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

Baselga, Esteller i Massagué: la recerca oncològica rep el XXVIII Premi Internacional Catalunya

Fa unes hores, el president de la Generalitat, Carles Puigdemont, anunciava que el XXVIII Premi Internacional Catalunya seria concedit, per primera vegada, a ciutadans catalans. Concretament, els guardonats han estat Josep Baselga, Manel Esteller i Joan Massagué “per la seva revolucionària tasca, especialment en la recerca concològica, amb la qual han contribuït significativament a l’avenç de la biomedicina mundial“.

El president Puigdemont i la biòloga Anna Veiga, en l’anunci del guardó. Enrera, els tres guardonats, Josep Baselga, Manel Esteller i Joan Massagué

Josep Baselga i Torres

Josep Baselga fundà en el 1995 l’Institut Oncològic que du el seu nom, i que en el 2007 s’integrà en l’Hospital Quiron.

Josep Baselga va nàixer a Barcelona, el 3 de juliol del 1959. Es va llicenciar en Medicina en la Universitat Autònoma de Barcelona (1982), i s’hi doctorà en en el 1992. En el 1996 esdevingué Cap del Servei d’Oncologia de l’Hospital Universitari de la Vall d’Hebron, així com director del Departament d’Oncologia Mèdica, Hematologia i Oncologia Radioteràpica d’aquest centre. Des del 2010 compagina la direcció del Vall d’Hebron Institut d’Oncologia (VHIO) i la de la Divisió d’Oncologia de l’Hospital General de Massachusetts.

Baselga realitzà el primer assaig clínic sobre l’ús de l’anticòs monoclonal anti-HER2 (el trastuzumab o herceptina) en el tractament de càncer de mama avançat HER2+. Més tard, liderà el desenvolupament clínic d’un altre anti-HER2, el pertuzumab (perjeta). També participà en l’estudi que aprovà l’ús de l’everolimus, un inhibidor de la protein-cinasa mTOR, en el tractament del càncer de mama hormono-dependent.

Manel Esteller Badosa

Manel Esteller va nàixer a Sant Boi de Llobregat, el 1968. Es va llicenciar en Medicina per la Universitat de Barcelona el 1992. Va doctorar-se en el 1996, amb un treball sobre la genètica molecular del carcinoma de l’endometri. A la Universitat de St. Andrews va treballar en la genètica molecular del càncer de mama hereditari. Entre el 1997 i el 2001 fou investigador post-doctoral a la Universitat de Johns Hopkins, on guanyà ràpida fama pels seus estudis sobre la metilació de l’ADN en processos tumorals humans, bo i remarcant el rol transformador de la hipermetilació de gens supressors de tumors. Entre el 2001 i el 2008 liderà el Laboratori d’Epigenètica del Càncer del Centre Nacional d’Investigacions Oncològiques (CNIO). Des del 2008, és director del Programa d’Epigenètica i Biologia del Càncer de l’Institut d’Investigacions Biomèdiques de Bellvitge, alhora que professor de genètica de l’Escola de Medicina de la Universitat de Barcelona.

Les línies de recerca actuals del grup d’Esteller són:
– la definició de l’epigenoma de les cèl·lules tumorals, és a dir del seu perfil de metilació d’ADN i de modificacions d’histones, particularment en gens supressors de tumors i en seqüències repetitives, i com es relaciones aquestes alteracions en la regulació de la transcripció, en la reparació de l’ADN i en la inestabilitat cromosòmica.
– l’estudi de la maquinària i mecanismes epigenètics, com la funció de les ADN-metiltransfera o de les histona-desacetilases.
– l’estudi de mutacions de la maquinària epigenètica, amb mires d’escatir que explicarien les alteracions epigenètiques de les cèl·lules tumorals.
– l’assaig de fàrmacs epigenètics, en línies cèl·lules i en models murins, amb mires al seu ús com a fàrmacs antitumorals.

Joan Massagué i Solé

Joan Massagué va nàixer a Barcelona el 1953. Seguint la tradició familiar, estudià Farmàcia a la Universitat de Barcelona. Després de llicenciar-se, començà el treball de tesi en el Departament de Bioquímica de la Facultat de Farmàcia, sota la direcció de Joan Josep Guinovart. La tesi, Regulació hormonal del metabolisme hepàtic del glicogen, la defensà reeixidament en el 1978. En el 1979 es traslladà a la Universitat de Brown (Providence, Rhode Island), on treballà en l’estructura del receptor de la insulina. Entre el 1982 i el 1989 fou professor de bioquímica a la Universitat de Massachusetts, i en el 1989 encapçalà el Programa de Biologia Cel·lular del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center. En el 2003, passà dins de l’Sloan-Kettering, a dirigir el programa de Genètica i Biologia del Càncer, i des del 2014, és director d’aquest Institut.

El Laboratori de Joan Massagué, a New York, treballa sobre els mecanismes de l’homeostasi tissular i com intervenen en la metàstasi tumoral. Han treballat especialment en les vies de senyalització cel·lular del TGFβ, i com participen en el control de la pluripotència i la diferenciació en les cèl·lules indiferenciades i en l’homeostasi de les cèl·lules diferenciades. Aquesta recerca bàsica s’encamina a trobar dianes terapèutiques per previndre o tractar la metàstasi tumoral.



Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

El concepte de les grans transicions evolutives i el seu impacte en la biologia sintètica

Ricard Solé ha compilat i editat un número temàtic de la revista Philosophical Transactions of the Royal Society B, que du per títol “Les principals transicions evolutives sintètiques”. Es tracta de doncs de traslladar el concepte de “gran transició evolutiva” al camp de la “biologia sintètica”.

Solé dedica la introducció específicament a aquest concepte de “transició evolutiva”. La transició evolutiva consisteix en la “integració d’elements autònoms en una nou nivell superior d’organització, on les anteriors unitats isolades interactuen de noves formes, perdent l’autonomia original”. Com a exemples d’aquestes transicions, Solé posa els exemples de l’origen de la vida, de la cèl·lula, dels sistemes multicel·lulars, de les societats o del llenguatge. Som davant doncs de processos de “innovació evolutiva”. Solé contempla aquest concepte a la llum de la biologia sintètica des de dues vessants. D’una banda, els experiments de biologia sintètica poden ajudar a explorar les transicions evolutives. De l’altra, superar els reptes presents de la biologia sintètica requerirà passar per noves transicions.

The Major Transitions in Evolution, obra del 1985 de John Maynard Smith i Eörs Szathmáry, que presentà en la formulació actual el concepte de “transició evolutiva”

Entre els articles d’aquest volum trobem, entre d’altres:
– una revisió de Steen Rasmussen, Adi Constantinescu i Carsten Svaneborg sobre la generació de sistemes vius mínims a partir de materials no-vius.
– una revisió d’Eugene V. Koonin que explora el rol dels virus i d’altres elements genètics mòbils com a impulsors de les transicions evolutives, com ara l’origen de la cèl·lula, de la cèl·lula eucariòtica, dels organismes multicel·lulars i dels animals eusocials.
– una revisió de Santiago F. Elena sobre les principals transicions evolutives estudiades en virologia experimental: a) l’origen de nous virus que infecten un hoste abans inaccessible; b) la incorporació i la pèrdua de gens; c) l’origen de genomes virals segmentats a partir de genomes no-segmentats; d) l’evolució de mecanismes de cooperació i competència en co-infeccions.
– una revisió de Stuart A. Newman sobre els “processos biogenèrics de desenvolupament”. Els materials i processos formatius “biogenèrics” permeten la integració de cèl·lules a una escala superior. Un exemple, en són les cadherines, proteïnes d’adhesió intercel·lular, integrades alhora amb el citosquelet intern. Les cadherines i la proteïna Wnt contribuïren a la transició dels holozous unicel·lulars als primers metazous. L’aparició de les làmines basals, alhora, va permetre l’aparició dels eumetazous.
– un article d’Eric Libby, Peter L. Colin, Ben Kerr i William C. Ratcliff on exposen la seva recerca sobre les mutacions que estimulen irreversiblement en un llinatge cel·lular la pluricel·lularitat.
– un article de Luc Steels sobre els models basats en agent per explicar l’aparició i l’evolució de la gramàtica. Steels fa referència a un cicle bàsic present en la història de la llengua, en la qual un significat passa de lèxic a sintàctic, per després tornar un mode morfològic d’expressió i tornar finalment a un mode lèxic.
– un article de Paul F. M. J. Verschure sobre la consciència sintètica, a la llum de la teoria del control adaptatiu distribuït (DACtoc). La consciència animal hauria sorgit en el període cambrià per permetre els prinmers animals complexes de tractar les variables amagades de l’entorn. La consciència els permetria elaborar simulacions subconscients de les diferents variables amagades, i extraure normes que serien projectes als sistemes de control motor.
– un article de Melanie Moses, George Bezerra, Benjamin Edwards, James Brown i Stephanie Forrest sobre com l’energia i el temps determinen l’escala en dissenys biològics i informàtics. Parteixen d’una analogia entre la taxa metabòlica dels animals i el consum d’energia en computadores; entre els sistemes vasculars de mamífers i les xarxes de microprocessadors. Emprant un model de xarxa, Moses et al. obtenen uns resultats coincidents amb els observats sobre la variació de la taxa metabòlica segons la mida corporal dels animals.
– una revisió de Sergi Valverde sobre les transicions principals en la tecnologia de la informació. Darrera d’aquestes transicions “sobtades” hi ha: 1) l’aprenentatge de com utilitzar una tecnologia; 2) l’acumulació d’una quantitat gran d’informació; 3) la creació i bescanvi lliure d’informació per comunitats pràctiques.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

L’habitabilitat del nostre univers: una estimació d’Abraham Loeb

Quan parlem de “zona habitable” en termes cosmobiològics, ens ve al cap el cinyell que hi ha al voltant de cada estel on podrien haver planetes amb aigua líquida a la superfície. De vegades, s’estén el concepte a nivell galàctic per assenyalar aquelles zones de galàxies on hi ha factors que faciliten la formació de planetes “habitables”. En els darrers anys, encara s’estén la reflexió sobre l’habitabilitat a una escala superior, bo i reflexionant sobre com l’evolució de l’univers afecta l’habitabilitat. En el marc d’aquest debat, Abraham Loeb pujava abans d’ahir un article sobre “l’habitabilitat del nostre univers”, que constituirà un dels capítols del volum “Consolidation of Fine Tuning”. Loeb assumia el model estàndard cosmològic (LCDM) i la “vida tal com la coneixem” per fer una estimació de l’habitabilitat. L’època habitable del nostre univers començaria amb la formació dels primers estels, uns 3.000 milions d’anys després del Big Bang (és a dir, fa uns 1.000 milions d’anys). I es perllongaria mentre continuïn a haver estels de fusió, és a dir d’ací fins a 10 bilions d’anys en endavant. En aquella època del futur remot, encara hi hauria formes de vida al voltant d’estels de llarga vida (els estels de masses de l’ordre de 1029 kg). Davant d’aquesta escala temporal, hom podria pensar que la vida a la Terra seria “prematura”, i que això podria explicar l’anomenada “paradoxa de Fermi”. Però fins que no tinguem la capacitat d’estudiar biosignatures en les atmosferes d’exoplanetes que transitin al voltant d’estels de massa baixa no podrem estar segurs d’aquesta afirmació.

Proxima Centauri és l’estel conegut més proper al Sol. La massa d’aquest estel és equivalent a 0,123 masses solars. No fou descoberta fins el 1915, quan resultà ésser l’estel de menor lluminositat coneguda. Avui sabem que estels vermells nans com Proxima Centauri són els estels més abundants en l’univers (conformarien, per exemple, el 75% dels estels de la Via Làctia). Són també els estels de més llarga durada en l’estat de fusió activa i és lògic que siguin el que més atenció reben en estimacions sobre l’habitabilitat del nostre univers.

La probabilitat dP(t)/dt

Al final del capítol, Loeb passa a escriure la probabilitat relativa de planetes habitats com a funció del temps còsmic. Aquesta probabilitat depèn de:
– la taxa formació d’estels en relació al volum comòbil de l’univers.
– la durada del període de fusió dels estels, que és diferent segons la massa de l’estel. Per a estels de masses similars a la del nostre Sol (2·1030 kg) aquest valor és de 10.000 milions d’anys, però és molt superior per a estels de masses inferiors (per a un estel de massa de 2·1029 kg, el període seria de l’ordre de bilions d’anys). Contràriament, per a estels de masses superiors, el període de fusió és breu (un estel de 60 masses solars duraria tan sols 3 milions d’anys). Això descarta ja d’entrada estels molt massius (de masses superiors a 6·1031 kg), ja que entre la formació de planetes rocallosos i la formació dels primers oceans haurien de passar uns 40 milions d’anys (i 200 milions d’anys fins a l’aparició de les primeres formes de vida).
– la probabilitat de formació de planetes terrestres en la zona habitable de l’estel. Aquesta probabilitat també varia d’acord amb la massa de l’estel. Gràcies a la missió Kepler som ara en condicions de fer una estimació d’aquestes probabilitats basada en dades empíriques. Els nans vermells tindrien una probabilitat del 16-42%, mentre que la probabilitat per a estels com el nostre Sol seria inferior (5-10%).

Les estimacions de Loeb assenyalen que el pic d’habitabilitat del nostre univers encara no s’ha assolit. Però cal tindre present que en el futur llunyà tan sols hi haurà nans vermells. Per saber el grau d’habilitabilitat real dels planetes dels nans vermells, hom hauria d’aplegar dades atmosfèriques. Per exemple, si hom detectés en un d’aquests planetes la presència en l’atmosfera d’O2 i de CH4, les estimacions de Loeb rebrien un gran impuls.

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

Una cinquena força fonamental?

Són quatre les interaccions o forces fonamentals conegudes: la gravitatòria, l’electromagnètica, la nuclear forta i la nuclear feble. La primera i la segona expliquen el món macroscòpic, mentre que la interacció nuclear forta manté units els nucleons. La interacció nuclear feble ens explica algunes reaccions nuclears. En l’esforç d’unificar-les hom ha dibuixat una interacció electrofeble (electromagnètica+nuclear feble) i una d’electronuclear (electrofeble+nuclear forta), mentre que la gravitatòria és de més difícil unificació. El cas és que aquest panorama podria no ser complet. Feng et al. (2016) proposen una cinquena força, la interacció fotofòbica, per explicar una anomalia detectada en els parells electró-positró produïts en les transicions nuclears del beril·li-8. Aquesta anomalia fou detectada per Krasznahorkay et al. (2016), que l’atribuïren a un bosó lleuger i elèctricament neutre. Avui se’n fa ressò del debat sobre aquesta observació i les possibles interpretacions l’Edwin Cartlidge, a Nature News.

La cinquena força és mediada per un bosó, de la mateixa manera que el fotó media la interacció electromagnètica, els bosons W i Z la interacció feble, els gluons la interacció forta i el gravitó (hipotèticament) la interacció gravitatòria. La cinquena interacció fonamental no té gaire rellevància en el món macroscòpic en el qual dominen les interaccions robustes (electromagnètica, nuclear forta) o les que afecten a grans distàncies (gravitatòria), però podria ajudar a explicar la natura de la matèria fosca. Aquesta cinquena interacció podria conduir-nos a endinsar-nos en aquesta física exòtica.

Esquema de la matèria i energia conegudes

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

Detecten un augment de la incidència i gravetat de complicacions neurològiques per enterovirus

Ahir, la Generalitat de Catalunya publicava un comunicat sobre el reforçament de la vigilància i els protocols clínics al conjunt de la xarxa assistència davant l’aparició de diversos afeccions neurològiques associades amb infecció infantil per enterovirus. En total, s’han detectat 40 casos i, malgrat que la majoria han evolucionat favorablement, n’hi ha hagut d’afectacions molt greus _(nou ingressos en unitat de cures intensives) i una possible defunció. El Departament de Salut ha recordat la importància de les mesures higièniques habituals (rentar-se amb aigua i sabó) per previndre les infeccions. Alhora, fan una crida a consultar el pediatrà en casos febrils de somnolència, decaïment, tremolors o altres símptomes neurològics.

Enterovirus i complicacions neurològiques

La poliomielitis fou definida com a malaltia per Michael Underwood en el 1789. Des de final del segle XIX es registraren grans brots epidèmiques, que la feren una de les infeccions infantils més preocupants. En els anys 1950 s’iniciaren campanyes de vaccinació, que han fet que avui el virus de la polio tan sols es transmeti en poblacions humanes en regions d’Afganistan i Pakistan, encara que roman l’amenaça de nous brots en altres països.

El virus de la polio és, efectivament, un enterovirus. Però hi ha d’altres enterovirus, pels quals no hi ha vaccí, que poden produir infeccions neurològiques. Greninger et al. (2015) descrigueren una soca d’enterovirus D68 que seria, responsable, de casos de mielitis flàccida aguda als Estats Units des del 2012, amb una incidència de 50 casos en aquest país en el 2015. A diferència del virus de polio, en aquests casos rarament es produeix una paràlisi permanent, però en la fase aguda aquests enterovirus poden tindre efectes devastadors.

Esquema de les relacions filogenètiques d’enterovirus i rinovirus que afecten l’espècie humana

En total, són 71 els serotips d’enterovirus que s’han descrit en infeccions humanes. La classificació dels enterovirus en poliovirus, virus Coxsackie A, Coxsackie B i ecovirus es fonamenta en diferències en patogènesi. En termes generals, són virus de transmissió fecal-oral, que produeixen infeccions digestives, encara que també poden afectar les vies respiratòries i, més rarament òrgans interns (miocarditis, meningitis) i complicacions neurològiques. Com altres “picornavirus”, són virus de genoma d’ARN monocatenari. El genoma és traduïble directament pels ribosomes de les cèl·lules infectades, amb producció de proteïnes virals, inclosa l’ARN polimerada ARN-dependent que en permetrà la replicació.

Els 71 serotips esmentats es classifiquen en 12 espècies (A, B, C, D, E, F, G, H i J). Així doncs, l’enterovirus D68 es correspon al serotip 68 i a l’espècie D. Aquest serotip fou identificat originàriament en el 1962. La majoria d’infeccions no passen d’un refredat, i no sempre produeixen febre. Hi ha una variació genètica considerable en molts d’aquests serotips i són els que presenten neurotropisme els qui generen infeccions potencialment greus.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

L’augment de l’àrea foliar mundial com a conseqüència de l’enriquiment atmosfèric de diòxid de carboni

L’ús de combustibles fòssils (carbó, petroli, gas, etc.) i d’altres factors han provocat en les darreres dècades un augment constant de la concentració atmosfèrica de CO2. Això, juntament amb altres elements, suposa un augment de l’efecte hivernacle i, com a conseqüència, un canvi climàtic global, conegut com a escalfament antropogènic. L’augment atmosfèric de CO2 és contrarestat, només en part, per la captació dels oceans i l’assimilació per la vegetació terrestre. En els oceans això comporta una perillosa tendència a l’acidificació. Pel que fa a la vegetació terrestre, l’augment de CO2 tindria un efecte fertilitzant. Avui, a la revista Nature Climate Change, apareix un article que prova de quantificar aquest “enverdiment”, és a dir aquest augment de la superfície foliar. Per fer-ho estudien l’índex d’àrea foliar calculat amb imatges de satèl·lit que cobreixen el període 1982-2009, i proven d’esbrinar-ne les causes del canvi.

Els principals biomes continentals es defineixen principalment pel tipus de vegetació

Una anàlisi de l’evolució de la coberta vegetal

La recerca és el resultat d’una col·laboració internacional, si bé l’anàlisi ha estat realitzada per Zhu Zaichun, de l’Institut de Recerca de l’Altiplà Tibetà i de l’Institut Sino-Francès de Ciència de Sistemes de la Terra. Entre els coautors hi ha, entre molts d’altres, Josep Peñuelas, de la Unitat d’Ecologia Global de Cerdanyola del Vallès i Josep G. Canadell, del Projecte de Carboni Global de Canberra.

El període analitzat abasta del 1982 al 2009, i té com a principal paràmetre l’índex d’àrea foliar estimat per imatges de satèl·lit. Els autors investiguen quatre factors: 1) l’efecte de fertilització del CO2 atmosfèric, 2) la deposició de nitrogen atmosfèric, 3) el canvi climàtic, 4) els canvis en la cobertura vegetal. Per valorar aquests factors, utilitzen deu models d’ecosistema global.

Més enverdiment que enbruniment

Bona part de la superfície continental amb cobertura vegetal experimenta un augment de superfície foliar si hom integra les dades corresponents a l’estació de creixement. Aquest enverdiment afecta el 25-50% d’aquesta superfície. La tendència contrària, de reducció de l’àrea foliar, és present tan sols en 4% de la superfície.

La tendència a l’enverdiment es deuria en un 70% de l’efecte de fertilització de CO2, mentre que el rol dels altres tres factors considerats seria menor (9% per a la deposició de nitrogen; 8% per al canvi climàtic; 4% per als canvis de cobertura del sòl). L’efecte d’enverdiment promogut pel CO2 és nítidament dominant en la vegetació tropical. Ara bé, l’enverdiment registrat a l’Altiplà Tibetà s’explica pel canvi climàtic. En d’altres regions, com al SE de la Xina o a l’est dels Estats Units l’enverdiment es deu a canvis en la cobertura del sòl (abandonament de camps o canvis en les activitats agrícoles).

Publicat dins de 2. La Terra | Envia un comentari

L’arbre de la vida segons Hug et al., 2016

Fa unes poques hores es publicava en línia un article a Nature Microbiology amb el títol “A new view of the tree of life”. D’arbres de la vida, és a dir d’esquemes que tractessin tota la diversitat d’organismes biològics n’hi ha hagut d’abans d’Aristòtil i tot. La revolució científica ens forní classificacions més sistemàtiques, com les de Linné. L’adveniment de la teoria evolutiva ens va fer veure que la base de la classificació biològica és la comunitat de descendència i l’aparició de noves característiques. L’esquema clàssic de regne animal vs. regne vegetal fou qüestionat amb propostes de 2, 3, 5 o més regnes. Fa 30 anys, les tècniques de biologia molecular, a través de la seqüenciació de gens conservats, van permetre Carl Woese d’estructurar els organismes en tres dominis: eubacteris, arqueobacteris i eucariotes. L’explosició de dades genòmiques, particularment de bacteris i arqueons ens dibuixen un panorama, però, més continu. Els fluxos genètics horitzonals i l’endosimbiosi no acaben, és clar, d’ofegar la possibilitat de traçar un arbre de diferenciació, que condueix els llinatges actuals cap al llinatge del “darrer ancestre comú”. L’arbre de Hug et al., naturalment, és provisional. Noves dades genòmiques ens faran veure noves perspectives, però si ens dóna un tast més precís de la diversitat biològica existent

L’arbre de la vida és ocupat gairebé exclusivament per formes microbianes, que són les més diverses genèticament, les primeres en aparèixer, i les que sostenen en bona mesura el component biològic dels cicles biogeoquímics. La fanerobiota, els organismes pluricel·lulars, ocupen tan sols alguns branquillons de l’extrem inferior dret de l’arbre

Una nova visió de l’arbre de la vida

L’article el signen Laura A. Hug, Brett J. Baker, Karthik Anantharaman, Christopher T. Brown, Alexander J. Probst, Cindy J. Castelle, Cristina N. Butterfield, Alex W. Hernsdorf, Yuki Amano, Kotaro Ise, Yohey Suzuki, Natasha Dudek, David A. Relman, Kari M. Finstad, Ronald Amundson, Brian C. Thomas i Jillian F. Banfield

Hug et al. hi han incorporat noves dades genòmiques de 1000 microorganismes que no han estat mai cultivats en el laboratori i de la fisiologia dels quals hom coneix ben poc. Aquesta incorporació posa de manifest com, dels tres dominis de Woese, el més divers és el dels bacteris. Els eucariotes, filogenèticament, cal entendre’ls com una branquilló dels arqueons, i els arqueons, alhora, com una branca dels bacteris.

Per a cadascun dels organismes analitzats (3083), Hug et al. arrengleraran i concatenaren un conjunt de 16 seqüències de proteïnes ribosomals deduïdes genèticament. L’ús de setze seqüències dóna potència a la comparació. Els ribosomes són els orgànuls de síntesi proteica i hom espera que les disparitats en la seqüència de proteïnes es degui exclusivament a la deriva gènica, i no a la participació de processos adaptatius.

Diversitat genètica i cicles biogeoquímics

Potser algú podria remarcar que les addicions de Hug et al. ens mostren, bàsicament, l’existència d’una “biosfera fosca”, és a dir d’un nombre ingent de llinatges bacterians dels quals tenim molt poca o nul·la notícia. Però, al mateix temps, hom tendeix a menysprear aquesta “biosfera fosca”, a considerar-la poc rellevant en termes de biomassa o de producció, o en termes de participació qualitativa en cicles biogeoquímics. Ara bé, els nostres models biogeoquímics ens construeixen precisament damunt del coneixement fisiològic de microorganismes cultivables. Carl Zimmer, en les pàgines del NY Times, insistia en aquest aspecte.

El banc de dades genòmiques

La base de dades de Genomes Microbians Integrats contenia el setembre del 2015, quan fou consultat per Hug et al. dades de 30.437 genomes. A començament del 2016, aquesta xifra era de 33.116 genomes. Comptant-hi les dades actualment en revisió la xifra pujava a 38.395 genomes. La xifra creix de dia en dia. Els estudis metagenòmics prenen dades de mostres ambientals que, processades adequadament, poden individualitzar-se en dades genòmiques. La genòmica unicel·lular permet obtindre dades genòmiques amb unes poques cèl·lules, sense que sigui necessari cultivar-les en laboratori per formar colònies quantioses.

Woese, des dels anys 1970, feia taxonomia genètica d’acord amb uns gens ben conservats (SSU rDNA). Ara hom fa taxonomia genòmica, i aquestes anàlisi forneixen no tan sols dades filogenètiques sinó també informacions genètiques de les quals podem deduir dades metabòliques (si més no de potencialitat metabòlica).

Un esquema revisitat de tres dominis

Hom podria, d’acord amb les dades de Hug et al., reformular la idea de tres dominis de Woese. Però ara els grups serien tres: 1) Bacteris pròpiament dits; 2) Bacteris CPR; 3) Arqueons i eucariotes. Els bacteris CPR són també denominats “microgenomats”, pel fet de disposar de genomes relativament petits. La majoria dels microgenomats deuen ser bacteris endosimbionts. No sabem si els microgenomats són tan diversos i diferenciats pel fet d’ésser un grup antic o ho són per haver patit una forta radiació, marcada per altes taxes evolutives.

Però més aviat ens sentim inclinats a remarcar la relativa continuïtat existent en l’arbre de la vida i l’arbitrarietat de dividir-lo en 2, 3 o més dominis.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

La taxa actual d’emissions de CO2 es 10 vegades superior a la màxima assolida en l’eocè inicial

Al llarg de la història climàtica de la Terra s’han alternat dos estats dominants: l’estat hivernacle i l’estat iglú. En general, l’estat hivernacle ha dominat al llarg del temps, amb irrupcions temporals de l’estat iglú. Fa uns 34 milions d’anys, la Terra passà a l’estat iglú vigent en l’actualitat. Fou llavors que començaren a formar-se les plaques glacials de l’Antàrtida. Aquest estat iglú alterna períodes de glaciació amb relatius períodes interglacials: actualment ens trobem en un d’aquests períodes interglacials, un que va començar fa uns 11.700 anys. Així doncs, la Terra, fa 55,5 milions d’anys es trobava en un estat hivernacle, amb temperatures mitjanes superiors a les actuals, i sense una criosfera ressenyable. Dins d’aquell estat hivernacle s’hi donaven períodes d’especial augment de la temperatura, com el que tingué lloc en la transició del Paleocè a l’Eocè. En aquella època hi hagué una injecció massiva de CO2 en un període relativament breu de temps (menys de 20.000 anys), la qual cosa provocà uns augments de la temperatura mitjana de 5-8 K. No cal dir que aquest esdeveniment té interès per a l’època nostra present, marcada per les emissions antropogèniques de CO2 i altres gasos d’efecte hivernacle. Ara bé, per treure’n totes les lliçons possibles cal reconstruir el ritme d’emissions de CO2 que conduiren al “màxim tèrmic del Paleocè-Eocè” (PETM, en l’acrònim anglès). A partir de dades sobre la distribució isotòpica de carboni i d’oxigen de jaciments de New Jersey d’aquell període, un grup d’investigadors coordinat per Richard E. Zeebe fa una sèrie d’estimacions, que publiquen en forma d’article a la revista Nature Geoscience. Calculen que la taxa d’emissions de CO2 que conduí al PETM no arribà mai a 1,1·1012 kg C/any. En canvi, en el 2014, aquesta taxa assolí un valor rècord de 1013 g C/any.

L’estudi de la freqüència isotòpica d’oxigen-18 en sediments marins permet fer una reconstrucció de les temperatures prevalents en els darrers 65 milions d’anys. La primera meitat del Cenozoic cau en un “estat hivernacle” dels climes de la Terra, que assoleix un màxim tèrmic en l’eocè, i amb un pic especialment destacat en l’inici d’aquesta era (PETM). Aquest “estat hivernacle” es tanca amb la glaciació de l’Antàrtida. Llavors s’inicia un “estat iglú” que s’agreuja particularment en el miocè. Des de llavors s’han alternat freds períodes glacials amb breus períodes interglacials, en un dels quals ens trobem en l’actualitat.

Una estimació de la taxa d’emissions de CO2 que desencadenà el PETM

Richard E. Zeebe, de la School of Ocean and Earth Science and Technology de la Universitat de Hawaii; Andy Ridgwel, de la School of Geographical Sciences de la Universitat de Bristol; i James C. Zachos, de la Universitat de Califòrnia en Santa Cruz; han estudiat les freqüències isotòpiques de carboni i oxigen de sediments paleocènics-eocènics del litorial de New Jersey: Bass River, Wilson Lake, Millville. No els interessa pas tant la datació absoluta d’aquests sediments, com la datació relativa de cadascun d’ells.

Amb una temperatura de deposició més elevada, la freqüència isotòpica de carboni-13 i d’oxigen-18 hauria de ser superior. Això es deu en darrera instància a que l’augment de concentracions de CO2 en l’atmosfera i l’oceà, en tant que substrat, afecta la composició del carbonat càlcic que fixen els organismes marins (com el foraminífer Subbotina) que constitueixen després aquests sediments. Prenent mostres de diferents fondàries, hom pot reconstruir l’evolució de la variació d’aquestes freqüències isotòpiques.

Zeebe et al. apliquen un model que transformi les dades de fondària de sediment en una sèrie temporal. Alhora, tradueixen les variacions isotòpiques en dades de concentració atmosfèrica de CO2.

D’acord amb les dades de New Jersey, l’alliberament de CO2 que conduí al PETM durà un mínim de 4000 anys. La taxa màxima d’alliberament no depassà valors sostinguts de 1,1·10-12 C/any. D’aquesta manera, els autors conclouen que “la taxa actual d’alliberament antropogènic de carboni no té precedents en els darrers 66 milions d’any“. Així doncs, el PETM no funcionaria com a anàleg de la situació actual. Aquesta afirmació de Zebee et al. és un advertiment als qui assenyalen que el PETM tingué un efecte limitat en la taxa d’extinció d’organismes. Les emissions antropogèniques tenen lloc en un període molt més breu de temps, i amb una taxa deu vegades superior, de manera que, segons Zebee et al., “les disrupcions ecosistèmiques” del futur immediat no tindran tampoc precedents.

Publicat dins de 2. La Terra | Envia un comentari