VdM: Despullats per Google

John Mayer- Your body is a wonderland (un bon acompanyament pel vídeo)

A dia d’avui, Google no té rival a l’hora de presentar eines interessants i, sobretot, gratuïtes. Tot i algunes pífies recents (ejem… us sona Google Buzz?) i el fet que Facebook ja l’hagi superat en trànsit el 2010 (això va passar per primer cop el març de l’any passat, i el global de l’any ho confirma), per mi està clar que Google continua oferint uns serveis de gran valor a preu 0.

Això és possible, en bona part, per la particular manera de treballar a Google (aquí teniu un reportatge de fa un cert temps sobre el Googleplex, i aquí un vídeo de mostra). És ben sabut que els seus treballadors poden dedicar un 20% del seu temps a fer crèixer projectes personals, sovint idees boges. D’aquí n’ha sorgit—entre altres—GMail, o moltes de les eines que es desenvolupen sota el paraigua de Google Labs.

Si teniu un compte de Google i activeu l’opció “Labs”, podreu tenir el privilegi de provar noves funcionalitats que encara estan desenvolupant. I és dins d’aquestes opcions que han creat Google Body, un navegador per l’anatomia humana que funciona de manera molt similar a Google Maps i Google Earth. Les seves virtuts queden prou clares en el vídeo que ençapçala aquest post: podem moure’ns amb total llibertat pel cos d’aquesta noia, veure’l des de qualsevol angle, aprofundir-hi capa a capa…

Us deixo aquí un parell de captures del detall i utilitat d’aquesta aplicació:

Òrgans tous interns, sistema circulatori i sistema nerviós

Un detall de tota la musculatura facial i els vasos sanguinis que ens recorren el cap

El control s’exerceix bàsicament de dues maneres. En primer lloc, la barra lliscant horitzontal ens permet anar “pelant” el cos de la noia, quedant-nos cada cop amb capes més internes. Així, traiem (per aquest ordre) la pell, la musculatura, l’esquelet, els òrgans tous, el sistema circulatori i, per acabar, el sistema nerviós. Per altra banda, les barres lliscants verticals ens permeten “apagar” i “encendre” un a un aquests grups, i combinar-los de diferents maneres. Per moure’ns i aproximar-nos a la imatge, tenim finalment els elements clàssics de Google: la creueta i els botons de zoom.

Els controls de Google Body

A banda de navegar i explorar el cos, també podem identificar-ne elements concrets simplement clicant-hi. Aquest clic aclarirà la imatge de la resta d’òrgans, de manera que el que hem triat ressalti sobre la resta. A més a més, també hi afegirà una etiqueta amb el nom.

Per totes aquestes raons, aquesta nova aplicació de Google es pot convertir en una gran eina per a l’estudi de l’anatomia a diversos nivells, des de les escoles fins a les facultats de medicina. Tot i que de moment només funciona en navegadorss que suportin WebGL (una especificació per a visualitzar 3D en navegadors)—entre els quals Chrome i la beta del nou Firefox—ben segur que aviat es convertirà en una eina molt popular.

Font: XatakaCiencia

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…“

Sí, 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.

VdM: Planetes en perspectiva

Aquest matí pensava que m’estava quedant sense temps per complir una promesa renovada fa poc: la de portar-vos com a mínim un vídeo cada mes. Patia perquè hi havia el risc de decebre-us, i no tinc cap ganes de tenir-vos descontents; ben al contrari. Doncs bé, patia, us deia, quan ha aparegut això (si podeu, veieu-lo en HD i a pantalla completa):

El vídeo original és de Brad Goodspeed, però jo hi he arribat a través de Fogonazos, seguint un enllaç a Facebook del company biòleg Borja Rodríguez.

La seva idea, a partir d’un vídeo recent sobre un eclipse de Lluna, va ser preguntar-se quin aspecte tindia la Terra, vista des d’aquí, si es trobés a l’òrbita de la Lluna (a 380.000 km d’aquí). Des d’aquí la idea va anar desenvolupant-se, i l’efecte que s’aconsegueix és realment espectacular (tot i que sembla ser que Júpiter no seria tan gran).

La qüestió de l’escala del Sistema Solar, i evidentment de la resta de l’Univers, és un tema freqüent i que s’ha explicat a través de moltes analogies. No les repassaré pas, i de fet em sembla que aquesta que acabem de veure n’és una molt bona mostra. Una altra de força interessant és la d’aquest post a BlogOdisea, amb un altre vídeo que va encara més lluny que l’anterior. De moment, us en deixo una imatge:

A banda de la mida dels astres, l’altra gran qüestió de l’escala a l’Univers és la de la distància. Només perquè ens en fem una idea, permeteu-me apuntar que—amb la tecnologia actual—cap de nosaltres podria arribar al límit del Sistema Solar (força més enllà de Plutó) en vida.

Espero que us agradi, i us convido a aportar qualsevol dada que us resulti curiosa per recordar-nos com en som d’insignificants en el nostre racó d’espai-temps…

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.

VdM – El mecanisme d’Anticitera: una versió especial

Teniu algun pla per al 8 d’abril de 2024, cap a les cinc de la tarda? Us ho dic perquè potser podríem trobar-nos per anar a veure un eclipsi de Sol…

Però com es diria en anglès, first things first. O com diríem aquí, anem a pams. Primera pregunta: què és el mecanisme d’Anticitera?

La resposta és senzilla: és un dels artilugis mecànics més antics que es coneixen. Es tracta de les restes d’un complex mecanisme, basat en engranatges, que un grup de submarinistes van recuperar a principis del segle XX entre les restes d’un naufragi prop de l’illa d’Anticitera, entre Citera i Creta. Les primeres datacions havien situat la seva construcció cap al 87 a.C, però estudis més recents (de 2006), l’han envellit una mica més, i sembla que s’hauria fabricat entre el 100 i el 150 a.C.

 

El fragment més gran que es va recuperar del mecanisme, amb un dels engranatges principals. Avui es conserva al Museu Arqueològic Nacional d'Atenes. Font: Wikimedia

Aclarida la primera pregunta, intentem respondre la segona: per a què servia?

En aquest cas, la solució no és ni molt menys tan clara. Les respostes que s’han donat fins ara a aquesta pregunta són diverses, però totes es mouen en el mateix camp: l’astronomia i, més concretament, la reproducció del moviment dels astres coneguts (Sol, Lluna i els cinc planetes que grecs i romans havien identificat: Mercuri, Venus, Mart, Júpiter i Saturn). A partir d’aquí, s’han plantejat diverses aplicacions per a aquest instrument, com són la predicció d’eclipsis, l’anunci de la data dels propers Jocs Olímpics (que es feien en moments molt concrets cada quatre anys a Olímpia), l’explicació dels canvis de direcció aparents dels astres…

I entrem ara en la tercera (i última) pregunta: funciona?

La resposta és, òbviament, que no, com us podeu imaginar per l’estat que presenten les seves restes. Tot i això, l’estudi en profunditat del mecanisme ha propiciat que se n’hagin fet reconstruccions que funcionen perfectament o que, com a mínim, es pensa que reprodueixen amb prou fidelitat les funcions de l’instrument.

 

Una reproducció, construïda avui en dia, del mecanisme d'Anticitera original

Entre aquestes rèpliques, voldria destacar-vos la protagonista del post d’avui. Una versió del mecanisme, com us deia, força especial. Però és millor que la veieu vosaltres mateixos:

L’autor d’aquesta petita meravella és un enginyer d’Apple, que ha comptat amb el suport de Digital Science. He de confessar que no acabo de veure clares les matemàtiques que s’hi expliquen, de manera que si algú em vol ajudar (ens vol ajudar, de fet) a aclarir els dubtes, té els comentaris a la seva disposició.

L’interés creixent dels darrers anys, sobretot de la darrera dècada, ha afavorit que tot el mecanisme s’analitzés amb profunditat. Totes les parts que se n’han pogut recuperar s’han sotmès a anàlisis de raigs X d’alta resolució, el que ha permès entendre millor la disposició i funcionament del seus engranatges. Tal com s’explica a la Wikipedia (aquí l’article en català, força més concís), els investigadors pensen que s’han trobat 30 de les teòriques 72 rodes dentades que devia contenir el mecanisme, i a partir d’aquesta base se n’han construït les rèpliques que hem vist més amunt. També els estudis dels fragments de les inscripcions en grec donen més pistes sobre la utilitat i l’origen d’aquest complex artilugi.

 

Una altra peça trobada en el naufragi, on es poden veure algunes inscripcions en grec

Abans d’acabar, deixeu-me recomanar-vos un parell de peces de Nature per aquells que vulgueu ampliar la informació. En primer lloc, un altre vídeo (de fet són tres) on es detallen més a fons l’anàlisi del mecanisme i els seus resultats. En segon lloc, un article molt amè d’aquest mateix 2010, on s’expliquen amb claredat les diferents hipòtesis que s’han plantejat sobre els usos del “rellotge” d’Anticitera, a banda de proposar dos plantejaments inèdits: la possible influència babilònica en la construcció d’aquest artefacte, i el pes que podria haver tingut la mecànica en la definició de la cosmologia grega (un interessant intercanvi d’idees entre dues branques de la Ciència…).

Un darrer apunt: dono les gràcies a l’@oriolripoll per aquest twit, que em va fer decobrir el vídeo (i el mecanisme en si…).

I doncs, quedem per veure l’eclipsi de 2024?

PD: Com veieu, he optat per canviar el nom de la “secció”. Vídeo de la Setmana ja fa temps que va deixar de ser realista, de manera que procuraré complir amb el Vídeo del Mes (VdM). Esperem que no s’acabi convertint en Vídeo del Semestre… 😛

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.

Científics naturals… i col·laboradors

Ja us deia fa unes setmanes que, tot i que sembla que la intel·ligència artificial és a punt de guanyar-nos la partida a l’hora de “pensar la ciència”, l’espècie humana no podem resignar-nos. De fet, encara podem donar molta guerra.

Però avui no arribaré al punt de partida del post fins al final. Perquè no em linxeu, us faig una promesa: acabarem jugant (si voleu).

Estic segur que la majoria sabeu què és la computació distribuïda (o distributed computing). Si més no, intuïtivament. Segur que n’heu sentit a parlar. No? Vinga, us en posaré un exemple: us sona SETI@home? Aquest sistema de Cerca d’Intel·ligència Extraterrestre (justament el significat de SETI) es basa en la col·laboració de gran quantitats d’ordinadors (inclòs el vostre) per a analitzar les dades recollides en un radiotelescopi, de manera que se’n puguin obtenir més ràpidament resultats rellevants. Per a fer-ho, només cal instal·lar-se un programa que s’activa juntament amb el protector de pantalla, quan no es treballa a l’ordinador. Tot i la pèrdua de notorietat recent, és la millor mostra d’aquest tipus d’estratègia.

Una captura del protector de pantalla de SETI en funcionament

Aquest sistema, però, es pot fer anar encara un pas més enllà. I aquí sí que, tal i com esperàveu—i després del paper dominant de les màquines en el mètode anterior—, hi tornem a entrar nosaltres. Es tracta del pensament distribuït (o distributed thinking). En aquest cas, el principi és el mateix (dividir la feina per tal d’acabar-la abans) però els implicats són diferents: ja no es tracta dels vostres ordinadors buscant resultats rellevants, sinó de persones com vosaltres col·laborant per fer avançar la ciència.

Els darrers anys han sorgit diverses iniciatives d’aquesta mena, cadascuna amb les seves particularitats, però amb la mateixa idea de base: milions de parells d’ulls arreu del planeta s’hi veuen més i millor que un de sol. La idea és senzilla, però només la tecnologia desenvolupada a la Universitat de Califòrnia – Berkeley a partir del SETI@home ha permès portar-la a terme. Amb aquesta filosofia en ment, tots podem col·laborar a buscar partícules de pols sorgides de la cua d’un cometa (i posar-los noms com ara Orió o Sirius) [Stardust@home], localitzar ossos amagats al desert gràcies a fotografies de satèl·lit [Hominids@home], o interpretar si les galàxies que tenim a prop són el·líptiques o espirals [GalaxyZoo].

Diverses iniciatives que aprofiten la potència del pensament distribuït

Ara bé, si alguna cosa defineix tots aquests exemples que us he citat és que són tasques mecàniques, tasques que l’afortunat que se n’havia d’encarregar ha pensat que no era just gaudir en exclusiva del privilegi de fer-les. Tasques, en definitiva, que un ordinador faria millor si no fos perquè encara no s’ha aconseguit programar-lo—per exemple—per a identificar correctament una partícula de pols espaial (no us penseu,  no és bufar i fer ampolles…).

Rosetta@home (també a Twitter: @rosettathome) és, en aquest aspecte, ben diferent. Per entendre-ho, cal tornar als origens, a la “simple” computació distribuïda en què es basa el programa SETI@home. Com el seu predecessor, demanava als seus usuaris que—amb la instal·lació d’un protector de pantalla—cedissin una part del seu temps de computació per a un projecte del laboratori: l’estudi del plegament de proteïnes.

Conèixer l’aspecte tridimensional d’una proteïna és essencial per entendre-la. En el seu origen, les proteïnes són simplement cadenes d’aminoàcids, les “peces” que les componen. Poden ser cadenes curtes, d’unes 50 unitats, o interminables tirallongues de milers d’aminoàcids. En tots els casos, però, la simple cadena no és suficient per conèixer la proteïna: la manera com aquesta tira es plega i replega sobre ella mateixa, en base a les interaccions dels aminoàcids, determina la funció de la proteïna.

La funció d'una proteïna sorgeix tant de la seqüència dels aminoàcids com del seu aspecte tridimensional

Analitzar aquestes estructures en un laboratori a partir de mostres biològiques és factible, però molt lent. En canvi, gràcies als avenços en seqüènciació gènica i genòmica, és possible deduir la composició aminoacídica de qualsevol proteïna. A partir d’aquí, només és necessària una gran potència de càlcul per—amb els algorismes adequats—deduir la forma que es deriva de cada cadena en concret. Justament, els grans supercomputadors (com el Mare Nostrum de la Politècnica) inverteixen una bona part del seu temps en aquestes tasques.

Així va ser com Rosetta@home, sorgit al laboratori de David Baker a la Universitat de Washington (Seattle, EUA), va decidir demanar l’ajut de gent d’arreu del món per accelerar la tasca. Al cap d’un temps, els seus usuaris van adonar-se que podien deduir moltes estructures abans no ho fes el programa, que treballa simplement de manera repetitiva i sense pensar. Davant d’això, els responsables del programa van decidir anar un pas més enllà. Com? Molt senzill: passant de la computació distribuïda al pensament distribuït!

Així va nèixer Foldit (Plega-la), un joc que tots podem descarregar-nos a l’ordinador per resoldre trencaclosques en forma de proteïna. Després d’una explicació de les normes bàsiques sobre les interaccions entre els aminoàcids, al jugador se li proposen diferents seqüències de proteïnes que ha de plegar correctament. El joc es fa més exigent a mesura que s’avança, i s’estimula la competició entre jugadors (i equips de jugadors) donant puntuacions més altes als més ràpids o que més s’han apropat a l’estructura correcta. I, més endavant, es proposen proteïnes d’estructura encara desconeguda, per tal que els jugadors facin les seves propostes, que si són prou bones es validen al laboratori.

Foldit és un joc que us permet col·laborar en importants avenços científics (Feu clic al logo per jugar-hi)

Gràcies a aquest joc, els investigadors han comprovat que la ment humana—sobretot diverses ments humanes pensant coordinadament—pot ser millor que els supercomputadors. Com demostren en un article recent a Nature (ben resumit en aquesta notícia, que és la base d’aquest post i que cita també els altres projectes ementats), les xarxes de cervells humans són en aquest cas més eficients que els millors ordinadors. Això es deu fonamentalment a tres capacitats que nosaltres explotem millor que les màquines: la millor visió espacial, l’aptitud d’arriscar-se a curt termini per obtenir beneficis més endavant, i l’habilitat per adonar-nos aviat que som en una via morta. Tot i que els programadors ja han començat a incloure els resultats que es deriven d’aquesta prova als algorismes de Rosetta@home, de moment mantenim l’avantatge.

Ho veieu, com encara no hem perdut la guerra?

Actualització 11/1/11: A través de la pàgina d’iCIENTIFICats a Facebook, la Sara ens fa arribar un pas més en aquesta estratègia: EteRNA és un joc que ens proposa plegar estructures de molècules de RNA; les millors es sintetitzaran (com en el cas del Foldit) en un laboratori. Gràcies per l’apunt, Sara!