Category Archives: Recerca

Dia de Reis al CERN

Els que seguiu iCIENTIFICats a Facebook i/o Twitter ja sabeu que un servidor va passar uns dies a Ginebra. Tot i que per mantenir la meva reputació us podria assegurar que ja entrava als meus plans visitar el CERN, us enganyaria. El cert és que fer un tomb per un dels centres de recerca més importants d’Europa només em va venir al cap en adonar-me que és l’estació terminal de la línia 14 del tramvia de la ciutat suïssa.

L’Organització Europea per a la Recerca Nuclear (l’acrònim CERN ve del francès) va fundar-se el 1954, com una manera d’unir en un esforç comú l’Europa destrossada per la Segona Guerra Mundial. Des del primer moment es va plantejar instal·lar-ne la seu a Suïssa, país ben conegut per la seva neutralitat (i la seva xocolata). Des de llavors, i durant més de 50 anys, els seus gairebé 10.000 investigadors han intentat posar una mica més de llum sobre el món de la física de partícules.

El recorregut de l'LHC sota la frontera alpina. Els llums verds i vermells representen feixos de protons llançats en els dos sentits fins a xocar tot alliberant grans energies

Quan es parla del CERN, un té la sensació que tot és gegantí. El 2009 disposava d’un pressupost de 724 milions d’euros, aportats pels 20 països membres (Espanya n’és el cinquè contribuent, amb un 8,5% dels fons). Contè la màquina més gran del món, l’LHC (Large Hadron Collider, o Gran Col·lisionador d’Hadrons), un accelerador de partícules ubicat en un túnel de 27 km de longitud que travessa la frontera francosuïssa 100 metres per sota dels Alps. Des de la seva posada en marxa el 2009 s’hi generen feixos de protons (o d’ions de plom) que fan unes 11.000 voltes cada segon al túnel. Aquests feixos arriben a xocar amb una energia de 14 TeV, concentrada en tot just un parell de nanòmetres. Així es generen explosions que disparen leptons, muons, quarks i bosons diversos. Totes aquestes partícules es detecten als sensors dels quatre experiments que el CERN té en marxa ara mateix: ATLAS, ALICE, LHCb i CMS són els noms dels buscadors de l’arxifamós bosó de Higgs. Cada experiment recull les dades d’un detector al voltant dels carrils de l’accelerador; cadascun d’aquests detectors fa 40 metres de llarg i 25 d’alçada.

L'interior d'un dels detectors de l'LHC, amb imants basats en superconductors que necessiten temperatures prop del zero absolut per funcionar.

Podria continuar molta estona, però us aconsello que visiteu vosaltres mateixos el complet lloc web del CERN. O encara millor, que el veieu in situ. Perquè, efectivament, el pot visitar tothom qui vulgui a un preu molt interessant: totalment gratis!

Això és així perquè el CERN, a banda de fer recerca bàsica sobre física de partícules, generar noves aplicacions a partir de la seva feina (sabíeu que la intranet del CERN és l’origen d’Internet?) i unir els científics europeus i del món en una tasca conjunta, vol explicar a la gent què fa. Per aquest motiu, disposen d’un programa de comunicació al públic que a mi em sembla exemplar.

Per una banda, el visitant pot visitar dues exposicions obertes al públic pràcticament de manera ininterrompuda. La primera, Microcosm, es centra en explicar els fonaments de la física de partícules, les quatre forces que actuen a l’Univers i com s’aspira a poder unificar-les en una de sola gràcies a la Teoria del Tot. A partir d’aquí trobem una descripció dels quatre experiments (que abans esmentàvem) amb què es treballa a l’LHC i dels resultats que permetran confirmar (o refutar) el model estàndard en què la Física es basa actualment. En segon lloc, Universe of particles ens mostra algunes de les peces úniques del CERN (com ara l’article amb què va nèixer Internet o alguns sensors d’un antic accelerador) i com, realment, vivim en un món ple de partícules.

L'edifici que allotja l'ATLAS, únic experiment situat dins de Suïssa

A més a més, però, el CERN també ofereix la possibilitat d’una visita guiada per una part de les seves instal·lacions. Les places per assistir-hi són limitades (al voltant de 20 cada dia), però si us hi apunteu podreu veure un vídeo de la història del CERN i visitar l’edifici on s’ubica l’ATLAS. I tot això, en companyia d’un guia del centre mateix (des d’una investigadora a un administratiu). Tot i que vaig quedar un pèl decebut amb aquesta visita (segurament a causa de les altes expectatives), us aconsello no deixar-la passar.

Molt lícitament us podeu preguntar: i aquest per què ens explica tot això ara? Doncs perquè, a banda de fer-vos dentetes i animar-vos a conèixer el CERN, no em vaig oblidar de vosaltres.

Estimats lectors, aquí teniu el regal de Reis (tardà) d’iCIENTIFICats:

Una estoreta de ratolí i un imant gentilesa dels Reis d'iCIENTIFICats

Per agrair-vos la confiança (i la paciència amb la manca d’actualitzacions), sortejaré aquest detallet entre tots els que retwittegeu la foto a Twitter, hi cliqueu M’agrada al Facebook o comenteu el post aquí abans del 12 de febrer a les 23:59. A més a més, si el comentari al post inclou recomanacions sobre altres instal·lacions de recerca que puguem visitar, tindreu tres números al sorteig, que faré el 13 (o 14) de febrer. Llavors ja em posaré en contacte amb el guanyador per trobar la millor manera de fer-li arribar el premi.

Gràcies, doncs, per iCIENTIFICar-vos i fer millor el blog!

Anuncis

5 comentaris

Filed under Blog, Física, General, Recerca

Llums, càmeres i… potencials d’acció!

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:

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.

6 comentaris

Filed under Biologia, Col·laboradors, Medicina, Recerca

La navalla suïssa biològica

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.

3 comentaris

Filed under Biologia, Canvi climàtic, Recerca

Un resultat negatiu també és un resultat

La idea resulta lògica, oi? Un resultat sempre és un resultat, sigui positiu o negatiu. Doncs això tan obvi no sempre es veu així al “mundillo” de la Ciència. Per entendre-ho, però, abans cal explicar com funciona aquest món:

La Ciència o, més ben dit, la ciència acadèmica, gira al voltant d’un element principal: les publicacions. Si tu publiques (si el teu grup publica), és més senzill aconseguir diners per investigar, guanyes prestigi, el teu currículum millora i pots optar a millors llocs de feina… Tot això afavoreix que continuïs publicant, i així el cicle torna a començar. El mecanisme és senzill, oi? Bé, doncs, avancem.

La Ciència gira al voltant dels papers (articles científics): llegir-ne buscant idees i publicar-ne com més millor

I què es publica? La resposta lògica (i correcta): els resultats de la recerca. I en aquest punt és on hem de posar-hi un “Sí, però…

, es cert que els científics publiquen els resultats de la recerca que han fet. Però en la immensa majoria de casos NO publiquen (no sé si dir publiquem) tots els resultats, sinó només aquells que els donen la raó, els que confirmen la seva hipòtesi. I això per què ho fan? Volen amagar-nos alguna cosa? No, és clar: senzillament no es dóna valor als resultats negatius.

Des del meu punt de vista (i tinc la sensació que no sóc l’únic que pensa així) aquest és el gran problema de la publicació científica avui en dia. I és un problema perquè—al meu entendre—alenteix la Ciència. El fet que els resultats negatius no es publiquin els converteix en invisibles i, per tant, es repeteixen una vegada i una altra en laboratoris de tot el món… sense ni tan sols saber-ho!

Parleu amb qualsevol persona que es dediqui a la ciència professionalment, i us podrà dir com n’és de frustrant que un experiment “no surti“. Moltes vegades aquest experiment significa setmanes o mesos de feina, seguir protocols estrictament per no ometre’n cap pas, allargar les jornades al laboratori perquè entre pas i pas del protocol has d’esperar un parell d’hores… i creuar els dits perquè, després de tot aquest esforç, el resultat sigui justament el que esperes. I no. El coi d’experiment no surt com esperaves.

Toca repetir-lo. Si hi ha sort, podràs reprendre’l en algun punt intermig del procés; si no n’hi ha, doncs tornem-hi des del principi. Probablement, la repetició no servirà de res. Llavors és el moment de repassar tot el protocol per comprovar que no has comés cap error: sí, el material era el necessari i tenia la qualitat necessària; no, no m’he saltat cap pas; sí, és clar que la màquina estava endollada… Com és lògic, a vegades apareixeran errors humans, o algun reactiu fet malbé, que hi donaran una explicació. Però altres cops, l’experiment no surt per la senzilla raó que no pot sortir: la hipòtesi era errònia o, com a mínim, no es pot demostrar amb aquell procediment concret.

L'autèntic dia a dia del laboratori?

Tot aquest procés, l’acurada feinada de l’abnegat treballador de la Ciència, no sortirà mai a la llum. I, encara pitjor, és possible (fins i tot probable) que algú de l’altra punta del planeta  es trobi en la mateixa situació i tampoc ho expliqui. L’error (o més ben dit, el plantejament lògic però erroni) es pot repetir així ad infinitum. Em sembla que estareu d’acord que això és un problema, i més quan aquests experiments costen calés (sobretot calés públics).

Les raons per no publicar els resultats negatius són diverses, i aquí us en proposo unes quantes, però estic segur que entre tots en podem trobar més:

  • Un resultat negatiu pot servir per desmuntar altres resultats. En general, la ciència es basa en aportar arguments que recolzen una hipòtesi. Els resultats contraris poden contribuir a desfer aquells que suporten la hipòtesi; però també és possible que, simplement, aquell experiment en concret no sigui el més adequat per provar una determinada idea. Sigui com sigui, fins i tot si l’investigador ha errat en la seva hipòtesi (equivocar-se és, en bona part, la base del progrés científic), seria bo anunciar els resultats negatius, ja que això serà útil a tots aquells que treballen en el mateix camp.
  • Un resultat negatiu no ven. Tant en revistes científiques com als mitjans de comunicació es dóna valor al fet que A demostri B (i no al contrari), i es pensa en l’avenç pràctic que això pot suposar. El resultat negatiu no suposa fer un pas endavant, sinó quedar-nos on érem. Des del meu punt de vista, però, es pot convertir en un pas al cantó per seguir avançant per un camí paral·lel. Això sí, aquesta idea no sembla massa estesa entre els implicats en la publicació científica…
  • Un resultat negatiu no es pot demostrar. Tècnicament, no hi ha manera d’estar segur que un resultat és negatiu. Molts possibles errors poden fer que un resultat positiu es torci. En canvi, un cop tens el resultat positiu, ja està clar que ho has fet tot bé (de fet, cal replicar-lo independentment, però el més difícil ja està fet). És clar que, amb la demostració del negatiu, tot és posar-s’hi:

El repte de demostrar un negatiu (PhD Comics by Jorge Cham)

Tot i aquests inconvenients, hi ha qui “s’atreveix” a oferir un lloc on publicar aquests resultats negatius: dos exemples que he trobat (més ben dit, que m’han trobat) són Journal of Negative Results – Ecology and Evolutionary Biology i Journal of Negative Results in Biomedicine. Aquesta darrera revista es presenta com un lloc on es promou “la discussió de resultats inesperats, controvertits, provocatius o negatius en el context dels principis [científics] actuals”.

Em sembla que aquestes iniciatives són essencials per afavorir la publicació de molts d’aquells resultats que són importants i que, d’un altra manera, es quedarien al tinter, fet que acaba provocant la repetició absurda d’experiments.

Espero que aquests temes més relacionats amb el món acadèmic us semblin atraients, i confio sobretot que aquells que fan vida al laboratori ho trobin interessant i vulguin aportar-nos també la seva visió de la qüestió. I per obrir el debat, us llenço unes quantes preguntes: Penseu que cal publicar els resultats negatius? Us estalviaria feina i “patiment”? Publicaríeu en revistes com les citades, fins i tot si el factor d’impacte no és gaire elevat? Espero  les vostres respostes i que comencem un bon debat.

PD: Preparant aquest post, vaig trobar un altre blog on també es tracta aquesta qüestió. De fet, és d’on he tret una de les imatges de més amunt; allà també es presenta una altra revista amb l’objectiu d’avançar en el coneixement sorgit de manera inesperada: Journal of Serendipitous and Unexpected Results.

5 comentaris

Filed under General, Recerca, Visions

2010: Diversos resums en un resum

Ja fa uns quants dies que hem inaugurat el 2011, però això no és motiu per deixar abandonat el balanç de 2010. La darrera quinzena de l’any és tradicional que revistes i blogs ens resumeixin el més destacat dels darrers mesos. Us en proposo un recull aquí, aportant-hi algunes idees personals i alguna proposta recollida a Facebook.

Comencem amb els que Nature i Science han considerat com els líders de les seves classificacions respectives:

Port-au-Prince (Haití), després del terratrèmol (Font: Mirror/Reuters)

Els britànics (Nature) s’han fixat, més que en un descobriment, en una constatació: 2010 ha estat un any en què els desastres naturals ens han sacsejat (mai més ben dit) amb especial virulència. És tòpic afirmar que la Natura ens demostra que som molt poca cosa, però això no ho fa menys cert. Els terratrèmols d’aquest any han estat molt intensos (el de Xile va arribar a una magnitud de 8,8 a l’escala Richter), però sobretot han sigut especialment devastadors: el d’Haití (avui fa un any), tot i ser “només” de magnitud 7,1, va deixar 230.000 morts i un milió llarg de desplaçats (una situació agreujada per la recent epidèmia de còlera). A banda, el volcà Eyjafjallajökull va monopolitzar les portades durant setmanes, a causa del bloqueig de l’espai aeri que va provocar. Per últim, sembla que es constata un augment de fenòmens climàtics extrems: sequera a Rússia, inundacions a Paquistan (relacionades amb la Niña)… que de ben segur que continuaran augmentant els propers anys.

La primer màquina quàntica. Fixeu-vos en l'escala (Font: Wikipedia)

Per la seva banda, la revista americana ha posat al capdamunt del seu rànquing la primera màquina quàntica. Els seus fabricants, a Califòrnia, han construït per primer cop un objecte que es troba en dos estats simultàniament: la petita làmina d’alumini que el constitueix vibra molt i poc al mateix temps. Per a aconseguir-ho, cal refredar-la fins a un estat basal de mínima energia i després, gràcies a la seva interacció amb un solc quàntic, elevar-ne mínimament l’energia per generar la simultaneïtat dels dos estats. És evident que aquest—tot i ser només un primer pas—és un moviment clau per, primer, entendre millor la mecànica quàntica i, també, avançar en la computació quàntica.

Després d’aquest divergència inicial en la màxima fita de la ciència durant 2010, però, totes dues revistes es posen d’acord, i coincideixen en tres dels altres 10 integrants de la llista:

L’equip de Craig Venter (creador de Celera Genomics, empresa implicada en la seqüenciació del genoma humà) ha fet un pas més cap a la creació de vida artificial: han presentat en societat el primer organisme amb un genoma totalment sintètic. De fet, es tracta de la reconstrucció “peça a peça” del cromosoma del bacteri Mycoplasma mycoides, que es va introduir en una altra cèl·lula bacteriana del mateix gènere. Des d’aquell moment, aquesta cèl·lula (i les seves descendents) viu seguint les instruccions del seu nou genoma artificial.

Diversos investigadors del Max Planck Institut alemany, liderats per Svante Pääbo, han demostrat la presència de gens neandertals en poblacions actuals d’europeus i asiàtics. Aquest fet dóna per fi resposta a una de les preguntes tradicionals de la paleontologia: Neanderthalensis i Sapiens ens vam creuar en algun moment? Aquests resultats han estat possibles després que el mateix equip seqüenciés, el 2009, el genoma del Neandertal.

L’última gran coincidència es centra en els dos nous mètodes de prevenció de la infecció per VIH que s’han presentat els darrers mesos, basats en medicaments antiretrovirals. Aquests normalment s’utilitzen per controlar la infecció un cop s’ha produït. El primer sistema és un gel vaginal on s’ha dissolt un d’aquests fàrmacs, el segon consisteix en la ingesta preventiva (per via oral) d’un altre compost. Tots dos han reduït el risc de contagi en les poblacions en què s’han provat.

Tres "hits" de 2010: gens de Neandertal dins nostre, bacteris amb genoma sintètic i noves mesures per prevenir la SIDA

Tal com ens apunta el Pere Estupinyà al seu particular i molt complet resum, les apostes per a triar la notícia científica de l’any anaven orientades bé cap als Neandertals, bé cap al “bacteri sintètic”. Ja hem vist que no ha estat així. Això no invalida el fet, però, que com s’apunta en aquest post que recull també el més rellevant que ens ha explicat al seu blog, 2010 sigui (novament?) l’any de la genètica. De fet, la llista de Science (accés amb subscripció gratuïta) cita altres fites molt destacables en aquest àmbit: la identificació de nous gens responsables de malalties rares, les noves tècniques de reprogramació genòmica (essencials per a l’ús de cèl·lules mare; veieu aquest post) i un nou mètode per generar knock-outs (individus als quals manca un únic gen en concret) en rates.

Aquí és on Nature torna a divergir. De fet, el seu llistat s’orienta molt més a destacar alguns aspectes més socials relacionats amb la recerca. Aquesta tendència, que ja es veu en l’elecció de la notícia líder, queda patent en aquests altres punts que destaca: el bloqueig de les polítiques orientades a frenar el canvi climàtic, els alts i baixos amb la recerca amb cèl·lules mare als EUA o les retallades de fons per a recerca a Europa.

Halomonadaceae capaços d'alimentar-se d'arsènic, el boom polèmic de l'any

És també a Nature on han decidit destacar una de les més grans descobertes de l’any… o si més no la més polèmica. A finals d’any es va  anunciar que científics de la NASA havien identificat per primer cop un bacteri capaç de viure de l’arsènic. Ja us vaig explicar el canvi de paradigma que això suposa per al que anomenem Vida. Sembla, però, que l’article ha estat durament criticat, com veiem al blog de la biològa Rosie Renfield (el debat continua en entrades posteriors). A l’espera de veure on arriben aquestes crítiques, sens dubte jo i alguns lectors del blog (com la Sara, que ho diu al Facebook) hauríem situat el GFAJ-1 en el nostre top particular. També ho hauria fet el blog Alt1040, que ens resumeix importants descobertes de 2010 sobretot als àmbits de la medicina i l’astronomia, menys valorats a les revistes.

Per arrodonir el resum iCIENTIFICat de 2010, deixeu-me afegir-hi només uns darrers apunts personals:

– Als experiments del CERN i l’LHC (Large Hadron Collider) sembla que els costa posar-se en marxa, però aquest any ja s’ha aconseguit, i em sembla que això ja no hi ha qui ho pari. No sabem fins on arribarem, si acabarem trobant el bosó de Higgs o qualsevol altra partícula inesperada, però de moment s’han pogut capturar 38 antihidrogenits durant un temps significatiu. I això què vol dir? Doncs teniu respostes a l’excel·lent La Pizarra de Yuri.

– Fa temps que sabem que la biodiversitat està amenaçada, però tot i així encara ens sorprenem contínuament amb noves espècies (que sovint passen directament a les files del risc d’extinció). Novament la Sara és qui ens proposa aquest recull de TreeHugger amb algunes de les més espectaculars de l’any. Particularment, em quedo amb la llagosta peluda…

– Aquest 2010 ha nascut un diari nou en català. Deixant de banda altres aspectes, us el destaco aquí perquè l’Ara disposa d’un interessant i ben farcit punt de trobada dedicat a la Ciència, amb notícies i blogs. No us sembla una bona notícia?

Espero que aquest recull us sembli interessant, tot i que sigui un refregit de la feina de molta altra gent. Ben segur que hi trobeu a faltar moltes notícies, moltes novetats, moltes curiositats… Doncs va, no us talleu i compartiu les vostres idees i enllaços amb tots.

2 comentaris

Filed under General, Notícies, Recerca

La NASA ens canvia la Vida

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.

9 comentaris

Filed under Astronomia, Biologia, Notícies, Química, Recerca

Fum de tercera mà: what is it?

Third-hand smoke, a risk not at first sight

The description of new toxic products derived from tobacco smoke reveals an unknown threat for health

Although a smoker and the smoke of his cigarettes have already left the room you have just entered, your health is still menaced by third-hand smoke.

The risks of first-hand smoke (inhaled by smokers) and second-hand smoke (inhaled by passive smokers) have been known for a long time. Society in general and smokers in particular have grown more and more aware of their harmful effects. For instance, in their own households, smokers and non-smokers alike generally protect their children from direct exposure to smoke.

However, third-hand smoke does not seem to cause the same concern. It is possible that this is due to the fact that it cannot be seen, as opposed to the cases previously mentioned. In spite of this, it can even be more dangerous: apart from being inhaled, the chemicals that form third-hand smoke can be ingested or absorbed through skin.

The expression ‘third-hand smoke’ was first used by researchers at Harvard University in 2009. They coined the term to refer to the wide range of products that remain in the environment once tobacco smoke has disappeared. In a study published recently, the concept was further extended. Research led by members of Berkeley University proved that nicotine—which easily adheres to multiple surfaces—reacts with nitrous acid present in the air, thus generating nitrosamines.

Some nitrosamines are present in tobacco smoke itself, but researchers have demonstrated that exposure to nitrous acid causes a 10-fold increase in their concentration. Just like many of the other chemicals that form cigarette smoke, nitrosamines are carcinogenic, but their effect has not been quantified yet.

These compounds cling to hair and clothes, cushions, carpets… Therefore children, who may crawl over surfaces where these products settle, are most exposed to the risks associated with third-hand smoke. The only safe way to avoid hazards due to third-hand smoke is quitting smoking, as ventilation is not an effective method to get rid of its toxic products.

Apart from actions undertaken individually, reducing the citizens’ exposure to tobacco is a major concern for governments too. After Ireland first applied a smoking ban in 2004, several countries followed suit to different extents. These recent findings may provide a new argument for the application of stronger anti-smoking regulations in public areas.

—————————

Benvolguts lectors, si us plau disculpeu-me el retard en actualitzar. Les dues darreres han estat unes setmanes mogudetes. En bona part, la causa ha estat aquest text. Si m’ho permeteu, us el deixo en anglès…

Tenint en compte que a Andorra estem en plena recollida de signatures per a impulsar una llei anti-tabac als espais públics (aquí teniu la causa al Facebook) he pensat que l’article ens podia portar tots a reflexionar una mica més sobre els perills no tan evidents del fum del tabac: el “fum de tercera mà”.

Perquè us en feu una idea, podeu consultar a la Wiki quina és la legislació actual pel que fa al tabac a diversos països. També hi trobareu la llegenda del mapa següent:

Si us interessa el tema, digueu-ho als comentaris i us puc passar alguns enllaços interessants amb més informació. I ja que parlem de comentaris: Com veieu la qüestió de la legislació anti-tabac? Esteu d’acord amb la iniciativa andorrana? I amb l’enduriment de la llei a Espanya, que pel meu gust està trigant massa?

8 comentaris

Filed under Medicina, Política, Recerca