I doncs, s’ha portat bé el tió a casa vostra? Heu tingut tot el que us esperàveu? O, encara millor, heu rebut alguna sorpresa?
Sigui com sigui, aquí us deixo el regal de Nadal d’iCIENTIFICats. Trazando caminos és un vídeo de divulgació que hem realitzat amb els companys del Màster en Comunicació Científica, Mèdica i AmbientalTomás Catalán, Isadora Christel, Xavi Joya, Andrés Martínez i Laura Siles. Narrat per un servidor, Xavi Vilana, tracta sobre els mecanismes que diverses espècies animals utilitzen per navegar i moure’s pel món. Veureu, a més, que de fet els humans no hem inventat gran cosa pel que fa a l’orientació…
Aquest treball l’hem dut a terme com a exercici pràctic de l’assignatura de Taller de Vídeo del Màster. Dividits en cinc grups, en principi orientats a cinc públics diferents, hem comptat amb la direcció de l’Héctor González i el suport tècnic de l’IdEC de la UPF. Tots els documentals han girat al voltant d’un mateix tema, el del comportament animal, tot i que enfocat de maneres molt diferents, com podeu veure aquí sota:
Us convido a deixar els vostres comentaris (aquí, a YouTube, al blog de l’Observatori, en persona…) perquè, tot i que n’estem molt orgullosos, potser trobeu detalls que ens permetin afinar una mica més en el futur.
I, naturalment, podeu fer-ne tanta publicitat com vulgueu. 😉
Espero que passeu un molt bon Nadal i que els vídeos us ajudin a fer baixar una mica millor els torrons i les neules d’aquests dies. Salut!
Avui tinc l’enorme plaer de portar-vos el primer article d’una col·laboradora “externa” a iCIENTIFICats. Aquí us la presento:
La Sara Rubio és llicenciada en Biologia per la Universitat de Barcelona. En aquests moments, està desenvolupant els seus estudis de doctorat al grup de Neurobiologia del desenvolupament i de la regeneració cel·lular, dirigit pel Dr. Eduardo Soriano a l’Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona. En la seva primera col·laboració al blog (i espero que no sigui l’última) ens explica què és l’optogenètica, una de les tècniques més prometedores apareguda darrerament al camp de la biologia.
Imagineu-vos com n’és, de fàcil, encendre o apagar un llum amb un interruptor. Ara imagineu-vos que, en comptes d’encendre (només) una bombeta, aquest interruptor també pogués marcar el ritme del batec de les cèl·lules d’un cor. O fer que un ratolí corregués sempre en la mateixa direcció, sense parar. Sembla ciència ficció, oi? Doncs avui dia és possible gràcies a una nova tècnica, l‘optogenètica. Podeu comprovar-ho vosaltres mateixos en aquest vídeo del canal de Nature a Youtube:
L’optogenètica combina mètodes òptics i genètics per manipular la funció d’un element biològic, ja sigui una sola proteïna o tota una cèl·lula. Aquesta tècnica es basa en les opsines (aquí us en diu alguna cosa més la Wikipedia in English), unes proteïnes que canvien de conformació en ser il·luminades. Això vol dir que, quan reben fotons (les partícules de la llum), les opsines canvien d’aspecte i es pleguen d’una altra manera. Depenent de la proteïna fotosensible que es faci servir, aquest canvi de conformació activa diferents processos cel·lulars. Aquest ventall de possibilitats de manipulació confereix a l’optogenètica un potencial extraordinari, sobretot a mesura que nombrosos grups de bioenginyers generen i perfeccionen noves eines.
Una mica d’història
La canalrodopsina és una d’aquestes opsines de les quals se serveix l’optogenètica. Aquesta proteïna és un canal situat a la membrana cel·lular que s’obre quan hi ha llum, fet que permet l’entrada de càrregues elèctriques positives a la cèl·lula. L’any 2002, els equips de Peter Hegemann i Georg Nagel (a les universitats de Regensburg i de Frankfurt, respectivament) van trobar canalrodopsines a la membrana d’algunes algues, com ara Chlamydomonas reinhardtii. A la natura, quan la llum arriba a l’alga, la canalrodopsina es modifica i activa una complexa maquinària intracel·lular que provoca que l’alga s’allunyi de la llum, tal com va descriure John L. Spudich a Houston.
Els canvis de conformació, en rebre llum, de les opsines (un tipus de canal iònic) són la base de l'optogenètica
L’any 2004, Karl Deisseroth i el seu equip d’investigació a la universitat d’Stanford (Califòrnia) van inserir aquesta proteïna fotosensible a la membrana de neurones de mamífer cultivades in vitro, mitjançant eines genètiques. Les neurones tenen una característica clau per a aquest experiment: son elèctricament excitables. Això vol dir que són capaces de transmetre informació en funció de les càrregues elèctriques que contenen. Si en una neurona la canalrodopsina funcionava igual que a les algues, en fer-hi entrar càrregues positives amb un pols de llum, aquesta neurona havia d’emetre un impuls elèctric. Aquest impuls rep el nom de potencial d’acció (més dades a la Viqui) i és el que permet a les neurones comunicar-se amb les seves companyes. Contra tot pronòstic—el sistema i les eines eren molt delicats, i els científics de vegades som massa pessimistes—, l’experiment va funcionar sorprenentment bé. Aquests investigadors havien aconseguit fer que les neurones responguessin a estímuls lluminosos aplicats a voluntat per humans. Però, sobretot, havien obert la porta a tota una revolució dins de les neurociències.
Des de llavors, nombrosos grups de recerca d’arreu del món van començar a fer servir l’optogenètica en diversos camps de la biologia. En paral·lel, bioquímics i enginyers genètics han anat creant noves eines optogenètiques i millorant les ja existents per tal de cobrir les necessitats que van apareixent. La tècnica s’ha estès tant que el número d’articles científics publicats que hi fan referència ha crescut exponencialment en els darrers anys i Nature va nomenar l’optogenètica “Mètode de l’Any 2010”.
Com funciona?
Diverses característiques clau fan que aquesta tècnica tingui tants avantatges respecte d’altres. En primer lloc, s’han descobert i creat nombroses versions d’aquests canals, sensibles a llum de diferents colors, i se sap que unes varietats de canals causen l’entrada de cations (càrregues positives que exciten les neurones), i unes altres la d’anions (càrregues negatives que les inhibeixen). Aquests opsines diferents es poden introduir alhora en una mateixa població de neurones o en diferents poblacions, el que dóna més versatilitat a la manipulació.
Aquí entra en joc la segona gran propietat de la tècnica: la capacitat de dirigir la manipulació a unes cèl·lules determinades. Les cèl·lules “diana” d’aquesta fotomanipulació són aquelles que tenen actiu al seu nucli un determinat promotor genètic. Aquest promotor permet que s’expressin els gens que hi ha al seu voltant, és a dir, fa que es sintetitzin proteïnes a partir d’aquests gens. L’ADN que els investigadors introdueixen a les cèl·lules per fer-les fotomanipulables conté aquest mateix promotor. D’entre els milers de neurones que han rebut l’ADN per fer la canalrodopsina, només aquelles que tenen actiu el promotor en qüestió el podran expressar i, per tant, fabricar la canalrodopsina. El promotor adequat l’escull el científic segons els seus interessos i tenint en compte les diferències en l’expressió gènica de cada tipus neuronal.
Un resum il·lustrat sobre com funciona l'optogenètica
Un tercer punt crucial és la resolució temporal que ofereix la tècnica, ja que es poden aplicar polsos de llum de l’ordre de mil·lisegons. Això te una rellevància especial quan es volen observar respostes que actuen en mil·lèsimes de segon, o bé quan cal estimular cèl·lules amb patrons temporals de freqüències controlades. Aquest darrer cas és el de les cèl·lules cardíaques o les neurones que codifiquen informació en funció de la freqüència de descàrrega elèctrica.
La quarta característica, que obre infinitat d’opcions, és la possibilitat d’aplicar la fotosensibilitat a altres proteïnes que desencadenen respostes diferents de l’entrada de càrregues elèctriques a la cèl·lula. Les proteïnes es manipulen genèticament per tal que, en rebre llum, s’uneixin a altres elements cel·lulars i desencadenin determinats processos, o per què activin certs promotors i es comencin a fabricar noves proteïnes que normalment no s’expressen en aquella cèl·lula. D’aquesta manera, la tècnica no es restringeix a cèl·lules excitables elèctricament. De fet, no es limita només a manipular cèl·lules, sinó que permet treballar amb processos cel·lulars que es poden recrear en un tub d’assaig o en una placa de Petri (sempre que el tub deixi passar la llum a través de les parets, és clar). D’aquesta manera es poden testar processos bàsics en biologia cel·lular i molecular que són universals a totes les cèl·lules o que tenen lloc només en algunes cèl·lules difícils de manipular.
On l’aplicarem?
L’àmbit en què més s’està aplicant l’optogenètica són les neurociències. Un dels projectes més prometedors és l’estudi de teràpies alternatives per a la malaltia de Parkinson. Avui dia, l’estimulació cerebral profunda (o DBS, de les sigles en anglès de deep brain stimulation) és un dels últims recursos per a pacients amb Parkinson o altres malalties neurals que no responen a la medicació. Quirúrgicament, s’implanten elèctrodes dins el cervell que estimulen elèctricament les neurones com si fossin marcapassos. Es desconeix quin mecanisme, a nivell de cèl·lules i circuits neuronals, és el responsable de la millora del pacient.
El problema més greu d’aquesta tècnica, però, és que els elèctrodes estimulen totes les cèl·lules que es troben al seu voltant, siguin del tipus que siguin. Aquesta estimulació generalitzada causa nombrosos efectes secundaris difícils d’analitzar i d’evitar, perquè no se sap com se’n veu afectat cada tipus neuronal. L’optogenètica podria resoldre aquest problema estimulant selectivament només algunes cèl·lules en concret, sense afectar la funció de les neurones o circuits del voltant que funcionen correctament. De moment, aplicada sobre models animals de malaltia de Parkinson, l’optogenètica ha permès saber quins components cal estimular per obtenir un millor resultat terapèutic i, fins i tot, ha servit per descobrir nous circuits implicats en la malaltia (com podeu veure aquí o aquí).
En la DBS, l'estimulació elèctrica afecta totes les neurones prop de l'elèctrode. L'aplicació de mètodes optogenètics, en canvi, permet un control més fi sobre els circuits neuronals afectats en la malaltia de Parkinson
Segons Deisseroth, l’optogenètica s’esta revelant com una eina que permet establir un molt desitjat nexe entre la psiquiatria i les neurociències més bàsiques. Això permetria tractar les complexes malalties de la ment des d’una perspectiva d’enginyer, manipulant de manera exquisidament fina les xarxes neuronals per obtenir, així, un resultat a nivell conductual.
I a més a més…
Del que gaire gent no s’adona és que, perquè aquesta tècnica veiés la llum, s’han necessitat molts altres recursos econòmics i humans, no sempre prou valorats per l’opinió pública. Per una banda, ha calgut una recerca bàsica molt intensa per descobrir les proteïnes fotosensibles en les quals es basa l’optogenètica. Per una altra banda, sense els esforços de conservació per mantenir la biodiversitat i els entorns naturals on viuen les algues i altres microorganismes portadors d’aquestes “eines bioquímiques”, aquesta tècnica no hauria estat mai desenvolupada. Deisseroth remarca aquests aspectes en la majoria de les xerrades que dóna sobre optogenètica, com podeu veure aquí.
Per tant, davant d’aquells que posen en dubte la utilitat de la recerca bàsica o la despesa invertida en la conservació dels recursos naturals, l’optogenètica esdevé una prova de com les necessitats que motiven la recerca aplicada també poden (i, segons Deisseroth, haurien de) inspirar la ciència i l’enginyeria a un nivell més bàsic.
Per ampliar informació:
L’article original de Deisseroth a Nature Neuroscience (accés per subscriptors)
I ara que ja en sabeu una mica més, de l’optogènetica, digueu-nos… Què us sembla que en podem esperar? Quines altres tècniques us sembla que poden portar fàcilment a “un abans i un després”? Voleu més articles com aquest, explicant més a fons algun mètode novedós?
Tant la Sara com jo, que portem setmanes batallant amb aquest post, esperem les vostres respostes.
Gràcies a la seva versatilitat, fa més de 100 anys que la mosca de la fruita és protagonista de la recerca bàsica en ciències de la vida i de la salut
L’octubre de 2008, Sarah Palin es queixava dels diners que el seu govern dedica a “projectes que no tenen res a veure amb el bé públic”. I la candidata republicana a la vicepresidència dels EUA va exemplificar la seva postura, concretament, amb els fons federals destinats a la recerca amb la mosca de la fruita.
El nom d’aquests insectes, de tan sols 2 o 3 mil·límetres, prové del fet que se’ls sol trobar prop de fruita en fermentació, on ponen els ous. Tot i ser diminutes, aquestes mosques són una peça clau en molts laboratoris de biologia, fins al punt que Drosophila melanogaster (vet aquí el seu nom científic) ha estat essencial en tres premis Nobel en Medicina. La pregunta, doncs, és clara: què la fa tan especial?
Un exemplar de Drosophila melanogaster (Autor: André Karwath) (Font: Flickr)
Per a Florenci Serras, professor de Genètica a la Universitat de Barcelona (UB), Drosophila destaca perquè estudiar-ne els gens és més senzill que en altres organismes. A més a més, és un animal amb una estructura corporal molt ben coneguda —s’hi ha treballat durant més d’un segle— i que pot mantenir-se al laboratori a un cost molt assequible. Això fa que Drosophila s’utilitzi pràcticament en qualsevol camp de la biologia, des de l’estudi de poblacions fins a la neurobiologia, passant per l’ecologia, com apunta Joan Balanyà, membre també del Departament de Genètica de la UB. Pel que fa als èxits aconseguits amb Drosophila, Serras ressalta el seu paper bàsic en l’estudi del càncer, mentre que Balanyà subratlla la seva utilitat per “aclarir la base genètica de qualsevol fenomen”.
Diferents mutants de Drosophila melanogaster (Font: Wikipedia)
Juntament amb Montserrat Corominas, Serras lidera un laboratori on utilizen Drosophila per aprofundir en la “delicada” regulació de programes complexos com els del desenvolupament embrionari o la regeneració. En concret, els interessa la formació de les neurones fotoreceptores, que capten la llum als ulls caleidoscòpics d’aquestes mosques. La seva anàlisi els ha dut a identificar una sèrie de proteïnes, imprescindibles en aquest procés, que activen un mecanisme similar a la neurodegeneració. “Aquesta podria ser una contribució molt important per entendre les causes de l’Alzheimer”, afirma Serras. Per altra banda, el seu grup treballa en les reaccions d’un teixit quan en mor una part de les cèl·lules (com passa, per exemple, als infarts). Com que alguns teixits de Drosophila es poden reparar a partir de les cèl·lules supervivents, les mosques els permeten estudiar en detall els senyals necessaris per a la regeneració.
L’escalfament global és un altre camp on s’ha tret profit de Drosophila. L’equip de Balanyà ha dut a terme “un dels primers estudis que demostren l’impacte genètic del canvi climàtic”, com ell mateix el defineix. Per a fer-lo, han utilitzat una “cosina germana” de Drosophila melanogaster, la Drosophila subobscura. Els seus resultats demostren que, en aquests mosques, determinades inversions cromosòmiques (un fenomen pel qual els gens d’un cromosoma apareixen amb un ordre oposat a l’habitual) característiques d’ambients càlids apareixen cada vegada més sovint a les nostres latituds, i fins i tot en climes més freds.
Però aquesta història no s’acaba aquí: aquestes mosques prometen portar encara més d’una alegria en disciplines com l’evolució o la genètica del comportament, entre d’altres. I es que, tot i la seva mida reduïda, Drosophila continua sent la gran eina de la biologia.
——-
Aquest reportatge és el treball final del Taller de Redacció del Màster de Comunicació Científica, Mèdica i Ambiental organitzat per la Universitat Pompeu Fabra i l’Observatori de la Comunicació Científica.
Les declaracions de Sarah Palin que il·lustren l’inici del text es poden trobar a YouTube, juntament amb algunes respostes molt aclaridores.
Agraeixo als doctors Florenci Serras i Joan Balanyà, de la Universitat de Barcelona, la seva imprescindible col·laboració en aquest text. Sé que no hi he inclòs tot el que em van dir, però confio que es veuran reflectits en el que poden llegir aquí.
Per acabar, us deixo amb la imprescindible Biografía de una mosca que Juan José Millás va escriure per a El País Semanal fa cosa de tres anys. Al meu entendre, es tracta d’un text que converteix en apassionants uns fets d’alló més anodins, a banda d’una molt bona peça de divulgació.
I amb això, espero, iCIENTIFICats torna amb força. Us ha interessat el reportatge? Teniu suggeriments a fer? Voleu ampliar la informació sobre algun aspecte en concret? Aquest cop he variat una mica el format, cenyint-me a les exigències del Màster, i no he volgut afegir res més a l’original.
Espero els vostres comentaris després d’aquest temps d’absència, que procuraré que no s’allargui més. Benvinguts de nou, tot i que sé que molts no heu marxat.
Aquest 2 de desembre de 2010 serà recordat com el dia en què ha caigut un dogma de la Biologia.
La revista Science (permeteu-me que em salti el clàssic adjectiu “prestigiosa”) publica al número d’aquesta setmana un article que suposa una revolució per a la bioquímica. Investigadors de la NASA ho han anunciat aquesta tarda en una conferència de premsa a la seu de l’agència espacial. Podeu veure més detalls del comunicat oficial de l’organisme en aquest enllaç.
La seva recerca suposa un canvi de paradigma pel que fa al que sempre havíem pensat sobre la vida. Fins ara, tots (i ho remarco, TOTS) els éssers vius que coneixem presenten els mateixos components bàsics: carboni (C), hidrogen (H), oxigen (O), nitrogen (N), sofre (S) i fósfor (P). Doncs bé, l’equip dirigit per Felisa Wolfe-Simon ha identificat un bacteri que no necessita el fósfor per a sobreviure, sinó que el pot substituir per arsènic (As).
El llac Mono, a Califòrnia. (Matt Frederick, Wikimedia)
El plantejament de base de l’equip que ha fet la descoberta era justament aquest: intentem identificar alguna forma de vida que suposi una excepció a la regla, que pugui funcionar d’una manera diferent a com ho fa tota la resta d’éssers vius. El lloc ideal per anar a buscar aquest ésser era el llac Mono, que es troba a l’est de l’estat de Califòrnia. Aquest llac presenta un ambient molt bàsic, i recull grans quantitats d’arsènic de les muntanyes del voltant. L’alta disponibilitat d’aquest element en lloc del fósfor va fer pensar als científics que potser alguns dels seus éssers vius podien utilitzar-lo com a susbstitut.
Una molècula de DNA. Els fosfats del seu "esquelet" apareixen en color crema (P) i vermell (O)
Un cop recollides les mostres in situ, van introduir-les en un medi de cultiu que reproduïa les condicions del llac al laboratori. Hi havia, doncs, riquesa d’arsènic i disponibilitat de tot tipus de nutrients. Excepte un: el fósfor. Van comprovar llavors que en aquest ambient hostil per a qualsevol altre organisme, alguna cosa hi podia crèixer. Una anàlisi més a fons va permetre comprovar que realment la soca GFAJ-1 (així s’anomena el bacteri en qüestió, de la família Halomonadaceae) absorbia l’arsènic del medi. A més, gràcies al marcatge radioactiu d’aquest element, es va veure que s’associava al DNA genòmic. Allà, l’arsènic hi feia la mateixa funció que el fósfor: actuava com una peça essencial de l'”esquelet” de la doble hèlix del DNA, com es veu a la figura.
La raó per la qual aquesta substitució és possible és senzilla: l’arsènic i el fósfor són dos àtoms molt semblants. De fet, formen part del mateix grup (la mateixa columna) de la taula periòdica, fet que ens indica que comparteixen moltes característiques. Són d’una mida força semblant, de manera que poden ser difícils de distingir per part de les cèl·lules. Aquesta semblança també explica perquè l’arsènic resulta tòxic per a la majoria d’organismes.
P i As comparteixen grup a la taula periòdica, juntament amb nitrogen (N), antimoni (Sb) i bismut (Bi)
Perquè tot i que en el cas del proteobacteri GFAJ-1 la substitució dels fosfats del DNA no en suposa la mort, l’ocupació per part de l’As d’aquesta posició suposa debilitar l’estructura de la molècula, fent-la mes fràgil (tal i com ha explicat aquest vespre el químic orgànic Steve Benner). I ja us podeu imaginar que un DNA fràgil no contribueix precisament a garantir la supervivència del seu hoste…
Aquesta fragilitat, però, s’ha comprovat en temperatures pròpies del nostre planeta. Aquesta delicadesa probablement es reduiria a temperatures molt inferiors, com les que es poden trobar a Tità, el satèl·lit de Saturn les característiques del qual han fet pensar sovint en la possibilitat que pugui allotjar vida.
I així s’explica també que aquesta recerca s’hagi dut a terme a la secció d’Astrobiologia de la NASA, dedicada a intentar localitzar pistes de l’existència de vida extraterrestre. Tot i que investigacions com la que avui us porto estiguin aparentment desconnectades d’aquest objectiu, cal tenir en compte que el primer pas per saber si hi ha vida “allà fora” és entendre a fons la vida “aquí dins”. Això inclou, per exemple, entendre’n l’origen, però també identificar possibles variants del que avui coneixem com a vida. Entre altres conseqüències, la possibilitat que el DNA (i altres molècules com l’ATP, responsable de l’emmagatzematge d’energia) es basi en l’arsènic ja es comença a considerar un element a tenir en compte a les escales d’habitabilitat que la NASA desenvolupa (com detallava aquesta tarda Pamela Conrad).
Una micrografia de la soca GFAJ-1
Aquí hi trobareu l’article original a Science (només per a ordinadors amb accés).
Nature també ha publicat ja la notícia (i aquí teniu la seva traducció al castellà a Ciencia Kanija), on detalla més el conjunt de proves que han dut els investigadors a pensar que realment som davant d’una autèntica novetat.
Us deixo també l’article del Pepquímic, que ha començat la feina abans i tot que acabés la conferència de premsa, que es podia seguir en streaming.
I aquí teniu les visions de dos del blogs de la secció de Ciència de l’Ara: Centpeus i Laetoli(actualització).
I com que cal ser justos, donem crèdit a en José Manuel Goig (@jmgoig a Twitter) per avisar-nos de la conferència, i a en Javier del Campo (@fonamental) per posar-me sobre la pista de quin seria l’anunci concret que s’hi faria.
El proteobacteri GFAJ-1 és, ja us ho podeu ben creure, un element que esmicola bona part del que consideràvem segur, i que obre la porta a una redefinició—si més no parcial—de la VIDA.
El que acabeu de veure és un paràsit en plena acció. Però tal i com explica molt bé (*)Sir Richard Attenborough en aquest documental de la BBC, no es tracta d’un paràsit normal.
El parasitisme és una relació freqüent entre dos organismes a la Natura. Fins i tot hi ha qui afirma que la meitat dels éssers vius són paràsits, ja que cada espècie té com a mínim un paràsit que s’aprofita d’ella. Deixant de banda que això sigui cert o no, és clar que els paràsits han creat tot tipus d’estratègies per continuar el camí de l’evolució.
Entre els paràsits, sovint hi trobem fongs. I entre aquests, n’hi ha molts del gènere Cordyceps (aquí en teniu una mica més d’informació wikipèdica) especialitzats en atacar insectes, motiu pel qual s’anomenen entomopatològics. Cada espècie de Cordyceps afecta una espècie concreta d’insecte, de manera que la seva evolució conjunta es converteix en una lluita per desempallegar-se del fong o continuar aprofitant-se de l’hoste.
La particularitat d’aquest cas en concret (posem-li nom d’una vegada: Cordyceps unilateralis), però, és que no només parasita el seu hoste (la formiga fustera, Camponotus leonardi), sinó que el converteix en un autòmat al seu servei. Un cop les espores del fong s’introdueixen al cervell de la víctima, comencen a alterar el seu comportament. L’objectiu és dirigir la formiga afectada cap a una zona concreta dels arbres, amb la temperatura i humitat adequades per al creixement del miceli (el cos) i l’esporangi (el bolet en si) del fong. Un cop allà, obliga la formiga a ancorar les seves mandíbules a les fulles i l’immobilitza. La pobra víctima mor, però encara farà dues últimes funcions per al seu paràsit: li servirà d’aliment i, també, de “test” on crèixer còmodament per generar noves espores. El resultat és evident en el vídeo, oi?
Cordyceps en acció sobre una de les seves víctimes
Sembla, a més a més, que aquesta manera d’actuar ve de lluny. Concretament, recentment s’han trobat pistes que mostren que fongs i formigues van entaular la relació actual fa com a mínim 48 milions d’anys. Podeu llegir-ho a Amazings.es, un projecte de creació recent portat per bloggers veterans, i que queda apuntat al blogroll d’iCIENTIFICats. A l’article podreu trobar més informació sobre la descoberta dels 48 milions d’anys, gràcies a un fòssil d’una fulla que presenta les marques característiques de les mandíbules de les formigues infectades.
[Em vaig oblidar de dir-vos que vaig descobrir l’article gràcies al twittero @DoctorMoriarty i al seu tumblr. Tots dos s’han de descobrir.]
(*) A la descripció del vídeo a YouTube, al peu, podeu trobar-hi tot el text de la narració en anglès, per cortesia de la gent de FreeScienceLectures. Ho sento, però no he trobat res amb subtítols…
Coneixeu altres casos semblants a aquest? Quins? Podeu parlar-ne als comentaris, i també remarcar que la Natura és cruel (i un pèl fastigosa) a vegades. Si us interessa la qüestió, no deixeu de veure alguns dels vídeos relacionats que us ofereix YouTube.
Ja arriba la Diada de Sant Jordi d’aquest 2010. Un dia ideal per sortir al carrer—ja sigui a Barcelona ,amb la Rambla plena a vessar, o a qualsevol altre racó de Catalunya i voltants—i deixar-se endur per l’olor de roses, els cops de colze, a les paradetes de llibres, els autors mediàtics i no tant mediàtics signant llibres… I tot i que demà no és pas l’únic dia de l’any per comprar llibres, aprofiteu-ho, que hi ha descompte!
I justament per celebrar Sant Jordi, reprenc iCIENTIFICats fent-vos una recomanació literària que potser voldreu aprofitar. El cert és que ja fa setmanes que vaig comprar (i devorar, més que llegir) aquest llibre, i que en volia parlar, així que l’excusa de Sant Jordi és ideal. Es tracta de Les grans epidèmies modernes, una obra del científic català instal·lat al Regne Unit Salvador Macip, editada per La Campana, i de la qual us deixo la fitxa aquí mateix.
L'investigador i divulgador Salvador Macip
Macip (que disposa també d’un blog i ha escrit una mica de tot: novel·les, relats…) és llicenciat en Medicina. La seva tasca com a investigador el va portar en primer lloc a Nova York, on va començar a treballar en càncer i mecanismes de mort cel·lular. Aquesta darrera és encara la seva línia de treball preferent, dins del grup propi amb el qual compta actualment a la Universitat de Leicester. Durant aquests anys, s’ha dedicat també a divulgar la ciència, tant la seva tasca com la de molts altres. Les grans epidèmies modernes és, de fet, el seu segon llibre després d’Immortals, sans i perfectes.
La seva feina l’ha portat també a estar en contacte amb investigadors dedicats al món dels microorganismes, que són els grans protagonistes del llibre que us comento avui. De fet, tota la primera part del llibre es dedica a explicar-nos què (o qui) són els microbis. El primer que es demostra és que són els nostres “companys de viatge“, sense els quals la nostra vida no seria possible. A partir d’aquí, es comença a parlar d’aquells microorganismes que ens fan la vida més complicada amb les malaties que provoquen, la importància de conèixer-los per fer-hi front—i els riscos que pot suposar aquest coneixement—i es repassen una sèrie de malalties amb poca difusió però molt perilloses.
La portada del llibre
La segona part es centra ja pròpiament en les quatre grans epidèmies que han marcat la Humanitat en els darrers temps, i que són la principal preocupació per al futur. Aquest apartat comença amb la grip, recordant les grans pandèmies de 1917-18 i les dels dels anys 60 i 70. Salvador Macip fa també una explicació detallada del brot de grip A H1N1 que ens ha afectat aquest hivern, com s’ha gestionat i es posiciona (com jo mateix) a favor de les decisions preses per l’OMS, tot i remarcar la necessitat d’aprendre dels errors comesos. Després d’aquest capítol tan extens (i oportú), passem a llegir sobre la SIDA, la gran pandèmia de finals del segle XX i que encara marca i marcarà moltes vides durant el XXI, tot i que gairebé l’haguem oblidat al Primer Món. Per últim, els dos capítols més breus però no per això menys interessants, es centren en la tuberculosi (el recent auge de la qual va justament associat a la SIDA) i la malària (un més dels grans mals de l’Àfrica, que a més se’ns pot apropar bastant amb les noves condicions climàtiques).
En resum, es tracta d’un llibre molt entretingut i que es llegeix a gran velocitat. Això no evita, però, que l’autor expliqui clarament la importància de conèixer bé els microorganismes i les malalties que alguns d’ells poden causar. I ho fa amb rigor i una molt bona documentació, facilitant-nos també eines perquè puguem ampliar la informació a Internet. I a més a més, gràcies en bona part a la repercussió actual de la grip (ara s’ha complert un any de l’inici de la nova pandèmia a Mèxic), tenim una peça d’actualitat a les mans. Què més se li pot demanar a un llibre del Sant Jordi 2010?
Bona Diada a tots!
PD: Més recomanacions, per exemple, al blogfonamentaldel Javier del Campo. Us deixo aquestes perquè són les que tenia més a mà. Si en sabeu més, comenteu-m’ho i les afegiré al post.
Un vídeo curtet per aquesta nova entrega del Vídeo de la “Setmana”. En què us fa pensar el que heu vist? Bé, no cal posar-hi massa imaginació per reconèixer el batec del cor. En realitat, es tracta de cèl·lules cardíaques que estan duent a terme la seva funció: bategar de manera coordinada, com ho fan una seixantena de vegades per minut al nostre cos. La qüestió és, però, que aquests cardiomiòcits—cèl·lules de la musculatura cardíaca—eren fa tot just uns mesos cèl·lules de la pell (fibroblasts més concretament). Sorprenent, oi?
Aquest vídeo el podeu trobar també a YouTube o a la seva font original. Va aparèixer fa uns dies al blog (altament recomanable) Apuntes científicos desde el MIT, escrit per en Pere Estupinyà, un bioquímic i divulgador científic que actualment treballa a Washington DC. Al post explica l’origen del vídeo, i com s’aconsegueix aquesta misteriosa transformació de cèl·lules de la pell a cèl·lules cardíaques. De fet, les cèl·lules que heu pogut veure són Induced Pluripotent Stem Cells (d’ara endavant, iPS), o cèl·lules mare pluripotents induïdes.
En aquesta darrera paraula hi ha la clau per entendre el procés del qual ara parlaré. Les cèl·lules mare (o cèl·lules soca, en una denominació més correcta) són aquelles cèl·lules d’un organisme que encara no s’han diferenciat totalment, i poden potencialmentconvertir-se en diferents tipus cel·lulars. Durant el desenvolupament d’aquest organisme, es produeix una limitació progressiva dels diferents “futurs” que els esperen a les seves cèl·lules:
El zigot (la cèl·lula resultant de la fecundació) és totipotent: té la capacitat potencial de convertir-se en qualsevol tipus cel·lular de l’individu adult.
A mesura que avança el desenvolupament, cada individu passa per les fases d’embrió, fetus i juvenil. En paral·lel, aquesta cèl·lula inicial es divideix moltíssimes vegades, i les seves descendents veuen progressivament reduït el ventall de possibilitats cel·lulars que tenen al davant; passen, doncs, a ser cèl·lules pluripotents (les cèl·lules de la masssa interna dels blastocists) i, més endavant (en estadis més avançats i fins i tot com a reserva en certs teixits adults), multipotents.
Finalment, cadascuna d’elles es diferencia (es converteix) en un hepatòcit, una neurona o qualsevol altra cèl·lula habitual al nostre cos, un estadi que ja no abandonaran: són, doncs, cèl·lules unipotents.
A mesura que el desenvolupament avança, es va definint el futur de cada cèl·lula derivada del zigot totipotent original. Font: Wikipedia
En general, quan sentim a parlar de cèl·lules mare, ens en vènen al cap dues tipologies: les embrionàriesi les adultes. De fet, són simplement cèl·lules que es troben en estadis diferents de la seva progressiva diferenciació. Les cèl·lules mare derivades d’embrions tenen el seu potencial gairebé intacte i poden esdevenir pràcticament qualsevol tipus cel·lular. Les cèl·lules mare derivades de teixits adults (la medul·la òssia, el greix o les capes més profundes de la pell, per exemple), en canvi, presenten una versatilitat menor i només podran esdevenir aquells tipus cel·lulars amb els quals estan emparentades més directament.
L’aplicació més evident d’aquestes cèl·lules, de la qual tots hem sentit parlar als mitjans, és la medicina regenerativa. Les cèl·lules mare adultes no provoquen problemes de rebuig pel fet que es poden obtenir del pacient, però tenen un potencial limitat i només es poden aplicar en certs teixits. Aquesta és una dificultat que es pot evitar amb les cèl·lules mare embrionàries, que presenten la capacitat de donar lloc a pràcticament qualsevol teixit. Les dificultats tècniques apareixen, en aquest cas, per la dificultat de controlar el seu creixement (el que pot provocar càncers) i perquè poden generar rebuig en pacients no-compatibles. A banda, hi ha les dificultats ètiques associades a la manipulació d’embrions, que són encara més grans quan pensem que la solució al problema del rebuig seria l’obtenció d’un embrió clònic del pacient.
Cèl·lules mare de ratolí... i cèl·lules mare de Kukuxumusu (Genial el calendari de 2009! Un cop més, gràcies.)
Quina és la solució d’aquest dilema, doncs? Exactament, les cèl·lules iPS. Tal com dèiem abans, es tracta de cèl·lules pluripotents induïdes. Ja sabem que la pluripotència ens indica la capacitat de diferenciar-se en diversos tipus cel·lulars. Parlem doncs de la importància que siguin induïdes: són cèl·lules mare que, de fet, no eren cèl·lules mare, sinó cèl·lules diferenciades en un teixit adult, en aquest cas la pell. Afegint-hi i induint-hi l’expressió de quatre (!) gens, aquestes cèl·lules perfectament limitades per dur a terme la seva funció de pell recuperen la potencialitat que havien tingut en el passat.
Les iPS cells es van obtenir per primer cop el 2006 en ratolins, i l’any següent ja es va aconseguir reproduir el resultat amb cèl·lules humanes. D’acord amb els primers estudis de Yamanaka el 2006, els quatre gens que cal afegir-los (o, més ben dit, transfectar-los utilitzant un vector víric) són aquests: Oct3-4, Sox2, c-Myc i Klf-4. Els dos primers són molt importants per mantenir la pluripotència i se n’ha comprovat la presència a les cèl·lules mare “normals”. En analitzar-les, s’ha vist que aquestes cèl·lulespresenten la majoria de característiques pròpies de les cèl·lules mare: alta capacitat de proliferació, aspecte similar, expressió de gens característics, alta activitat de les telomerases (les recordeu? si no, aquí us en parlo)… Fins i tot són capaces de passar “desapercebudes” en un embrió, i donar lloc així a individus quimera: en part normals, en part iPS (com es veu a la figura).
El procés d'obtenció de les "iPS cells". Cliqueu-hi per accedir a la figura i el peu de foto originals a Nature
Durant aquests quatre anys, el procés de generació de cèl·lules iPS s’ha anat refinant. S’han utilitzat gens lleugerament diferents però pertanyents a les mateixes famílies, se n’ha eliminat algun perquè s’ha comprovat que no era imprescindible per al procés… En aquest aspecte, destaca la supressió de c-Myc, ja que és un oncogen: això permet una major proliferació d’aquestes cèl·lules, però també és responsable que aquestes cèl·lules puguin esdevenir tumorals (si fa no fa en un 20% dels casos). Evitant-ne l’ús, el procés de generació de les cèl·lules iPS és una mica més lent, però si fa no fa igual d’eficient. Podeu ampliar la informació amb més dades tècniques a la Wiki (en anglès).
Els usos d’aquestes cèl·lules són diversos, com heu pogut veure al post d’Apuntes científicos…, però l’ús més obvi és un cop més el de la medicina regenerativa. Un cop recuperada la seva pluripotencialitat, només cal convertir aquestes cèl·lules en el tipus que més ens convingui, és a dir, tornar a restringir-los clarament el destí, però aquest cop adoptant unes funcions diferents a les que feien originalment. Això s’ha de fer en primer lloc en cultius cel·lulars al laboratori, i és la tasca en la qual es centren avui els investigadors. Els cultius es suplementen amb els diversos factors (gens i proteïnes específics) necessaris per imitar el procés que té lloc de manera natural al desenvolupament, per arribar a fer d’aquesta manera cèl·lules necessàries per al tractament d’un fetge, un cor o un cervell d’un malalt.
Com moltes altres tècniques, som només en un estadi inicial, i pot ser que els seus fruits no siguin tan grans com les esperances que hi estem posant. La decepció just després d’una gran expectació és freqüent en aquest camp (recordeu el cas de la teràpia gènica, per parlar d’un exemple recent), però de ben segur que la recerca val la pena i ens continuarà proporcionant satisfaccions, de les quals el vídeo d’avui només és una petita mostra.
Actualització del 2 de febrer. Just l’endemà de publicar aquest post, El País anunciava la notícia que aquesta tècnica pot quedar superada aviat: en un article publicat a Nature es demostrava que és possible el pas directe de fibroblats a neurones, sense travessar l’estadi d’iPS. Vies complementàries?
Si teniu algun suggeriment pel blog, voleu fer alguna pregunta que no podeu respondre o no sabeu com passar l'estona, podeu fer-m'ho arribar a aquesta adreça:
icientificats[at]gmail[dot]com
—i els riscos que pot suposar aquest coneixement—i es repassen una sèrie de malalties amb poca difusió però molt perilloses.
iCIENTIFICats 