Molècules d’àcids nucleics exòtics amb capacitat catalítica: els XNAzims

Xenobioquímica: Encara que hom associa el concepte d’enzim, de catalitzador biològic, amb les proteïnes, ja en el 1967, Carl Woese, Francis Crick i Leslie Orgel havien suggerit a “The Genetic Code” que molècules d’àcid ribonucleic (ARN) podrien constituir catalitzadors biològics. El primer enzim d’ARN (ribozim) fou descobert en el 1982 pel grup de recerca de Thomas R. Cech (Kruger et al., 1982). Breaker & Joyce (1994) descrigueren per primera vegada una molècula d’àcid desoxirribonucleic (ADN) amb capacitat catalítica. Els enzims d’ADN, certament rars, reben el nom de desoxiribozim (DNAzim). ADN i ARN són els dos tipus d’àcids nucleics que trobem en la biosfera. En termes generals, l’ADN és la molècula genòmica (si bé hi ha molts virus que tenen genomes d’ARN o que alternen fases genòmiques d’ADN i d’ARN), mentre que l’ARN compleix nombroses funcions de regulació de l’expressió d’aquests genomes i de la seva traducció en proteomes. Però existeixen altres tipus d’àcids nucleics, com ara l’àcid arabinonucleic (ANA), l’àcid 2′-fluoroarabinonucleic (FANA), l’àcid hexitol-nucleic (HNA) o l’àcid ciclohexen-nucleic (CeNA). Aquests àcids nucleics reben el nom d’àcids nucleics sintètics (XNA), de “polímers genètics sintètics” o d’àcids xenonucleics. Si l’ADN es basa en nucleòtids de desoxirribosa, i l’ARN en nucleòtids de ribosa, aquests XNAs empren xenonucleòtids (d’arabinosa, d’hexitol, de ciclohexè, etc.). A banda dels quatre XNAs esmentats, n’hi ha dos tipus més, i de tots sis s’ha comprovat que poden emmagatzemar i reproduir informació, és a dir que actuen de polímers genètics (Pinheiro et al., 2012). Som encara lluny de construir organismes “xenobiològics” a partir d’aquests XNA. Però el grup de recerca de Philipp Holliger presenta en un article a la revista Nature, diversos exemples de molècules de XNA amb capacitat catalítica, és a dir els primers XNAzims.

Els polímers genètics comparteixen una mateixa base estructural. La diferència és l’ordenament atòmic dels seus monòmers. En el quadre hom contrasta l’ADN (=DNA) amb el de sis àcids xenonucleics. En l’esquema de colors els àtoms de carboni són representats en negre, els àtoms d’oxigen en vermell i els àtoms de fluor en verd.

Els XNAzims

La recerca de possibles XNAzimns la van dissenyar Alexander I. Taylor i Philipp Holliger, de l’MRC Laboratory of Molecular Biology, de Cambridge. La síntesi d’alguns dels monòmers d’aquests experiments (hNTPs, ceNTPs, aGTP) la va fer Piet Herdewijn, de KU Leuven i de l’Université Evry. Victor B. Pinheiro (actualment a l’Institute of Structural and Molecular Biology, de l’UCL) va aportar-hi una nova HNA-sintetasa, desenvolupada en el marc del seu projecte sobre biologia sintètica. Taylor va fer els experiments de síntesi d’oligonucleòtids d’ANA, FANA, HNA i CeNA, i la ulterior selecció a la percaça de molècules que tinguessin alguna activitat catalítica. En la caracterització dels resultats positius hi intervingueren Pinheiro, Alexey S. Morgunov (MRC), Sew Peak-Chew (MRC) i Christopher Cozens. Per determinar l’estructura de les molècules d’interès, Matthew J. Smola i Kevin M. Weeks, de la University of North Carolina, aplicaren les tècniques químiques de SHAPE (acilació selectiva de del grup 2-hidroxil per extensió d’encebador) i de modificació per dimetil-sulfat (DMS).

Amb aquesta selecció, trobaren un ventall d’oligòmers que podien catalitzar la hidròlisi i la concatenació de molècules d’ARN, és a dir que actuaven com a ARN-endonucleases o com a ARN-ligases, respectivament.

Més interessant encara fou un oligòmer de FANA que, amb metall com a cofactor, era capacitat de catalitzar la concatenació d’altres molècules de FANA. Aquest metal·loenzim fou fet servir pels investigadors per a unir diversos segments de FANA fins a construir un dels FANAzims de l’apartat anterior (una ARN-endonucleasa).

Per al desenvolupament de xenoorganismes que emprin aquests àcids nucleics, és probable que els XNAzims no juguin un rol central. Però els autors sí reconeixen la rellevància dels XNAzims en les teories sobre l’origen de la vida. Hom suposa que abans de les actuals cèl·lules d’ADN, hi hagué protocèl·lules basades en ARN (“el món d’ARN”, per emprar l’expressió que utilitzà Walter Gilbert en el 1986). És possible que alguns dels XNA hagi estat la base d’altres protocèl·lules, ja sigui en la nostra biosfera o en les biosferes primigènies d’altres planetes. Cal no descartar tampoc que a la Terra o en altres biosferes, hi hagi formes de vida que no es basin en l’ADN ni en l’ARN sinó en alguns d’aquests XNA.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

La Llista Vermella de la Unió Internacional de Conservació de la Natura

Enguany la Llista Vermella de la Unió Internacional per a la Conservació de la Natura (IUCN) fa 50 anys. La nova edició inclou un total de 76.199 espècies, de les quals 22.413 són amenaçades d’extinció. En la llista vermella cada espècie és classificada en una de les següents categories: 1) preocupació menor (LC); 2) relativament amenaçada (NT); 3) vulnerable (VU); 4) en perill (EN); 5) críticament en perill (CR); 6) extingida en estat salvatge (EW) i 7) extingida. La llista cobreix espècies animals i vegetals (plantes i fongs) i ofereix informació sobre les poblacions i les necessitats d’hàbitats. En cada edició hom treballa amb un nombre creixent d’espècies, amb la mira posada a assolir les 160.000 espècies en el 2020, i que la llista cobreixi tota la diversitat biològica d’una manera més profunda que no pas ara (massa centrada en mamífers, amfibis, ocells, coralls o coníferes).

Envia un comentari

Virus fecals en el glaç subàrtic de 700 anys d’antiguitat

Un grup d’investigadors coordinat per Eric Delwart, del Blood Systems Research Institute, de San Francisco, publica a la revista PNAS una recerca sobre el viroma de mostres de femta de caribú de 700 d’antiguitat preservades en la coberta permanent de glaç subàrtic. Després de caracteritzar dos dels genomes vírics presents, han reconstituït un dels dos, aconseguint un virus infectiu. Condicions constants de congelació permeten la preservació durant segles del material genètic de virus encapsidats. Pels autors, l’estudi de paleoviromes pot contribuir a donar profunditat als estudis sobre evolució dels virus.

El nom de caribú s’aplica als ramats de “Rangifer tarandus” que viuen al continent nord-americà, des d’Alaska fins a Terranova

La recerca metagenòmica

Terry Fei Fan Ng, Li-Fang Chen, Yanchen Zhou, Beth Shapiro, Robert L. Gilberton i Eric Delwart, dissenyaren aquesta recerca. Ng, Zhou i Delwart formen part del Departament de Medicina de Laboratori de la Universitat de Califòrnia de San Francisco; mentre Chen i Gilberts són del Departament de Patologia Vegetal de la UC de Davis, i Shapiro del Departament d’Ecologia i Biologia Evolutiva de la UC de Santa Cruz. En la recerca participaren, a més, Mathias Stiller i Peter D. Heintzman, de Santa Cruz, Arvind Varsani, Nikola O. Kondov, Walt Wong, Xutao Deng, Thomas D. Andrews, Brian J. Moorman, Thomas Meulendyk i Glen McKay.

Les mostres emprades eren femtes atribuïdes al caribú (Rangifer tarandus) extretes d’un tros de glaç permanent dels Territoris Nord-Occidentals del Canadà. D’acord amb els mètodes de datació emprats, la femta tindria una antiguitat de 700 anys. Des de llavors, és a dir des de la finalització de l’anomenat “òptim climàtic medieval”, la femta hauria estat en unes condicions continuades de congelació.

Sobre aquestes mostres, els investigadors realitzaren una anàlisi metagenòmica, que cobria els àcids nucleics filtrables i resistents a nucleasa.

Dos virus recuperats i caracteritzats: aCFV i aNCV

D’aquesta anàlisi resultà la caracterització de dos virus:
- aCFV (virus antic associat a femta de caribú). El seu genoma consisteix en una molècula d’ADN circular de 2231 parells de nucleòtids. No se l’ha pogut classificar, per bé que anàlisis filogenètiques el vinculen a virus de plantes com els geminivirus.
- aNCV (cripavirus antic dels Territoris Nord-occidentals). Se n’ha recuperat parcialment el genoma, pel que fa als gens NS, CP i, en part, cds. Es tractaria d’un cripavirus, grup de virus d’ARN monocatenari de sentit positiu, els membres coneguts dels quals són virus d’insectes.

Els autors suposen que tots dos virus procedien de material vegetal ingerit i després defecat pel caribú (en el cas de l’aCFV) o d’insectes voladors atrets per la femta (en cas de l’aNCV). Tots dos virus són virus encapsidats, d’alta persistència ambiental, que, gràcies a les condicions de baixa temperatura, han garantit la preservació en bon estat del material genètic.

La reconstitució de l’aCFV

Bo i preservat el genoma víric, la capacitat infectiva és perduda. No obstant, els investigadors han utilitzat el material genètic clonat de l’aCFV per reconstituir-lo artificialment. Per fer-ho seleccionaren un sistema emprat per als geminivirus. Introduint en aquest sistema un clon multimèric d’aCFV, aconseguiren virus que infectaren en Nicotiana benthamiana, una solanàcia originària d’austràlia que ha estat utilitzada de forma creixent en els darrers anys com a organisme model en fisiologia vegetal i, particularment, en virologia.

Nicotiana benthamiana, coneguda com a tjuntiwari i munju, fou consumida com a estimulant abans de la introducció del tabac (d’una planta americana del mateix gènere) a Austràlia

L’aCFV reconstituït era capaç d’infectar la planta, ja que en les noves fulles els investigadors podien recuperar nou ADN viral.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

Detecció de l’espín d’un sol protó per magnetometria de diamant

Fa uns dies parlàvem de com les tècniques de microscopia de fluorescència de molt alta resolució arribaven a poder fer un seguiment in vivo de molècules concretes. Millorar la resolució especial i dur-la a l’escala atòmica ha estat també una aspiració dels qui treballen en una altra tècnica d’imatge, la basada en la resonància magnètica. En un report a la revista Science, el grup de recerca de Christian L. Degen, professor en el Laboratori de Física de l’Estat Sòlid, de l’ETH de Zuric, ens expliquen un mètode amb el qual han arribat a detectar l’espín d’un únic protó.

El magnetòmetre de diamant emprat pel Departament de Física de l’ETH Zuric

La detecció de l’espín d’un protó

M. Loretz, T. Rosskopf i J. M. Boss són membres del grup de recerca de C. L. Degen. També signen el report S. Pezzagna i J. Meijer, de l’Institut de Física Experimental de la Universitat de Leipzig. El magnetòmetre emprat és a l’ETH Zuric. Consta d’un xip de diamant, recobert per una sal inorgànica. Amb aquest aparell han arribat a mesurar l’espín de protons (H+) individuals. Els canvis en el sensor de diamant eren seguits pels investigadors a través d’un microscopi òptic de fluorescència.

En el centre del diamant hi ha unes impureses, consistent en la manca de dos àtoms de carboni en la xarxa cristal·lina del diamant (que, recordem-ho, és un dels al·lòtrops del carboni elemental). Una de les dues posicions és ocupada per un àtom de nitrogen, per la qual cosa aquesta impuresa rep el nom de “vacant de nitrogen” (nitrogen-vacancy, NV en l’acrònim anglès). La NV és detectable per la seva fluorescència i pel seu magnetisme. En la preparació del diamant artificial, d’un 2×2 mil·límetres, els investigadors treballaren en condicions que fan que hi hagi centres NV a tan sols un pocs nanòmetres de la superfície.

En els centres NV hi ha espai suficient per a diversos protons. A través de propietats de mecànica quàntica, però, els investigadors poden diferenciar entre l’acció magnètic d’un protó de la de diversos protons. Alhora, poden identificar la posició relativa del protó respecte del centre NV, amb una resolució de 0,1 nm.

Les perspectives de la resonància magnètica de molt alta resolució

La resolució actual dels aparells d’imatge per resonància magnètica, com els que s’utilitzen en la pràctica clínica, és de l’ordre de 100 micres, és a dir comparable amb l’agudesa visual humana. D’altres tècniques arriben a l’escala microscòpica, però l’aspiració darrera és arribar a l’escala atòmica. L’objectiu d’arribar-hi el mapatge directe de les posicions individuals dels àtoms d’una molécula.

Parlaríem, doncs, de nano-MRI. De fet, la intenció de Degen és construir un dispositiu de nano-MRI. Si reïxen, hom podrà determinar l’estructura tridimensional de molècules. Tenen en ment, en particular, les aplicacions en bioquímica de proteïnes. Les tècniques clàssiques es basen en l’estudi dels patrons de difracció de cristalls de proteïnes purificades, però no són sempre aplicables.

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

L’impacte de ranavirosis en poblacions d’amfibis al Parc dels Pics d’Europa

Des de fa nou anys, arran d’una mortalitat massiva d’amfibis en una bassa experimental del Parc Nacional dels Picos de Europa, atribuïda a una infecció de ranavirus, s’hi ha fet un seguiment continuat. Un report publicat a Current Biology fa balanç de la situació. Price et al. expliquen que han trobat tres tipus de ranavirus en les poblacions d’amfibis del parc, dels quals dos són al darrera de mortandats massives, que han contribuït a la reducció de múltiples poblacions.

Collapse of Amphibian Communities Due to an Introduced Ranavirus. Stephen J. Price, Trenton W.J. Garner, Richard A. Nichols, François Balloux, César Ayres, Amparo Mora-Cabello de Alba, Jaime Bosch

Els ranavirus als Pics d’Europa

Els ranavirus són un grup d’iridovírids. Són considerats uns patògens emergents. Encara que poden produir infeccions patològiques en peixos i en rèptils, l’impacte ecològic es troba sobretot en la infecció letal que provoquen en amfibis. Epizooties de ranavirus s’han descrit recentment en nombroses regions d’Amèrica, Euràsia i Austràlia. L’impacte d’aquestes epizooties en les poblacions d’amfibis és controvertit, ja que moltes poblacions ja es troben en declivi degut a tota una sèrie de factors. Hom no sap si és el declivi poblacional el que estimula les infeccions, o a l’inrevés. Les dades de Price et al. ofereixen, però, unes dades clares sobre el vincle entre aquestes infeccions i la reducció de les poblacions de diverses espècies d’amfibis dels Pics d’Europa.

Són sis les espècies d’amfibis més comunes d’aquestes localitats: Bufo bufo, Alytes obstetricans, Rana temporaria, Mesotitron alpestris, Limnotitron helveticus i Salamandra. En totes elles hi ha hagut mortalitats massives, que han afectat larves, juvenils i adults. Els símptomes (lesions cutàniques ulcerants, hemorràgies internes, necrosis d’extermitats) i, en ocasions anàlisis virològiques, han atribuït algunes d’aquestes mortandats a ranavirosis. Excepte en un parell de casos, els autors descarten el rol en aquestes mortandats de Batrachochytrium dendrobatidis, un fong que ha provocat mortandats d’amfibis en altres indrets de la Península Ibèrica. Pel que fa al rol de la pol·lució, els autors la descarten atenent al bon estat del Parc en aquest sentit.

Per al diagnòstic de la ranavirosi, els autors han emprat PCRs de set regions genòmiques dels ranavirus. Els ranavirus implicats en les mortandants dels Pics d’Europa han estat sempre incluïbles en el CMTV (Common midwife toad virus) i en el BNV (Bosca’s newt virus, descrit pels autors en el decurs d’aquests estudis). També van detectar un tercer ranavirus, l’AAOV (Andaran Alytes obstetricans virus), que no han trobat associat a les mortandats.

El seguiment d’aquests anys, assenyala com les localitats del Parc afectades per ranavirosi letal són les que presenten reduccions significatives de la població d’amfibis, en alguns casos reduccions catastròfiques. La més castigada de les sis espècies és Alytes obstetricans, la població de la qual es manté, en canvi, en les localitats on no hi hagut brots de ranavirosi letal.

L’origen del virus

El període temporal analitzat (2007-2012) és potser insuficient per tindre prou resolució local i temporal sobre la relació entre les ranavirosis i el declivi de les poblacions d’amfibis. Els autors, però, utilitzen les dades genètiques sobre el virus per reconstruir-ne la història.

Creuen que el CMTV i el BNV són uns relatius nouvinguts en les poblacions d’amfibis del nord peninsular. Les dades les emmarquen en la bibliografia sobre brots epizoòtics similars d’arreu d’Europa, que fan comptar els ranavirus com un agent patològic emergent en les poblacions d’amfibis d’Europa.

El mateix declivi per altres causes de les poblacions d’amfibis pot haver contribuït a l’emergència d’aquestes ranavirosi. La incidència d’infeccions i de malalties tendeix a augmentar a mesura que es redueix l’abundància d’una espècie. En espècies abundants, els virus tendeixen a especialitzar-se i associar-se únicament amb una espècie. Però quan les espècies declinen, els virus que les infecten són seleccionats positivament si poden saltar la barrera interespecífica, i afectar altres poblacions. El CMTV registrats als Pics d’Europa tenen la capacitat de saltar aquestes barreres i en algunes localitats han afectat al llarg dels anys totes sis espècies d’amfibis. La realitat homogeneïtat d’aquests virus indica una introducció única, recent, i realitzada simultàniament en diverses localitats del parc, probablement induïda per a la mà de l’home a través de la introducció d’equipament o de bestiar. Caldrà veure si, com ha passat en localitzacions del Regne Unit, la pressió selectiva fa aparèixer genotips resistents en les poblacions d’amfibis. Però fins i tot en aquest cas, cal pensar que també els virus poden conquerir aquests nous genotips.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

Regulació i oligopoli (Jean Tirole; Premi Nobel d’Economia)

El Premi Nobel d’Economia d’enguany ha estat concedit Jean Tirole, de Tolosa, “pel seu anàlisi del poder de mercat i de la regulació“.

Jean Tirole

Jean Tirole (*Troyes, Aube, 9.8.1953) va començar estudis a l’École Polytechnique (promotio X 1973) on es graduar com a enginyer general de ponts i camins. Es va doctorar en matemàtiques a la Universitat Paris-Dauphine (1978) i en economia al Massachusetts Institute of Technology (el seu director de tesi fou Eric Maskin). Les seves línies de recerca sobre l’economia industrial giren al voltant de l’aplicació de la teoria dels jocs i la teoria de la informació a aspectes de la regulació de l’activitat industrial.

El nom de Tirole s’ha fet conegut en els darrers anys, principalment per ésser, des del 1999, membre del Consell d’Anàlisi Econòmic. En el 2003, juntament amb Olivier Blanchard, proposà una taxació dels acomiadaments vinculada al finançament de l’assegurança d’atur. En aquell report també recomanaven un contracte de treball únic, bo i contemplant el factor d’antiguitat. Però són les seves aportacions sobre la crisi financera i el finançament de l’empresa industrial des del 2008 les que han estat més sentides.

Si Tirole ha rebut el Premi Nobel en solitari, és per la prematura desaparició, fa 10 anys, de Jean-Jacques Laffont, amb qui va realitzar bona part de les aportacions que ara han motivar el guardó, recollides a “A Theory of Incentives in Regulation and Procurement” (1993).

La teoria de l’organització industrial

El 1986 publicà Dynamic Models of Oligopoly i, el 1988, The Theory of Industrial Organization. Són moltes les indústries que, per la seva natura i/o per factors històrics, funcionen de manera mono- o oligopolista. La fixació de preus en aquests sectors s’aparta de la situació normal de mercat. Les poques companyies que controlen una elevada quota de mercat tendeixen a mantindre preus fins i tot encara que els costos de producció davallin (com a conseqüència de la innovació), bo i centrant la lluita entre elles en esforços de venda. Això quan no hi ha una col·lusió directa per repartir-se el pastís.

En l’esquema de l’economia política clàssica, els diferents actors del mercat, per la seva petitesa individual, no tenien “un poder de mercat” que fos notable. Però una companyia suficientment grossa sí el pot adquirir i, de fet, el seu èxit empresarial es compta per l’assoliment d’una quota.

Tirole, durant trenta anys, s’ha ocupat sobre quina ha d’ésser la política governamental en aquests sectors. Històricament, per fer-hi front, hom ha emès legislacions i institucions en pro de la “lliure competència”, contra els càrtels o les fusions/adquisicions empresarials, fixació de preus màxims, prohibició d’acords entre competidors, estímul de l’associació de proveïdors i clients “afectats” pels oligopolis, etc. Diferents veus de l’acadèmia (com l’Escola de Xicago) denunciaren, paradoxalment, aquestes mesures com una interferència en el funcionament del mercat. Tirole, des d’una altra perspectiva, forní models teòrics per avaluar aquestes polítiques en diferents sectors i situacions. Una mesura ben intencionada pot acabar afavorint la concentració del mercat i engreixar els beneficis d’aquestes empreses.

Tirole i Laffont estudiaren un ample ventall de sectors, però potser els més rellevants que tractaren foren el sector energètic (l’elèctric en particular) i les telecomunicacions. Més enllà de la indústria, també Tirole ha fet contribucions en el sector financer.

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

La microscopia de fluorescència d’alta resolució (Betzig, Well, Moerner: Premi Nobel de Química)

La Reial Acadèmia de Ciència ha anunciat que el Premi Nobel de Química ha recaigut en Eric Betzig, Stefan W. Hell i William E. Moerner “pel desenvolupament de microscopia de fluoresència de sobreresolució“. És l’exemple d’una línia de recerca que hom no sabria ben bé en quina categoria “Nobel” situar-la. Lo més normal hauria estat donar-los el Premi Nobel de Física (pel rol de la física en el desplegament de les tècniques microscòpiques). Una altra opció seria donar-los el de Fisiologia o Medicina, per les aplicacions biològiques d’aquesta tècnica microscòpia. Hom els ha donat finalment el de Química degut a la rellevància d’aquesta tècnica en bioquímica. Com va passar dilluns, un dels guardonats amb el Nobel ho ha estat també enguany amb el Premi Kavli (Hell, en la categoria de nanociència).

Eric Betzig

Eric Betzig (*Ann Arbor, Michigan, 13.1.1960) es va graduar en física al California Institute of Technology (1983). Va fer el mestratge en física aplicada i d’enginyeria a la Universitat de Cornell (1985), on s’hi doctorà (1988). Ingressa després en el Departament de Recerca de Física de Semiconductors en els AT&T Bell Laboratories. En el 1996 s’incorporà a l’empresa familiar, Ann Arbor Machine Company, sota la direcció del seu pare, Robert Betzig, ocupant la vicepresidència de recerca i desenvolupament. Desenvolupà per a la companyia la tecnologia servohidràulica adaptativa flexible (FAST en el backònim anglès). El FAST no acabà de prendre comercialment, i Betzig tornà al seu interès de recerca sobre microscopia. Reeixí amb el desenvolupament de la microscopia de localització fotoactivada (PALM, en el backònim anglès). En el 2006 entrà en el Campus de Recerca de Janelia Farm, centre adscrit al Howard Hughes Medical Institute. El seu grup de recerca s’orienta a la tècniques de fluorescència de “super-resolució”.

Stefan W. Hell

Stefan W. Hell (*Arad, Banat, Romania, 23.1.1962) estudià física a la Universitat de Heidelberg. Interessat en la microscopia confocal, el seu director de tesi fou Siegfried Hunklinger. La tesi, titulada, “Imatgeria de microstructures transparents en un microscopi confocal”, fou defensada reeixidament el 1990. La millora de la resolució axial de la microscopia confocal esdevingué l’objecte de la seva recerca posterior en el European Molecular Biology Laboratory de Heidelberg (1991-1993), que conduí al desenvolupament de la microscopia 4Pi. Després d’una estada de sis mesos a Oxford, liderà un grup de recerca en el departament de Física Mèdica de la Universitat de Turku (1993-1996). S’habilità com a professor de física a Heidelberg el 1996. Fundà el Departament de Nanobiofotònica a l’Institut Max Planck de Química Biofísica. També és cap de la Divisió de Nanoscopia Òptica del Centre de Recerca del Càncer (DKFZ) de Heidelberg. Gràcies a les seves contribucions a la microscopia de depleció per emissió estimulada (STED) hom ha arribat a dur el poder de resolució de la microscopia fluorescència més enllà dels límits de la longitud d’ona.

W. E. Moerner

William Esco Moerner va nàixer a la base aèria de Parks, a Pleasanton, Califòrnia, el 24 de juny del 1953. Per diferenciar-se del seu pare i del seu avi patern, tots homònims, escriu el seu nom habitualment com a W. E. Moerner. Va estudiar a la Washington University, a St. Louis, on es va graduar en física, en enginyeria elèctrica i en matemàtiques (1975). Va fer el mestratge (1975-1978) i el doctorat (1978-1982) a la Cornell University, en el grup de recerca d’Albert J. Sievers III. La seva tesi tractava de la dinàmica de relació vibracional de làmines d’halurs alcalins excitades amb làsers d’infraroig. Fins i tot abans d’acabar la tesi, ja havia començat a treballar com a investigador en el Centre de Recerca de Almaden d’IBM, a San Jose (California), on seria promogut a cap de projecte el 1989. El curs del 1993-1994 fou professor visitant de química física al ETH de Zuric. El 1995 deixà el Centre de Recerca d’IBM per esdevindre professor de química física de la Universitat de Califòrnia a San Diego (1995-1998). El seu grup de recerca es traslladà a la Universitat de Stanford el 1998, on continua actualment dedicat a l’espectroscopia de molècules aïllades, la microscopia de gran resolució i nanofotònica.

La microscopia òptica de fluorescència de molt alta resolució

Ernst Abbe (1873) va formular la idea del “límit de difracció” per a la microscopia, segons la qual és impossible resoldre dos elements d’una estructura que siguin més a prop entre ells que la meitat de la longitud d’ona en el pla lateral. Així s’establia per a la microscopia òptica una espècie de “non plus ultra”, en el qual hom no havia d’esperar superar els 200 nm (0,2 micres) de poder de resolució. En aquella època, aquest límit semblava llunyà. Resolucions d’1 micra ja semblaven prou precises per reconèixer estructures cel·lulars en preparacions de teixits. Si de cas, el repte central era l’ús de metodologies de tinció o fixació que augmentessin el contrast sense introduir un excés d’artefactes. Però el desenvolupament de la histologia i de la citologia formulava continuadament noves preguntes i la recerca en formes d’augmentar el poder de resolució en fou estimulada. La microscopia d’ultraviolat era una via, car la llum ultraviolada té una longitud d’ona més petita que la llum visible. Però la microscopia electrònica (amb longitud d’ona encara menors), desenvolupada en el 1939, i aplicada a partir dels anys 1950, seria la que obriria les portes a la subestructura cel·lular. Ara bé, les preparacions en microscopia electrònica exigeixen processos de fixació que impedeixen la microscopia “in vivo”. Per això, cal recórrer a la microscopia òptica i a les seves derivacions.

La microscopia òptica clàssica empra únicament els principis de la reflexió i absorció de la llum. En la microscopia de fluorescència, hom empra, a més, dues altres propietats, la fluorescència i la fosforescència. Així com en la microscopia clàssica, hom empra tinció per poder distingir estructures que altrament serien “transparents”, també en la microscopia de fluorescència hom pot emprar substàncies fluorescents per marcar estructures. L’esquema bàsic del microscopia de fluorescència és:

La preparació rep una llum d’excitació (blava en l’esquema, però que també pot ser ultraviolada) i components fluorescents nadius o afegits emeten una llum menys energètica (verda en l’esquema, però que pot ser també d’altres colors)

Tot i que el límit d’Abbe de la microscopia de fluorescència va més enllà de la microscopia òptica d’absorció/reflexió, ens deixa igualment en l’ordre de dècimes de micra. Per al microscopi biològic això és suficient per a observar els orgànuls cel·lulars principals, però no per a observar complexos macromoleculars (com ara, els ribosomes, que no foren descrits fins a l’adveniment de la microscopia electrònica) i, ja no diguem, molècules individuals.

Ara com ara, tan sols dues tècniques de microscopia de fluorescència permeten assolir poders de resolució que van més enllà del límit d’Abbe. Les dues reben el nom de “super-resolutives”, per aquest motiu. Una es basa en la col·lectivitat estatística de fluoròfors, i l’altre en fluoròfors individuals.

La microscopia de fluoròfor col·lectiu super-resolutiva fou assolida amb els microscopis de depleció per emissió estimulada (STED). La depleció elimina la fluorescència de totes les molècules d’una mostra excepte les d’una petita regió. L’emissió estimulada permet reduir aquesta regió més enllà del límit d’Abbe. La microscopia d’il·luminació estructrural saturada (SSIM) supera el límit d’Abbe a través de la saturació de pics d’excitació. Tant en un cas com en l’altre és necessària una reconstrucció computeritzada a partir de les dades de fluorescència.

La microscopia de fluoròfor individual es basa en la idea que cada fotó emès pels fluoròfors d’una mostra procedeix al capdavall d’un fluoròfor concret. Cada fluoròfor individual es troba separat de la majoria dels altres fluoròfors de la preparació per una distància superior al límit d’Abbe. La posició respecte de la minoria de fluoròfors que són més a prop (i que, per tant, compartirien la mateixa “taca” en la microscopia de fluorescència convencional) pot ser calculada a partir de la majoria de fluoròfors.

Els guardonats amb el Nobel d’enguany participaren precisament en les bases teòriques i pràctiques d’aquestes dues tècniques. Stefan E. Hell & Jan Wichmann (1994) proposaren l’estratègia de l’emissió estimulada, que podia dur el poder de resolució a 35 nm (gairebé tocant els 30 nm d’un ribosoma). S. W. Hell & M. Kroug (1995) aprofundiren en aquesta estratègia de “depleció” de la fluorescència de la perifèria, i calcularen que podien assolir una resolució lateral de 15 nm. El primer microscopi STED, basat en aquesta tècnica, permetia efectivament analitzar en cèl·lules vives una regió de 90-110 nm de diàmetre (0,67 attolitres de volum), la qual cosa era 18 vegades més precisa que la microscopia confocal (Klar et al., 2000). En el microscopi STED hom irradia la mostra amb dos làsers, el segon dels quals serveix per “esgotar” el fluoròfors de la perifèria, deixant intactes els dels volum d’enfocament. En un principi, la capacitat de resolució de l’STED no tindria cap límit constitutiu (a l’estil del límit d’Abbe), sinó límits marcats per diverses consideracions de costos tècnics, d’idoneïtat de la tècnica amb el procés vital que volem observar (que pot veure’s afectat si hom empra un làser massa potent durant massa estona).

Mats G. L. Gustafsson probablement hauria rebut el Premi Nobel avui sinó s’hagués mort en el 2011 a causa d’un tumor cerebral. Gustafsson (2005) proposà la microscopia d’il·luminació estructurada (SSIM), amb la qual arribà a poder de resolució laterals inferiors a 50 nm

L’aproximació de fluoròfors individuals té precedents en les tècniques d’espectroscopia de correlació de fluorescències (FCS) i en la microscopia de fluorescència de reflexió interna total (TIRF). W. E. Moerner & L. Kador (1989) aconseguiren detectar òpticament molècules individuals de pentacè en un cristall de p-terfenil a temperatures de 4 K: cada molècula individual era observada d’acord amb l’absorció de fotons que feien amb motiu d’una transició. Eric Betzig & Robert J. Chichester (1993) observaren molècules individuals de carbocianina, arribant a determinar l’orientació de cada dipol molecular. Les aportacions teòriques de Betzig (1995) i l’obtenció de fluoròfors amb la propietat de suportar diversos cicles d’emissió fluorescent (Dickson et al., 1997) obrí la possibilitat d’aplicar aquestes tècniques a qüestions obertes de la biologia molecular. Betzig et al. (2006) empraren la microscopia de localització activada (PALM) en 1) detectar la posició de la vinculina en adhesions focals, 2) detectar la posició de l’actina en un lamel·lipodi, 3) descriure la distribució de la proteïna retroviral Gag en la membrana plasmàtica d’una cèl·lula infectada. Hom ja no es limitava a la subestructura que evidencia la microscopia electrònica, sinó que començava a acaronar la infrastructura molecular de la cèl·lula i, a més, d’una cèl·lula viva.

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Els LEDs blaus (Akasaki, Amano, Nakamura: Premi Nobel de Física, 2014)

La Reial Acadèmia Sueca de Ciències ha anunciat la concessió del Premi Nobel de Física a Isamu Akasaki, Hiroshi Amano i Shuji Nakamura “per la invenció de diodes emissors de llum blava eficients, que han permès la consecució de llums blanques brillants estalviadores d’energia

Isamu Akasaki

赤崎 勇 (*Kagoshima, 30.1.1929) es va graduar a la Universitat de Kioto el 1952. Es doctorà en enginyeria electrònica a la Universitat de Nagoia el 1964. En la segona meitat dels 1960 començà a treballar amb diodes emissors de llum de nitrur de gal·li (GaN) en l’Institut de Recerca Matsuhita de Tòkio (MRIT). Per al desenvolupament de LED que emetessin en llum blava, va esforçar-se en la qualitat dels cristalls de GaN (emprant l’epitàxia metal·lorgànica en fase de vapor) i en l’estructura del dispositiu. El 1981 passà a la Universitat de Nagoya, on el seu grup de recerca reeixí a fer crèixer cristall de GaN d’alta qualitat damunt d’un substrat de safir. Dopat amb magnesi, aconseguiren un diode de tipus p de GaN. En el 1989 aconseguien una connexió p-n de GaN que emetia llum en la banda blava i ultraviolada. Les patents successives van servir, entre d’altres coses, per finançar l’Institut Akasaki de la Universitat de Nagoia.

Hiroshi Amano

天野 浩 (*Hamamatsu, 11.9.1960) es va doctorar en enginyeria electrònica a la Universitat de Nagoia. Especialitzat en enginyeria de semiconductors, treballà en el grup d’Isamu Akasaki en el desenvolupament de diodes emissors de llum blava.

Shuji Nakamura

中村 修二 (*Ikata, Ehime, 22.5.1954) es va graduar en enginyeria electrònica a la Universitat de Tokushima (1977). Completat el mestratge en el 1979, entrà a treballar per la Nichia Corporation, a Tokushima mateix. En el si de la Nichia Corporation aconseguí el desenvolupament d’un diode emissor de llum blava brillant. Aquest component, fet també de GaN, superava en lluminositat els LEDs blaus que havien desenvolupat Akasaki i Amano a la Universitat de Nagoia. El LED blau brillant de Nakamura, quan era recobert de fòsfor, emetia un llum groga. Això podia ser la base de la il·luminació blanca amb LEDs. El fundador de Nichi, Nobuo Ogawa va creure en el projecte, però la direcció en veure la lentitud dels treballs de Nakamura decidí prescindir-ne. Nakamura, de totes maneres, en solitari, coronà el projecte, i el 1993 començà la comercialització d’il·luminació amb LEDs. Nakamura mantingué els vincles amb Nichia fins el 1999, quan passà a la Universitat de Califòrnia a Santa Barbara com a professor d’enginyeria. Des de Santa Barbara pledejaria amb Nichia pels drets de la descoberta, i les dues parts no arribarien a un acord fins el 2005. Al costat de Steven DenBaars i James Speck, fundà Soraa, companyia dedicada el desenvolupament de tecnologies d’il·luminació d’estat sòlid, gairebé sempre basades en GaN pur.

Els LEDs en la generació de llum blanca

Components d’un LED (a dalt) i esquema de funcionament electrònic (a sota)

Els primers diodes emissors de llum (LEDs), que emetien de la banda infraroja fins a la banda verda, no eren suficients per aconseguir llum blanca. Mancaven els LEDs blaus. Si els primers LEDs apareixen en els anys 1950, els LEDs blaus no ho fan fins a final dels anys 1980. La llum blanca hom la pot aconseguir amb LEDs blaus que il·luminen materials fosforescents que reemeten llum verda i vermella, o bé amb una combinació de LEDs blaus amb LEDs verds i vermells. De mica en mica, la il·luminació LEDs guanya espai en detriment de les làmpades incandescents i de les fluorescents.

Després d’uns primers intents d’aconseguir LEDs blaus amb seleniür de zinc (ZnSe) o amb carbur de silici (SiC), els esforços se centraren en el nitrur de gal·li (GaN). El repte era combinar una correcta cristal·lització de GaN amb l’ús d’agents dopants que conferissin les propietats electròniques adequades. Isamu Akasaki esmerçà gairebé dotze anys (1974-1986) en adaptar la tècnica de cristal·lització a aquestes exigències. La combinació de temperatures de deposició i de creixement i l’ús d’agents dopants que no interferissin amb la cristal·lització no fou gens senzilla. Superada aquesta fase, el grup d’Akasaki i el grup de Nakamura entre d’altres cercaren la millora de l’eficiència del LED blau.

El mercat de la il·luminació blanca amb LEDs es troba en creixement. Els dispositius tenen una vida de l’ordre de 100.000 hores i presenten una eficiència de 300 lm/W. És qüestió de temps que substitueixin els sistemes previs d’il·luminació elèctrica. Hom compta amb una reducció consegüent de les necessitats d’electricitat per a il·luminació. Però l’experiència assenyala que el menor consum elèctric i la major il·luminació també poden facilitar els excessos i la consegüent contaminació lumínica addicional.

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Les bases neuronals de l’orientació (O’Keefe, Moser, Moser: Premi Nobel de Fisiologia, 2014)

Fa unes setmanes parlàvem del premi Kavli de neurociència, un dels guardonats del qual fou John O’Keefe. O’Keefe repeteix ara amb el Premi Nobel de Fisiologia. En efecte, el comunicat de l’Assemblea Nobel del Karolinska Institutet ha concedit a O’Keefe la meitat del Premi, mentre l’altra meitat se la reparteixen May-Britt Moser (un quart) i Edvard I. Moser (un quart). Tots tres el reben “per les llurs descobertes de cèl·lules que constitueixen un sistema de posicionament en el cervell“.

John O’Keefe

John O’Keefe (*NYC, 18.11.1939) va nàixer al si d’una família irlandesa. Graduat al City College of New York, se n’anà a Montréal a estudiar psicologia fisiològica a la McGill University, dins del Departament de Donald O. Hebb (1904-1985). El seu director de tesi fou Ronald Melzack (*Montréal, 19.7.1929). Completat el doctorat, passà al University College London en el 1967, on treballà al costat de Patrick Wall (1925-2001). Seria a l’UCL on desenvoluparia la seva carrera científica (és ciutadà dels Estats Units, per naixença, i del Regne Unit, per naturalització). El 1987 esdevingué professor de l’UCL, amb tasques docents al Departament d’Anatomia i a l’Institut de Neurociència Cognitiva.

May-Britt Moser

May-Britt i Edvard Moser

May-Britt (*Fosnavåg, Noruega, 4.1.1963) es va graduar en psicologia a la Universitat d’Oslo (1990). Completà el doctorat al mateix centre en el 1995 sota la direcció de Per Andersen (*1930). Ja en 1994 començà una estada amb Richard Morris (*1948) en el Centre de Neurociència de la Universitat d’Edinburgh, on s’hi va estar fins el 1996. També realitzà una breu estada en el 1996 en el laboratori de John O’Keefe. De retorn a Noruega, esdevingué professora associada de psicologia biològica en la Universitat Noruega de Ciència i Tecnologia (NTNU), a Trondheim. En el 2000 accedí a una plaça titular. En el 2002 participà en la fundació del Centre de Biologia de la Memòria de l’NTNU i, en el 2007, de l’Institut Kavli de Neurociència de Sistemes (2007).

Edvard I. Moser

Evard I. Moser (*Ålesund, Noruega, 27.4.1962) es va graduar en matemàtica i estatística a la Universitat d’Oslo en el 1985 i, al mateix centre, en el 1990, de psicologia i de neurobiologia. Fou en el decurs d’aquests darrers estudis quan conegué May-Britt, amb qui es casà. El matrimoni seguí una trajectòria paral·lela. Els dos es doctoraren en el 1995 sota la direcció de Per Andersen. Després de l’estada comuna a Edinburgh i a Londres, els dos obtingueren places a l’NTNU de Trondheim, però Edvard I. Moser aconseguí la titularitat abans, el 1998.

La percepció de la posició i orientació: les bases neuronals

La qüestió de com percebem la nostra posició en l’espai, de com ens orientem, ha estat enfocada des de diferents perspectives. Fa uns dies, en parlar sobre els Ig Nobel, ens referíem a l’estudi de Hart et al. (2013) sobre la percepció del camp magnètic en gossos. La fisiologia sensorial comparada ens mostra la diversitat d’altres estímuls ambientals que contribueixen a l’orientació i a la navegació en les més diverses espècies animals. El sistema vestibular de la nostra orella interna forneix, també en l’ésser humà, informació per a l’equilibriocepció. El sentit cinestèsic, la propiocepció, aporta a l’escorça parietal del cervell informació sobre les posicions relatives de parts del cos. L’ecolocalització dels ratpenats, l’electroorientació en peixos elèctrics com el Gymnotus, la brúixola solar que empren les abelles en els seus vols, els senyals solars i estelars que guien la navegació d’aus migratòries han estat models clàssics en l’estudi de les bases sensorials de l’orientació.

Però la fisiologia sensorial és únicament una part de l’aspecte. La percepció de l’espai i del temps requereix el processament cerebral d’aquesta informació. Com es fa aquest processament? Edward C. Tolman (1886-1959) postulà en el 1948 l’existència d’uns mapes cognitius d’acord amb experiments realitzats en rates i humans. En familiaritzar-nos progressivament en un nou ambient, a través de l’exploració, es forma en el nostre cervell un mapa d’aquest entorn.

A partir del 1958, el desenvolupament de microelèctrodes implantables de manera crònica possibilità relacionar comportaments complexos amb patrons d’activitat neural. El laboratori de Patrick Wall, que treballava inicialment en la percepció del dolor (nocicepció), fou pioner en aquestes tècniques. Allà les va aprendre John O’Keefe, que les aplicà a la qüestió de l’orientació. Era sabut que lesions en l’hipocamp fan que les rates adquireixen un comportament hiperactiu en ambients nous, alhora que puntuaven pitjor en tasques espacials. Implantant microelèctrodes en l’hipocamp de rates, John O’Keefe & Jonathan Dostrovsky (1971) fornien proves que semblaven donar suport a la hipòtesi de Tolman sobre mapes cognitius, concretament sobre el rol de l’hipocamp com a mapa espacial.

Localització de l’hipocamp en el cervell humà

O’Keefe i Dostrovsky definiren amb aquests estudis unes “neurones de localització” (place cells), d’acord amb el seu patró de resposta a estímuls sensorials. Aquestes neurones eren situades en la regió CA1, en la partició dorsal de l’hipocamp. O’Keefe (1976) classificà aquestes neurones (o, emprant una terminologia més prudent, “unitats”) en “unitats d’emplaçament” i “unitats de desplaçament”, d’acord amb com es comportaven elèctricament en relació al comportament de l’organisme (de la rata) en tests de laberint. Cada “place unit” tan sols eren activa quan la rata es trobava en un punt concret del laberint. J. O’Keefe & D.H. Conway (1978) registraren el patró d’activació de trenta-quatre d’aquestes “unitats” en dos ambients: 1) una plataforma en la qual la rata no havia rebut ni ensinistrament ni recompensa; 2) un laberint elevat en T amb un conjunt de cortines negres en el que la rata havia estat ensinitrada per a la discriminació de lloc d’acord amb pistes sensorials (un llum, una carta, un ventilador i un brunzidor). Aquestes i altres experiències conduirien a postular un model del funcionament de l’hipocamp com a mapa cognitiu, que John O’Keefe i Lynn Nadel presentaren en un volum publicat en el 1978.

El grup d’O’Keefe en els anys següents estudià el rol d’aquests mapes cognitius en la memorització espacial (J. O’Keefe & A. Speakman, 1987). Hom seguí els processos relacionats amb l’adaptació a nous ambients, i la consegüent reelaboració del mapa cognitiu (Lever et al., 2002).

Paral·lelament, la caracterització de les “cèl·lules”, “unitats” o “camps” de localització de l’àrea CA1 de l’hipocamp obria la qüestió de com es formen. La primera hipòtesi era suposar que la formació i transformació d’aquests camps tenia lloc d’acord amb la informació sensorial que arribava a l’hipocamp. Però aviat hom proposaria un model més complex de processament de la informació sensorial que conduïa a la generació del mapa cognitiu.

El laboratori de Per Oskar Andersen tenia una llarga trajectòria en l’estudi del rol de l’hipocamp en l’aprenentatge i la memòria. Fou en el seu laboratori que Terje Lømo en el 1966 observà per primera vegada el fenomen de la potenciació de la transmissió sinàptica en la via perforant cap a cèl·lules del grànul dentat en l’hipocamp de conills anestesiat. En la primera meitat dels anys 1990, dos doctorands de Per Andersen, la parella formada per May Britt i Edvard I. Moser també treballaven en hipocamp. Part de la recerca d’E. I. Moser fou publicada en un article a Science del 1993. Entre els models que utilitzaven hi havia la tasca de navegació en aigua per a rates, model desenvolupat per Richard G. M. Morris (1981). Els Moser feren l’estada post-doctoral amb el mateix Morris a Edinburgh i, després, amb O’Keefe a Londres. Retornats a Noruega, emprengueren la tasca de determinar el rol dels senyals aferents de la regió CA1 en la formació dels mapes cognitius.

El primer lloc a recercar, era el còrtex entorrinal, d’on procedeix en rates la major part dels senyals nerviosos que entren en l’hipocamp. Concretament, les fibres del còrtex entorrinal projecten principalment cap al gir dentat de l’hipocamp, que connecta alhora amb la regió CA3, la qual ho fa amb la regió CA1. L’eliminació de les connexions entre CA3 i CA1, però, no afectaren la formació de “cèl·lules de lloc” en la regió CA1 però sí el record espacial (Brun et al. (2002)). Això els portà a postular l’existència en l’hipocamp de dos circuits de memòria, funcionalment separables, en l’hipocamp. El grup de Moser se sentí refermat en la idea que el còrtex entorrinal, en tant que interfície entre el neocòrtex i l’hipocamp, havia de jugar un paper central en la memòria espacial. Fyhn et al. (2004) presentaren mesures de la modulació espacial de capes del còrtex entorrinal mitjà, que assenyalaven el rol d’aquesta regió en “l’espacialització” de la informació sensorial, que després es projectaria en la regió hipocampal CA1. Hafting et al. (2005) introduïen ja el concepte de “cèl·lula reixa”, en analogia al de “cèl·lula lloc” d’O’Keefe.

Superposició de la trajectòria espacial seguida per una rata (línia negra) i l’activació d’una “cèl·lula de reixa” del seu còrtex entorrinal

Les cèl·lules de reixa, a diferència de les cèl·lules de lloc, no es disparen en un lloc concret, sinó seguint un patró espacial “en reixa”. Es disparen en diferents llocs, però aquests llocs formen entre ells una mena de reixa hexagonal. En una mateixa regió del còrtex entorrinal les diferents cèl·lules presenten diferents fases de resposta, bo i mantenint la mida i l’orientació de la xarxa hexagonal. Els camps hexagonals es fan més grans en la part ventral del còrtex.

La formació de la reixa hexagonal és conseqüència de l’establiment de xarxes neuronals complexes. És damunt d’aquestes xarxes que arriben els senyals pròpiament sensorials o motors. Solstad et al. (2006) proposaren un model matemàtic de com la xarxa hexagonal del còrtex entorrinal es projectava en forma de “cèl·lules de lloc” en la regió CA1 de l’hipocamp. Seguí després la descoberta d’un tipus neuronal del còrtex entorrinal que s’activava quan l’animal s’apropava als límits d’un ambient tancat, les anomenades “cèl·lules de límit” (Solstad et al., 2006).

El grup de recerca dels Moser es troba immers encara en aquesta recerca. El rol de l’hipocamp i del còrtex entorrinal en la percepció de l’espai i de la memòria espacial també els ha dut a investigar les patologies de la memòria (Cacucci et al., 2008). L’aspiració és que desxifrar les computacions neurals implicades en l’orientació i posicionament servirà de base per al coneixement de moltes altres funcions cognitives, tant del seu funcionament fisiològic com dels aspectes patològics.

També és actiu el grup de John O’Keefe. Recentment, han publicat una recerca de com la geometria ambiental afecta la simetria de les cèl·lules de reixa (Krupic et al., 2014). Avui com fa cinquanta anys, l’interès d’O’Keefe és rastrejar les bases neurals de la cognició i de la memòria espacials, recolzat en els models animals i humans (ús de la realitat virtual associada a la imatgeria cerebral) i en les simulacions (models de xarxes neuronals, navegació de robots, etc.).

Lligams:

- John O’Keefe (UCL)

- El grup de recerca dels Moser.

Publicat dins de 5. La Intel·ligència | Envia un comentari

La missió marciana d’ISRO entra en l’òrbita de Mart

El passat 5 de novembre del 2013, l’Organització de Recerca Espacial Indiana (IRSO) completava reeixidament el llençament des del cosmòdrom de Sriharikota el llençament del 25è vol del PSLV-C25, que duia al damunt una sonda destinada a entrar en l’òrbita de Mart. Mitjançant successives òrbites geocèntriques ascendents, la cosmonau robòtica fou col·locada en la trajectòria interplanetària, deixant enrera l’esfera d’influència del nostre planeta el 4 de desembre. Ahir, 24 de setembre, després de 9 mesos i 20 dies, assolia el seu objectiu: entrar en l’òrbita marciana.

En els propers dies començarà la fase científica de la missió: l’estudi cartogràfic, morfològic, mineralògic de la superfície marciana, i de l’atmosfera d’aquest planeta. Per això, consta d’una càmera de color, un espectrometre de radiació infraroja tèrmica, un sensor de metà, un analitzador de composició atmosfèrica i un fotòmetre Lyman-Alpha (LAP). El LAP, en mesurar l’abundància relativa de deuteri/proti en l’hidrogen de l’exosfera marciana, ajudarà a entendre millor els processos d’escapament de material atmosfèric.

Envia un comentari