022 x 1023 àtoms (o molècules). I pels que no esteu acostumats a la nomenclatura científica, això és gairebé un quadrilió d’àtoms.

El problema amb els medicaments homeopàtics és que es preparen amb dilucions de l’ordre de 1060 .I a la pràctica això vol dir que tens menys d’un àtom de medicament per litre de preparat. En alguns cassos tindries menys d’un àtom en un volum equivalent a un oceà. Per això, simplement no queda res més que aigua o sucre o l’excipient que hagin fet servir. No hi ha res als medicaments homeopàtics. Per això els qui intentin suïcidar-se no corren cap perill.

Però molta gent diu que funcionen, que els van be i que els metges tradicionals es neguen a acceptar la homeopatia per foscos interessos, per immobilisme o perquè estan a sou (ai!) de… les farmacèeeeeeeutiques (Tot i que molts farmacèutics avisen que la homeopatia no té cap base científica).

El motiu, però és més senzill. Per acceptar que una cosa que ja no hi és funciona, calen demostracions molt sòlides. I la homeopatia no les pot oferir. Si que hi ha molts casos individuals que després de prendre un medicament homeopàtics van millorar. Per als que ho han provat i els ha funcionat això sembla una demostració sòlida. Però en realitat no demostra res.

Per començar, un mal de cap, una migranya o una afecció qualsevol pot curar-se tota sola. De fet, la majoria de patologies lleus tenen un cicle més o menys conegut. Diuen que la grip dura una setmana si prens medicament i set dies si no en prens. Hi ha qui creu que es va curar la grip perquè va prendre antibiòtics, però no es cert. Els antibiòtics no afecten als virus. La persona simplement es va curar quan tocava. Si no hagués pres antibiòtic s’hauria curat igual.

Doncs moltes vegades sembla que això és el que passa amb la homeopatia. Per això, els cassos individuals no serveixen per saber si un medicament (homeopàtic o convencional) funciona. I per això, quan algú diu “jo em vaig curar amb un remei homeopàtic” l’únic que puc fer és somriure i no dir res. Simplement ignorem que va passar exactament.

Un altre efecte possible (de fet, és el més probable) és l’efecte placebo. Sovint es considera un menyspreu parlar de placebo, però a mi em sembla genial. Si estar convençut que aquell medicament serà efectiu fa que el meu cos reaccioni i em curi… doncs excel·lent! I si la homeopatia el que fa es posar en marxa un potent efecte placebo, és genial.

Al final, la manera de saber si funciona o no és la habitual. Agafar grups grans de persones amb la mateixa malaltia, donar un remei homeopàtic a unes i un placebo a les altres i comparar com evoluciona la malaltia en el grup. No en els casos individuals, perquè cada persona és un món. Però de mitjana s’ha de veure si hi ha diferències o no. És important que l’estudi es faci a cegues (que el pacient ignori si pren medicament o placebo), millor doble ceg (ni el pacient ni el metge saben el que està prenent) i millor encara, no subvencionat per una industria amb interessos en el tema (ai!). Quan això s’ha fet, s’ha vist que efectivament el remei homeopàtic cura més que no prendre res… però no és millor que el placebo.

Hi ha qui creu que aquests  estudis són discutibles, que estan mal fets o que són  tendenciosos. Pot ser discutible, però en tot cas és difícil acceptar un tipus de remei que va contra tot el que sabem de química, de biologia i de física i que a més dóna resultats negatius o (si voleu) dubtosos en els estudis clínics. I si els mecanismes que proposen (memòria de l’aigua) fossin certs, seria molt inquietant!

Moltes vegades no té importància, però en ocasions hi ha qui abandona tractaments que sabem que funcionen per fer servir altres d’homeopàtics que sabem que no o que, com a molt, no està gens clar que funcionin. I això ja és més greu.

Hi ha qui ho segueix investigant, perquè si realment funcionés seria fantàstic i tot un nou camp per investigar. Potser algun dia tindrem dades més concloents. Però de moment només tenim molta gent dient que “a mi em va anar bé” i algunes teories que no s’aguanten per enlloc. Això per no parlar del bla bla bla místic que en realitat no vol dir res.

I no siguem innocents. La industria homeopàtica funciona exactament igual que la indústria farmacèutica.  També hi ha interessos, fan campanyes, ofereixen incentius als farmacèutics i volen, bàsicament, guanyar diners. De fet, la campanya del 1023 va començar en protesta quan la cadena anglesa de farmàcies Boots, va justificar la venda de remeis homeopàtics reconeixent que ho fan “perquè els clients les compren, no perquè siguin eficaces”.

La membrana cel·lular, o com fer un encert amb dos errors.

dijous, 3/02/2011

CellMembrane.jpgSi alguna cosa defineix una cèl·lula és l’existència d’una membrana que la separa del medi ambient extern. La membrana de les cèl·lules fa de barrera física, de lloc de reconeixement, d’indret d’interacció amb altres cèl·lules, de zona de captació i d’excreció, de mans, ulls i nas de la cèl·lula. Prou resistent per mantenir la integritat també és fluida i flexible. Es pot estirar i encongir, modificar la forma i la resistència i determinar diferents propietats físiques en diferents zones. Una obra mestra de l’enginyeria, vaja!

El més divertit de la membrana cel·lular és la seva aparent simplicitat. Dues capes de lípids situades una enfront de l’altre. Els lípids que la formen, majoritàriament fosfolípids, són molècules que tenen un extrem hidròfil i un de lipòfil. Això a la pràctica vol dir que un extrem pot estar en contacte amb l’aigua sense problemes mentre que l’altre prefereix estar en contacte amb altres lípids. La estructura de dues capes permet que a la part de dintre apunten els extrems lipòfils i a la part de fora els hidròfils. I totes les molècules ben ordenades, com si fossin soldats en una parada militar.

També hi ha moltes altres coses. Proteïnes, sucres o colesterol, però la particularitat és la de ser una doble capa. Per això es parla de “bicapa lipídica”. I que hi havia dues capes es va demostrar l’any 1925 amb un experiment elegant i definitiu…, que en realitat era un desastre.

Els autors van ser dos investigadors, Gortel i Grendel, que van agafar eritròcits (els glòbuls rojos de la sang), els van trencar, van extreure els lípids que hi havia i van deixar-los escampar-se sobre l’aigua. Aleshores van mesurar la superfície que ocupaven i van adonar-se que era el doble de la superfície dels eritròcits. Si els lípids de la membrana ocupen el doble del que fan les cèl·lules, la millor explicació era que estaven disposats en forma de doble membrana.

L’experiment estava ben pensat. Havien fet servir eritròcits, que són unes cèl·lules d’allò més senzilles. No tenen nucli ni altres orgànuls a l’interior que també tinguessin membranes. Bàsicament un eritròcit és un sac ple d’hemoglobina i poca cosa més. Una cèl·lula ideal per estudiar la membrana.

Escampar els lípids sobre l’aigua també és senzill. De petits molts hem jugat a escampar les gotes d’oli de l’amanida per sobre de la mica d’aigua que queda al plat. Doncs en essència es tractava de fer això. Treure tots els lípids i escampar-los per mesurar la superfície i després comparar amb la superfície de les cèl·lules.

Però van cometre dos errors importants que haurien d’haver fet fracassar l’experiment. El primer és que no van fer servir un bon mètode per treure els lípids. No és tan senzill treballar amb olis, i amb la extracció que van fer es perdia una quantitat important dels lípids, de manera que la superfície que mesuraven no era la total que podien cobrir.

Però a més van cometre un altre error a l’hora de calcular la superfície dels eritròcits. Tampoc és una cosa tan senzilla, (i menys, l’any 1925) i en els seus càlculs van subestimar notablement la superfície de les cèl·lules.

La gràcia va ser que un error compensava l’altre! Havien calculat una superfície menor de la real, però havien perdut lípids al obtenir-los, de manera que aquests cobrien una superfície menor de la real. A final, la relació que obtenien, de 2 a 1, era la correcta i els va portar la fama.

Realment van tenir sort. Tot i que això no els treu el mèrit. L’experiment estava ben pensat. Ja diuen que la sort sovint afavoreix les ments despertes.

Colom, el Sol i els huracans

dimecres, 2/02/2011

Viajes_colon.jpgDiuen que la fortuna somriu als valents, i una mica de raó ha de tenir la frase, ja que els covards poden anar fent, però difícilment triomfaran. Qui no arrisca no pisca, és una altre frase amb el mateix sentit. L’èxit s’aconsegueix arriscant, però també cal tenir una mica de sort, perquè per molt valent que siguis, si la sort no t’acompanya el més fàcil és que, simplement, te la fotis.

La sort és un factor que no s’acostuma a valorar en els triomfadors. Un fet injust, perquè algunes vegades la sort ha jugat un paper determinant. I un cas emblemàtic és el de Cristòfor Colom i el descobriment d’Amèrica. Realment va tenir una sort que ja la voldria jo!

Quan es parla del primer viatge de Colom, es recorda que es va fer a la mar el 3 d’Agost de 1492. Però si ho rumiem un moment ens adonem que aquell era un mal moment per anar cap Amèrica. Sobretot amb unes naus tan fràgils com aquelles tres caravel·les (estrictament dues caravel·les i una carraca). El motiu? Doncs és senzill. Colom no ho sabia, però era justament quan comença la temporada d’huracans a l’Atlàntic!

I de totes maneres, no va topar amb cap huracà. Va poder fer el viatge, amb totes les penúries i dificultats que sempre es ressalten, però els problemes no van ser meteorològics. De fet, la meteorologia es va aliar amb l’expedició. No s’acostuma a esmentar, però no van descobrir únicament Amèrica en aquell viatge. També van descobrir l’anticicló de les Açores, que li va permetre fer el viatge d’anada per la banda del sud i el de tornada per el costat nord sense gaire  problemes.

Però entre la partida 3 d’agost i la tornada el 15 de març de l’any següent haurien d’haver topat amb algun huracà. No necessàriament un Katrina, però algun de més normalet és el que caldria esperar. En canvi, fins al tercer viatge no van experimentar la fúria de la meteorologia del Carib. El primer huracà que tenim registrat va arribar el 16 de Juny de 1494 a “la Española”.

La gran sort de Colom potser va tenir l’origen a l’interior del Sol. Entre el segle XIV i el segle XIX la Terra va experimentar el que es coneix com la “petita edat de gel”. Un període en que l’activitat solar va disminuir lleugerament i la temperatura mitjana a l’hemisferi nord va baixar al voltant d’un grau. Això va tenir molts i variats efectes. L’Ebre es va arribar a congelar fins a set vegades. Les geleres del Pirineu van arribar a màxims històrics. A Europa va haver-hi grans fams per la pèrdua de collites els anys en que l’hivern s’allargava extraordinàriament. I també va causar la mort dels víkings que s’havien instal·lat a Groenlandia.

I l’aigua de l’Atlàntic era lleugerament més freda. Això fa que hi hagués menys energia per alimentar els huracans i possiblement la seva freqüència era molt menor que de normal. Si Colom hagués fet el viatge abans o després de la petita edat de gel, les probabilitats de topar amb un huracà haurien augmentat moltíssim en aquella època de l’any.

Però el Sol estava poc actiu. No hi havia taques solars i la radiació que arribava era una mica menys del normal, de manera que els huracans no es desencadenaven i Colom va poder anar i tornar sense més dificultats. Qui no arrisca no pisca. Colom va arriscar, també va tenir sort,… i va piscar.

Evolució i nuesa.

dimarts , 1/02/2011

esquena.jpgEstem tan acostumats a ser com som que de vegades ens cal recordar alguna cosa que ens hauria de sorprendre. I de coses excepcionals en tenim moltes els humans. Desmond Morris, al seu llibre “El simi nu” recordava que els humans no destaquen només per tenir el cervell més gran de tots els primats. També som l’espècie que té més gran el penis en el cas dels mascles i els pits en les femelles. Destacar pel cervell ens omple d’orgull i pels òrgans sexuals ens fa gràcia, però n’hi ha un altre fet que encara és més evident i estrany. Com recalca el mateix Morris al seu llibre, no deixem de ser uns micos, però som els únics que tenim la pell nua. Sense pèl.

Potser no estem completament nus. Queden restes de pèl al cap, les aixelles i els genitals. També hi ha qui en té una certa quantitat per el cos, però res de comparable amb la resta de primats. Un ximpanzé, un goril·la o un orangutan si que tenen pèl. Però els humans el vàrem deixar pel camí a mida que l’evolució ens anava fent més i més humans. La llauna és que el motiu d’aquesta pèrdua no el tenim gens clar.

La funció el pèl en els mamífers és sobretot mantenir la temperatura corporal. Sota el pèl queda retinguda una capa d’aire que esmorteeix els canvis de temperatura. A partir d’aquí se li han afegit altres funcions. La pigmentació permet camuflar-se per poder caçar o per evitar ser caçat. Permet també fer exhibicions per marcar l’estatus dins el grup o per als rituals d’aparellament.

En animals molt grans, el pèl és menys important ja que degut a que la relació entre volum i superfície cada vegada és menor, el control de temperatura és més fàcil. Per això els elefants, els rinoceronts o els hipopòtams no tenen pèl. El tenien durant les èpoques glacials, però ara ja no els cal. Però i els humans? Per la nostra mida hauríem de tenir pèl per ajudar a regular la temperatura igual que qualsevol simi.

El cas és que no ho sabem del cert, però de teories no en falten.

Una possibilitat és que la pèrdua de pèl era important per abandonar la vida al bosc i ocupar la sabana africana. Allà hi fa molta calor i el pèl podia resultar una nosa per refrigerar el cos. Els humans fem servir la suor per refredar el cos quan cal. Però amb la pell coberta de pèl, la suor no és efectiva. Només funciona si la evaporació té lloc just a sobre la pell. Un simi pelut patiria un excés de temperatura corporal molt de pressa si havia de córrer sota el sol de la sabana africana. En canvi, sense pèl, podria suar i refredar-se amb molta més eficàcia.

També hi ha qui creu que els nostres avantpassats van viure uns quant milions d’anys en terrenys pantanosos i es van adaptar a un sistema de vida aquàtica. A l’aigua el pèl no serveix de gaire i es pot prescindir sense gaire problemes. En canvi, hauríem augmentat la quantitat de greix sota la pell en comparació amb altres micos.

Una tercera hipòtesi és que perdre el pèl va ser una bona estratègia evolutiva per deixar enrere molts paràsits que viuen al pèl. Els polls, les puces, i altres bestioles semblants són una bona font d’infeccions a la pell. Perdre el pèl no va eliminar-los tots però ens va permetre viure amb molts menys. Els polls del cos segueixen vivint amb nosaltres, però ara ho fan a la roba, que es pot rentar i desparasitar més fàcilment.

Totes les hipòtesis tenen punts forts i febles. I cap acaba de resultar plenament satisfactòria. En tot cas, cap ha pogut demostrar-se com cal, de manera que la pregunta de perquè anem nus per la Terra encara no té resposta.

Però perdre el pel ens va fer perdre moltes maneres de comunicar-nos dins el grup. No el podem estarrufar, no el podem lluir pigmentat, no podem fer exhibicions… Però també s’especula en que justament aquesta absència ens va obligar a fer servir altres sistemes per comunicar-nos. Expressions facials al principi i la parla al final.

Qui sap si el fet de quedar nus va ser l’empenta que ens va empènyer al camí cap al llenguatge i, amb ell, la cultura que justament és el que ens fa més humans.

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.