Antioxidants i càncer

dijous, 15/10/2015

Dels antioxidants ja n’he parlat en alguna ocasió per fer notar que per qualsevol persona que segueixi una dieta mínimament normal no li fan gaire falta. Però sembla que les males notícies respecte per aquests suplements es van fet més i més freqüents. En algunes situacions no és que no tinguin efectes beneficiosos sinó que poden empitjorar la situació.

En principi sembla perfectament assenyat anar sobrat d’antioxidants. Sabem, des de fa temps, que a partir del metabolisme es generen uns productes anomenats radicals lliures d’oxigen que són químicament molt reactius i, en conseqüència, fàcilment danyen molts tipus de molècules. El DNA per descomptat, però proteïnes, lípids i sucres tampoc estan exempts del dany oxidatiu. El principal problema és que les molècules atacades pels radicals lliures, a més de fer-se malbé, esdevenen nous radicals lliures que poden atacar les molècules veïnes, que al seu torn esdevindran radicals lliures, i així anar fent.

Per protegir-nos disposem dels antioxidants. Molècules de molts tipus diferents que comparteixen una característica, reaccionen amb un radical lliure i interrompen la cadena de reaccions. Això inclou la vitamina C, la vitamina E, els carotens, el glutatió, el seleni, els enzims superòxid dismutasa, catalasa, peroxidasa,… Els danys que poden fer els radicals lliures són grans i per això el cos disposa de molts sistemes antioxidants per protegir-se.

Com que són protectors, el raonament va ser: “prenguem-los a cabassos i així anirem molt protegits”. I els suplements d’antioxidants van sorgir com bolets. El que passa és que es van seguir fent estudis per veure com disminuïen les malalties que, com el càncer, podien estar relacionades amb el dany oxidatiu. I aquí van començar els problemes.

L’any 94 es va publicar un estudi en el que havien fet el seguiment de més de 29.000 homes fumadors que van repartir en diferents grups, alguns dels quals prenien suplements d’antioxidants (carotens, tocoferols o placebos). I contra el que s’esperava, la ingesta d’antioxidants no va disminuir la incidència del càncer de pulmó. En realitat, la mortalitat va augmentar un 8% en el grup que prenia els suplements.

Hi ha mil motius que poden confondre un estudi, de manera que calia fer allò que sempre fan els científics: més estudis. Ara ja se n’han fet molts i cada vegada ho veiem menys clar. L’any 2011 van analitzar que passava a 34.887 homes que van repartir en quatre grups que prenien seleni, vitamina E, tots dos o placebo durant entre set i dotze anys. Després van deixar passar el temps i van comprar la incidència de càncer de pròstata. De nou, males notícies. Prendre antioxidants augmentava el risc de patir aquest tipus de càncer.

Al 2014 van fer un estudi en ratolins per veure que passava si, quan ja tenien càncer de pulmó, els donaven suplements de vitamina E i d’un fàrmac antioxidant, la N-acetilcisteina. El resultat va ser que els tumors creixien més de pressa si prenien antioxidants. I el mateix grup acaba de publicar un altre treball també en ratolins, però sobre el melanoma, on han trobat que els antioxidants augmenten el moviment de les cèl·lules tumorals i, en conseqüència, el nombre de metàstasis.

El cas és que també hi ha estudis que troben resultats que indiquen que els antioxidants van bé, i molts, moltíssims treballs que, simplement, no troben cap efecte. Aleshores?

Doncs com sempre, resulta que no podem generalitzar. Aparentment els antioxidants ajuden a les cèl·lules a viure millor, però això també ho fan a les cèl·lules tumorals. Si tens un càncer, pot passar que els antioxidants ajudin al teu cos, però ajudin encara més al tumor. Mal negoci! També hi ha el risc que petits tumors que moririen per els atacs del nostre sistema immunitari sobrevisquin si donem molts antioxidants ja que els nostres macròfags i limfòcits maten els tumors, entre altres coses, enviant-li’ls molts radicals lliures. I no tots els tumors són iguals. Potser els antioxidants van bé en uns casos i malament en altres.

De manera que calma amb els suplements. Potser, només potser, els antioxidants no siguin finalment tan bons com podríem pensar. O millor dit, els excessos d’antioxidants. Perquè antioxidants en quantitats raonables sí que ens fan falta. El que passa és que amb una dieta equilibrada ja els aconseguim.

El color dels ous

dimecres, 14/10/2015

Un dels records que tinc de petit és el del meu avi preparant paquets de mitja dotzena d’ous embolicats amb paper de diari. Els avis tenien una granja de gallines (a Cornellà!) i quan hi anava acostumava a passar una estona veient com venia els ous i l’habilitat amb que els preparava. La gràcia és que la gran majoria eren ous blancs i només ocasionalment en venia de marrons. Els ous de gallina encara s’acostumen a pintar blancs, però si vas a comprar-ne, trobes que la immensa majoria són ous “morenos”.

La majoria, però no tots. Al mercat encara pots trobar ous blancs i aquesta setmana m’ha fet gràcia comprar-ne, per recordar l’aspecte que tenien els ous de quan era petit. Una novetat que ha sorprès les meves filles. Estan tan acostumades als ous marrons que els blancs els han semblat estranys.

Curiosament tot plegat és una qüestió de modes. Entre els ous marrons i els blancs no hi ha cap diferència nutritiva, ni de resistència, ni sanitària, ni de res. Només varia la pigmentació de la closca. La resta és igual en els dos tipus. Però en un moment donat va començar a córrer la idea que els ous morenos eren més nutritius i la gent va començar a comprar-ne més. Els productors ho van notar i van fer dues coses: Van començar a posar-ne més al mercat i els van apujar el preu. Nutricionalment res no havia canviat, però els compradors estaven més contents al creure que adquirien uns ous “millors” i els venedors també estaven contents ja que els cobraven més cars.

El color de l’ou depèn de la raça de la gallina i està determinat genèticament tot i que no és una herència mendeliana senzilla ja que hi ha uns quants gens implicats i amb pseudodominàncies que ho emboliquen tot. Però en general, les gallines de color marró ponen ous bruns i les blanques ponen ous blancs. També hi ha algunes races de gallines (i molts tipus d’ocells) que ponen ous de colors verdosos o blavosos.

La clau són les tres últimes hores del procés de fabricar un ou. Una gallina triga unes vint-i-tantes hores a fabricar un ou. Cap al final és quan es fabrica la closca, feta de carbonat càlcic que, en principi, és blanc. Però a les parets de l’úter de l’animal hi ha unes cèl·lules riques en alguns pigments que els van transferint a la paret de l’ou en formació. Uns pigments que depenen, precisament del tipus de gallina. Poden ser la protoporfirina IX o la biliverdina IX. La protoporfirina, també anomenada ovoporfirina, es la que dóna el color marró, i la biliverdina el dóna blau. Els ous verds tenen barreja dels dos pigments i els ous blancs no en tenen cap.

La cosa encara admet més variacions. Dins els mateixos ous marrons la intensitat del color pot variar. Segons l’edat de l’animal o la dieta farà ous més grans o més petits, però la quantitat de pigment que s’acumula a l’úter no varia, de manera que si l’ou és molt gran, el pigment queda més escampat i la intensitat de color baixa. Altres factors com l’estrès o la temperatura també afecte la tonalitat o la homogeneïtat del color.

Però, de nou, tot això és limita a la fabricació de la closca. Les diferències que s’esgrimeixen per preferir un color o altre són més llegendes urbanes que realitats demostrades. Les gallines blanques són una mica més petites i en el mateix espai n’hi cabien més. Les més grans, de color fosc eren més habituals de les granges. Segurament per això es va associar l’ou blanc amb la producció industrial. Potser en algun moment va ser cert, però ara els ous marrons que inunden els supermercats no venen pas de granges idíl·liques sinó que són tan industrials com els altres.

En tot cas, és curiós com una percepció dels compradors pot fer variar el tipus de producció i les races de gallines preferides.

Control de pH i bombolles a la boca

dimarts , 13/10/2015

Les begudes carbonatades tenen gràcia perquè fan bombolles que li donen unes característiques gustatives particulars. En el fons es tracta d’una reacció química molt ben coneguda. En el líquid hi ha un excés d’àcid carbònic que s’hauria de descompondre en CO2 i aigua. Però mentre l’ampolla del refresc, vi escumós o cervesa es mantingui tancada, la pressió de l’interior impedeix al CO2 sortir, de manera que la reacció no pot tenir lloc. Quan l’obrim, baixa la pressió, el CO2 marxa, disminueix la seva concentració i la reacció es posa en marxa, de manera que van sortint bombolletes de CO2 a mida que l’àcid carbònic es va descomponent.

Aquesta reacció química també passa dins el nostre organisme i resulta imprescindible per mantenir el grau d’acidesa del cos dins uns nivells normals. Un dels maldecaps dels estudiants de fisiologia és entendre el sistema “àcid carbònic<->bicarbonat<->CO2“, el que s’anomena equilibri “carbònic-bicarbonat”. Unes quantes reaccions que funcionen en un sentit o altre a mida que acidifiquem o alcalinitzem l’organisme.

Per cert, quan us parlin de dietes alcalines, aliments àcids i coses així, no en feu gaire cas. Poden ser àcids o alcalins, però quan entren al nostre organisme, el sistema carbònic-bicarbonat s’encarrega de compensar els canvis i fa que el nostre pH no es modifiqui.

Però hi ha un detall important. Quan posem cava a la copa podem estar una bona estona admirant les bombolletes que es formen. Això ens indica que la reacció va fent, però que no és extremadament ràpida. Però el ritme lent és un luxe que el nostre cos no es pot permetre. Aquest sistema de CO2, bicarbonat i àcid carbònic també funciona en el transport del CO2 que generen les cèl·lules i que ha d’alliberar-se quan la sang passa pels pulmons. Si no va molt de pressa, el CO2 no tindria temps per ser eliminat.

Afortunadament, l’evolució va donar lloc als enzims. Les proteïnes que fan que les reaccions químiques espavilin. I entre els enzims, un dels més ràpids que coneixem és el que s’encarrega d’aquestes reaccions entre carbònics, bicarbonats i CO2. La anhidrasa carbònica és realment eficient. Sense ella, la reacció triga de al voltant d’uns quinze segons. Ràpid, però insuficient. Ara bé, en presència de l’anhidrasa carbònica la cosa va a un ritme de entre deu mil i un milió de reaccions per segon. Això és eficiència!

En realitat, aquesta capacitat de l’anhidrasa carbònica la podem experimentar quan prenem una Coca-cola o similar. La reacció d’alliberament del CO2 va generant les bombolles dins el vas, però quan ens posem la beguda a la boca, moltes vegades notem que comença a fer molta més bromera. El que ha passat és que a la saliva també hi tenim anhidrasa carbònica que fa que tot l’àcid carbònic del líquid que tenim a la boca es descompongui de manera quasi instantània i deixi anar el CO2 omplint la boca de bombolles.

Al final la mateixa química que ens ajuda a eliminar el CO2 i a mantenir el pH de la sang és la que li dóna la gràcia a les begudes carbonatades, fent que siguin tan picants quan arriben a la boca.

Reflexions Nobels

divendres, 9/10/2015

Els Premis Nobel, a més del prestigi i la visibilitat que tenen, ofereixen una bona ocasió per adonar-nos d’unes quantes característiques de la societat. La primera és que, ens posem com ens posem, els de ciències tenen molt menys ressò que els de literatura o de la pau. Ahir, el premi Nobel de literatura era tendència a Twitter hores abans d’anunciar el guanyador. Els de medicina, física i química gairebé no van treure el nas excepte en les comunitats interessades.

Es pot dir que és per la dificultat dels temes relacionats en uns camps i altres, però això no és exactament cert. La guanyadora del de literatura, la bielorussa Svetlana Aleksiévitx, tampoc era tan coneguda per aquestes terres i malgrat tot molta gent opinava, la comparava amb Murakami i es feia l’entès sobre els seus escrits polifònics. És genial que l’altaveu que representa un premi Nobel doni a conèixer un gran escriptor entre el públic general. La qüestió és perquè no passa el mateix amb els de ciències. Això també es nota en l’espai i el tractament que tenen cada una de les especialitats als diaris i mitjans de comunicació. Un bon exemple del peix que es mossega la cua.

Però entre els de ciències també hi ha coses curioses. Sobretot a l’hora d’establir límits a les categories. Ja és un acudit que el de química mai el concedeixen per temes de química. Aquest mateix any, els mecanismes de reparació del DNA podria haver sigut perfectament un premi Nobel de fisiologia. Recordeu que el de medicina és estrictament de “medicina o fisiologia”. I el de química de l’any passat va ser per desenvolupar microscopis de fluorescència super-resolutius. El cas és que quan penses en química, no et venen al cap nuclis de cèl·lules ni microscopis. Però realment la química va ser essencial per resoldre problemes o establir avenços en aquests camps. Potser és que la química és una ciència tant ben establerta que ja costa trobar avenços purs i durs en els seus fonaments i cal buscar-los en les fronteres amb altres ciències.

En general ens agrada tenir les coses ben classificades i estructurades, però la vida real no acostuma a funcionar així. Els diferents camps es poden ordenar de manera entenedora, però les fronteres son permeables, mòbils, fluides i difuses. I està molt be que sigui així. Cal la física per entendre el comportament de les reaccions químiques. Cal la química per explicar la vida i la fisiologia. Cal biologia per poder plantejar-se fer medicina amb un mínim de condicions. Per això, quan els fonaments bàsics de cada camp del coneixement estan establerts, toca explorar els punts de contacte amb altres camps. Uns indrets allunyats de les zones de confort dels investigadors, però que ofereixen les millors oportunitats per avançar.

Amb el Nobel de medicina també ha passat una cosa divertida. Hi ha qui ha vist un reconeixement a les pseudociències. Després de tot li han donat a una investigadora per identificar medicaments antipalúdics en una planta molt emprada per la medicina tradicional xinesa i, encara avui, per molts que ni són metges, ni són tradicionals i molt menys xinesos. Però en realitat, el que han premiat és el que es fa des de sempre en farmàcia. Aprofitar el coneixement ancestral sobre les propietats de les plantes per identificar, purificar i modificar per millorar les molècules amb propietats terapèutiques. De pas també es caracteritzen els efectes secundaris i els nivells de toxicitat. Coses que les pseudociències no acostumen a fer, amagades sota el mantra de “si és natural, no cal investigar gaire perquè segur que és bo”.

Encara queden el premi d’economia, que estrictament no és un Nobel i que sovint és menys valorat tot i que la premsa acostuma a parlar-ne molt. I el de la pau. El més conegut, discutit i discutible de tots però que, potser, hauria de ser el més important.

Nobel de Química: La reparació del DNA

dijous, 8/10/2015

El DNA és, probablement, la molècula més famosa de totes. La doble hèlix apareix a qualsevol llibre, anagrama, marca comercial o aparell que tingui que veure amb les ciències de la vida. Associem tant el DNA amb la vida que a moltes pel·lícules i sèries ja parlen de DNA extraterrestre com si fos obligatori que la vida hi anés associada. (Incís: a mi em sorprendria molt que els extraterrestres tinguessin DNA).

Però fa uns anys, el DNA presentava algun problema. Funcionava massa bé. Els investigadors havien vist que deixat de la mà de Déu s’anava degradant lenta, però inexorablement. El DNA només és una filera llarguíssima de peces enganxades una rere l’altre. Hi ha quatre tipus diferents de peces que són les molècules anomenades adenosina (A), Citosina (C), Guanina (G) i Timina (T). La clau del DNA és l’ordre en que estan units aquests nucleòtids . Exactament igual que un text es fa amb lletres i la clau és l’ordre en el que posem les lletres.

Si el DNA és una hèlix doble és perquè al davant de cada “lletra” s’hi posa una de complementaria que farà de motllo quan les cèl·lules es divideixin. El detall és que el DNA té milions de lletres i, per molt eficient que sigui el mecanisme de copiar cada una de les dues cadenes, inevitablement es cometran errors. Errors que anomenem “mutacions”. Però quan els investigadors analitzaven la manera com es copiava deduïen que hi havia molts menys errors dels esperables. Semblava clar que la cèl·lula disposava d’algun sistema per identificar i reparar els errors.

Als anys setanta, el suec Tomas Lindahl va començar a trobar els primers mecanismes de reparació. Un dels problemes que té el DNA és que la citosina pot modificar-se amb relativa facilitat i convertir-se en una molècula diferent anomenada uracil (U), quan això passa, la cosa no funciona. Però hi ha uns enzims que van recorrent la cadena de DNA, identificant els uracils, tallant-los, traient-los i substituint-los per la citosina correcta. Era el que va anomenar “la capsa de reparacions del DNA”. Inicialment el va trobar en bacteris, però ara sabem que la resta d’organismes també tenim aquest sistema.

Un altre tipus de dany és el causat per les radiacions UV. Sempre diem que cal anar amb compte a l’hora de prendre el Sol ja que pot causar càncer. Això és perquè les radiacions UV causen una reacció que fa que dues timines del DNA s’uneixin entre sí de manera irreversible. Això també fa malbé la informació i cal reparar-ho. Per fer-ho hi ha un altre grup d’enzims que treballa de manera més radical. Quan detecten un dímer de timines tallen la cadena de DNA a banda i banda però sent generosos. Eliminen una dotzena de nucleòtids, i després deixen que altres enzims s’encarreguin de refer la seqüència, aprofitant la informació de l’altra cadena complementaria. Aquest mecanisme el va descobrir l’investigador turc Aziz Sancar.

I finalment, en Paul Modrich es va preguntar com sabien les cèl·lules quina era la cadena bona i quina era l’alterada en el DNA. Quan les cèl·lules es divideixen poden cometre errors al fabricar la cadena complementària. Hi ha sistemes de reparació, però estrictament només troben dos peces que no encaixen. Quina és la bona i quina la errònia? La resposta estava en un mecanismes que cada vegada és mes famós i al que li descobrim més i més funcions; la metilació del DNA. Això vol dir, simplement que, cada determinat número de nucleòtids, les cèl·lules enganxen un petit grup metil al DNA. Quan el DNA es duplica, la cadena vella conté grups metils i la nova encara no. Si alguna peca no encaixa hi ha enzims que busquen a quina banda hi ha el metil. Quan el troben passen a considerar aquella la cadena mare (i per tant la correcta) i rectifiquen la molècula incorrecta en l’altra cadena. Això ho va comprovar en uns experiments molt enginyosos fent servir virus que infectaven bacteris. El virus tenia metilada només una de les dues cadenes del DNA i van veure que el bacteri sempre reparava l’altre.

En realitat, el nostre DNA no te un únic sistema de reparació. En té molts i això fa que de cada mil errors que es cometen, només un passarà el control de qualitat i es mantindrà en forma de mutació. Quan les mutacions s’acumulen, la cèl·lula va perdent funcionalitat i en ocasions apareixen les malalties i el càncer. Res no és perfecte, però podem seguir vius perquè el DNA funciona condemnadament bé gràcies a aquests mecanismes que han merescut el premi Nobel de Química.

Premi Nobel de física; Els misteris dels neutrins

dimecres, 7/10/2015

El premi Nobel de física d’aquest any ha recaigut en descobriments relacionats amb una de les meves partícules preferides: els neutrins. Els neutrins es van proposar per fer encaixar unes dades experimentals a les que semblava que els faltava una petitíssima quantitat d’energia. Wolfgang Pauli va fer encaixar les coses postulant, l’any 1931, que potser existia una partícula subatòmica petitíssima (fins i tot des del punt de vista de la física quàntica), sense càrrega, sense massa i sense cap mena de interacció amb res que contenia l’energia que faltava. En aquell temps Pauli va dir “He fet una cosa terrible. He proposat una partícula que mai no podrà ser detectada”. I és que, des del punt de vista científic, una partícula indetectable és un bon problema. Com pots saber si existeix si no la pots detectar?

Però Pauli subestimava l’enginy humà i finalment es van poder detectar. Amb moltes dificultats ja que sí que interaccionen amb la matèria, però molt poc. Extremadament poc. Només un de cada milions de bilions de neutrins reacciona d’alguna manera. La sort és que a l’Univers hi ha neutrins a cabassos. El mateix Sol en genera una quantitat descomunal. Fins i tot el nostre cos en fabrica un bon grapat. Una petita part del potassi que tenim és radioactiu i al desintegrar-se genera neutrins. Uns neutrins que, com que no interactuen amb la matèria surten disparats camí dels límits de l’Univers.

Però entre els físics hi havia un dubte quasi existencial. La massa del neutrí era nul·la o només infinitesimalment petita? Patir per una cosa tant insignificant sembla exagerat, però recordem que hi ha neutrins a cabassos a l’Univers. Com que n’hi ha tantíssims, el fet que tinguin una petitíssima massa, per minúscula que sigui, farà que la seva suma total afecti l’estructura i el destí de l’Univers. De manera que, poca broma amb els neutrins.

Amb els neutrins hi havia un segon problema. Sabem quants neutrins genera el Sol a cada instant, però quan els mesuraven (amb moltes dificultats) resulta que els números no sortien. Concretament nomes trobaven un terç dels esperats. Per molt que afinessin les mesures, sortia un terç de deteccions. El segon problema amb els neutrins era trobar els dos terços que faltaven. Un problema amb la teoria? Amb els detectors? Amb el Sol?

L’inici de la solució va arribar des del Japo amb el Super-Kamiokande, un detector de neutrins situat a un quilòmetre de fondària i fet per 50.000 tones d’aigua ultra-pura. Al seu voltant, un grapat de detectors (que alguna vegada els van donar un ensurt) mesuraven un tipus especial de llum que es genera en les rares ocasions en que un neutrí topa amb el nucli o un electró d’una molècula d’aigua. El que detectava eren neutrins generats a l’atmosfera a partir d’unes partícules anomenades “mu”, però passava una cosa interessant. Els neutrins poden creuar la Terra sense ni adonar-se (ja que no interactuen amb res), de manera que el detector mesurava tant els que venien de dalt com els que havien creuat el planeta i arribaven des de baix. El problema era que d’aquests n’arribaven menys. I com més distància haguessin fet, menys neutrins arribaven.

L’altra peça que faltava va arribar amb un altre experiment. Per motius que ara no venen al cas, els neutrins es poden generar a partir d’electrons, però també d’altres dues partícules. Les partícules mu i les partícules tau. En un experiment fet al Canadà, aquest cop amb mil tones d’aigua pesant, podien detectar els neutrins totals provinents del Sol i també podien identificar els que anaven associats als electrons. Els números haurien de ser iguals ja que els que genera el Sol són neutrins d’electrons, però al detector van trobar que del total que arribaven, només una tercera part (de nou un terç) eren neutrins electrònics.

El que es va deduir que passava era que els neutrins van canviant la seva forma a mida que van fent camí. El Sol genera neutrins electrònics, pocs segons després de sortir, uns quants es transformen en neutrins muònics, i poc després en neutrins tau. El Super-Kamiokande només detectava un tipus, i per això sempre n’hi faltaven els altres dos terços.

La gràcia és que sabem que per poder modificar la seva forma, és necessari que tinguin massa. Tan petita com vulguis i encara no la coneixem amb exactitud; però no pot ser zero. Un problema ja que el model estàndard de la física no contempla que en tinguin. Però les dades sempre tenen més pes que les teories, de manera que caldrà adaptar-la.

En tota aquesta història, Takaaki Kajita va ser qui amb el Super-Kamiokande va descobrir el dèficit de neutrins i l’Arthur B. McDonald al Sudbury Neutrino Observatory va descobrir l’oscil·lació que ho explicava. En realitat van ser equips amb molta més gent, però ells dos van ser els caps visibles i els guardonats amb el premi Nobel per destapar característiques de la més esquiva de les partícules.

Nobel de Fisiologia i Medicina; La lluita contra els paràsits

dimarts , 6/10/2015

No totes les malalties les causen virus o bacteris. Hi ha molt tipus de paràsits amb els que els humans mantenim una lluita que s’arrossega es de fa segles. Una lluita sovint oblidada ja que al primer mon són malalties poc freqüents, però el nombre de víctimes de la malària, causada pel protist Plasmodium falciparum, és immens. I altres malalties també afecten milions de persones encara que els noms no ens siguin familiars per aquí. Si ens parlen de la Oncocercosi, la majoria posem cara d’estranyats. El nom comú “ceguesa dels rius”, tampoc ens diu gran cosa, però el cas és que hi ha més de divuit milions de persones afectades per aquesta malaltia causada per un cuc. Un nematode anomenat Onchocerca volvulus. I la Filariosi tampoc ens és familiar tot i afectar més de cent milions de persones. Aquesta és coneix amb el nom d’elefantiasi i també la causen uns cucs.

Contra aquestes malalties hi ha relativament pocs medicaments ja que afecten països pobres i, per tant, es dediquen pocs recursos a la recerca. De totes maneres, algunes eines per afrontar aquests reptes sí que tenim, i el Premi Nobel de Fisiologia i Medicina 2015 s’ha concedit a la lluita contra aquestes malalties.

La meitat se l’han repartit l’irlandès William C. Campbell i el japonès Satoshi Ōmura. Ōmura es va dedicar a fer cultius de diferents soques de Streptomices, un tipus de bacteris que viuen al terra, per buscar els que fabriquessin compostos amb propietats contra altres microorganismes. Després de purificar uns quants milers de tipus diferents, va triar els cinquanta cultius que semblaven més prometedors. El següent pas el va fer en Campbell, que a partir d’aquests cultius va purificar un compost, l’Avermectina, que va resultar ser molt efectiu per tractar malalties causades per cucs. L’avermectina bloqueja la transmissió dels impulsos nerviosos en els nervis dels invertebrats (però no en els dels vertebrats). A partir d’aquest compost el van modificar químicament per fabricar la Ivermectina, que encara és més potent i que ara és el tractament de referència per aquestes malalties.

L’altra meitat del premi l’ha guanyat una dona, la xinesa Youyou Tu (inevitablement es faran bromes amb aquest nom). En aquest cas es tracta de la lluita contra la malària i la història comença amb un projecte militar xinés que es va desenvolupar durant la guerra del Vietnam. El projecte 523 pretenia reclutar investigadors per buscar, entre les plantes conegudes per la medicina tradicional xinesa, productes que fossin útils per combatre la malària. Si fa no fa, el mateix que van fer els anglesos amb la quinina. I és que a cap exèrcit li serveixen els soldats si estan malalts.

Dins d’aquest projecte, la Youyou Tu va treballar amb una planta, l’Artemisia annua, i en va descobrir un producte prometedor que es va anomenar Artemisinina. Una feinada llarga i complicada. Inicialment la comunitat mèdica no en van fer gaire cas perquè per l’estructura química de la molècula semblava que seria poc estable. La desconfiança entre els xinesos i els occidentals tampoc va ajudar. Però mica a mica, les proves van anar demostrant la seva eficàcia. Igual que amb l’Avermectina, també s’han desenvolupat modificacions de la molècula per fer-la més eficient i, des de l’any 2006, és el medicament de referència per tractar la malària. Això sí, cal prendre’l combinat amb altres medicaments per evitar que apareguin resistències, igual que passa amb els antibiòtics.

Aquest premi és notable en un altre sentit. Ara les dones ja van començant a ser reconegudes pel comitè Nobel, però encara és destacat que una dona el guanyi (sospito que aquest any no serà la única). Però a més, la Youyou Tu es la primera persona de la Xina honorada amb el premi.

(He de dir que no sé si el nom correcte és Youyou Tu, o Tu Youyou; Ho he trobat escrit de les dues maneres, i el cas és que amb els noms i cognoms xinesos sempre em faig un embolic. Si algú m’ho aclareix, li estaré agraït)

Nobel i Dinamita

dilluns, 5/10/2015

Avui comença la setmana dels Premis Nobel. Durant uns dies s’aniran fent públics els guanyadors de les diferent modalitats i els rumors ja circulen entre la comunitat científica. Microbioma? CRISPR-Cas? Matèria fosca? Caldrà una miqueta de paciència. A les 12 sortirem de dubtes amb el de fisiologia i Medicina.

Els premis els va instituir Alfred Nobel gràcies a la fortuna que va fer, entre altres coses, per inventar la dinamita. De petit pensava que era una cosa molt sofisticada, però en el fons només és una manera d’empaquetar de manera segura dins en un cartutx un explosiu molt potent i inestable com la nitroglicerina.

La nitroglicerina és un producte empipador. És molt eficient ja que té un gran poder explosiu, però alhora és molt perillós ja que explota amb massa facilitat. La seva molècula consisteix bàsicament en una molècula de glicerina a la que han canviat tres dels àtoms d’hidrogen per tres grups nitro. La clau és que aquests enllaços emmagatzemen força energia i al mateix temps son febles i inestables. Només que els hi donis un copet (un copet molecular) es trenquen… i al fer-ho alliberen tota l’energia que contenien.

Aquesta energia que alliberen fa que les molècules de nitroglicerina del costat rebin una bona sacsejada, de manera que els seus enllaços també es trenquen i alliberen més energia, que farà saltar més molècules veïnes. La reacció en cadena esdevé imparable i tot salta pels aires.

Però un moment! Perquè salta tot pels aires? L’energia podria alliberar-se simplement en forma de calor i no passaria gran cosa tret que el líquid s’escalfaria molt. La diferència és que quan la molècula de nitroglicerina es trenca, ho fa del tot i genera nitrogen, oxigen, CO2 i aigua. Per cada molècula de nitroglicerina, que és líquida, surten set molècules de gasos. I els gasos, sobretot si estan escalfats, ocupen molt més volum que els líquids. Cada litre de nitroglicerina genera mil quatre-cents litres de gas. Aquesta es la clau de l’explosivitat de la nitroglicerina. Quan la reacció té lloc apareixen milers de litres de gas a alta temperatura que s’expandeixen quasi instantàniament. Això crea una ona de xoc desplaçant l’aire o el material que l’envolti a uns quants milers de metres per segon. Bàsicament el que entenem per una explosió de nassos.

La clau era trobar la manera de tenir la nitroglicerina quieteta, i l’Alfred Nobel va trobar la manera fent sevir un material anomenat “terra de diatomees“. Les diatomees són els esquelets de sílice d’organismes microscòpics marins. Observar diatomees al microscopi és un plaer perquè són extraordinàriament boniques, amb formes geomètriques i molts foradets en la seva estructura. La nitroglicerina omple aquests forats, talment com si fos una esponja i les molècules queden més o menys immobilitzades dins de les infinites cavitats de les diatomees.

La pasta resultant es pot posar dins un cartutx i la pots manipular sense por. No explotarà al moure-la ja que les molècules de la nitroglicerina estan quietes dins les diatomees. Tampoc ho fa si li apliques foc o la colpeges. Cal una detonació inicial que alliberi prou energia com per posar en marxa la reacció de la nitroglicerina. A la pràctica es posava el detonador químic al final d’una metxa o un d’elèctric al final d’un cable elèctric i es podia detonar amb molta seguretat.

No va ser l’únic invent d’Alfred Nobel, però si el més famós. Bé, la dinamita i els premis que va instituir amb el seu nom. Aquesta setmana els esmentarem sovint.

El nus de les sabates

divendres, 2/10/2015

Sabates noves, còmodes, flexibles, càlides,… tenen tot el que demano al calçat però aviat descobreixo una peculiaritat irritant. Els cordons es deixen anar amb molta facilitat. Cada dia m’adono, una o dues vegades, que s’han descordat. I no es la meva incompetència amb els nusos ja que només em passa amb aquestes sabates. La solució, evidentment és fer doble nus, però tot i així, ocasionalment també es deixen anar.

Però això dels nusos amaga molt més del que sembla. Els matemàtics fa més de dos segles que treballen en la teoria de nusos, una branca de la topologia que estudia precisament això, característiques dels nusos, tipus de nusos, classificació de nusos… Sembla una ximpleria, però resulta que té aplicacions a camps insospitats. Per exemple, la famosa teoria de cordes de la física depèn d’entendre els nusos. O dins les nostres cèl·lules, les propietats del DNA estan relacionades amb els nusos.

Hi ha nusos amb mil propietats diferents. Només alterant l’extrem de corda que passa per sobre o per sota pots aconseguir un nus pla, molt conegut, o un nus de l’àvia molt menys eficient. En realitat el nus pla no és que sigui gaire resistent, però potser és dels més famosos i bonics.

Però una cosa és l’anàlisi matemàtica de les propietats d’un nus, i una altra és la realitat en el món físic. El mateix nus pot tenir propietats molt diferents en funció del material amb que estigui fet. I això és perquè la clau dels nusos la trobem a nivell microscòpic en la fricció. La força amb la que els components del que està feta la corda llisquen l’un sobre l’altre. Una corda amb molta fricció farà nusos molt resistents. En canvi, una corda feta amb material ben fi i lubricat aguantarà molt menys.

Com que la fricció mai és zero, a base d’afegir nusos es pot donar la resistència que ens interessi. Han calculat que multiplicar per deu el nombre de nusos augmenta la seva resistència unes mil vegades. És clar que sempre és millor triar nusos diferents més eficients. Si has fet una mica d’escalada o has navegat, de seguida aprens uns quants nusos bàsics que permeten resoldre moltes situacions de manera eficient. En la cirurgia també aprens algunes maneres de fer nusos que és important que no es deixin anar.

Dedueixo que el meu problema és que el material dels cordons presenta un grau de fricció massa baix. Podria lligar-me les sabates fent sevir un as de guia, o un vuit, però no se si quedaria gaire maco. Potser millor que compri uns altres cordons fets d’un material que generi més fricció. Mentrestant recordaré que, encara que no ho sembli, hi ha uns quatre cents milions de maneres diferents de cordar-se les sabates (encara que només unes poques resulten pràctiques).

Maneres de respirar

dijous, 1/10/2015

T’acostumes a una cosa i acabes oblidant que hi ha altres possibilitats tant o més eficients. Una de les coses interessants d’estudiar els processos evolutius és que serveix una mica de vacuna contra aquest biaix. I tot i així és inevitable sorprendre’s en descobrir que el que dónes per general resulta ser l’excepció.

Una cosa que fem sense parar és respirar. El moviment rítmic de l’aire entrant i sortint dels pulmons està tan associat a la vida que el primer que es fa per saber si algú ha mort és mirar al pit, a veure si es mou. Necessitem oxigen per viure, i l’oxigen es troba a l’aire atmosfèric, de manera que l’evolució ha trobat un sistema per captar-lo. Uns sacs que omplim d’aire, li donem uns instants perquè la sang en capti l’oxigen i hi alliberi el CO2 i tot seguit l’expirem. Així anem bombant aire fresc, ric en oxigen, i eliminant aire enriquit en CO2. Sembla el sistema més normal del món. Però un bon dia descobreixes com s’ho fan altres animals i t’adones de les nostres imperfeccions.

Els ocells també inspiren i expiren l’aire, però aquest només passa pels pulmons en una única direcció. No entra i després surt com en el nostre cas. En els ocells, l’aire entra per un costat i surt per un altre, sempre movent-se en sentit unidireccional. Per aconseguir-ho disposen d’uns sacs aeris on va a parar l’aire que entra, després l’empenyen a través del pulmó en direcció a uns altres sacs aeris, i finalment aquest aire viciat és el que surt. Tot plegat és com un camí circular, que en un moment donat creua els pulmons, però on l’aire fresc i l’aire carregat mai coincideixen en el mateix lloc. A més, tant quan inspiren com quan espiren, els pulmons estan fent intercanvi de gasos, de manera que resulta més eficient que el nostre sistema.

A nosaltres, mamífers poc imaginatius, ens pot semblar un sistema complicat i sorprenent, però resulta que en els caimans l’aire també passa a través dels pulmons en una única direcció, de manera que en els vertebrats terrestres, els mamífers som els rarets. El més interessant és que quan mires l’esquema de com funcionen els pulmons d’un ocells t’adones que també és perfectament eficient i que hi ha moltes altres possibles maneres de fer circular l’aire pel cos.

Això vol dir que un sistema és millor que l’altre? Més evolucionat? Preferible? No. Simplement que per adaptar-se a diferents condicions ambientals es van trobar solucions diverses. Sorprendre’ns de la nostra manera de respirar és com si els cangurs s’estranyessin de la seva manera de caminar, saltant enlloc de corrent com la majoria de mamífers. Per determinades condicions, la seva manera de desplaçar-se és més eficient energèticament. Acostumen a haver-hi diferents maneres de resoldre un problema i quan al llarg de l’evolució un organisme en tria una, el que fa es perfeccionar-la, però rarament la deixa per una altra.