La inactivació de l’ARN llarg no-codificant TP53TG1 en tumors humans

El dogma central de la biologia molecular assenyalava que el flux d’informació genètica anava de l’ADN a la proteïna, a través de l’ARN, en el benentès que un gen dóna lloc a una proteïna. Naturalment, la qüestió és molt més complexa. En el nucli cel·lular es transcriuen gens donant lloc a molècules d’ARN llargues que no seran traduïdes després en proteïnes. Aquests ARN llargs no-codificants (ARNlnc) poden tenir funcions reguladores rellevants. Un exemple el forneix un estudi coordinat per Manel Esteller, que ha estat publicat a la revista PNAS. L’article reporta un d’aquests ARNlnc, TP53TG1, que participa en el control cel·lular que exerceix la proteïna supressora de tumors p53 en resposta a la detecció de dany genòmic. Concretament, TP53TG1 bloca l’activitat de la proteïna d’unió a ARN, YBX1. Diaz-Lagares et al. han trobat en tumors de colon i d’estòmac particularment agressius, resistents a la quimioteràpia, que el gen TP53TG1 es troba silenciat mitjançant metilació d’ADN. De fet, aquest silenciament gènic provoca que la proteïna p53 no pugui actuar blocant bona part dels efectes antitumorals que hauria de tindre la quimioteràpia. Els autors de l’estudi considera la troballa rellevant per dissenyar eines diagnòstiques en el càncer.

Una recerca dissenyada per Angel Diaz-Lagares, Sonia Guil i Manel Esteller

La recera fou dissenyada en el marc del Programa d’Epigenètica i Biologia del Càncer (PEBC) de l’Institut de Recerca Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL), per Angel Diaz-Lagares, Sonia Guil i Manel Esteller. En la realització dels experiments participaren, a més de Diaz-Lagares i Guil, Ana B. Crujeiras, Paula Lopez-Serra, Marta Soler, Fernando Setien, Ashis Goyal (del DKFZ de Heidelberg), Yutaka Hashimoto, Anna Martinez-Cardús, Antonio Gomez, Holger Heyn, Catia Moutinho, Jesús Espada (de l’Institut Ramón y Cajal de Recera Biomèdica de Madrid), August Vidal (del Departament de Patologia de l’Hospital de Bellvitge), Maria Paúles (del Departament de Patologia), Maica Galán (del Departament d’Oncologia Mèdica de l’ICO), Núria Sala (de la Unitat de Nutrició i Càncer de l’ICO), Yoshimitsu Akiyama (de la Universitat Mèdica i Dentral de Tòkio), María Martínez-Iniesta (del Programa Contra la Resistència Terapèutica del Càncer, ProCURE, de l’ICO), Lourdes Farré (de ProCURE), Alberto Villanueva (de ProCURE), Matthias Gross (del DKFZ) i Sven Diederichs (del DKFZ). En l’anàlisi de dades participaren també Juan Sandoval (del PEBC). La redacció de l’article l’emprengueren Diaz-Lagares, Guil i Esteller, que el trameteren a la revista PNAS el passat 27 de maig.

El transcriptoma no-codificant

De tot el genoma humà, tan sols un 2% es correspon a seqüències transcrites a ARNmissatger (ARNm) i traduïdes a proteïna. De fet, la major part del genoma transcrit, és a dir del transcriptoma, és no-codificant, és a dir que no és traduït a proteïna. Dels diferents ARN no-codificants:
– n’hi ha de curts, com els ARNmi, que tenen longituds de 19-25 nucleòtids, i tenen un important paper en la regulació de l’expressió de gens, sobretot a través de la interacció directa amb ARNm.
– els llargs (ARNlnc), amb seqüències de més de 200 nucleòtids. Tenen algunes característiques compartides amb els ARNm: estructura d’exons-introns, cua poliA, etc. De fet, una part dels ARNlnc són transferits al citoplasma. La part que roman en el nucli pot participar en la regulació de la condensació de la cromatina, l’splicing d’ARNm i la transcripció d’altres gens. En els darrers anys hom ha descrit oncogens i gens supressors de tumors que expressen ARNlnc. La desregulació d’aquests gens no-codificants en tumors no es deu únicament a mutacions genètiques sinó també a alteracions epigenètiques.

Canvis de metilació en l’ADN que afecten gens de ARNlnc en la línia cel·lular tumoral HCT-116

En el 1982, a partir d’una biòpsia d’un pacient amb carcinoma de còlon, es van establir tres línies cel·lulars tumorals, una de les quals va rebre la designació de HCT-116. En el 2002, en una sublínia de cèl·lules HCT-116 (DKO) s’identificà l’anul·lació, per recombinació homòloga, dels gens DNMT1 i DNMT3b, que codifiquen per a ADN-metilases, enzims que catalitzen la metilació específica de l’ADN. Aquestes cel·lules DKO tenen una activitat ADN-metilasa reduïda, uns valors inferiors de 5-metilcitosina en el seu ADN i un perfil de transcripció lligat a la hipometilació d’illes CpG.

Diaz-Lagares et al. obtingueren perfils de metilació d’ADN per a cèl·lules HCT-116 originals, per a les cèl·lules DKO i per a mucosa normal humana. Aquest perfil de metilació cobreix un total de 482.422 illes CpG. Dels gens d’ARNlnc n’hi ha 104 que tenen illes CpG en les regions promotores/reguladores 5′.

El fet de combinar un patró de mucosa colònica normal amb les cèl·lules HCT-116 i les cèl·lules DKO pot evidenciar les illes CpG amb nivells elevats de metilació associats a la transformació tumoral. Posant un nivell de tall de 70% en nivell de metilació en cèl·lules HCT-116 respecte les cèl·lules DKO, dels 104 gens d’ARNlnc analitzats n’hi ha deu que resulten positius: TP53TG1, NCRNA00028, LOC157627, MIR155HG, WT1AS, C20orf200 i MYCNOS. D’aquests deu gens, el valor més destacable d’hipermetilació tumoral és el TP53TG1.

El silenciament de TP53TG1 en diverses línies cel·lulars tumorals

Diaz-Lagares et al. han estudiat l’inici de transcripció del gen TP53TG1 en cèl·lules tumorals. La seqüenciació genòmica per bisulfit confirma que en cèl·lules HCT-116 l’illa CpG associada a l’inici de transcripció del gen TP53TG1 es troba fortament metilada en comparació amb la mucosa colorectal normal.

També estudiaren la metilació del promotor del gen TP53TG1 en unes altres 12 línies cel·lulars tumorals gastrointestinals. La hipermetilació tan sols la trobaren en 3 d’aquestes 12 línies: la línia colorectal KM12 i les línies de càncer d’estòmic KATO-III i TGBC11TKB.

Les línies tumorals que mostren una hipermetilació en el gen TP53TG1 perden l’expressió d’aquest gen. Si hom administra a les cèl·lules un agent demetilador, la 5-aza-2′-desoxicitidina, l’expressió del gen TP53TG1 torna a valors normals.

En cèl·lules DKO, Diaz-Lagares et al. han comprovat també que el transcrit del TP53TG1 s’expressa en el nucli i en el citoplasma, però que en cap cas no arriba a traduir-se en proteïna.

La capacitat supressora de tumors de TP53TG1

La transfecció d’un plàsmid amb el gen TP53TG1 a cèl·lules HCT-116 en redueix la capacitat proliferativa. Això s’associa amb una inducció de l’apoptosi. També es redueix la capacitat invasiva i migrativa. Diaz-Lagares estudien aquests efectes tant en assaigs in vitro com en assaigs in vivo en ratolins.

El rol de TP53TG1 en l’acció antitumoral de fàrmacs citotòxics a través de la p53

L’ARN TP53TG1 és un dels transcrits estimulats per la proteïna antitumoral p53. La proteïna p53 és un dels connectors més importants en la cèl·lula en la detecció de dany genètic greu que, en condicions normals, mena la cèl·lula a l’apoptosi. Diaz-Lagares et al. han vist com en diferents línies cel·lulars tumorals, agents citotòxics indueixen no tan sols la p53 sinó també la TP53TG1. La inducció de TP53TG1 sembla mediada per la p53, ja que no es presenta en la línia tumoral colo-rectal SW-620, que és defectiva per a la p53.

L’assaig d’immunoprecipitació de cromatina mostra que la p53 s’uneix a una seqüència de l’intró 2 del gen TP53TG1.

Resultats de diversos experiments que mostren la interacció entre la proteïna p53 i el gen TP53TG1. Diverses línies tumorals (SW-620, SW-48, SNU-1 foren exposades a diferents agents citotòxics (bleomicina, cisplatí, etopòsid).

Segons mostren les dades en cèl·lules HCT-116 transfectades amb el gen TP53TG1, bona part dels efectes antitumorals mediats per la p53 cursen a través de l’acció de TP53TG1.

La interacció de l’ARNlnc TP53TG1 amb proteïnes

Exposant un ARNlnc TP53TG1 sintetitzat in vitro amb extractes de cèl·lules epitelials colòniques humanes (HCEC), Diaz-Lagares et al. identificaren una proteïna de 45 kD que s’hi uneix de manera específica. La caracterització per espectrometria de masses mostrà que aquesta proteïna és la YBX1. La YBX1 és una proteïna d’unió a àcids nucleics, implicada en nombrosos processos en condicions fisiològiques, però també en processos tumorals (progressió, metàstasi, resistència a fàrmacs).

Mitjançant una sèrie de mutacions per deleció, Diaz-Lagares et al. identifiquen que la regió de TP53TG1 d’unió a YBX1 es troba en el centre del transcrit. Aquesta regió conté cinc motius CACC, amb afinitat amb la proteïna YBX1.

L’efecte de TP53TG1 sobre la proteïna YBX1

La transfecció de TP53TG1 en cèl·lules HCT-116 no afecta la YBX1 ni en els nivells d’ARNm ni en els de proteïna. El silenciament del gen TP53TG1 en cèl·lules HCEC tampoc no afecta aquests nivells.

No obstant, quan Diaz-Lagares et al. analitzen els nivels de proteïna YBX1 de manera compartimentalitzada es troben amb el fet que la funcionalitat de TP53TG1 provoca l’exclusió de la proteïna YBX1 del nucli cel·lular.

L’acció de l’ARN TP53TG1 sobre la proteïna YBX1 es manifesta en la localització cel·lular: YBX1 veu barrada la seva entrada al nucli cel·lular si TP53TG1 és expressat amb prou força.

Si la proteïna YBX1 no arriba al nucli cel·lular no pot produir els seus efectes gènics. Entre aquests efectes hi ha la promoció de la transcripció del gen PI3K. La via de la PI3K té un caràcter proliferatiu, amb l’estimulació de la fosforilació d’AKT i MDM2, i antiapopòtic, amb la degradació de p53.

Epidemiologia molecular: la hipermetilació de TP53TG1 en tumors gastrointestinals

Diaz-Lagares et al. completen el seu estudi examinant dades genòmiques i epigenòmiques de col·leccions de tumors humans primaris gàstrics i colorectals. La prevalença d’hipermetilació TP53TG1 és de 4-6% en tumors colorectats i de 10-13% en tumors gàstrics.

Diaz-Lagares et al. han centrat elseu interès en tumors primaris d’estòmac, on la prevalença de la hipermetilació de TP53TG1 és més elevada. En neoplàsies primàries d’estòmac troben efectivament una correlació entre la metilació d’aquest gen i el seu silenciament. En 63 tumors primaris dels quals tenien informació detallada, van veure com la hipermetilació de TP53TG1 s’associava amb una menor supervivència. Les dades d’immunohistoquímica mostraven que els pitjors resultats clínics s’associaven a la presència d’YBX1 en el nucli

Una ruta antitumoral de bloqueig de l’entrada d’YBX1 al nucli cel·lular

L’estudi és un bon exemple de com un canvi epigenètic pot afavorir processos tumorals. A més, aquest canvi epigenètic no es produeix en un gen de proteïnes sinó en un gen corresponent un ARN no-codificant. Aquest ARN no-codificant bloquejaria, en ser activat per la p53, la translocació cap al nucli de la proteïna YBX1. El balanç entre la ruta proliferativa YBX-1/PI3K i la ruta pro-apotòtica p53 és només un dels múltiples balanços de la xarxa d’interaccions moleculars present en les cèl·lules epitelials gastrointestinals. Però en quedar blocada la via p53-TP53TG1, les cèl·lules tumorals es fan més resistents a la quimioteràpia, ja que no responen amb apoptosi al dany genètic massiu que indueixen aquests fàrmacs.

És per això darrer que Diaz-Lagares et al. consideren que “la detecció de la hipermetilació de TP53TG1 podria esdevindre un marcador valuós en la teràpia antitumoral personalitzada”. Per això, és clar, seran necessaris assaigs clínics.



Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

L’herència neandertal en la resposta immunitària dels europeus moderns

Per explicar l’origen de les poblacions humanes modernes es conceberen al llarg del segle XX dues visions. La hipòtesi multiregional o policèntrica sosté que la diversitat actualment existent respon a la continuïtat relativa dels llinatges que es difongueren per Àfrica i des d’Àfrica fa 1,8-0,8 milions d’anys. La hipòtesi monogènica considera, però, que l’home anatòmicament modern té un origen més recent, situat a l’Àfrica de fa uns 100.000 anys. Entre mig hi hauria diversos models que combinen substitucions i creuaments. Actualment, hom tendeix a pensar en un model essencialment monogènic, bo i admetent que la barreja amb les poblacions eurasiàtiques arcaiques ha influït en les diferències regionals actualment existents. Aquestes diferències haurien estat promogudes en l’adaptació a les condicions regionals concretes dels climes extratropicals. La qüestió és sensible, ja que afecta teòricament el concepte mateix d’humanitat. Però la realitat imposada pel colonialisme eurocèntric no es pot reduir a esquemes mentals. En les planes de Nature, Alice B. Popejoy i Stephanie M. Fullerton alertaven que els estudis genòmics tenen un biaix que sobre-representa (en un 80%!) les poblacions eurodescendents. Sara Reardon torna sobre el tema per il·lustrar els riscos d’aquest biaix, i ho fa citant dos articles publicats a Cell. El primer article, coordinat per Luis B. Barreiro, estudia les diferències en la resposta transcriptòmica de macròfags primaris d’individus afrodescendents i eurodescendents davant de patògens bacterians. El segon article, coordinat per Lluis Quintana-Murci, estudia la resposta transcriptòmica de monòcits primaris d’individus afrodescendents i eurodescendents davant de diversos estímuls bacterians i virals. Les particularitats trobades en els individus eurodescendents es connecten en tots dos cas a la introgressió de gens d’origen neandertal que foren seleccionats favorablement en els europeus post-neandertals.

Macròfags

En l’article que encapçalen Yohann Nédélec, Joaquín Sanz i Golshid Baharian se’ns presenta una recerca feta amb macròfags. Les cèl·lules foren extretes de voluntaris que es presentaren a donar sang a l’Indiana Blood Center i que van signar un consentiment informat sobre l’estudi. Van seleccionar únicament voluntaris masculins “per evitar els efectes potencialment confonedors de les diferències específiques de sexe en les respostes immunitàries a la infecció“. Aquest és un bon exemple de biaix de gènere. Un altre criteri d’exclusió prèvia eren les persones que afirmaven patir alguna dolència o que eren sota medicació. Un criteri d’exclusió posterior foren els resultats positius per als virus de l’hepatitis B, de l’hepatitis C, VIH, virus West Nile. En total passaren aquest test 175 voluntaris, que tenien edats entre 18 i 55 anys. D’aquests, 76 s’identificaren ells mateixos com a “African-American” i 99 ho feien com a “European-American”. La mitjana dels dos grups era similar (34-35).

L’extracció dels monòcits a fa a partir de la línia blanca que separa la fracció corpuscular i la plasmàtica en la sang centrifugada, que en anglès rep el nom de “bluffy coat”.

Les cèl·lules mononuclears foren seleccionades a través d’un sistema magnètic amb anticossos anti-CD14. Els monòcits primaris resultants foren cultivats durant 7 dies, reproduint les condicions que en els teixits fan que un monòcit torni macròfag. Per recuperar els macròfags resultants utilitzaren una citometria de flux selectiva per a les cèl·lules que presentaven marcadors CD1a, CD14, CD83 i nivells baixos de HLA-DR. Aquest és el fenotip típic dels macròfags no-activats.

Els macròfags de cada individu eren infectats in vitro amb un d’aquests dos bacteris: Salmonella typhimurium i Listeria monocytogenes. En el cas de la Salmonella s’utilitzà una relació 10:1 (10 bacteris per cada macròfag), i en el cas de la Listeria de 5:1. L’exposició als bacteris es feia durant 2 hores. Els investigadors procedien a fer comptatges de macròfags infectats i de bacteris infectants.

Per cada individu, es van fer llibreries transcriptòmiques dels macròfags infectats amb Salmonella, dels infectats amb Listeria i dels no-infectats. Cada llibreria es preparava a través de l’extracció d’ARN total de 100.000 cèl·lules.

De les mostres de sang de cada individu es va fer també una extracció d’ADN total. Cada individu fou genotipat d’aquesta manera per més de 4,6 milions de polimorfismes mononucleotídics. Val a dir que com que els donants de sang eren anònims no era possible vincular aquests genotips a les respostes que havien donat en el full de consentiment. Però amb el genotipat hom pot arribar a calcular el grau d’afrodescendència i eurodescendència de cada individu. Els individus autoidentificats com a “African American” tenen proporcions d’eurodescendència del 30% (que poden anar del 0,9% al 100%). Els individus autoidentificats com a “European American” tenen proporcions d’afrodescendència baixa, del 0,4% (que pot anar del 0% al 18%).

És a partir dels genotips que estudien possibles diferències per eurodescendència en l’expressió de 11.914 gens en els macròfags. Troben que un 30% dels gens mostren alguna diferència. És clar que la variança d’expressió entre els individus és explicable tan sols en un 8% en termes d’eurodescendència/afrodescendència. Alguns dels gens afectats són importants en la regulació de la immunitat innata, com és el cas del gen OAS1. Els macròfags d’individus afrodescendents tendeixen a oferir una major resposta transcriptòmica davant de la infecció bacteriana.

Una bona resposta dels macròfags a la infecció bacteriana presenta l’avantatge de contindre infeccions, però els processos pro-inflamatoris també tenen un cost. Hom ha suposat que en latituds temperades l’avantatge cedia pes al cost. En aquesta adaptació més que canvis genòmics estructurals hi jugarien un rol canvis reguladors. L’estudi assenyala unes 17 seqüències reguladores corresponents a introgressions adaptatives en aquest sentit. La majoria d’introgressions neandertals en el genoma dels cromanyons devia ser deletèria, de manera que es tendí a conservar únicament aquells elements que produïen un avantatge selectiu. Els resultats d’aquest estudi es poden analitzar a la pàgina web interactiva “immunpop“.

Monòcits

L’estudi que encapçalen Hélène Quach, Maxime Rotival, Julien Pothlichet i Yong-Hwee Eddie Loh treballa amb monòcits primaris, és a dir un pas per sota en la diferenciació cel·lular respecte l’estudi anterior. Recrutaren els seus voluntaris al Centre de Vaccinologia (CEVAC) de l’Hospital Universitari de Gent (Flandes Oriental). Com en l’estudi anterior, els voluntaris havien d’ésser homes. També hi havia restriccions per edat (19-50 anys) i de salut (“nominalment sans”). Dels voluntaris que signaren el consentiment informat, s’exclogueren encara els que presentaven anticossos contra el VIH, el virus de l’hepatitis B o el virus de l’hepatitis C. Aturaren el recrutament quan ja havien aconseguit 200 donants, 100 autoqualificats d’eurodescendents i 100 autoqualificats d’afrodescents. Tots ells eren residents a Bèlgica.

De cada voluntari s’extragueren 300 mL de sang. Per gradient de densitat s’extragué la fracció de leucòcits mononuclears. Les cèl·lules conservades en sèrum fetal boví a una densitat de 50 milions per mL foren congelades i enviades a l’Institut Pasteur.

A l’Institut Pasteur es va fer l’extracció dels monòcits, seleccionats com en l’estudi anterior a través d’un mètode magnètic amb anticossos anti-CD14. Per cada donador se sembraren cinc flascons de 25 cm2, cadascun amb 6 milions de monòcits en 9 mL de medi.

Els cinc tractaments eren els següents: a) un control; b) una exposició a 1 ng/mL de lipopolisacàrid d’Escherichia coli (activador de TLR4 en el monòcit); c) una exposició a 0,2 ug/mL de la lipoproteïna sintètica Pam3CSK4 (activador de TLR1/2, detector genèric de components bacterians); d) una exposició a 0,3 ug/mL de la imidazoquinolina R848 (activador de TLR7/8, detector genèric d’ADN viral); e) una exposició al virus de la grip A/USSR/90/1977(H1N1) amb una taxa d’1 virió per cèl·lula.

El tractament durava 6 hores, després de les quals les cèl·lules eren recollides ràpidament, lisades i se’n feia una extracció d’ARN total per fer l’estudi transcriptòmic.

Pel que fa a l’estudi genòmic s’extreia l’ADN a partir de la fracció cel·lular no-monocítica de la mostra. El genotipat, com en l’estudi anterior, cobreix més de 4 milions de polimorfismes mononucleotídics.

L’estudi transcriptòmic posa de manifest unes 5.501 diferències basals en expressió entre el grup euro-descendent i l’afro-descendent. També identifiquen les diferències en expressió en els tractaments.

Les diferències transcriptòmiques foren creuades amb les diferències genòmiques per tal de trobar els elements reguladors resposables. La diferència genòmica entre les dues poblacions és menor que la diferència transcriptòmica: petits canvis en reguladors tenen un efecte multiplicador en la resposta transcriptòmica dels monòcits a estímuls.

Un exemple d’especificitat reguladora en la població europea es deu a la variant rs5743618 (I602S) del gen TLR1, que afecta l’expressió d’un bon nombre de gens vinculats a la resposta dels monòcits a components bacterians: CCL5, IL10, IL12B, PTGS2, BID, IKBKE, PAK1, etc.

Amb la ingent quantitat de dades recollides els autors poden comprovar si aquestes diferències es deuen a la mera deriva gènica o bé són el resultat d’una selecció positiva i, alhora, mesurar l’antiguitat d’aquesta selecció positiva. En general les diferències en la resposta immunitària dels eurodescendents s’explicarien per una selecció positiva d’al·lels procedents de la introgressió neandertal.

La bibliografia estima que la contribució genòmica dels neandertals a les poblacions europees actuals és del 2%. Ara bé, aquesta introgressió, com hem dit abans, ha estat subjecte de selecció positiva en els casos que oferia un avantatge adaptatiu a les condicions europees. Un exemple d’aquest haplotips arcaics assoleix una freqüència genotípica del 33,5% entre els europeus, mentre que és pràcticament inexistent en poblacions asiàtiques o africanes. Aquest haplotip participa en la regulació de la resposta del gen PNMA1 en monòcits exposats al virus de la grip.

Simplificant podríem dir que les poblacions eurodescendents han vist reduïda la resposta immunitària innata a components bacterians alhora que han augmentat la resposta immunitària innata a components vírics. Aquestes diferències són de caràcter quantitatiu i contribueixen també a explicar les diferències quantitatives en la incidència de diferents malalties autoimmunes. Per exemple, el lupus eritematós sistèmic és més prevalent i sever entre afro-descendents.

Lligams:

Genetic Ancestry and Natural Selection Drive Population Differences in Immune Responses to Pathogens. Yohann Nédélec, Joaquín Sanz, Golshid Baharian, Zachary A. Szpiech, Alain Pacis, Anne Dumaine, Jean-Christophe Grenier, Andrew Freiman, Aaron J. Sams, Steven Hebert, Ariane Pagé Sabourin, Francesca Luca, Ran Blekhman, Ryan D. Hernandez, Roger Pique-Regi, Jenny Tung, Vania Yotova, Luis B. Barreiro. Cell 167, p. 657-669.e21 (2016)

Genetic Adaptation and Neandertal Admixture Shaped the Immune System of Human Populations. Hélène Quach, Maxime Rotival, Julien Pothlichet, Yong-Hwee Eddie Loh, Michael Dannemann, Nora Zidane, Guillaume Laval, Etienne Patin, Christine Harmant, Marie Lopez, Matthieu Deschamps, Nadia Naffakh, Darragh Duffy, Anja Coen, Geert Leroux-Roels, Frederic Clément, Anne Boland, Jean-François Deleuze, Janet Kelso, Matthew L. Albert, Lluis Quintana-Murci. Cell 167, p.643-656.e17 (2016).



Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

La teoria de contractes (Oliver Hart, Bengt Holmström; Premi Nobel d’Economia)

La Reial Acadèmia Sueca de Ciències ha anunciat la concessió del Premi del Banc Reial Suec en Ciències Econòmiques a Oliver Hart i Bengt Holmström “per les llurs contribucions a la teoria de contractes“.

Oliver Hart

Oliver Simon D’Arcy Hart (*1948) fou fill d’un matrimoni de metges, Philip D’Arcy Hart (1900-2006) i Ruth Meyer (ginecòloga). Es va graduar en matemàtiques en el King’s College de Cambridge (1969). Va fer el mestratge en economia a la Universitat de Warwick (1972) i el doctorat a Princeton (1974). Esdevingué després membre del Churchill College de Cambridge i professor de la London School Economics. En el 1984, passà al Massachusetts Institute of Technology (MIT) i, el 1993, a Harvard. Presidí del departament d’economia de Harvard entre el 2000 i el 2003.

Bengt Holmström

Bengt Robert Holmström (*Helsingfors, 18.4.1949) es va graduar en matemàtiques i ciències a la Universitat de Helsinki. Féu un mestratge després en recerca d’operacions a la Stanford University (1975), on també es doctoraria. Fou després professor associat en la Northwestern University (1979-1982). Ocupà la càtedra Edwin J. Beinecke de Gestió a Yale (1983-1994). Des del 1994 ocupa la càtedra Paul A. Samuelson d’economia del MIT. Fou membre del consell directiu de Nokia entre el 1999 i el 2012.

La teoria dels contractes

Bengt Holmström (1979) estudià la manera d’optimitzar un disseny contractual entre empreses i executius. Tenia en ment fonamentalment la contractació per part les societats accionarials del seu executiu en cap (CEO). El repartiment de la propietat deixa fins a cert punt els accionistes en la situació de no poder observar tota l’actuació del CEO, entrant doncs en una situació de risc moral. El principi d’informativitat de Holmström explicava com el contracte del CEO havia de lligar la paga a informació rellevant sobre la prestació del CEO (“pagament per objectius”). El contracte òptim ha d’equilibrar riscos i incentius.

Holmström estengué aquest model a altres situacions contractuals: 1) quan els empleats poden ser recompensats amb promoció professional (Holmström, 1983); 2) quan els empleats realitzen diverses tasques, de les quals la propietat tan sols observa alguns aspectes; 3) quan els membres d’un grup poden recolzar com a “free riders” en l’esforç d’altres membres (Holsmtröm, 1982).

En el 1983, Sanford J. Grossman & Oliver D. Hart tractaren la qüestió dels contractes incomplets. De fet, cap contracte pot arribar a especificar totes les eventualitats possibles. Això és especialment cert en contractes en l’àmbit de la recerca, desenvolupament i innovació. La teoria de Hart s’ocupà de l’assignació dels drets de control a les parts contractants sobre les circumstàncies no contemplades inicialment. La teoria de contractes incomplets ha estat aplicada en qüestions diverses: quan s’han de fusionar dues o més companyies (Grossman & Hart, 1986); quan cal optar per un finançament amb recursos propis o per endeutament; quan cal triar entre institucions de titularitat pública o privada (Hart, Schleifer & Vishny, 1996); entre contractació directa o externalització, etc.



Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Màquines moleculars (Sauvage, Stoddart, Feringa; Premi Nobel de Química, 2016)

La Reial Acadèmia Sueca de Ciència ha comunicat la concessió del Premi Nobel de Química a Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart i Bernard L. Feringa “pel disseny i síntesi de màquines moleculars“. Els tres guardonats es repartiren per igual els 8 milions de corones sueques.

Jean-Pierre Sauvage

Jean-Pierre Sauvage va nàixer a París el 1944. Es doctorà a la Universitat Louis Pasteur d’Estrasburg en el 1971, sota la supervisió de Jean-Marie Lehn (*1939). En aquella etapa, Sauvage participà en la síntesi dels criptats i d’altres compostos macroheterobicíclics (Dietrich et al., 1969). Realitzà després una estada post-doctoral en el laboratori de Malcolm Green (*1936). Retornat a Estrasburg, treballà en topologia molecular, especialment arquitectures moleculars vertebrades mecànicament. També féu contribucions en la reducció electroquímica de CO2 (Collin & Sauvage, 1989). Actualment, és professor emèrit de la Universitat d’Estrasburg i director emèrit de recerca en el Centre Nacional de Recerca Científica (CNRS).

Sir J. Fraser Stoddart

James Fraser Stoddart va nàixer a Edinburg el 1942. Es doctorà a la Edinburgh University en el 1966. Féu estades post-doctorals a la Queen’s University (1967) i a la Sheffield University (1970). En el 1978 fou investigador en la University of California, Los Angeles (UCLA). En el 1982 esdevingué professor a la Sheffield University, i en el 1990, catedràtic de química orgànica de la Birmingham University. En 1997 succeí Donal Cram en la càtedra Saul Winstein de química de la UCLA. Fou ordenat cavaller en el 2006. És actualment professor de química de la Northwestern University d’Evanston (Illinois).

Bernard L. Feringa

Bernard L. Feringa va nàixer a Barger-Compascuum (Països Baixos) el 1951. Es va doctorar a la Universitat de Groningen el 1978, amb una tesi sobre l’oxidació asimètrica de fenols, supervisada per Hans Wijnberg. Treballà a Shell, als Països Baixos i Anglaterra, abans de tornar a la Universitat de Groningen com a professor (1984) i ocupant la plaça de Wijnberg en el 1988. És professor de química orgànica en la Universitat de Groningen.

Disseny i síntesi de màquines moleculars

En el 1983, Jean-Pierre Sauvage aconseguí un mètode de síntesi més eficient de catenans (Dietrich-Buchecker & Sauvage, 1983). Una molècula de catenà consisteix en dos macrocicles moleculars units per un enllaç mecànic, que permet l’articulació relativa dels dos anells. Els dos anells, doncs, no són covalentment units, sinó que s’entrellacen o encadenen topològicament (és a dir, a través de nusos). En la síntesi de metal·locatenans, Dietrich-Buchecker & Sauvage aprofitaven la coordinació metàl·lica de les unitats de fenantrolina amb els centres de Cu(I) per afavorir l’encadenament, alhora que l’eliminació ulterior de l’ió Cu+ tancava l’estructura en dos macrocicles entrelligats.

Estructura química d’un catenà, consistent en dos anells moleculars entrelligats per un enllaç mecànic (Cesario et al., 1985)

En el 1991, Fraser Stoddart dirigia els treballs de síntesi del rotaxà (Anelli et al., 1991). El rotaxà consisteix en l’associació entre un anell i un eix, de manera que som davant d’una “llençadora molecular”, en el sentit que l’anell pot moure’s amunt i avall al llarg de l’eix. A partir de rotaxans i catenans, el grup de Stoddart dissenyà diverses màquines moleculars: “múscul” (Jiménez et al., 2000), “ascensor” (Badjić et al., 2004), “portes lògiques” (Collier et al., 1999), interruptors (Collier et al., 2000), dispositius de memòria (Green et al., 2007). Els grups de Sauvage i Stoddart foren pioners en el disseny de màquines moleculars controlables externament (control fotoquímic, control tèrmic).

Estructura química d’un rotaxà (Bravo et al., 1998) que utilitza com a component anul·lar ciclobis(paraquat-p-fenilè)

En el 1999, el grup de recerca de Ben Feringa desenvolupà el primer motor molecular sintètic, consistent en un rotor monodireccional alimentat amb llum (Koumura et al., 1999). A partir del disseny inicial, Feringa sintetitzà un automòbil molecular (Kudernac et al., 2011), rotors de grans potència (Eelkema et al., 2006; Vachon et al., 2014).

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Les fases topològiques de la matèria (Thouless, Duncan, Haldane; Premi Nobel de Física 2016)

La Reial Acadèmia Sueca de Ciències ha comunicat la concessió del Premi Nobel de Física. El premi es divideix en quatre parts, dues per a David J. Thouless, i una per a F. Duncan M. Haldane i la quarta per a J. Michael Kosterlitz. Els guardonats ho han estat “per les descobertes teòriques de les transicions de fase topològiques i les fases topològiques de la matèria“.

David J. Thouless

David James Thouless va nàixer a Bearsden (Escòcia) el 21 de setembre del 1934. Estudià al Winchester College (Trinity Hall, Cambridge) on es graduà. Va fer la tesi doctoral a la Cornell University, sota la supervisió de Hans Bethe (1906-2005). Després d’una estada post-doctoral a la University of California, Berkeley, fou professor de física matemàtica de la Birmingham University. En el 1980 passà com a professor de física a la University of Washington in Seattle.

F. Duncan M. Haldane

Frederick Duncan Michael Haldane va nàixer a Londres el 14 de setembre del 1951. Estudià a la St. Paul’s School (Londres) i al Christ’s College (Cambridge). Ocupa la càtedra Eugene Higgins de física en la Princeton University.

J. Michael Kosterlitz

John Michael Kosterlitz va nàixer a Aberdeen (Escòcia) en el 1942. Estudià a Cambridge i es doctorà a Oxford. En el 1974 esdevingué professor a la Universitat de Birmingham i, en el 1982, passà a ser professor de física a la Brown University.

Les fases topològiques de la matèria

Kosterlitz & Thouless (1973) proposaren una definició d’ordre topològic per descriure sistemes bidimensionals. Aplicaren aquest concepte en el magnetisme de superfícies bidimensionals, en la transició sòlid líquid i en la superfluidesa neutral. Fou així que sostingueren que propietats com la superconductivitat o la superfluidesa podien existir en estructures bidimensionals. Alhora, aquest mecanisme topològic servia per explicar la transició de fase que fa que un material superconductor a baixa temperatura perdi aquesta propietat a temperatures superiors. En efecte, l’anomenada transició Kosterlitz-Thouless (transició KT) s’explica per la formació de configuracions topològicament estables, els vòrtexs, que provoquen un desordenament de la malla bidimensional.

La transició KT s’explica per la generació de vòrtexs a temperatures més elevades (b). Per sota de la temperatura crítica, els vòrtexs són aparellats (a), la qual cosa fa possible propietats com la superconductivitat.

Thouless et al. (1982) estudiaren empíricament la conductància d’un sistema bidimensional de gas electrònic en un camp magnètic uniforme, assenyant la natura topològica de la conducció elèctrica en aquest sistema.

Haldane (1983) mostra la utilitat d’una representació topològica per descriure la dinàmica d’un antiferromagnet unidimensional.

Encara avui, el concepte de material topològic s’associa a estructures unidimensionals (fils) i, més habitualment, encara a estructures bidimensionals (xarxes). En el 2004, hom aconseguí l’aïllament de grafè, xarxa cristal·lina bidimensional d’àtoms de carboni. Més recentment, hom reportà la síntesi d’un material topològic tridimensional, l’aerografit, constituït per una xarxa d’àtoms de carboni.

Publicat dins de 1. L'Univers | Envia un comentari

Les bases moleculars de l’autofàgia cel·lular (Yoshinori Ohsumi, Premi Nobel de Fisiologia, 2016)

L’Assemblea Nobel de l’Institut Carolí d’Oslo ha comunicat la concessió del Premi Nobel de Medicina o Fisiologia a Yoshinori Ohsumi “per les seves descobertes en els mecanismes de l’autofàgia“. L’autofàgia cel·lular fou descrita en els anys 1960, com el procés pel qual es digerien components cel·lulars a través dels lisosomes, orgànuls descrits originàriament en la fagocitosi (al·lofàgia). En els anys 1990, Ohsumi estudià en llevats els gens implicats en el procés d’autofàgia, identificant així les proteïnes que fan part de la maquinària autofàgica.

Yoshinori Ohsumi

大隅 良典 va nàixer a Fukukoa (Kyushu) el 9 de febrer del 1945. Va estudiar a la Universitat de Tòkio, on es graduà en el 1967 i es doctorà en el 1974. Realitzà una estada post-doctoral a la Rockefeller University de NYC (1974-1977). En el 1977 retornà a la Universitat de Tòkio com a investigador associat. En el 1986 esdevindria docent i el 1988, professor associat. En el 1996 passà a l’Institut Nacional de Biologia Bàsica d’Okazaki. A partir del 2004 fou també professor en la Universitat d’Estudis Avançats de Hayama. En el 2009 passà a l’estat d’emèrit i es retirà formalment en el 2014. De totes formes, encara encapçala la Unitat de Recerca en Biologia Cel·lular de l’Institut de Recerca Innovadora (Institut de Tecnologia de Tòkio.)

Els mecanismes moleculars de l’autofàgia

Electrografia de transmissió d’un cultiu de llevats sotmès a condicions d’estrès nutricional (manca de nitrogen) que estimulen l’autofàgia com a mecanisme de mobilització de nutrients. Gran part de la cèl·lula és ocupada per un autofagolisosoma

Tsukada & Ohsumi (1993) consideraren l’ús del llevat com a model de l’autofàgia. En el llevat, l’autofàgia juga un rol important en sobreviure en medis pobres en nitrogen, ja que en aquestes condicions són capaços de degradar proteïna. Així Tsukada & Ohsumi recercaren mutants de S. cerevisiae que perdessin la viabilitat ràpidament en condicions de manca de nitrogen. Arribaren a seleccionar 75 mutants. Els estudis de complementació de mutants els va permetre de classificar-los en “165 grups de complementació”. En tots els casos, eren mutacions cromosòmiques monogèniques i recessives. Aixó deduïen la presència de fins a 15 gens implicats en l’autofàgia en llevats. Un d’aquests gens seria l’apg1. Els llevats mutants per aquest gen, observats al microscopi òptic, no presentaven cap acumulació de cossos autofàgics en vacuoles.

S’obria així una línia de recerca per analitzar com s’integraven aquests 15 gens en el llevat. Mizushima et al. (1998) postulaven un sistema de conjugació de proteïnes essencial per a l’autofàgia en el llevat. La proteïna Apg12 es conjugaria amb la proteïna Apg5 (concretament, hi hauria una conjugació entre la glicina-186 de l’Apg12 i la lisina-149 de l’Apg5). Els mutants apg7 i apg10 ho eren per no poder formar aquest conjugat Apg5/Apg12. D’altra banda, la clonació del gen APG7 mostrava que la proteïna Apg7 seria un enzim relacionat amb la ubiqüitinilació, però sense fer ús de la ubiqüitina. Així doncs, el grup d’Ohsumi postulava l’existència d’un sistema de modificació de proteïnes basat en el sistema Apg5/Apg12.

Amb les dades aconseguides en el llevat, i fent ús de la genètica comparada, el grup d’Ohsumi cercava equivalents en cèl·lules de mamífers. El gen Apg8p del llevat té com a homòleg en rates el gen LC3. Kabeya et al. (2000) mostraren com, efectivament, la proteïna LC3 en cèl·lules de rata es localitza en les membranes d’autofagosomes. Aquesta localització depenia d’un processament de la proteïna original (LC3-I), concretament l’eliminació de l’extrem C-terminal (sense els 22 aminoàcids dels qual, la forma LC3-II deixaria la fracció citosòlica per associar-se amb els autofagosomes).

Però la feina de caracteritzar més detingudament la maquinària autofagosòmica, calia fer-la en el llevat. Ichimura et al. (2000) descrivien un sistema de marcatge de proteïnes amb Apg8 que conduïa a la seva lipidació i associació a les vacuoles autofàgiques. Ohsumi (2001) revisava la situació assenyalant l’existència de dos sistemes de marcatge de proteïnes per a autofàgia, Atg8 i Atg12. Si el sistema de degradació d’ubiqüitina té a veure amb el proteasoma, els sistemes descrits per Ohsumi es vinculaven al sistema d’endomembranes. Hanada et al. (2007) aconseguiren una visió més completa de la interacció entre els diferents elements d’aquests dos sistemes.

Per tal d’estudiar com actuen aquests mecanismes en cèl·lules de mamífers, el grup d’Ohsumi necessitava un model semblant a la deficiència de nitrogen en llevats. Kuma et al. (2004) mostraren el rol de l’autofàgia en els primers instants de vida post-natal en ratolins, quan la manca de subministrament de nutrients s’ha de compensar amb la degradació de proteïnes intracel·lulars. En els ratolins deficients en Atg5, un dels homòlegs als gens Apg de llevat, la manca d’autofàgia implicava no poder sobreviure al primer dia de vida si no es feia un alletament forçós.

Esquema del procés autofàgic. Els sistemes Atg5-Atg12 i LC3 estimulen l’elongació d’endomembranes fins a formar vesícules autofàgiques. En unir-se aquestes vesícules amb els lisosomes es forma una vacuola de digestió (“What is autophagy?“, MBL Life Science)

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

Fumaroles d’aigua en l’exosfera del planeta jovià Europa

En un comunicat de premsa la NASA ens ha ofert aquesta imatge resum sobre unes estructures detectades pel telescopi orbital Hubble al voltant de Europa, el satèl·lit de Júpiter:

En aquesta imatge han col·locat la silueta del petit planeta segons una fotocomposició feta a partir d’imatges de les Voyagers i de la Galileo, que visitaren el sistema jovià en els anys 1970 i 1990, respectivament. Al voltant del petit planeta es on veiem imatges de l’espectrògraf del telescopi orbital Hubble, obtingudes en trànsits d’Europa damunt del disc jovià. L’equip de William Sparks utilitzà el Hubble per observar un total de 10 trànsits en un període de 15 mesos.

Les estructures que en la imatge pixelada apareixen de color blanc serien indicatives de columnes de vapor d’aigua que sorgirien de punts de la superfície austral d’Europa. Parlem d’estructures que s’endinsen uns 200 km en l’exosfera.

Aquestes columnes de vapor d’aigua serien un indicatiu de l’oceà intern d’Europa. Diversos models estimen que l’oceà d’Europa és dues vegades més massiu que l’oceà superficial de la Terra. Damunt de l’oceà d’Europa s’alça una escorça de glaç que, segons indiquen aquestes fumaroles, no pot ser gaire gruixuda, o si més no, en algunes regions, seria relativament prima. Aquestes observacions coincideixen amb les obtingudes amb una altra metodologia en el 2012 pel grup de Lorenz Roth pel que fa a la presència de vapor d’aigua en l’exosfera d’Europa.

Ja en el 2005, la sonda Cassini havia detectat fumaroles similars en Encèlad, de les quals hem parlat alguna vegada. Aquestes estructures, impulsades per la forta pressió de l’oceà interior, acaben per col·lapsar i els materials precipiten damunt la superfície planetària. És el peculiar cicle de l’aigua de mons situats en les regions glaçades del nostre Sistema Solar. Europa i Encèlad queden fora, segons la definició habitual, de la zona habitable del nostre Sistema Solar. La presència d’aigua líquida, en un sistema dinàmic, però, fa pensar, si més no, en l’existència de vida microbiana. Fins que no s’hi realitzi una missió específicament exobiològica en aquests planetes haurem de ser prudents, de tota manera.

Publicat dins de 1. L'Univers | Envia un comentari

Les manipulacions electromecàniques de Volkswagen i altres conquestes de la ciència (Premis Ig Nobel, 2016)

Ahir es van lliurar els guardons Ig Nobel. L’edició del 2016, com les anteriors, combina objectes científics estrambòtiques, amb metodologies curioses i, a banda d’això, qüestions realment ignominioses. Repassem la llista de guanyadors.

Premi Ig Nobel de reproducció: fibres tèxtils i sexe en rates i en humans

Ahmed Shafik

La caiguda dels índexs espermàtics ha estat ja de fa dècades una preocupació recurrent. De teories per explicar-la n’hi ha moltes, però hi ha qui en fa responsable l’ús de pantalons de fibres sintètiques. És en aquest context que cal entendre algunes recerques d’Ahmed Shafik (1933-2007), de la Facultat de Medicina de la Universitat del Cairo, fetes fa 25 anys. El jurat de l’Ig Nobel li ha concedit el premi, a títol pòstum, “per estudiar els efectes de dur pantalons de poliester, cotó o llana en la vida sexual de rates, i per realitzar tests similars amb mascles humans“.

En efecte, la revista European Urology publicava en el 1993 un article en el qual utilitzava rates com a model animal dels “efectes de diferents tipus de fibres tèxtils en l’activitat sexual”. En total, utilitzà 75 rates dividides en cinc grups iguals, un de control i quatre de tèxtils (100% polièster; 50/50% polièster/cotó; 100% cotó; 100% llana). Les rates control anaven despullades, i les rates tèxtils amb calçotets. S’estudià el comportament sexual després de 6 i 12 mesos de dur els calçotets, i 6 mesos després d’haver-los-hi finalment tret. L’activitat sexual es mesurava com a taxa d’intromissió per muntar, alhora que també s’estudiava, amb un volímetre electrostàtic, els potencials generats pel penis i l’escrot. El polièster reduïa significativament la taxa d’intromissió. Shafik ho atribuïa als potencials electrostàtics generats pel poliester que “induirien camps electrostàtic en les estructures intrapenils”. Aquesta reducció de l’activitat sexual era reversible, com mostrava la recuperació de la normalitat després de 6 mesos dels grups afectats una vegada desvestits de nou.

Mesos abans, el mes de maig del 1992, la revista Contraception havia publicat un altre article de Shafik. En aquest cas l’estudi es feia amb humans. Hi participaren 14 homes que, durant 12 mesos, dugueren els escrots amb un suspensor de poliester. S’hi va fer un seguiment de la qualitat del semen, la mida dels testicles, la diferència de temperatura rectal-testicular, els nivells sèrics d’hormones reproductives i una biòpsia testicular. També es van estudiar els potencials electrostàtics generats per la fricció de l’escrot amb el poliester. ´Tots els 14 participants esdevingueren azoospèrmics després d’haver dut, de mitjana, durant 140 dies el suspensor. El volum testicular havia disminuït, així com la difereència de temperatura rectal-testicular. Els nivells hormonals, però, no havien canviat. Les biòpsies revelaven canvis degeneratius en els túbuls seminífers. Una vegada conclòs el període 12 mesos, es revertiren aquests canvis en qüestió de 160 dies. Durant el període d’azoospèrmia, les dones d’aquests homes, a indicació de Shafik, deixaren de prendre anticonceptius, i cap d’elles no quedà en gestació. De els 14 parelles, 5 tenien ja intenció de tindre fills, i ho aconseguiren. Per això, Shafik considerava que els suspensors de poliesters són “un mètode reversible, acceptable i barat de contracepció en homes”.

El llegat d’Ahmed Shafik és preservat per la fundació que du el seu nom.

Premi Ig Nobel d’economia: la personalitat de marca de les roques

En la teoria de marquèting ocupa un lloc ben rellevant l’anomenada “personalitat de marca”, és a dir les característiques diferenciadores associades al “nom” del producte. En el 1997, Jennifer L. Aaker definí l’escala de “personalitat de marca” (“brand personality scale”, BP). Alguns crítics del treball d’Aaker han criticat la circularitat d’aquesta escala, en tant que definidora del mateix concepte que voldria analitzar. Mark Avis, de la Universitat de Massey (NZ), Sarah Forbes, de la Universitat de Birmingham (UK) i Shelagh Ferguson, de la Universitat d’Otago (NZ) l’emprengueren en aquest sentit en el 2014, i això els ha valgut l’Ig Nobel “per comprovar les personalitats percebudes de roques, des d’una perspectiva de vendes i de marquèting“.

Avis, Forbes i Ferguson publicaren a la revista Marketing Theory un article crític amb l’escala BP. Com a objectes d’estudi empraren un objecte natural, diferents roques o, per ser més precisos, fotografies de roques, a les que tractaren com a estímuls per a l’escala BP emprant la metodologia d’Aaker. Avis et al. escolliren treballar amb roques com a estímuls, ja que “no tenen cap relació òbvia amb les marques comercials, ni tenen cap relació amb la formació de BP”. De les fotografies de roques, no obstant, es podien deduir “personalitats de marca” diferenciades. En conseqüència, alertaven de la necessitat de fer un exam crític de la idoneïtat l’escala BP en el món del marquèting.

Ahir, Avis i Forbes recollien un premi Ig Nobel que celebrava aquest enfocament per reduir a l’absurd una metodologia potser sobrevalorada.

Premi Ig Nobel de física: els avantatges de ser un cavall blanc i els atractius d’una tomba negra

El Premi Ig Nobel de física es mou entre el blanc i el negre. Els guardonats ho són per dues recerques. La blanca mostra “per què els cavalls de pèl blanc són els cavalls més ben defensats contra els tàvecs. La negra mostra que les libèl·lules són atretes fatalment a les tombes de color negre”.

En efecte, en un article a Proceedings of the Royal Society B del 2010, Gábor Horváth, Miklós Blahó, György Kriska, Ramón Hegedüs (llavors a la Universitat de Girona), Balázs Gerics, Róbert Farkas i Susanne Åkesson trobaven un avantatge inesperat en els cavalls blancs: la despolarització induïda per aquest pelatge els feia menys visibles als tàvecs. Els tàvecs per trobar hostes als quals xuclar la sang segueixen la llum polaritzada reflectida per la superfície corporal. Les cobertes fosques, negres o brunes, presenten una polarotaxi positiva. En canvi, les cobertes blanques els són més difícils de detectar. No sabem, però, fins quin punt aquest avantatge efectiu sobre la càrrega ectoparasitària compensa aspectes negatius deguts a la major exposició a radiació ultraviolada d’aquests animals: major risc de tumors malignes cutanis, deficiències visuals, etc.

La creu d’aquest article és un de publicat a la revista Freshwater Biology, signat per Gábor Horváth, Péter Malik, György Kriska i Hansruedi Wildermuth. El punt de partida de la recerca fou la observació, en un cementiri hongarès, de com libèl·lules del gènere Sympetrum freqüentaven les làpides negres i polides. Tal semblava com si les libèl·lules prenguessin aquestes superfícies com si fos la superfície d’una bassa. La clau es troba en la forma que aquestes superfície reflecteixen horitzontalment la llum polaritzada. Horváth et al. parlen de “trampa ecològica”, ja que les femelles poden tindre la temptació d’ovopositar damunt de les làpides pensant que és aigua: sobre sec, però, els ous no podran desenvolupar-se.

El Premi a aquestes recerques sobre llum polaritzada, tan lligades a fets de la cultura hongaresa com els cavalls blancs i les làpides negres, fou recollit per Susanne Åkesson.

Premi Ig Nobel de química: com Volkswagen reduí els indicadors d’emissions del seus cotxes

El setembre del 2015, l’EPA de Califòrnia notificava a Volkswagen que havia detectat violacions de la llei d’aire net. Bàsicament, hom havia detectat la falsificació dels tests d’emissions realitzats sobre els vehicles sortits de fàbrica. L’escàndol s’ha estès des de llavors a altres demarcacions i marques. I per això a Volkswagen se li ha concedit el premi “per resoldre el problema d’emissions contaminants excessives aconseguint que els vehicles produissin moltes menys emissions sempre que eren sotmesos a proves“. És clar que la idea no és que els vehicles superin les proves, sinó que aquestes proves es facin en condicions que reprodueixin les emissions que tindran els vehicles en el món exterior.

Premi Ig Nobel de medicina: gratar-se davant d’un mirall

La picor és una sensació, segons com, fàcil d’induir psicològicament. N’hi ha prou amb pensar en quelcom irritant sobre la pell. I ens sentir la picor, ens ve la pruïja de gratar-nos. I sentim, després d’haver-ho fet, un alleujament, per momentani que sigui. Christoph Helmchen, Carina Palzer, Thomas Münte, Silke Anders i Andreas Sprenguer han estat guardonat per un estudi psicofísic de l’any 2013 en el qual descobriren que “si et pica en un costat del cos, pots alleujar-lo si, en mirar-te al mirall, et grates l’altre costat del cos“. En conseqüència, ens recomanen que fem això de la “gratament especular” per alleugerir picors sense posar més vermella encara la zona afectada.

Qui recullia el premi ahir era Andreas Sprenger.

Premi Ig Nobel de psicologia: enquestes a un mentider

És coneguda la paradoxa d’Epimènides de Creta quan deia que tots els cretencs són mentiders. Els mentiders, és clar, alguna veritat han de dir. El Premi Ig Nobel se l’han endut Evelyne Debey, Maarten De Schryver, Gordon Logan, Kristina Suchotzki i Bruno Verschuere “per demanar a mil mentiders amb quina freqüència menteixen, i per decidir si creure o no aquestes respostes“.

Debey et al. anomenen els seus mentiders “pinocchio” en un article publicat a Acta Psychol (Amst). En total, analitzen 1005 persones entre 6 i 77 anys, i les enquesten sobre la freqüència amb la que menteixen. Per saber com de bé menteixen els sotmeten a un test de reacció temporal. Així, dedueixen que durant la infància augmenta la capacitat de mentir, que assoleix un màxim entre els adults joves per caure després amb l’edat. La freqüència amb la qual mentim assoleix un pic en l’adolescència. Les èpoques més impulsives, de menor autocontrol, són doncs les més mentideres de totes.

El premi era recollit per Bruno Verschuere

Premi Ig Nobel de la pau: com detectar la xerrameca pseudo-profunda

En el 2005, Harry Frankfurt definia “bullshit” com “quelcom que s’ha dissenyat per impressionar però que s’ha construït sense cap preocupació directa per la veritat”. Així no és pròpiament una mentida ja que, qui menteix, pensa que sap la veritat, que vol amagar. No és el cas del “bullshit”. Deu anys després, Gordon Pennycook, James Allan Cheyne, Nathaniel Barr, Derek Koehler i Jonathan Fugelsang feien un estudi sobre la qüestió. En el seu experiment els participants eren exposats a afirmacions construïdes amb mots aleatoris sense cap significat, de l’estil “la totalitat silencia fenòmens infinits”. Els resultats els duien a pensar que algunes persones són més receptives a aquesta xerrameca, i que no es tractiva simplement d’una qüestió de manca d’escepticisme indiscriminat, sinó la capacitat d’escatir una vaguetat enganyosa. Aquesta receptivitat s’associa a la tendència d’acceptar afirmacions com a veritat.

Dels autors, Pennycook, Barr, Koehler i Fugelsang recolliren el premi.

Premi Ig Nobel de biologia: conviure amb animals no-humans com un més de la colla

Els guardonats en aquesta categoria són Charles Foster, “per viure en la natura com, en diferents ocasions, un teixó, una llúdria, un cèrvol, una guineu i un ocell”, i Thomas Thwaites, “per crear extensions prostètiques per a les seves extremitats que li permeteren de moure’s a la manera d’una cabra, i passar així el temps a la muntanya amb la companyia d’aquests animals”.

L’experiència de Foster la relata a “Being a Beast” (Profile Books, 2016). Thwaites l’explica en un volum titulat: “GoatMan: A holiday from being human“.

Foster i Thwaites recollien ahir el premi. Les extensions dissenyades per Thwaites foren donades als organitzadors, que les exposaran a “Platform – Body/Space”, mostra que es podrà visitar a Het Nieuwe Instituut de Rotterdam a partir del 4 d’octubre.

Premi Ig Nobel de literatura: biografia d’un col·lector d’insectes

Fredrik Sjöberg (*Västervik, 1958) ha estat guardonat per la seva “trilogia autobiogràfica sobre el plaer de col·leccionar mosques que són mortes, i mosques que encara no ho són”. La trilogia, titulada en suec “En Flugsamlares Vag”, repassa la vida d’aquest entomòleg.

Sjöberg recollí el premi ahir.

Premi Ig Nobel de percepció: mirar el món a través de les pròpies cames

Quina és la natura de la percepció? Segons el model directe, la percepció s’explica fonamentalment en termes d’entorn. Alternativament, hom diria que la percepció del món exterior s’entrelliga amb la percepció del propi cos (teoria proprioceptiva). En el 2006, Atsuki Higashiyama i Kohei Adachi publicaren a Vision Research un estudi sobre aquesta controvèrsia.

En l’experiment prengueren part 90 observadors. Es tractava de jutjar la mida i la distància de cinc objectes. Els objectes eren de 32 cm a 163 cm d’alçada, i se situaven a una distància de l’observador entre 2,5 m i 45 m. En la primera comparació, 15 observadors havien d’inclinar-se d’esquenes als objectes i mirar-los entre les seves pròpies cames; uns altres 15 observadors els veien en una posició més còmoda i directa. En general, veure els objectes de cap per avall i entre les cames reduïda la constància en l’estimació de la mida i reduïa l’escala de l’estimació de la distància.

Com que la primera comparació pot veure’s afectada per l’orientació de la retina o l’orientació del cos, es feren dues comparacions més. En la segona comparació, 15 observadors restaven dempeus i observaven els objectes amb uns prismàtics que rotaven el camp visual en 180º (és a dir, que oferien imatges invertides). Un altres 15 observadors observaven els objectes sense els prismàtics inversors. Els resultats dels dos grups foren similars.

En la tercera comparació, 15 observadors romanien estirats d’esquena a terra i inclinaven el cap cap endavant per veure, a través dels prismàtics inversors, els objectes. Els altres 15 observadors eren de bocaterrosa i observaven així, sense prismàtics inversors, els objectes. En tots dos casos hi havia una disminució en la constància de l’estimació de la mida dels objectes, i s’estrenyia l’escala d’estimació de la distància.

Així doncs, Higashiyama & Adachi concloïen que era més aviat l’orientació corporal i no pas l’orientació retinal la rellevant en l’estimació visual. Alhora l’estimació de la mida i de la distància eren independents l’una de l’altra. Tot plegat anava a favor del model de percepció directa.

Higashiyama recollí el premi.

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Proxima centauri b: el planeta extrasolar “conegut” més proper

L’estel conegut més proper al Sol, en la nostra època, és Proxima Centauri, considerat part del sistema estel·lar d’Alfa Centauri (amb el nom d’Alfa Centauri C). La campanya “Pale Red Dot” s’adreça a estudiar aquest estel i, en particular, a descriure, si n’hi ha, planetes similars als nostre al voltant seu. En un comunicat de premsa de l’Observatori Europeu Austral (ESO) se’ns informa de dades que assenyalen l’existència, si més no, d’un planeta, Proxima b. Demà apareixerà un article a la revista Nature.

Els estels coneguts més propers al Sol. La majoria, com Proxima Centauri, són nans vermells. Al capdavall, aquest és el tipus d’estel més abundant en l’univers en l’era estel·lífera

Proxima b: un període orbital d’11 dies

El planeta Proxima Centauri b tindria una massa una mica superior a la de la Terra i orbitaria l’estel vermell amb un període d’11 dies. En el Sistema Solar, aquest període es correspon a la regió vulcaniana o inframercuriana, però en un sistema de nan vermell les escales diferents. Així, Proxima Centauri b es troba en l’anomenada “zona habitable” del seu sistema, és a dir aquella on, en teoria, la superfície planetària tindria una temperatura compatible amb l’aigua líquida.

L’existència d’aquest planeta es dedueix de les observacions regulars realitzades per l’espectrògraf HARPS del telescopi de 3,6 metres de l’Observatori de La Silla (Xile), complementades amb dades obtingudes per altres telescopis. El programa Pale Red Dot és dirigit per Guillem Anglada-Escudé, de la Queen Mary University de Londres.

Els canvis en la velocitat radical de Proxima Centauri permeten assumir una sèrie de característiques bàsiques del planeta. En el gràfic veiem com de les dades del primer trimestre del 2016 (punts vermells) es dedueix un harmònic de 11,2 dies. Parlem d’oscil·lacions feblíssimes, de canvis de l’ordre dels quilòmetres/hora. El planeta tindria una massa de 7,8·1024 kg (un 30% superior a la de la Terra) i es trobaria a una distància de 7 milions de quilòmetres de l’estel.

Val a dir que, des del 2013, hom havia obtingut dades que assenyalava la presència d’aquest planeta, però les d’ara són més robustes. En aquest sentit, Pale Red Dot ha monitoritzat paral·lelament els canvis de lluminositat de l’estel amb el telescopi ASH2 de l’Observatori de San Pedro de Atacama. Els estels vermells tendeixen a produir flamarades, i aquest períodes foren descomptats de l’anàlisi dels canvis en velocitat radial.

Imaginar-nos el clima de Proxima b

No sabem res de la rotació de Proxima b. Podria ser una rotació sincronitzada amb la translació (com la Lluna respecte de la Terra) o bé seguir una ressonància 3:2. En el primer cas, el punt subsolar seria més o menys fix en la superfície, i en el segon oscil·laria damunt part de la zona tropical. En la zona irradiada podrien haver temperatures compatibles amb aigua líquida. És clar que això ho diem sense saber res de l’atmosfera de Proxima b, la pressió de la qual condicionaria aquest aspecte.

La qüestió mediàtica, és clar, és l’habitabilitat de Proxima b. Respondre aquesta qüestió exigirà més observacions, probablement a través d’instruments encara no construïts.

Proxima Centauri: cent anys de coneixement

En el 1915, Robert Innes descobrí un estel de magnitud +11 que presentava dades de moviment propi similars a les d’Alfa Centauri. La denominà Proxima Centauri. En el 1917, Joan Voûte estimà la paral·laxi de Proxima Centauri en 0,75 segons d’arc, cosa que la situava a una distància similar d’Alfa Centauri. En termes de magnitud absoluta, Proxima Centauri era l’estel menys lluminós conegut.

En el 1951, Harlow Shapley mostrà que Proxima Centauri podia entrar en flamarades considerables, amb augments puntuals de lluminositat del 8% respecte de la línia basal. Les flamarades de Proxima Centauri han estat estudiades especialment pers observatoris de raigs X.

Aquesta mateixa setmana el Grup de Treball de Noms d’Estels de la Unió Astronòmica Internacional decidia adoptar com a primera denominació de l’estel la de Proxima Centauri. L’altre nom, el d’Alfa Centauri C, és més insegur, ja que no és clara la vinculació amb el sistema binari d’Alfa Centauri. Proxima Centauri dista 15.000 UA (2,2·1015 m) d’aquest sistema binari, i podria orbitar-hi amb un període de 500.000 anys.

Publicat dins de 1. L'Univers | Envia un comentari

Un tauró de Groenlàndia de 400 anys d’edat

Anomenat “eqalussuaq” en inuit, Somniosus microcephalus és un tauró d’extrems. Ho és per ésser l’espècie de tauró que viu més al nord, en l’Oceà Glacial Àrtic, encara que també se’l pot trobar en aigües temperades de l’Atlàntic Nord. També ho és per la mida. La majoria d’espècimens observats fa entre 2 i 5 metres, i poden arribar a pesar 400 kg. Ara bé, també s’han registrat animals de 6,4 metres de longitud i de 1000 kg de pes, i d’algun altre s’ha estimat una mida de 7,3 metres i 1400 kg de pes. També és una espècie extrema quant a la toxicitat de la seva carn, degut a la concentració d’òxid de trimetilamina. També és elevada la concentració d’urea, i el sabor de la carn és prou repulsiu com perquè els inuit expliquin l’origen del primer eqalussuaq en la roba amb la qual s’havia eixugat una dona vella els cabells després d’haver-se’ls rentat amb la pròpia orina. Tot i amb tot, si la carn se sotmet a diversos cicles d’ebullició, assecat i fermentació, se n’obté el “kæstur hákarl”, present a la cuina islandesa, si bé manté encara una perceptible flaire amoniacal. L’espècie, en qualsevol cas, no es troba amenaçada. A aquesta llista d’extrems, però, caldria afegir també la seva longevitat. Un grup d’investigadors coordinat per Julius Nielsen reporten l’anàlisi de carboni-14 de cristal·lins oculars de 28 espècimens femella de S. microcephalus. Nielsen et al., bo i aprofitant l’augment de radiocarboni en els oceans com a resultats dels tests nuclears dels anys 1950, refinen les dades que ja teníem sobre la longevitat d’aquesta espècie. Així calculen que la maduresa sexual no l’assoleixen fins els 150 anys. De l’espècimen més gran, de 5 metres de longitud, estimen una edat de 392 ± 120 anys, la més gran coneguda per a un animal vertebrat.

“Somniosus microcephalus” fou descrita en el 1801 per Marcus Elieser Bloch i Johann Gottlob Schneider. En el 1957, l’espècie fou identificada com a ovovivípara, amb camades de 10 cries que, en nàixer, fan ja uns 90 cm. El GEERG estudia des del 2001 aquesta espècie en el Fiord de Saguenay i en el Golf de Sant Llorenç

La longevitat en vertebrats

Fins fa no gaire hom suposava que l’espècie humana es comptava entre les més longeves entre els vertebrats. Al capdavall, tan sols un grapat d’espècies tenen individus coneguts que hagin depassat els 100 anys. En són exemple, a banda de l’espècie humana, els tuatares (Sphenodon punctatus), la tortuga gegant de les Galápagos (Geochelone nigra, 175 anys), la tortuga radiada (Geochelone radiata, 188 anys) i la tortuga gegant d’Aldabra (Geochelone gigantea, 255 anys). Ara bé, algunes espècies de vertebrats marins haurien de superar aquestes xifres.

Somniosus microcephalus és un tauró de creixement lent i tot així, els exemplars més grans superen els 5 metres de llargada. Per estimar millor les taxes de creixement, Julius Nielsen, de la Secció de Biologia Marina de la Universitat de Copenhague, liderà un estudi en el que també participaren els seus col·legues Kirstine F. Steffensen i John F. Steffensen, a més d’investigadors de l’Institut Groenlandès de Recursos Naturals (RAsmus B. Hedeholm), del Departament de Física i Astronomia de la Universitat d’Aarhus (Jan Heinemeier, Jesper Olsen), del Departament de Ciències Biològiques de la Universitat d’Indiana a South Bend (Peter G. Bushnell), del Departament de Biologia Àrtica i Marina de la Universitat Àrtica de Noruega a Tromsø (Jørgen S. Chistiansen), de la Unitat de l’Accelerador de Radiocarboni de la Universitat d’Oxford (Christopher Bronk Ramsey), de la National Oceanic and Atmospheric Administration (Richard W. Brill) i del Centre de Recerca del Clima de Grenlàndia (Malene Simon).

Una recerca sobre vint-i-vuit espècimens

La recerca es va fer sobre el nucli del cristal·lí d’ulls de vint-i-vuit espècimens de Somniosus microcephalus, tots ells femelles, de mides diferents (de 81 a 502 cm de llargada).

És coneguda la petjada que els tests nuclears atmosfèrics, particularment concentrats en els anys 1950, van fer sobre l’abundància relativa de l’isòtop radioactiu del carboni, el carboni-14 (14C). En el 1965, l’abundància relativa del carboni-14 en l’atmosfera era dues vegades superior a la de 10 anys enrere. L’abandonament dels tests nuclears atmosfèrics va fer possible una reducció paulatina. Però el “radiocarboni de les bombes”, amb una semivida de 5730 anys, passà senzillament de l’atmosfera a altres reservoris. Els teixits biològics amb poca renovació, com ara la zona nuclear del cristal·lí, que es generaren al voltant dels anys 1960 mostren una petjada del “radiocarboni de les bombes”.

Dades de radiocarboni corresponents a dues localitats situades a les antípodes respectives. Com a conseqüència dels assaigs nuclears de la primera època de la “guerra freda”, els nivells atmosfèrics de radiocarboni es duplicaren, assolint un pic devers el 1963-65. Des de llavors els nivells han baixat fins a retornar als valors primigenis. Però aquest radiocarboni excessiu s’acumulà, entre d’altres reservoris, en els teixits.

Aquest puls de radiocarboni dels primers anys 1960 és tan sols detectable en els cristal·lins d’espècimens de menys de 2,2 m de longitud, és a dir entre els espècimens més joves. Les taurons de més de 2,2 m són doncs anteriors als assaigs nuclears. A partir d’aquesta datació absoluta, Nielsen et al. construeixen la taxa de creixement de l’espècie. És així com estimen que la maduresa sexual s’assoleix en aquesta espècie a una edat considerable, de 156 ± 22. L’espècimen més llarg, de 502 cm, devia tindre una edat de 392 ± 120 anys.

Un superdepredador de moviments lents

En la xarxa tròfica de les aigues àrtiques i subàrtiques, Somniosus microcephalus ocupa un dels nivells més alts, alimentant-se de taurons més petits, de rajades, d’anguiles, de capelins, de truites alpines, de lumps, etc. S’ha suggerit que, durant l’hivern, és un important depredador de foques, a les quals deu sorprendre mentre dormen, ja que el tauró de Groenlàndia, amb puntes de velocitat no superiors a 2,6 km/h. Més anecdòticament, en els estòmacs d’alguns taurons de Grenlàndia hom ha trobat restes de fauna terrestre (óssos polars, cavalls, ants, rens), ja que a més de caçador és carronyaire. Prefereix les aigües més fredes (-0,6 a 10ºC), a fondàries per sota de 1200 m, però en l’hivern és més fàcil trobar-lo.

El tauró de Groenlàndia no té depredadors, però sí paràsits. El copèpode Ommatokoita elongata s’adhereix a la còrnia de l’ull del tauró, produint eventualment la ceguesa. Val a dir, però, que els taurons depenen més de l’olfacte que no pas de la vista. Amb aquestes poques dades podem fer-nos una idea de les forces evolutives que han afavorit una maduració tardana i una elevada longevitat en aquesta espècie. S’ignora el període de pseudogestació, però deu ser llarg, ja que les cries neixen amb una mida ja considerable. L’endarreriment de la maduració sexual deu contrarestar la lenta taxa de creixement. Per compensar-la, és necessari que l’esperança de vida global superi notablement aquesta edat de maduració.

Publicat dins de 4. L'Animal | Envia un comentari