Omnis Cellula by Institut d'Estudis Catalans

ISSN 1696-8107

28 juny 2012 revista semestral · 3 €

Editorial

La portada

Benvolguts lectors i benvolgudes lectores, Quan vaig conèixer la Societat Catalana de Biologia (SCB), tot just era un alumne de primer de carrera a la Universitat de Barcelona, amb una gran passió per la ciència. La doctora Mercè Durfort, la meva professora de citologia, em va parlar de la SCB i em va donar un díptic de la institució, amb la butlleta de sol·licitud d’inscripció. De seguida vaig voler formar-ne part. Recordo perfectament quan vaig rebre la confirmació i les primeres remeses d’informació, amb l’agenda d’activitats, programes de diverses jornades, etc. Em vaig convertir en un assistent habitual a moltes d’aquelles jornades, fins i tot algunes que es feien lluny de Barcelona, on visc. Aleshores encara no era conscient que el dinamisme que tenia la SCB, entre moltes altres associacions científiques, era únic. I és que la SCB és la societat científica amb més socis a Catalunya (al voltant de mil quatre-cents), i la seva activitat, tant d’actes i esdeveniments com de publicacions, la converteixen en l’entitat científica més dinàmica del nostre país.

Micrografia electrònica de rastreig de cèl·lules d’ovari d’hàmster xinès (6000×). Foto: Núria Cortadellas, als Centres Científics i Tècnics (CCiT) de la Facultat de Medicina de la Universitat de Barcelona.

Enguany, la SCB celebra els cent anys d’existència. Un altre gran mèrit que, juntament amb el de la seva encomiable activitat científica, social i cultural, l’han fet mereixedora de la Creu de Sant Jordi. Concretament, el guardó ha estat atorgat «per una reconeguda aportació a la recerca, la divulgació i la projecció internacional de les ciències de la vida des dels territoris on es parla la nostra llengua». Avui, em sento tant orgullós o més de dir que formo part de la SCB com quan era un jovenet apassionat per la ciència que entrava per primera vegada a formar part d’una societat científica de prestigi. Felicitats a tots els socis i sòcies per la part que us toca.

Direcció Director: Héctor Ruiz Martín

Equip editorial d’omnis cellula: Editora en cap: Cristina Junyent Comitè editorial: Dolors Vaqué, Ramon Roca, Francesc Piferrer i Albert Jordán. Redacció editorial: Bru Papell Dissenyador gràfic i maquetador: Gerard Sardà Ferrer Supervisió lingüística: Josep M. Mestres Correcció d’originals: Linguacom SL Fotografies: quan no s’indica l’autor en el peu o en l’article, les fotografies són de domini públic extretes de Wikimedia Commons

En aquest número es publica un article elaborat per investigadores del laboratori de Laia Acarin, una prometedora neurobiòloga que ens va abandonar inesperadament el passat 29 de desembre de 2011, a causa d'un càncer. La Laia era una científica apassionada per la vida, en els dos sentits de la paraula. Tenia una empenta i una il·lusió desbordants, que contagiava a tothom al seu voltant. Estava cridada a fer grans aportacions a la neurociència, al capdavant del seu jove equip de recerca. Des d'aquest petit espai, no volia deixar d'aprofitar l'oportunitat per recordar-la i transmetre tot el meu afecte a familiars i amics de la Laia.

Dipòsit Legal: B. 45392-2007. ISSN: 1696-8107. Impressió: Gràfiques Cuscó Els editors no es responsabilitzen de l’opinió ni dels continguts dels articles signats.

© 2011 Omnis cellula - Associació cientificocultural © 2011 Societat Catalana de Biologia, Institut d’Estudis Catalans Tots els articles són propietat dels editors i dels autors respectius. Queda prohibida la reproducció total o parcial per qualsevol mitjà gràfic o electrònic del contingut d’omnis cellula sense permís exprés.

OMNIS CELLULA omnis@cienciaensocietat.org Societat Catalana de Biologia Carme, 47 08001 Barcelona

Héctor Ruiz Martín Director d’omnis cellula

www.omniscellula.net

Revista oficial de la Societat Catalana de Biologia coeditada per:

Amb la col·laboració de:

Associació científicocultural

Omnis Cellula 28

Juny 2012

Envelleixen, els arbres?

Albert Ribas Ubach, Jordi Sardans, Miriam Pérez-Trujillo, Marc Estiarte i Josep Peñuelas, CREAF

El blat de moro com a planta model

Carles Rentero, Anna Álvarez-Guaita, Meritxell Reverter i Carles Enrich, UB

Jordi Reina, Unitat de Virologia, Hospital Universitari Son Espases, UIB

Una nova ciència per entendre els ecosistemes: l’ecometabolòmica

6 7

Pere Renom, TV3, i Simone Mariani , UB

Pere Puigdomènech, Centre de Recerca en Agrigenòmica

Microscòpia de superresolució. Més enllà de les lleis de la física

El concepte biològic dels virus

Jordi Martínez-Vilalta, CREAF i UAB

Carles Bas, SCB, IEC

Editorial

Un cop d’ull

A fons

La ciència de les pesqueries: un exemple de ciència multidisciplinària

Metàfora i ecologia

Entrevista

Jordi Bascompte

La ciència és una activitat social que crea xarxes

Entrevista

39 40

Ellis Rubinstein

» Les societats científiques poden fer de ponts entre la universitat i l’empresa »

Mariela Chertoff, Kalpana Shrivastava, Institut de Neurociències, Departament de Biologia Cel·lular, CREAF i UAB

Control de la inflamació al cervell neonatal i receptors immunomoduladors

Directori obert

Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS)

Jove científic

Dámaso Gallardo, Vall d’Hebron Institut de Recerca

El doctorat i el càncer d’ovari, dos reptes apassionants

Ara fa... 100 anys

Josep M. Camarasa, Fundació Privada Carl Faust ,

La Societat de Biologia emprèn acio el seu camí Mut

Qui era... Jordi Barquinero, Vall d’Hebron Institut de Recerca

Francesc Duran i Reynals, els fags i l’origen de la teoria viral del càncer

Ciència en societat

Pere Viladot, Francesc Uribe, Museu de Ciències Naturals de Barcelona

El planeta vida al Museu Blau Rosa Pérez i Roura, professora de biologia a l’ensenyament secundari i vocal d’Ensenyament de la SCB

I JORNADA DE LA BIOLOGIA A L’ENSENYAMENT: Els reptes de l’ensenyament de la biologia al segle xxi

Racó del microbi

+ Racons

Mercè Berlanga i Ricard Guerrero, UB

Microbis centenaris: golafres o esquifits racó de la indústria racó de l’ensenyament racó matemàtic racó de la comunicació

Lectura

Apunt

Per què les lleones no els prefereixen rossos? de Xavier Duran

Jordi Martínez-Vilalta

CREAF i Universitat Autònoma de Barcelona

Envelleixen, els arbres? Els arbres poden assolir edats fenomenals, gràcies, sobretot, al seu creixement modular, que implica un procés d’envelliment fonamentalment diferent del nostre. Tot i que el creixement i altres mesures del vigor dels arbres disminueixen amb l’edat, avui sabem que aquests canvis no són resultat d’un procés de senescència controlat genèticament, sinó que responen a l’augment de la mida i la complexitat estructural dels arbres a mesura que es fan vells. Des de la nostra experiència, preguntar-nos si els arbres o qualsevol altre tipus d’organisme envelleix pot semblar absurd. Fins i tot el Matusalem bíblic va acabar morint als 969 anys. Però potser no ho és tant si considerem que el Matusalem dels arbres, un individu de l’espècie Pinus longaeva que viu a la Sierra Nevada nord-americana, té una edat de 4.843 anys. És a dir, va néixer quan els egipcis acabaven de desenvolupar l’escriptura jeroglífica. Costa d’entendre que un organisme que no es mou i que, per tant, està condemnat a viure al mateix lloc on va germinar, pugui sobreviure tant de temps. És més, si en comptes d’individus en el sentit estricte considerem individus genètics (grups d’individus genèticament idèntics originats per reproducció vegetativa), hi ha plantes que poden arribar a viure desenes de milers d’anys. Com és possible? La qüestió de fons és si l’envelliment dels arbres va associat a una senescència, entesa com una pèrdua progressiva i irreversible de funcionalitat amb l’edat.

En aquest sentit més precís, diem que els arbres no envelleixen o que ho fan tan lentament que, a efectes pràctics, és com si no ho fessin. L’adjectiu irreversible és important. És ben sabut, per exemple, que el creixement dels arbres disminueix amb el pas dels anys. Ara bé, aquesta pèrdua de vigor no és conseqüència directa de l’edat, sinó que és determinada per l’augment de la mida i la complexitat estructural a mesura que els arbres es fan grans. Els arbres no són organismes com nosaltres, amb una forma i una mida altament determinades genèticament, sinó que tenen un creixement indeterminat en què les noves unitats de creixement, o mòduls, es formen sobre les unitats produïdes en anys anteriors. A mesura que els arbres creixen, el cost de mantenir l’estructura de suport i, encara més, el cost de transportar i distribuir l’aigua, els nutrients i altres compostos essencials entre les diferents parts de la planta augmenten molt. Tanmateix, les unitats de creixement en si mateixes, els meristemes, no perden la capacitat regenerativa. Gràcies a això hem pogut propagar per empelt moltes varietats agrícoles des de fa centenars d’anys, sense que això hagi comportat cap pèrdua de vigor ni canvis apreciables en la productivitat dels conreus. El creixement modular dels arbres té altres implicacions que ens poden ajudar a entendre per què el seu envelliment ha de ser necessàriament diferent del nostre. Els arbres no tenen una separació entre les línies cel·lulars germinals (les que donen lloc als gàmetes) i les somàtiques (la resta de cèl·lules del cos). A més, tendeixen a incrementar

Omnis Cellula 28

Juny 2012

el valor reproductiu amb l’edat, ja que a mesura que la mida augmenta també ho fa el nombre d’unitats de creixement que poden allotjar flors i fruits. Tot això fa que hi hagi una forta selecció per augmentar la longevitat de l’organisme i minimitzar qualsevol procés de senescència. De fet, les nostres cèl·lules germinals són també potencialment immortals, en el sentit que tenen la capacitat de reproduir-se indefinidament. La diferència és que en els arbres és com si totes les cèl·lules fossin germinals. Evidentment, que els arbres no tinguin un procés de senescència controlat genèticament no vol dir que siguin immortals. Encara que la probabilitat de morir fos constant, la mortalitat és un procés acumulatiu i com més llarga és la vida més fàcil és patir algun accident (un llamp, una sequera extrema) que condueixi a la mort. És interessant també constatar que la senescència no és un procés aliè a la vida dels arbres; ni de bon tros. La mortalitat de les cèl· lules que donaran lloc als conductes del xilema o la mortalitat de les fulles són processos de senescència programats genèticament. El que no sembla existir als arbres són processos anàlegs que actuïn a escala de tot l’individu. I això, necessàriament, implica mecanismes efectius de protecció del material genètic per evitar (o corregir) l’acumulació de mutacions a les cèl·lules dels meristemes. Aquests mecanismes encara són poc coneguts, però no hi ha dubte que estudiar-los pot aportar inspiració per entendre millor els processos d’envelliment en altres organismes, com ara les persones, i en la manera d’alentir-los. I

Albert Ribas Ubach, Jordi Sardans, Miriam PérezTrujillo, Marc Estiarte i Josep Peñuelas CREAF

Una nova ciència per entendre els ecosistemes: l’ecometabolòmica De la mateixa manera que el metge analitza els nivells d’hormones i d’altres substàncies metabòliques presents en els nostres cossos per saber com estem, fer diagnòstics precoços i proposar els remeis més adients, podem estudiar el metabolisme dels ecosistemes i els organismes que en formen part per conèixer-ne l’estat de salut i saber com reaccionen davant els canvis ambientals. El mètode per fer-ho és una nova branca de la ciència batejada per científics catalans: l’ecometabolòmica.

Erica multiflora. Foto: Albert Rivas

La metabolòmica és el conjunt de tècniques basades en anàlisis químiques i estadístiques que permeten conèixer l’activitat interna de les cèl·lules i els organismes. Científics de tot el món la utilitzen en medicina per desenvolupar medicaments, fer seguiment de trasplantaments o millorar la nutrició. Però la metabolòmica delata també l’estil de vida dels organismes. Anomenem me-

l’àmbit de l’ecologia, fet que ha permès començar a entendre el funcionament intern dels éssers vius d’un ecosistema davant dels canvis ambientals. Els resultats s’han publicat en el darrer número de la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).1 Els autors d’aquest estudi han batejat aquesta nova branca de la ciència com l’ecometabolòmica, i confien que ha d’ajudar a interpretar com utilitzen els recursos els organismes vius d’un ecosistema a l’hora de créixer, emmagatzemar nutrients, respondre a un canvi ambiental o defensar-se dels enemics.

tabolisme el conjunt de reaccions químiques que permeten que un individu mantingui les seves funcions vitals; com passa amb totes les reaccions químiques, el metabolisme es veu afectat pels canvis en l’ambient. De fet, com que l’ambient on vivim tots els organismes canvia contínuament, per mitjà dels canvis en el metabolisme podem tenir la fotografia global de com responen els organismes i els ecosistemes als canvis ambientals.

Fins ara s’havia observat que, per exemple, la sequera i els canvis de temperatura modificaven la composició química dels organismes vius. Se sabia que la manca d’aigua redueix el creixement de les plantes i provoca un augment del contingut intern de potassi, un dels components elementals de les plantes. Ara hem observat que, quan hi ha sequera, la planta acumula grans quantitats de potassi i, alhora, de metabòlits secundaris rics en carboni i pobres en nitrogen i fòsfor, que l’ajuden a retenir aigua i evitar que s’evapori. Amb l’ecometabolòmica podem fotografiar l’interior de les cèl·lules i veure com assigna la planta els recursos de què disposa a les diferents funcions bàsiques, com ara el creixement, o a mecanismes de retenció de l’aigua o d’estalvi d’aigua segons quines siguin les condicions del medi.

Recentment, s’ha fet un pas revolucionari fent ús d’aquesta tècnica en

A la primavera passa el procés contrari: les plantes comencen a créixer i

Omnis Cellula 28

Juny 2012

augmenten les proporcions internes de nitrogen i fòsfor. Gràcies a l’ecometabolòmica podem fer el seguiment detallat dels mecanismes moleculars implicats en l’activació de la capacitat productiva de la planta i com s’usen el nitrogen i el fòsfor per maximitzar el rendiment a l’hora de construir estructures noves i complexes, com ara les fulles o les branques. Ja sabíem que la relació entre el nitrogen i el fòsfor canviava al llarg de l’any depenent de si les condicions ambientals eren favorables per al creixement o no ho eren, però només podíem especular com es relacionava amb els canvis metabòlics interns. Ara, amb l’ús de l’ecometabolòmica podem conèixer on van a parar els continguts de nitrogen i fòsfor i a quina funció són dedicats aquests i altres elements, i així, per exemple, conèixer quin paper tenen en el creixement de la planta. Els resultats obtinguts ens demostren que l’arribada de la primavera en un ecosistema, un fet que podem veure a simple vista amb la sortida de noves fulles i un augment general del creixement a les nostres contrades, té unes conseqüències en la composició química dels organismes lligada als canvis en la seva activitat cel·lular. Amb aquest estudi, per primer cop en el camp de l’ecologia s’han aplicat alhora estudis metabolòmics amb estudis dels canvis químics elementals i dels canvis ecofisiològics, la qual cosa ha d’ajudar a establir lleis generals i vincular els canvis als ecosistemes amb els canvis en la composició química elemental dels seus organismes. I

1 Rivas-Ubach, A.; Sardans, J.; Pérez-Trujillo, M.; Estiarte, M.; Peñuelas, J. (2012). «Strong relationship between elemental stoichiometry and metabolome in plants». Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 109, núm. 11, p. 4181-4186.

Carles Bas

Societat Catalana de Biologia, Institut d’Estudis Catalans

La ciència de les pesqueries:

un exemple de ciència multidisciplinària Al final del segle xix es va iniciar la recerca seriosa de l’impacte de la pesca en les comunitats marines. Com era previsible, les primeres recerques van estar relacionades amb la identificació taxonòmica de les espècies objecte d’explotació: sardina, areng, seitó, verat, bacallà, etc. Aquesta primera etapa va tenir una durada curta, i ja en aquelles dècades es van assajar models numèrics que relacionaven les captures obtingudes amb l’esforç esmerçat a obtenir-les. Els primers models relacionaven senzillament l’esforç i la captura obtinguda. És evident que a un esforç nul correspon una captura nul·la; però, a un esforç molt elevat, pot correspondre també una captura nul·la o molt petita per esgotament del recurs. Ara, aquest model groller no ens diu res de la biologia de l’espècie explotada. A mitjan segle xx comencen a interessar molt especialment les característiques demogràfiques, la dinàmica de la població; l’equació bàsica P + C = M + F. Per treballar amb aquesta igualtat cal conèixer no sols l’impacte de la pesca (F), sinó també dos paràmetres biològics molt importants: les característiques i la variabilitat del creixement (C), fortament influenciat per les relacions amb l’ambient; i, més important encara, les espècies que conviuen amb la que és objecte de la pesca. És a dir, s’integra el coneixement de la dinàmica global de l’ecosistema: les relacions tròfiques, la capacitat de càrrega del sistema (sempre variable), la seva elasticitat dins un comportament caòtic i l’estructura dels conjunts difusos. Tot això, que pot semblar excessiu quan ens preguntem sobre l’impacte de la pesca, és indispensable per entendre la resposta d’una població explotada, que poques vegades ho fa com es deduiria de l’aplicació dels models senzills abans esmentats. Hi ha encara dos paràmetres molt importants: el reclutament —aspecte positiu i de renovació en la dinàmica poblacional (P)—, i la mortalitat natural (M), valor summament complex perquè sol ser considerat

una constant, quan tenim constància que és variable al llarg de cicle vital.

el comportament del pescador generador de l’activitat pesquera.

Fins aquí ens movem estrictament en el camp de la biologia. Però n’hi ha més. Ens hem de preguntar per l’estímul que fa que l’humà —el pescador— vagi a la mar. Cal buscar la resposta en altres àrees de la recerca: l’economia i la sociologia. En la fórmula d’equilibri abans esmentada, el paràmetre mortalitat per pesca (F) està directament influenciat per les dues disciplines suara esmentades. Fins al final del segle xx no es pren consciència de la importància del factor econòmic, i només molt recentment comença a tenir un paper important la sociologia. Els models econòmics més emprats normalment són estrictament economicistes, tot i que cal tenir en compte quin és l’objectiu d’aquests models: un producte viu i, per tant, sotmès a les lleis de la bioecologia. La sociologia és entesa com una ciència que estudia el comportament dels humans tant com a individus com quan actuen socialment. Així, el que s’anomena ciència de les pesqueries integra la intersecció de la bioecologia del producte objecte de la pesca i la socioeconomia, que relaciona

Fins aquí s’ha fet evident que la ciència de les pesqueries és un exemple de com s’interconnecten diferents branques del saber i donen lloc a una ciència específica. Però si, fins ara, els instruments emprats en el tractament dels diferents aspectes corresponien a conceptes metodològics senzills: correlacions, regressions o diferencials, els nous plantejaments obliguen a fer servir altres conceptes més sofisticats, com ara el principi d’incertesa, d’alguna manera relacionat amb la certesa que les situacions d’equilibri no es donen regularment, ja que, en general, s’està en situacions al límit de l’equilibri. Però, com que els sistemes mostren en totes les seves característiques un cert nivell d’elasticitat, es passa al concepte dels conjunts difusos i a l’anàlisi caòtica de les relacions entre els paràmetres en joc. Però el més important és, sens dubte, el caràcter fractal, especialment en la relació estoc reproductor i de reclutes, que permet encaixar tota l’anàlisi d’aquesta recerca amb l’estructura globalment fractal de la natura. I

Omnis Cellula 28

Juny 2012

Pere Renom

Televisió de Catalunya

Simone Mariani

Departament d’Ecologia, UB

osa que feien entre els déus immortals, d’origen celeste, i els éssers humans, mortals i d’origen terrenal. Linnaeus, segurament sense saber-ho, va batejar-nos amb un terme metafòric. No solament venim de la terra sinó que, a més, som terra.

En lloc del famós cogito ergo sum (penso, per tant existeixo) de Descartes, potser hauríem de dir loquor ergo cogito (parlo, per tant penso). Les paraules són eines que serveixen alhora per comunicar i per estructurar el pensament. La capacitat de raonar està estretament lligada a l’aparició del llenguatge. Les primeres paraules van sorgir amb significats concrets i només més endavant es van començar a utilitzar de manera metafòrica per designar conceptes abstractes.

L’ecologia, com que és sintètica, és una de les ciències més metafòriques. El mateix terme ecologia ja és una metàfora. Eco, és un derivat del terme oikos, que en grec vol dir ’casa’, i logos en grec significa ’llenguatge’, ’estudi’ o ’ciència’. L’ecologia és, per tant, l’estudi de la casa. Quina casa? Doncs, òbviament, la nostra casa metafòrica que són els sistemes naturals. I per entendre aquests sistemes naturals des de diferents perspectives vam idear un conjunt de metàfores: Gaia, que concep la biosfera com una mare, un superorganisme autoregulat; el vol de la papallona i l’huracà per explicar el caos determinista de molts sistemes ecològics; la lluita per la supervivència, per explicar alguns mecanismes de l’evolució darwiniana, o la teoria de la informació de Margalef, que aplica a l’ecologia conceptes de periodisme. Més enllà encara tenim l’ecologisme, un conjunt heterogeni de corrents ideològics, que pretenen assolir un nou ordre social basat en una visió no antropocèntrica del cosmos. Aquesta visió ha impulsat una metametaforització. Ara el terme eco no solament designa la casa i els sistemes naturals, també designa tot allò que és ambientalment respectuós.

Un parell d’exemples propers, els trobem en el món clàssic grec. Quan estudiem o llegim els diàlegs de Plató, topem sovint amb el terme matèria. Plató no disposava d’un terme abstracte adequat per referir-se a la substància de què són fetes les coses i l’anomenava xýlon, literalment ’fusta’ de les coses.1 Els llatins van traduir xýlon per matera, i posteriorment el terme va derivar en dos significats diferents que en algunes llengües llatines, com el castellà, encara conserven l’arrel comuna: madera per al significat concret i materia per al significat abstracte. També en el grec trobem ánemos, terme que originalment significava ’vent’ o ’aire’, i que hem recuperat en neologismes com anemòmetre. El terme anàleg llatí, animus, indicava la respiració, pel fet d’introduir aire als pulmons, i d’aquí el terme animal, entès com a ’animat’, és a dir, ’ésser que respira’. Però aviat animus va prendre el significat metafòric i metafísic que té avui: l’’ànima’, el principi vital separat del cos. Tant l’ànima com la matèria són metàfores de la fusta i del vent. Són conceptes abstractes que ens hem inventat a partir de la me-

tàfora i posteriorment els hem atribuït una existència real, els hem convertit en cosa en un procés anomenat reïficació. Què té la metàfora que és tan potent? Segons la definició canònica, una metàfora és una modificació de l’entitat d’una paraula que hom fa quan la utilitza per expressar un significat que s’aparta del seu significat literal. L’etimologia ens dóna un cop de mà. Etimològicament, el prefix grec metá- indica canvi de lloc, de forma, de condició o situació més enllà, per exemple, metafísica significa ’més enllà de la física’; metafites, ’més enllà de les plantes’, és a dir, ’plantes superiors’. D’altra banda, el sufix, també grec, -phóros, significa ’portador’; per exemple, mamífer és l’animal ’que porta mames’, i conífera, l’arbre ’que porta conus o pinyes’. Etimològicament, doncs, una metàfora seria ’portar [el significat] més enllà’. L’essència de la filosofia sempre ha estat portar el significat més enllà. I, a partir del segle xvii quan, amb la Il· lustració i pensadors com Descartes, la filosofia i la ciència es van segregar, ambdues disciplines van continuar portant sistemàticament el significat més enllà. Vegem-ne alguns exemples en ciència. Quan Carl Linnaeus va publicar la desena edició del Sistema Naturae, va tenir l’encert d’incloure la nostra espècie i ens va batejar com a Homo sapiens, l’home savi’. Homo és el terme amb què els romans anomenaven els humans, i comparteix arrel amb humus, la part més superficial i fèrtil del sòl. L’origen d’aquesta associació es remunta als pobles indoeuropeus i a la distinció religiOmnis Cellula 28

Juny 2012

La metàfora ens porta més i més lluny i no ho fa de qualsevol manera. Una part important del seu poder prové del fet que la trobem irresistiblement estètica. És com una navalla suïssa ben peculiar: d’una banda, aporta tota mena d’estris per polir, esmolar i aguditzar el nostre enginy creatiu; de l’altra, ofereix una àmplia gamma d’espàtules, paletines i pinzells per embellir-lo. La condició humana es deleix pel coneixement i la bellesa. I

terrenal. La mossegada a la poma ens va capacitar per a la metàfora i va permetre el pas del Paleolític al Neolític.

La metàfora no és només una figura retòrica; sensu lato, és l’eina més potent per construir el pensament simbòlic. Es basa en l’analogia: un mot que expressa literalment una cosa s’utilitza per manifestar-ne una altra que té una certa semblança amb aquella; per tant, serveix per crear nous significats. Totes les ciències, en crear nous coneixements, usen la metàfora per sistema, però l’ecologia, basada sobretot en la síntesi, és especialment metafòrica.

Figura 1. El jardí de les delícies del pintor holandès Hieronymus Bosch (1453-1516) és una metàfora sui generis del paradís

1. Per això actualment en molts productes químics destinats a tractar la fusta hi apareix el terme xilo-.

Metàfora i ecologia

El blat de moro com a planta model Escrit per

Pere Puigdomènech

Director del Centre de Recerca en Agrigenòmica CSIC-IRTA-UAB-UB

Al principi del segle xx, el blat de moro va ser una espècie essencial en la definició de les idees de la genètica. La seva variabilitat ha estat important perquè s’hagi convertit en el cultiu i la llavor de més valor econòmic al món. Ha continuat sent una font d’idees i d’aproximacions genètiques, com ara els caràcters quantitatius o els elements mòbils. El seu genoma és gran i complex, i està produint resultats que mantindran l’espècie com un sistema model en el futur proper, en l’anàlisi i la utilització de les dades de seqüenciació massiva de genomes que s’estan generalitzant actualment. el 1865, va formular per primer cop les idees de la genètica en el seu estudi d’un model vegetal, el pèsol. Abans que ell, Sageret o Naudin havien proposat algunes idees a partir de l’estudi de les cucurbitàcies, però la planta que intervé de manera decisiva en la creació d’idees de la genètica i en la seva aplicació durant la primera meitat del segle xx és el blat de moro (Zea mays).

Per tot això, a l’inici de la genètica el blat de moro va tenir una presència destacada. Un dels redescobridors de les lleis de la genètica va ser Rollins Emerson, que hi va treballar des dels primers anys del segle xx, primer amb mongeta i després amb blat de moro. Va ser professor de la Universitat de Cornell (EUA), on es va formar un important nucli de pioners de la genètica vegetal i ha estat des d’aquell moment un dels llocs importants per a la genètica de plantes i de blat de moro, en particular. De fet, el mateix Emerson va ser un dels fundadors de la Maize Genetics Cooperation, una xarxa d’intercanvi d’informació i de materials que es va fundar l’any 1928 i que el 2012 segueix perfectament viva. Un dels resultats d’aquesta xarxa és l’accés a una col·lecció molt rica i oberta de variants genètiques, que inclouen mutacions puntuals que han permès establir un dels millors mapes genètics entre les plantes cultivades.

Hi ha diverses raons per les quals el blat de moro ocupa una posició tan particular en l’origen de la genètica. Unes raons tenen a veure amb la seva anatomia. El blat de moro té una flor masculina que forma un plomer a dalt de la planta i una flor femenina situada de manera axil·lar a la tija. Això fa que la pol· linització de la planta sigui més fàcil de controlar que en altres espècies. En segon lloc, les llavors es col·loquen de manera ordenada a la panotxa, on desenes o centenars de grans permeten una observació molt fàcil de caràcters que s’expressen en el gra. Unes altres raons tenen a veure amb la gran variabilitat de l’espècie, una característica que podem explicar ara que ja tenim seqüències genòmiques de moltes plantes. El genoma del blat de moro és molt gran (unes 2.300 Mb) i és el que coneixem com un al·lotetraploide, és a dir, que és format per dos genomes semblants que ara formen un genoma diploide en els seus deu cromosomes. Per aquest fet, hi ha un elevat nombre de duplicacions en els seus trenta-tres mil gens. El seu polimorfisme genètic és molt gran comparat amb el d’altres espècies.

La riquesa de la informació genètica del blat de moro ha tingut dues conseqüències importants. Una és que aquesta planta, que acumula una gran quantitat de sucres i lípids al gra, s’ha convertit en un dels cultius més importants del món, i la seva llavor, en la més valuosa. Aquest fet és degut en part al descobriment del vigor híbrid i de la facilitat amb què es produeixen les varietats híbrides en aquesta espècie. De fet, ja es coneixien híbrids de blat de moro des del final del segle xix; però, amb l’anàlisi genètica, es va desenvolupar d’una manera més dirigida i amb un impacte creixent. Les llavors híbrides es van imposar des d’aquell moment als Estats Units i a la major part dels països desenvolupats. Com que amb híbrids cal produir llavor de qualitat de manera continuada, es va fomentar la creació d’empreses. L’any 1926 es va fundar la companyia que va esdevenir Pioneer Hi-Bred, actualment al grup Dupont, una empresa que ha estat dominant al mercat mundial de la llavor de blat de moro. Va ser fundada per Henry Wallace, que va ser posteriorment vicepresident dels Estats Units amb Franklin

endel ,

Omnis Cellula 28

Juny 2012

[ El blat de moro com a planta model ]

ence es publicava la seqüència d’una varietat mexicana antiga, el palomero toluqueño (blat de moro esclafidor, Zea mays var. everta). Des d’aquell moment, la seqüenciació genòmica de línies de blat de moro ha permès fer la comparació entre genomes. Els resultats indiquen que fins a un 30 % del genoma pot variar entre línies, fet que permet definir un genoma nuclear que seria comú entre totes les varietats de l’espècie i un pangenoma que inclouria tots els genomes. L’extensió d’aquestes diferències en el blat de moro pot explicat també la variabilitat que observem en l’espècie.

Rossevelt i un dels impulsors del CIMMYT (el Centre Internacional de Millorament de Blat de Moro i Blat) de Mèxic, on es conserven milers de llavors d’aquestes dues espècies, i d’on va sortir la revolució verda. Un dels investigadors principals va ser Noman Borlaug, a qui van concedir el Premi Nobel de la Pau l’any 1970. A Europa, la principal empresa de llavors és Limagrain, que encara avui pertany a cooperatives de pagesos de la França central que es van reunir per produir la llavor de blat de moro.

Per aquestes raons es pot considerar el blat de moro com una de les principals plantes model per a la genètica i la genètica molecular. És clar que posteriorment la planta model per excel·lència ha estat Arabidopsis thaliana, amb un ús molt posterior al del blat de moro; de fet, la primera conferència Arabidopsis es fa l’any 1965 i s’imposa com a model a partir dels vuitanta. Els avantatges són clars: té un cicle de vida curt, un petit volum que permet el creixement de poblacions en poc espai, i un dels genomes de plantes més petits coneguts (unes 140 Mb), que l’han convertida en una eina indispensable per conèixer les funcions gèniques en plantes. Li podem afegir actualment les eines que han estat construïdes, com ara la primera seqüència d’un genoma de plantes i una col·lecció de mutants sobre cadascun dels vint-i-sis mil gens descoberts en aquesta espècie, que és accessible per a la recerca.

El blat de moro ha estat també a l’origen de descobriments importants per a la biologia, com ara els caràcters quantitatius. Alguns dels caràcters genètics importants per al cultiu, per exemple el rendiment, es basen en combinacions de variants de molts gens. Ha calgut desenvolupar mètodes per poder-los analitzar i utilitzar i el blat de moro ha estat a l’origen de molts. Un altre descobriment és el dels elements genètics mòbils. Va ser una alumna de la Universitat de Cornell, Barbara McClintock, qui s’hi va doctorar l’any 1928, que a partir de l’anàlisi dels fenotips del gra del blat de moro va proposar l’existència d’elements controladors que alteraven de manera transitòria el fenotip. L’anàlisi d’aquest fenomen va donar lloc al descobriment d’elements mòbils en el genoma, els transposons, que han estat descoberts en totes les espècies animals i vegetals, i dels retrotransposons. Li van concedir el Premi Nobel de Medicina i Fisiologia l’any 1983.

Però, un cop passada la primera onada de descoberta de funcions gèniques en Arabidopsis, cal traduir el coneixement obtingut en un sistema model en coneixement de la diversitat fenotípica que existeix en els vegetals, i cal que aquest coneixement es tradueixi en eines que ajudin a millorar les espècies cultivades. Per aquestes raons, espècies com l’arròs, el tomàquet i, un cop més, el blat de moro, retornen a la primera pàgina de les publicacions en genètica i genòmica de plantes. La importància científica i econòmica que tenen fan preveure que hi seguiran molts de temps més. I

Una altra dada interessant sorgeix actualment de la reseqüenciació de línies de blat de moro. El primer genoma del blat de moro es va publicar l’any 2009, era una línia pura clàssica, la B73. En el mateix número de la revista Sci-

Referències bibliogràfiques

Bennetzen, J.; Hake, S. (2009). Handbook of Maize: Its Biology. Nova York: Springer. Casacuberta, J.; Puigdomènech, P. (2000). «Genome fluidity. The case of plants». Contributions to Science, núm. 1, p. 313-322.

MaizeGDB [en línia]: <http://www.maizegdb.org/> [Base de dades sobre genètica del blat de moro] Neuffe, G.; Wessler, S. (1997). Mutants of maize. Nova York: Cold Spring Harbor Laboratory Press.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

Pere Puigdomènech i Rosell (Barcelona, 1948) Llicenciat en ciències físiques (Barcelona) i doctor en ciències biològiques (Universitat Autònoma de Barcelona). Ha fet estades de recerca a França, al Regne Unit i a Alemanya. Ha estat professor de bioquímica a la UAB. Actualment és professor de Recerca del CSIC i director del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CSICIRTA-UAB-UB). Treballa en biologia molecular de plantes. Va ser president de la Societat Catalana de Biologia. És membre de l’Institut d’Estudis Catalans, de l’Acadèmia de Ciències i Arts de Barcelona, d’EMBO i de l’Academia Europaea. Col·labora en temes de divulgació científica en diaris i revistes nacionals i internacionals.

Microscòpia de superresolució Més enllà de les lleis de la física

Escrit per

Carles Rentero, Anna Álvarez-Guaita, Meritxell Reverter i Carles Enrich Departament de Biologia Cel·lular, Immunologia i Neurociències. Facultat de Medicina-Clínic. Universitat de Barcelona (UB)

Des de fa més de tres-cents anys, la biologia cel·lular ha fet servir imatges obtingudes mitjançant microscopis òptics per entendre l’organització i el funcionament de les cèl·lules. Tanmateix, des de l’època de Z. Jansen, H. Jansen, R. Hooke i A. van Leeuwenhoek hi ha hagut una barrera en la microscòpia òptica que els físics, de la mà dels enginyers i dels biòlegs, no han pogut sobrepassar: el límit de resolució dels microscopis. O, per ser més acurats, no fins avui. Els darrers anys s’han dissenyat i desenvolupat nous microscopis i metodologies que, basats en diferents aproximacions, permeten sobrepassar aquest límit a partir del fet de treure avantatge de les característiques físiques de les ones de llum i dels fluoròfors.

de l’inici de la microscòpia òptica, l’evolució de les tècniques de contrastament i de marcatge ha estat contínua, de manera que permet el marcatge d’àcids nucleics i d’orgànuls cel·lulars específics. Amb la implantació i perfecció de la microscòpia de fluorescència, a més, s’han pogut marcar molècules específiques (proteïnes, lípids, etc.) i detectar-les individualment. Amb el treball conjunt dels biòlegs i dels enginyers, s’han pogut desenvolupar tècniques per visualitzar les molècules marcades en cèl·lules i organismes vius, cosa que permet estudiar la migració cel·lular i la distribució de molècules i d’orgànuls cel·lulars, predir interaccions moleculars, etc. No obstant això, el límit de resolució dels microscopis òptics, de prop de 250-300 nanòmetres, és un obstacle en aquests estudis en què les proteïnes, els lípids i molts orgànuls tenen una mida molt inferior (vegeu la figura 1). es

Omnis Cellula 28

Juny 2012

La física del límit Les lleis físiques que regeixen els microscopis van ser descrites a la fi del segle xvii per Verdet, Abbe i Rayleigh en diferents treballs. Aquests autors es van adonar que el poder de resolució, que és la distància més petita entre dos objectes puntuals que encara permet diferenciar-los individualment, és dependent de fonaments físics i no de limitacions tècniques. Així, un cop assolit el límit de resolució, el simple fet de millorar la qualitat dels components òptics d’un microscopi no permet veure-hi més detalls. Els seus estudis teòrics van descriure que la resolució dels microscopis (en nanòmetres) està limitada per la difracció de la llum i segueix les fórmules seguents: Resolució en el pla focal (x, y), [equació 1]

Resolució en l’eix òptic (z), [equació 2]

on λ és la longitud d’ona de la llum, NA és l’obertura numèrica de l’objectiu i n és l’índex de refracció del medi per on passa la llum.

[ Microscòpia de superresolució ]

tFigura 1. Límit de resolució. Mides de cèl·lules i de components cel·lulars en escala logarítmica amb relació al límit de resolució dels microscopis òptics.

La resolució pràctica dels microscopis es pot quantificar analitzant la funció de dispersió d’un punt (PSF o point spread function, ’funció de distribució del punt’) al microscopi, que descriu com de desdibuixat (o borrós) es veu un objecte puntual (una molècula única fluorescent, per exemple) en ser observat a través d’un microscopi. Així, quan la llum és enfocada per l’objectiu d’un microscopi, l’ona de llum forma un punt d’una mida definida per la difracció. La gràfica de la intensitat en l’espai d’aquest punt és la PSF (vegeu la figura 2). La resolució d’un microscopi és l’amplada de la corba PSF a la meitat de l’altura màxima. D’acord amb les fórmules anteriors i considerant les condicions més òptimes pel que fa a la longitud d’ona (λ més curtes que la llum ultraviolada són incompatibles amb mostres biològiques) i a l’obertura numèrica (els objectius d’alta NA arriben fins a 1,49 NA), la resolució està limitada a uns 200-250 nanòmetres en el pla focal i 500-700 nanòmetres en l’eix axial.

Fer servir electrons en lloc de fotons va ser la solució de la microscòpia electrònica per a millorar la resolució dels microscopis al principi del segle xx. Seguint els mateixos principis físics, però amb unes longituds d’ona 10.000 vegades més curtes, la microscòpia electrònica permet una resolució dos ordres de magnitud major que la microscòpia òptica. No obstant això, les tècniques de microscòpia electrònica no permeten estudiar cèl·lules o teixits vius, no tenen tanta flexibilitat de marcatge específic com la microscòpia òptica, la preparació de la mostra no és senzilla i requereixen equipaments i personal molt especialitzats. Així, la millora de la resolució dels microscopis òptics ha estat el desig prohibit per a la majoria dels biòlegs cel·lulars. Microscòpia de superresolució Els darrers anys s’han desenvolupat diferents estratègies de superresolució que treuen profit de les propietats específiques de la llum als sistemes òptics (TIRFM i SIM) i de les propietats fotofísiques dels fluoròfors (PALM/STORM

Omnis Cellula 28

Juny 2012

qFigura 2. La resolució dels microscopis (d) és la capacitat de distingir dos objectes que es troben molt a prop, i es pot calcular com l’amplada de la corba d’intensitat de la PSF a la meitat de la seva altura. Si dos punts són a una distància inferior a d, no es poden distingir individualment.

A fons i STED). Tant la microscòpia TIRFM com la SIM permeten la visualització dels fluoròfors convencionals amb un increment notable de la resolució axial (TIRFM) o duplicant tant la resolució en el pla focal com en l’axial (SIM). La microscòpia PALM/STORM, també coneguda per puntillisme, pel moviment dels pintors neoimpressionistes que es basa a pintar amb punts de colors, aconsegueix resolucions de prop de 20 nanòmetres en el pla focal i de 60 en el pla axial per mitjà de l’encesa diferencial dels fluoròfors de la mostra. La microscòpia STED, de la seva banda, assoleix resolucions properes a 50 nanòmetres gràcies a la depleció de la fluorescència emesa mitjançant un làser específic.

qFigura 3. Esquema de la microscòpia TIRF. A) En un objectiu per TIRF, el làser (en blau) arriba en angle a la superfície del cobreobjectes. Aquest és reflectit totalment quan hi ha diferència entre l’índex de refracció del vidre (lents de l’objectiu, oli d’immersió i cobreobjectes) i del medi de muntatge (medi aquós). B) Quan el làser és reflectit, es forma una ona evanescent que decau en intensitat exponencialment amb la distància i només excita els fluoròfors (en verd) a menys de 150 nanòmetres de la interfase medi aquós/vidre.

Microscòpia TIRFM Als anys vuitanta del segle passat es va dissenyar la microscòpia TIRFM (de l’anglès total internal reflection fluorescence microscopy) per estudiar amb especial detall la superfície de les cèl·lules, sense que faci nosa el soroll de fons de la fluorescència de les estructures internes (Axelrod, 2001). Aquesta és una tècnica de microscòpia de fluorescència que permet il·luminar específicament només els fluoròfors que es troben en la secció òptica per sobre de la interfase entre dos medis amb diferents índexs de difracció (vidre o medi aquós; vegeu la figura 3). Per aconseguir-ho, el feix d’un làser és dirigit obliquament a la interfase amb un angle incident per sobre d’un angle crític. Sota aquestes condicions, la llum és totalment reflectida i es crea una ona evanescent estable que es propaga paral·lela a la interfase i es dissipa exponencialment amb la distància. La fondària de pene-

tració més enllà del vidre que s’aconsegueix és de 100 a 200 nanòmetres, i així només els fluoròfors propers a la interfase entre el vidre i el medi de muntatge aquós reben prou energia per excitar-se i emetre fluorescència. D’encà quan es va començar a desenvolupar, s’han fet nombrosos estudis amb microscòpia TIRFM, que permet la caracterització dels processos d’exocitosi i d’endocitosi i de l’adhesió cel·lular al substrat i l’estudi de receptors i canals iònics de la membrana plasmàtica (Schneckenburger, 2005; Mattheyses, 2010). Microscòpia SIM La microscòpia SIM (de l’anglès structured illumination microscopy) es basa a fer servir llum estructurada per excitar la mostra, és a dir, que la llum presenta un patró espacial d’alta freqüència. En microscòpia de fluorescència, quan una mostra amb estructures petites s’il·lumina de manera convencional, apareixen patrons d’interferència, com el cas dels patrons de moiré (us heu fixat que, quan a la televisió, sistema que mostra la imatge estructurada, algú porta un vestit amb ratlles, sembla que aquestes deixin de ser paral·leles i s’entrecreuin? Aquests són els patrons d’interferència de moiré). Quan s’aplica llum estructurada en diferents orientacions i s’agafen imatges per cadascuna d’aquestes, la modulació espacial addicional produïda pels patrons d’excitació permet millorar la resolució espacial de la imatge reconstruïda. El processament de les diferents imatges fent servir algoritmes permet obtenir imatges d’alta resolució (Gustafsson, 2005). Els nous microscopis SIM en 3D i d’alta velocitat estan permetent la visualització de mostres de fluorescència convencionals, i ja estan apareixent publicacions on s’estudia el nucli cel·lular, el citosquelet o els mitocondris (Shao, 2011; Schermelleh, 2010). Microscòpia PALM/STORM La microscòpia PALM (de l’anglès photoactivated localization microscopy) i la microscòpia STORM (de l’anglès stochastic optical reconstruction microscopy) es basen en la detecció i localització amb precisió nanomètrica de molècules fluorescents individuals en una mostra (Betzig, 2006; Rust, 2006). Aquest tipus de microscòpia permet assolir una resolució de 10-20 nanòmetres en el pla focal. La PALM i la STORM són especialment útils per a l’estudi d’esdeveniments que tenen lloc a la membra-

Omnis Cellula 28

Juny 2012

[ Microscòpia de superresolució ]

na plasmàtica, ja que típicament es combinen amb la microscòpia TIRFM, que limita el volum d’excitació a 100-150 nanòmetres de la superfície del portaobjectes i redueix el soroll de fons, malgrat que també es fa servir amb il·luminació de fluorescència convencional. Alhora, el desenvolupament de la STORM 3D permet assolir resolucions de 50-60 nanòmetres en la dimensió axial (Xu, 2012). Nous avenços com el desenvolupament de fluoròfors fotoconvertibles, de càmeres o detectors d’alta sensibilitat i d’algoritmes de localització de partícules fan que aquesta microscòpia es pugui aplicar a diversos àmbits del món científic. Les microscòpies PALM i STORM es basen en la separació temporal de l’excitació de molècules properes, que fa que només una part d’aquestes pugui ser detectada en un moment determinat. Aquest procés consisteix en l’activació a l’atzar de molècules fluorescents (fotoactivables o fotoconvertibles) d’una manera seqüencial. Inicialment, la major part de les proteïnes fluorescents es troba en el seu estat inactiu (sense emissió). Utilitzant un pols de llum a diferent longitud d’ona, una petita fracció d’aquestes es fotoactiva o es fotoconverteix, la qual cosa permet l’adquisició de la fluorescència emesa fins que es fotoblanqueja i s’inactiva (vegeu la figura 4). La fluorescència de molècules individuals activades és captada (en forma de PSF a través del microscopi) i localitzada en unes coordenades concretes. Aquest procediment es repeteix milers de vegades, i la localització amb precisió subnanomètrica dels centres de les PSF permet obtenir un patró de coordenades (imatge PALM/STORM) de la major part de les molècules marcades. La imatge que s’obté amb la PALM/STORM és una composició de cada una de les coordenades de cada molècula individualitzada.

tFigura 4. Microscòpia PALM/STORM. A) Durant l’adquisició, només es fotoactiven a l’atzar uns quants fluoròfors, mentre que la major part dels fluoròfors roman en el seu estat inactiu. Per obtenir una imatge PALM/STORM, són necessaris almenys 10.000 cicles d’activació i adquisició. Les PSF són localitzades a escala nanomètrica per generar una imatge de superresolució. B) Proteïna fotoactivable mEos2, utilitzada en la PALM. C) Fluorocrom cianina 5 (Cy5), utilitzat en la STORM. D) Imatge PALM de dos colors de vesícules amb el receptor de glucosa Glut-4 i un marcador de F-actina (LifeAct) en cèl·lules NIH3T3 en cultiu.

La microscòpia PALM/STORM es duu a terme mitjançant una gran varietat de molècules fotoactivables o fotoconvertibles que inclouen des de fluoròfors fins a proteïnes fluorescents. La diferència entre ambdues tècniques rau en el fet que la PALM utilitza proteïnes fluorescents fotoactivables o fotoconvertibles, mentre que la STORM utilitza anticossos marcats amb fluoròfors. Amb la microscòpia PALM/STORM s’ha pogut estudiar amb gran precisió la xarxa cortical del citosquelet d’actina, l’estructura de les adhesions focals, mitocondris, vesícules d’endocitosi, l’organització de proteïnes de senyalització

Omnis Cellula 28

Juny 2012

A fons

a la membrana plasmàtica, etcètera (Xu, 2012; van de Linde, 2008; Williamson, 2011). pFigura 5. A) Diagrama de Jablonski on es mostra l’estat energètic dels fluoròfors durant l’adquisició d’imatges. Normalment, el fluoròfor s’excita i passa a un estat energètic superior, des d’on es relaxa i torna al seu estat de repòs emetent fluorescència. Quan s’hi aplica un làser de depleció, aquest fluoròfor perd la seva energia sense emetre fluorescència. B) Esquema de la secció del làser d’excitació i del làser de depleció en la microscòpia STED, i la secció de l’àrea d’excitació efectiva. C) Diagrama d’excitació i emissió de la GFP, i els làsers d’excitació i de depleció utilitzats en la microscòpia STED.

Microscòpia STED Una altra estratègia en la millora de la resolució dels microscopis és reduir l’àrea d’irradiació (excitació) a nivells per sota del límit de resolució. Una manera d’aconseguir-ho és reduir la mida del feix del làser efectiu per l’excitació, com, per exemple, en el cas de la microscòpia STED (de l’anglès stimulated emission depletion). El que fa innovadora aquesta tècnica és la presència d’un làser en forma d’anell (dònut) que permet augmentar la resolució a uns 50 nanòmetres (Willig, 2006). Els fluoròfors, quan reben llum a la seva longitud d’ona d’excitació, capten l’energia i passen a un nivell d’energia superior (S1; vegeu la figura 5.A). Passats uns quants nanosegons, els fluoròfors es relaxen i emeten espontàniament aquesta energia en forma de fluorescència, i retornen al seu estat de repòs (S 0). Alternativament, els fluoròfors també poden retornar al seu estat de repòs mitjançant emissió estimulada, que és el principi en el qual es basa la STED. Quan un fluoròfor en estat excitat és irradiat amb un feix làser de longitud d’ona similar a la llum que emet, pot retornar immediatament al seu estat de repòs sense emetre fluorescència. En la microscòpia STED, els fluoròfors presents en la mostra són excitats amb un làser

Omnis Cellula 28

Juny 2012

convencional com en la microscòpia confocal. Alhora, s’hi aplica un segon làser en forma de dònut, l’anomenat feix de depleció, que se superposa al feix d’excitació només a la perifèria d’aquest (vegeu la figura 5.B). El làser de depleció emet fotons amb una longitud d’ona superior a la del feix d’excitació, que coincideix amb la diferència d’energia entre l’estat de repòs i l’estat d’excitació dels fluoròfors. Com a conseqüència, els fluoròfors són desexcitats i retornen al seu estat de repòs. Així es limita el senyal fluorescent només a la part central del feix d’excitació. Diferents estudis amb microscòpia STED han desemmascarat una major complexitat en processos biològics com ara els mecanismes de fusió de membranes en neurones tant en cèl· lules fixades com en neurones vives (Saka, 2012) i han permès obtenir imatges de més resolució del citosquelet (Kasper, 2010; vegeu la figura 6). La microscòpia STED també ha permès visualitzar estructures subcel·lulars com ara els rafts lipídics en combinar-la amb la FCS ( fluorescence correlation spectrometry) (Eggeling, 2009). Kai Simons va proposar el 1988 el model dels rafts lipídics per a les membranes cel·lulars, en el qual es postulava que certs lípids i proteïnes de les membranes biològiques podrien formar agregats per facilitar la transmissió cel·lular de senyals. Aquestes estructures raft, d’uns 3050 nm de diàmetre, finalment han pogut ser detectades amb un microscopi STED.

[ Microscòpia de superresolució ]

L’impacte de la microscòpia de superresolució en la biologia cel·lular és encara imprevisible, però creiem fermament que és una tecnologia transformadora. La possibilitat de

Referències bibliogràfiques Axelrod, D. (2001). «Total internal reflection fluorescence microscopy in cell biology». Traffic, núm. 2, p. 764-774. Betzig, E. [et al.] (2006). «Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution». Science, núm. 313, p. 1642-1645. Eggeling, C. [et al.] (2009). «Direct observation of the nanoscale dynamics of membrane lipids in a living cells». Nature, núm. 457, p. 1159-1163. Gustafsson, M. G. (2005). «Nonlinear structuredillumination microscopy: wide-field fluorescence imaging with theoretically unlimited resolution». PNAS, núm. 102, p. 13081-13086. Kasper, R. [et al.] (2010). «Single-molecule STED microscopy with photostable organic fluorophores». Small, núm. 6, p. 1379-1384. Linde, S. van de [et al.] (2008). «Subdiffraction-resolution fluorescence imaging of proteins in the mitochondrial inner membrane with photoswitchable fluorophores». Journal of Structural Biology, núm. 164, p. 250-254. Mattheyses, A. L. [et al.] (2010). «Imaging with total internal reflection fluorescence microscopy for the cell biologist». Journal of Cell Science, núm. 123, p. 3621-3628. Rust, M. J. [et al.] (2006). «Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM)». Nature Methods, núm. 3, p. 793-795. Saka, S.; Rizzoli, S. O. (2012). «Super-resolution

visualitzar molècules o estructures amb una resolució de prop de 20-50 nanòmetres ens permet fer correlacions espacials entre receptors, entre receptors i els seus lligants, dissecar estructures com ara les adhesions focals o estudiar les proteïnes implicades en mecanismes com ara les sinapsis neuronals. Els biòlegs cel·lulars que utilitzen actualment els sistemes de superresolució poden veure coses que mai no van ser capaços de veure amb una claredat sense precedents. Amb aquests microscopis es poden resoldre orgànuls i veure’n, in vivo, la «biologia». Podríem dir que no solament s’està començant a reescriure la biologia cel·lular, sinó que els avanços que es poden esperar només estan limitats per la imaginació dels científics que utilitzen l’equip. I

imaging prompts re-thinking of cell biology mechanisms. Selected cases using stimulated emission depletion microscopy». Bioessays. [En premsa] Schermelleh, L. [et al.] (2008). «Subdiffraction multicolor imaging of the nuclear periphery with 3D structured illumination microscopy». Science, núm. 320, p. 1332-1336. Schneckenburger, H. (2005). «Total internal reflection fluorescence microscopy: technical innovations and novel applications». Current Opinion in Biotechnology, núm. 16, p. 13-18. Shao, L. [et al.] (2011). «Super-resolution 3D microscopy of live whole cells using structured illumination». Nature Methods, núm. 8, p. 1044-1046. Williamson, D. J. [et al.] (2011). «Pre-existing clusters of the adaptor Lat do not participate in early T cell signaling events». Nature Immunology, núm. 12, p. 655-662. Willig, K. I. [et al.] (2006). «STED microscopy reveals that synaptotagmin remains clustered after synaptic vesicle exocytosis». Nature, núm. 440, p. 935-939. Xu, K. [et al.] (2012). «Dual-objective STORM reveals three-dimensional filament organization in the actin cytoskeleton». Nature Methods, núm. 9, p. 185-188.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

tFigura 6. Imatge confocal i imatge STED del marcador de F-actina LifeAct marcat amb YFP (cedit pel laboratori del Dr. R. Wedlich, de l’Institut Max Planck) en cèl·lules HeLa en cultiu. Imatges cedides per l’Advanced Light Microscopy Unit (ALMU) del Centre de Regulació Genòmica de Barcelona.

Carles Enrich (Barcelona, 1952) és catedràtic de biologia cel·lular de la UB i investigador de l’IDIBAPS; dirigeix el Grup d’Endocitosi, Tràfic i Senyalització.

Carles Rentero (Barcelona, 1976) és investigador al laboratori del doctor Enrich i va entrar en contacte amb els primers microscopis no comercials de superresolució durant la seva estada postdoctoral a Austràlia.

Anna Álvarez-Guaita Meritxell Reverter (Barcelona, 1986) (Barcelona, 1984)

són llicenciades en biologia per la UPF i la UB, respectivament, i estan elaborant la tesi doctoral sota la direcció de Carles Rentero i Carles Enrich. El camp d’interès del grup és entendre els mecanismes i el funcionament cel·lular pel que fa a senyalització, endocitosi i transport vesicular i té com a eines de treball habituals les microscòpies de fluorescència confocal, de superresolució i electrònica.

El concepte biològic

dels virus

Escrit per

Jordi Reina

Unitat de Virologia, Hospital Universitari Son Espases Universitat de les Illes Balears (UIB), Palma de Mallorca

A causa de la naturalesa dual dels virus, és a dir, la capacitat per romandre de manera inerta fora d’una cèl·lula hoste i la capacitat per desenvolupar una intensa activitat replicadora a l’interior d’aquesta, es fa bastant difícil establir-ne el veritable concepte biològic. Els virus presenten una evolució constant i s’adapten a les situacions ambientals, i d’aquesta manera les diferents poblacions virals derivades d’un ancestre comú mostren importants diferències genètiques entre si. Les mutacions víriques es produeixen a l’atzar, però són seleccionades per les necessitats biològiques de l’entorn, la qual cosa en confirma l’activitat biològica.

definició dels virus és realment complicada quan s’hi apliquen les estrictes normes de la resta de microorganismes coneguts. Aquesta dificultat es tradueix en les innombrables definicions utilitzades per descriure’ls o caracteritzar-los. Així, històricament, Lwoff va proposar definir els virus com a entitats potencialment patògenes estrictament intracel·lulars que es caracteritzen perquè presenten una fase infecciosa (penetració en un hoste); tenen un sol tipus d’àcid nucleic en el seu material genètic (genoma DNA o RNA); es repliquen d’acord amb el seu material i tipus genètic; són incapaços de créixer i de presentar una fissió binària (ni creixen ni es divideixen, només es repliquen), i, finalment, es caracteritzen per l’absència de sistemes metabòlics complexos actius (sucres i lípids). a

Aquesta definició comporta l’acceptació d’una naturalesa no cel·lular però si biològica, la dependència del metabolisme de la cèl·lula hoste que infecten o parasiten, i que, en algunes fases del seu cicle replicador, l’únic element funcional existent és el seu propi material genètic.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

Quan es va demostrar que la progènie d’un virus, els virions, purificats i concentrats a partir d’extractes de cèl·lules infectades, tenien una mida, forma i composició uniforme, i que fins i tot es podien cristal·litzar, es va reconciliar la concepció molecular dels virus amb la seva capacitat replicadora intracel·lular. Com ha passat altres vegades, la qüestió era més semàntica que substancial. Les paraules organismes o vius no presenten significats ambigus quan s’apliquen per a allò que van ser creats; no obstant això, si es vol estendre el camp d’aplicació, sorgeixen problemes d’identificació i de comprensió. Per Lwoff, un organisme és una unitat independent d’estructures i funcions integrades i interdependents. D’acord amb això, un virus no hauria de ser un organisme, atès que no és independent; és a dir, depèn d’una cèl·lula viva (l’hoste) per expressar i replicar el material genètic. No obstant això, si s’accepta el criteri d’independència, els virus tampoc no són més independents que els elements genètics individuals de les cèl·lules mateixes, els quals depenen de la integritat cel·lular per expressar-se.

[ El concepte biològic dels virus ]

Els mateixos viròlegs també han tingut dificultats en els processos de definició conceptual dels virus. Luria, per exemple, considerava que els virus eren tan sols elements genètics individuals amb capacitat per induir, en les cèl·lules infectades, la biosíntesi de macromolècules per a ús propi. Aquestes idees emfasitzen la independència del genoma viral enfront de l’hoste i la capacitat d’aquest d’apropiar-se egoistament de la maquinària metabòlica de la cèl·lula en benefici propi —podríem dir-ne egoisme biològic. En anys posteriors, aquest mateix autor

simplificava el concepte de virus dient que eren tan sols entitats submicroscòpiques capaces d’introduir-se en cèl·lules vives específiques i replicar-se només dins d’aquestes (restricció d’hoste). El 1967, Luria va elaborar una definició més àmplia que establia que «els virus són entitats formades per genomes d’àcids nucleics que es repliquen dins les cèl·lules vives utilitzant la maquinària sintetitzadora cel·lular i causen la síntesi d’elements especialitzats que permeten la transferència del genoma viral a una nova cèl· lula hoste». D’aquesta definició es desprèn una de les característiques essencials dels virus: el parasitisme obligat intracel·lular. Aquesta propietat és compartida amb altres microorganismes (com les clamídies); no obstant això, se’n diferencien perquè el seu parasitisme és bàsicament a escala genètica. D’altra banda, podríem considerar una definició diferent de organisme i intentar d’aplicar-la als virus; per exemple, seria un organisme viu aquell que mostra individualitat, continuïtat històrica i evolució, més que independència

funcional. A partir d’aquí podríem caracteritzar un organisme com l’element unitari d’un llinatge continu amb una història evolutiva individual. Els virus presenten una relativa evolució independent històrica per la seva adaptació contínua per transferir-se de cèl·lula a cèl·lula i romandre o iniciar noves aventures biològiques cap a nous hostes, en els períodes de latència i reactivació. Així es poden moure entre cèl·lules diferents d’un mateix hoste, diferents hostes i diferents móns biològics, o nínxols ecològics. Els virus presenten una independència biològica més elevada que altres organismes, fet que els confereix una entitat biològica pròpia allunyada filogenèticament de la resta dels altres microorganismes. La distinció entre les formes intracel·lulars i extracel·lulars dels virus és un element essencial en el seu concepte biològic. Així, s’ha definit els virus com uns ens biològics que estan entre els cristalls (les formes extracel·lulars) i els éssers vius (les formes intracel·lulars). Dins la cèl·lula hoste, la desaparició del virus com una entitat estructural i l’alliberament del seu material genètic són els processos bàsics que permeten la integració del genoma viral en la maquinària metabòlica de la cèl·lula i en el procés de la mateixa replicació viral. Els elements estructurals dels virus (embolcalls i càpsides) no són més que determinants de la seva capacitat infectiva (per la interacció amb els receptors cel·lulars) i de protecció del genoma enfront de les condicions biològiques ambientals. Un cop el virus s’uneix al receptor cel·lular, el genoma és injectat a l’interior de la cèl·lula hoste i passa a controlar tant les estructures organitzatives de la cèl·lula com les seves pròpies. La simplicitat evolutiva genètica dels virus ha fet que només retinguin en el seu genoma codis per a les funcions o necessitats imprescindibles per a la seva pròpia replicació, i s’asseguren, d’una banda, l’obtenció de còpies del genoma (replicació) i, de l’altra, de les mínimes proteïnes essencials de la càpsida i l’embolcall (transcripció). La resta de les funcions biològiques són aportades desinteressadament per la cèl·lula infectada, fet que moltes vegades provoca la mort de la cèl·lula hoste (per lisi o per apoptosi) o bé la divisió incontrolada i contínua (blastosi induïda) d’aquesta. Encara que no hi hagi records geològics dels virus (no romanen com a formes o estructures

Omnis Cellula 28

Juny 2012

uFigura 1. ?¿?¿?¿?¿?¿?¿?

A fons

fòssils en el sentit estricte), l’anàlisi de la relació entre les seqüències d’aminoàcids de les proteïnes virals i cel·lulars i de les seqüències nucleòtides dels gens que les codifiquen, mostra una àmplia evidència genètica que l’associació entre virus i hostes és tremendament antiga i coincident amb l’origen cel·lular mateix. Al llarg dels anys s’han postulat tres teories sobre el possi-

ble origen biològic dels virus. La primera fa referència a l’origen cel·lular, és a dir, argumenta que els virus són un conjunt de macromolècules assemblades, amb activitat funcional intrínseca, d’estructura subcel·lular que han escapat progressivament d’un origen intracel·lular previ. La segona teoria planteja una evolució regressiva; és a dir, que els virus són formes vives degeneratives que han perdut la major part de les funcions complexes que altres éssers vius posseeixen i només han retingut la informació genètica essencial i mínima per a la seva forma parasitària de vida. La tercera els descriu com a elements independents: els virus haurien evolucionat de manera paral·lela però independent de la resta dels microorganismes, des del primitiu món de l’RNA prebiòtic fins a les molècules amb activitat pròpia de tipus autoreplicador. Les anàlisis genètiques dels virus han demostrat que la majoria no codifiquen gens per proteïnes ribosòmiques i no disposen de seqüències semblants a aquestes. De la mateixa manera,

Omnis Cellula 28

Juny 2012

tampoc no presenten vestigis genètics d’haver albergat gens codificadors d’enzims o processos metabòlics complexos. Per tot això és evident que els virus no han evolucionat a partir de les cèl·lules hoste o dels organismes de vida lliure més complexos. Per complicar més l’anàlisi sobre l’origen viral i, per tant, el seu propi concepte biològic, resulta que una gran part dels gens virals no tenen homòlegs o similars al món cel·lular, i els virus són alhora una de les principals fonts genètiques per a altres microorganismes i cèl·lules eucariotes (els seus donants genètics) i faciliten l’adaptabilitat i la diversitat genètica ambiental. En un estudi sobre l’origen de la vida, es va establir que l’element genètic original (l’ancestre universal més antic) hauria de contenir un mínim de 300 gens diferents; curiosament, és una seqüència molt semblant a la que s’observa en els grans virus, tot i que hi ha un ampli grup de virus patògens amb un nombre mínim de gens funcionals (entre cinc i dotze). Els estudis genètics i filogenètics més recents donen suport, de manera clara i contundent, al concepte que els virus han estat i són elements biològics independents amb uns patrons evolutius al marge de les cèl·lules hoste que infecten, encara que hi han evolucionat conjuntament i en molts casos s’hi han adaptat totalment (especialment, els virus amb DNA) inserint-se en el mateix genoma de l’hoste. Simultàniament al concepte biològic del virus diferenciat absolutament del d’un microorganisme cel·lular, el concepte i l’estudi dels virus neix com a ciència independent de la microbiologia clàssica a mitjan segle xx, i actualment té una dinàmica pròpia promoguda pel desenvolupament de tècniques i assajos específics. Com a objecte d’estudi d’aquesta ciència, podríem recordar la definició de Luria sobre aquests microorganismes: «Els virus són entitats subcel· lulars metabòlicament inerts, infecciosos però no sempre patogènics, que consten d’un sol tipus d’àcid nucleic, parasiten la maquinària de síntesi macromolecular de la cèl·lula que infecten (fase intracel·lular) i formen estructures (virions) que són un vehicle per al transport del component essencial del virus (genoma) en la sortida a l’exterior de la cèl·lula (fase extracel· lular) per tornar a infectar una altra cèl·lula.» No obstant això, els coneixements actuals, especialment del món dels virus de RNA, ens per-

[ El concepte biològic dels virus ]

met acceptar que aquests elements són efímers i canviants i les seves propietats són el resultat d’un consens estadístic. Ja no podem parlar de virus com a elements genètics independents sinó de poblacions virals en activitat biològica constant. Ara bé, ens podríem qüestionar on s’emmarca la virologia com a ciència que estudia els virus, és a dir, si s’ha de considerar o no dins de les ciències biològiques; en altres paraules, tenen vida els virus?, són elements biològics? La qüestió no és trivial, atès que aquestes entitats mostren una fase activa intracel·lular i una altra d’inactiva extracel·lular. Definir la vida és bastant inútil, ja que no hi ha cap substància, objecte o força que pugui ser identificada amb la vida com a tal. Però sí que podem entendre el procés de viure (la vida seria simplement la reedificació del procés de viure) i podem assenyalar les característiques principals que el diferencien de la matèria inanimada: la composició química, la reproducció i el programa genètic. Els virus, tot i que posseeixen algunes característiques pertanyents a la matèria inanimada (no responen a estímuls externs, els manca un metabolisme propi i poden cristal·litzar en la fase extracel·lular), comparteixen amb els éssers vius les tres característiques següents: són constituïts pels mateixos tipus de macromolècules complexes que apareixen en els mamífers més evolucionats (àcids nucleics i proteïnes);

la diversitat de formes i estructures dels virus és una característica dels processos biològics evolutius i és una característica vital; tenen el mateix codi genètic que totes les formes de vida (essencialment idèntic), i es multipliquen transmetent les seves característiques genètiques a la descendència. Així doncs, sembla evident que el concepte biològic dels virus és una idea necessàriament acceptable, atès que el seu comportament com a tals els fa semblants a altres estructures biològiques definides i acceptades prèviament. Es podria apuntar que els virus són uns elements vius egoistes, l’únic objectiu biològic dels quals és la supervivència mitjançant la cerca contínua de nous hostes. D’aquesta manera, amplien el seu nínxol ecològic fins a aconseguir-ne un d’aquests en el qual els processos coevolutius determinen la integració parcial o total d’aquests i la seva transmissió a través de les divisions cel·lulars. Els virus, com a ens biològics, actuen instintivament, i fan molt bé el que fan (infectar i replicar-se), sense saber per què ho fan. L’evolució selectiva natural ha minimitzat la informació genètica necessària per a això, i és en els virus on es pot trobar el principi màxim d’aquesta funció: tot i ser virus amb genomes molt petits (de tres mil a cinc mil nucleòtids), són capaços de completar cicles replicadors i produir fenòmens patològics de repercussions biològiques infinites. I

Jordi Reina (Barcelona, 1957)

Referències bibliogràfiques Bandea, C. I. (2009). «The origin and evolution of viruses as molecular organisms». Nature Precedings. hdl:10101/npre.2009.3886.1 Bernal, J. D.; Fankuchen I. (1941). «X-ray and crystallographic studies of plant virus preparations». Journal of General Physiology, núm. 25, p. 111-165. Enquist, L. W. (2009). «Virology in the 21st century». Journal of Virology, núm. 83, p. 5296-5308. Grafe, A. (1991). A history of experimental virology. Berlín: Springer-Verlag. Hughes, S. S. (1977), The virus: a history of the concept. Londres: Heinemann Education Books. Levine, A. J.; Enquist L. W. (2007). History of virology, Fields Virology. Filadèlfia: Wolters Kluwer Press. Luria, S. E. (1955). «Cell susceptibility to viruses». Annals of the New York Academy of Sciences,

núm. 61, p. 852-855. Lustig, A.; Levine, A. J. (1992). «One hundred years of virology». Journal of Virology, núm. 66, p. 4629-4631. Lwoff, A. (1957). «The concept of virus». Journal of General Microbiology, núm. 17, p. 239-253. Nathanson, N. (1997), Introduction and history, Viral pathogenesis. Filadèlfia: Lippincott-Raven Publishers, Rivers, T. M. (1937). «Viruses and Koch’s postulates». Journal of Bacteriology, núm. 33, p. 1-6. Twort, F. W. (1915). «An investigation on the nature of the ultramicroscopic viruses». Lancet, núm. 189, p. 1241-1243. Wolbach, S. B. (1912). «The filtrable viruses: a summary». Journal of Medical Research, núm. 27, p. 1-25.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

Doctor en medicina (1989) per la Facultat de Medicina de la Universitat Autònoma de Barcelona. Especialista en microbiologia clínica. Facultatiu del Servei de Microbiologia de l’Hospital Universitari Son Espases (Palma de Mallorca) i director de la Unitat de Virologia del mateix hospital. Professor associat de virologia des del 1997 a la Facultat de Ciències de la Universitat de les Illes Balears. Investiga les variacions antigèniques i mutacions dels virus de la grip.

Control de la inflamació al cervell neonatal i receptors immunomoduladors

El sistema nerviós central s’ha considerat durant moltes dècades immunològicament privilegiat, «aïllat» dels processos inflamatoris que tenen lloc a la perifèria de l’organisme. Durant els últims anys, l’evidència experimental ha demostrat que hi ha una comunicació entre el cervell i la perifèria, tant en condicions fisiològiques com patològiques. A la vegada, diversos mecanismes, tant proinflamatoris com antiinflamatoris, són regulats activament per controlar les respostes del cervell davant un canvi en la seva homeòstasi. Aquests mecanismes es regulen de manera diferent en les diferents etapes de la vida, des del desenvolupament fins a la vellesa

Escrit per

Mariela Chertoff, Kalpana Shrivastava

Histologia mèdica, Facultat de Medicina Institut de Neurociències Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia, Universitat Autònoma de Barcelona

inflamació és un conjunt d’interaccions complexes entre factors solubles, matriu extracel·lular i cèl·lules, la qual és induïda en qualsevol teixit com a resposta a un dany o una infecció. La inflamació en òrgans perifèrics, en general, porta a la reparació del teixit i a la formació d’una cicatriu mitjançant la regulació de la resposta dels diferents tipus cel·lulars involucrats i la modulació de l’expressió dels factors solubles. En el sistema nerviós central, les lesions agudes indueixen neurodegeneració i dany tissular, el a

Omnis Cellula 28

Juny 2012

qual, al mateix temps, desperta una resposta inflamatòria caracteritzada per la participació de diversos tipus cel·lulars: les cèl·lules endotelials, els oligodendròcits, els astròcits, la micròglia, les cèl·lules sanguínies (a causa del dany vascular), i també neurones. La complexitat i la resolució d’aquest procés és altament dependent del tipus de cèl·lula danyada i de la gravetat del dany produït. Les cèl·lules de la micròglia deriven de la medul·la òssia que actua com els macròfags del

[ Control de la inflamació al cervell neonatal i els receptors immunomoduladors ]

sistema nerviós, que entren al sistema nerviós central durant el desenvolupament embrionari i actuen com a primera línia de defensa, reconeixent patògens, segrestant, processant i presentant antígens, i activant i produint substàncies proinflamatòries i antiinflamatòries com a resposta a estímuls. Aquestes cèl·lules també participen en la comunicació neuronal, el manteniment de l’homeòstasi i la fagocitosi de detrits cel·lulars derivats de cèl·lules mortes en el cervell sa. Els astròcits són els components principals en la formació de la barrera hematoencefàlica; porten nutrients a les neurones i capten els neurotransmissors alliberats en les sinapsis. A més, s’activen ràpidament com a resposta a

canvis en l’entorn cel·lular, i produeixen l’alliberament de factors de creixement i molècules protectores, com també poden activar vies de senyalització proinflamatòries i provocar dany tissular. En els últims anys s’ha fet palès que els astròcits i la micròglia no són només espectadors del funcionament neuronal, sinó que són components importants per mantenir l’homeòstasi cerebral i per regular els processos bàsics en la funció neuronal i l’activitat sinàptica. Així mateix, participen en el control fi dels processos inflamatoris, no solament mitjançant la regulació de l’expressió de molècules proinfla-

Omnis Cellula 28

Juny 2012

pFigura 1. Paràmetres del desenvolupament cerebral com solcs en rates i humans. Adaptat de Yager et al. (2009).

qFigura 2. Evolució de la lesió hipòxica isquèmica. Adaptat de Ferriero et al. (2004).

A fons GUIA

RESPOSTA ESPECÍFICA

Seguir el programa de ressuscitació neonatal Establir ventilació, oxigenació i circulació adequades Oxigen

En nounats nascuts a terme, és millor començar la ressuscitació amb aire en comptes d’oxigen pur Si no s’obté una correcta taxa cardíaca o l’oxigenació no és acceptable, es considera augmentar el percentatge d’oxigen

Ventilació

Evitar la hipocàpnia Corregir l’hipoglucèmia

Glucosa

Corregir la hipoglucèmia

Acidosi metabòlica

Corregir l’acidosi metabòlica

Temperatura

Evitar la hipertèrmia

Iniciar procediment d’hipotèrmia

En cas de presència d’algun d’aquests paràmetres: • Acidèmia greu: pH menor que 7 i/o dèficit bàsic superior a 16 (en sang) • Test d’Apgar menor a 5 en deu minuts • Necessitat de ressuscitació i/o suport respiratori després dels deu minuts de vida

pFigura 3. Paràmetres a controlar a la unitat de cures intensives en nounats amb DHI. Adaptat de Wachtel et al. (2011).

matòries, sinó també activant mecanismes antiinflamatoris. És important destacar que, tant la micròglia com els astròcits, poden ser beneficiosos o perjudicials per a la progressió d’un procés patològic; el resultat serà determinat per l’equilibri en la balança de tots els senyals neurodegeneratius i neuroprotectors. El cervell immadur té característiques fisiològiques i morfològiques diferents de les de l’adult, pel fet que encara es troba en desenvolupament després del naixement. Durant els primers dies de vida encara no s’ha completat la diferenciació glial i neuronal, l’arborització dendrítica és pobra, el creixement axonal i la mielinització encara s’estan produint, com també s’estan establint contactes sinàptics. Aquests esdeveniments són acompanyats per la formació de la barrera hematoencefàlica, la producció de factors de creixement, de molècules d’adhesió i d’inhibidors de creixement axonal, específics d’aquesta etapa de desenvolupament. Hi ha evidències experimentals que mostren una més gran i més ràpida reactivitat microglial i una infiltració de leucòcits en cervells immadurs, després d’un estímul inflamatori sistèmic, en comparació al cervell adult. La micròglia immadura no solament és més sensible a la privació d’oxigen i glucosa, sinó que a més produeix nivells més alts de citocines proinflamatòries en comparació amb les micròglies d’adults. En concordança amb aquesta observació, els monòcits circulants mostren una capacitat més elevada de produir citocines proinflamatòries quan s’aïllen en nadons res-

Omnis Cellula 28

Juny 2012

pecte a les que s’aïllen en adults, probablement com a resultat de la disminució de l’habilitat de respondre a molècules antiinflamatòries. Com a resultat, les cèl·lules sanguínies neonatals activades mostren una inhabilitat evident d’augmentar l’expressió i respondre a molècules antiinflamatòries per controlar i acabar la inflamació. Aquestes característiques especials del cervell perinatal poden explicar, almenys en part, la manera particular de resposta davant de processos patològics, i fan que augmentin la sensibilitat del cervell davant el dany excitotòxic i la inflamació. Per evitar que es produeixi un procés inflamatori d’una manera desequilibrada al sistema nerviós central, el cervell posa en marxa estrictes mecanismes de control de la resposta inflamatòria. No obstant això, l’estat antiinflamatori del cervell no s’ha de considerar passiu, com a resultat de l’absència d’expressió de factors proinflamatoris, sinó un procés actiu que requereix la participació de diverses molècules responsables de la supressió de possibles estímuls proinflamatoris. Al laboratori que dirigia Laia Acarin, a la Unitat d’Histologia Mèdica de la Facultat de Medicina i l’Institut de Neurociències de la Universitat Autònoma de Barcelona, s’estudia la resposta glial i la modulació dels mecanismes antiinflamatoris endògens que s’estan produint després d’una lesió al sistema nerviós central. S’utilitza com a model experimental el dany hipòxic isquèmic (DHI) en ratolins de set dies d’edat.

[ Control de la inflamació al cervell neonatal i els receptors immunomoduladors ]

El DHI és la causa més comuna d’encefalopaties i convulsions en nadons nascuts a terme, i afecta del 3 ‰ al 5 ‰ de naixements. Malgrat els grans avenços que s’han produït en el camp de la neonatologia, que ha fet disminuir enormement la taxa de mortalitat, el 25 % dels nadons que pateixen DHI tindran problemes en el desenvolupament neurològic que, segons el grau d’hipòxia que hagin patit, poden variar des de dèficits motors i limitacions cognitives a paràlisi cerebral. En els casos de dany hipòxic més greu, poden arribar a la mort. El DHI al cervell neonatal és complex i, moltes vegades, d’etiologia desconeguda. El desenvolupament del DHI es produeix per la contribució de múltiples mecanismes, que poden provocar en dues fases principals de mort cel·lular ben definides. La primera d’aquestes fases està relacionada amb la falta d’oxigen, la consegüent fallida energètica a causa del consum de l’ATP disponible, principal combustible cel·lular. En aquesta etapa, la mort cel·lular és ràpida i descontrolada, i es produeix inflamació a causa de la destrucció de la membrana cel· lular i l’alliberament complet dels components intracel·lulars. Durant la segona fase, que es produeix després d’hores i durant els primers dies posteriors al naixement, els principals mecanismes patològics involucrats són la mort cel·lular per excitotoxicitat i apoptosi i l’activació de cascades de senyalització i de molècules proinflamatòries. El procediment seguit en nadons nascuts a terme que han patit DHI és la ressuscitació, el suport vital i el tractament de les convulsions, i també el control dels paràmetres sanguinis,

com el pH i la glucosa, entre d’altres. Els últims anys, s’ha incorporat la hipotèrmia (refredament a 33 ºC del cap o tot el cos durant un període de setanta-dues hores), que ha de ser aplicada dins de les sis hores posteriors al naixement. Els primers resultats clínics indiquen que és eficient en nadons amb lesions lleus o moderades. No obstant això, en nadons amb lesions greus, les evidències encara no són clares per afirmar-ne l’eficàcia. L’objectiu de les línies de recerca dutes a terme al laboratori és augmentar el coneixement dels mecanismes endògens antiinflamatoris al cervell neonatal, perquè en un futur es puguin utilitzar com a molècules diana que puguin ser emprades com a teràpia neuroprotectora i així disminuir la incidència de les discapacitats motores i cognitives que pateixen els nounats amb DHI. La regulació de les cèl·lules amb funció immunitària mediada per receptors reguladors/ moduladors ha estat estudiada principalment en el sistema immunitari. Durant els últims anys se n’ha començat a estudiar la funció en el sistema nerviós, enfocat en el patró d’expressió d’aquests receptors i l’efecte de la deleció d’aquests en la resposta al dany tant al cervell com a la medul·la espinal. El balanç entre esdeveniments destructius i protectors de la resposta innata ha de ser finament regulat per limitar la toxicitat inicial i promoure la reparació del dany produït i tornar a condicions homeostàtiques. Durant aquests últims anys, alguns receptors del sistema immunitari han estat destacats com a possibles

qFigura 4. Canvis morfològics en la micròglia durant el desenvolupament. Adaptat de Dalmau et al. (1998).

TIPUS DE CÈL·LULA

FORMA

PROCESSOS

PRESÈNCIA

Micròglia ameboide tipus 2

Rodona

Cap

Dies 0 a 9 Poques al cap de 12 dies

Micròglia ameboide tipus 3

Pleomòrfica

Filopòdic o pseudopòdic

Dies 0 a 9 Algunes al cap de 15 dies

Micròglia ramificada

Lleument elongada

Procés desenvolupat amb engruiximent als extrems

Dies 0 a 12 Unes quantes al cap de 15 dies Rares al cap de 18 dies

Micròglia en repòs

Lleument arrodonida

Processos completament desenvolupats

Unes quantes al cap de 12 dies Dies 15 a 18

Micròglia de tipus reactiu

Gran i arrodonida

Processos gruixuts, retrets

Principalment, del dia 9 al 18

Omnis Cellula 28

Juny 2012

MORFOLOGIA

A fons

Lligands

En humans

Receptors

En genoma de ratolí Regió MHC Classe II

Classe MHC

Tlt1 TREM2

Inhibidor similar a TREM Similar a TREM

Àcid siàlic

Similar a TREM TREM3

TREM1

Similar a TREM

ITM

ITAM

pFigura 5. Receptors inhibidors de les cèl·lules mieloides. Adaptat de Colonna (2003).

Domini Ig-SF

Similar a TREM

Domini similar a la lectina

molècules diana per al control de l’activació microglial, entre els quals hi ha el sistema CD200/ CD200R i el receptor TREM2. El sistema CD200/CD200R El CD200 és una glicoproteïna de membrana que s’expressa constitutivament en diversos tipus cel·lulars, incloent-hi neurones, cèl·lules endotelials i limfoides. La interacció de CD200 amb el seu receptor (CD200R), el qual s’expressa en neutròfils, macròfags i micròglia, manté l’estat de repòs de la micròglia en condicions fisiològiques en induir senyals inhibitoris. En els ratolins que no expressen el CD200, s’ha observat que la micròglia es troba en un estat activat, fet que suggereix que el sistema CD200/ CD200R està involucrat a mantenir l’estat de repòs de la micròglia. En condicions patològiques, l’absència de CD200 comporta l’exacerbació de la resposta inflamatòria i un increment en l’activació de la micròglia. Per contra, l’ús d’un agonista del receptor en un model animal d’esclero-

Omnis Cellula 28

Juny 2012

si múltiple redueix la gravetat de la malaltia, de la desmielinització i del dany axonal. El receptor TREM2 El receptor TREM2 s’expressa en cèl·lules dendrítiques, macròfags derivats de medul·la òssia i en macròfags activats amb un fenotip antiinflamatori. Encara que el lligand de TREM2 és encara desconegut, l’estimulació de TREM2 indueix la maduració i l’augment de molècules que són coestimuladores de la presentació antigènica en cèl·lules dendrítiques. Així mateix, la seva expressió disminueix en presència de LPS (un potent estímul proinflamatori) i és induïda per senyals antiinflamatoris. En humans, l’absència d’expressió de TREM2 produeix una malaltia autosòmica recessiva, anomenada NasuHakola, que es caracteritza per una progressiva demència presenil i la formació de quists ossis multifocals, que porta a la mort prematura dels individus que la pateixen.

[ Control de la inflamació al cervell neonatal i els receptors immunomoduladors ]

Dins del sistema nerviós central (SNC) s’expressa en subpoblacions de micròglia i en algunes neurones. Notablement, la seva expressió no és homogènia i les cèl·lules TREM2 positives i negatives estan barrejades en totes les regions analitzades. La micròglia està implicada en la migració, l’augment dels fagocitosi i la reducció de l’expressió de citocines proinflamatòries, fet que en suggereix la funció antiinflamatòria i afavoreix l’eliminació de detritus cel·lulars en situacions patològiques, com ha estat demostrat en models d’esclerosi múltiple. Al laboratori de Laia Acarin estudien com es modifica el patró temporal

d’expressió d’aquestes molècules durant el desenvolupament i després de la inducció del DHI. També analitzem la resposta tissular al dany, el tipus de cèl·lules que els expressen, les vies de senyalització que es modifiquen i el patró de citocines que es produeixen, tant proinflamatòries com antiinflamatòries. Pel que s’ha descrit, és molt important tenir en compte els processos que es duen a terme en el moment de la lesió i com evolucionen aquests processos amb el temps en un cervell no danyat, per entendre quines són les millors accions a prendre respecte de les hipòtesis que es plantegen com a possibles dianes terapèutiques. I

Referències bibliogràfiques Barclay, A. N. [et al.] (2002). «CD200 and membrane protein interactions in the control of myeloid cells». Trends in Immunology, vol. 23, p. 285-290. Carson, M. J. [et al.] (2006). «CNS immune privilege: hiding in plain sight». Immunological Reviews, vol. 213, p. 48-65. Colonna M. (2003). «TREMs in the immune system and beyond». Nature Reviews Immunology, vol. 3, p. 445-453. Dalmau, I. [et al.] (1998). «Development of microglia in the postnatal rat hippocampus». Hippocampus, vol. 8, p. 458-474. Ferriero D. M. (2004). «Neonatal brain injury». New England Journal of Medicine, vol. 351, p. 1985-1995. Kiialainen, A. [et al.] (2005). «Dap12 and Trem2, molecules involved in innate immunity and neurodegeneration, are coexpressed in the CNS». Neurobiology of Disease, vol. 18, p. 314-22. Koning, N. [et al.] (2009). «Distribution of the immune inhibitory molecules CD200 and CD200R in the normal central nervous system and multiple sclerosis lesions suggests neuron-glia and glia-glia interactions». Journal of Neuropathology & Experimental Neurology, vol. 68, p. 159-167. Minas, K.; Liversidge, J. (2006). «Is the CD200/CD200 receptor interaction more than just a myeloid cell inhibitory signal?». Critical Reviews in Immunology, vol. 26, p. 213-230. Shrivastava, K. [et al.] «Short and long-term

analysis and comparison of neurodegeneration and inflammatory cell response in the ipsilateral and contralateral hemisphere of the neonatal mouse brain after hypoxia/ ischemia». Neurology Research International. [En premsa] Shrivastava, K. [et al.] «The immune inhibitory complex CD200/CD200R is developmentally regulated in the mouse brain». Journal of Comparative Neurology. [En premsa] Takahashi K. [et al.] (2005). «Clearance of apoptotic neurons without inflammation by microglial triggering receptor expressed on myeloid cells-2». Journal of Experimental Medicine, vol. 201, p. 647-57. Thrash, J. C. [et al.] (2009). «Developmental regulation of TREM2 and DAP12 expression in the murine CNS: implications for Nasu-Hakola disease». Neurochemical Research, vol. 34, p. 38-45 Vannucci, S. J.; Hagberg H. (2004). «Hypoxiaischemia in the immature brain. Journal of Experimental Medicine, vol. 207, p. 31493154. Wachtel, E. V.; Hendricks-Munoz, K. D. (2011). «Current management of the infant who presents with neonatal encephalopathy». Current Problems in Pediatric and Adolescent Health Care, vol. 41, p. 132-153. Yager, J. Y.; Ashwal, S. (2009). «Animal models of perinatal hypoxic-ischemic brain damage». Pediatric Neurology, vol. 40, p. 156-167. Omnis Cellula 28

Juny 2012

Laia Acarin (Barcelona ,1970-2011) Va ser professora titular del Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia, i investigadora de l’Institut de Neurociències de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). Va començar la seva recerca a la Unitat d’Histologia Mèdica de la Facultat de Medicina de la UAB, sota la direcció de Bernardo Castellano i Berta González, on va treballar en l’estudi de la resposta glial en un model de lesió excitotòxica en rates postnatals. Després d’una estada a Chicago, va retornar a la UAB, on l’any 2000 va obtenir el títol de doctora en biologia amb honors i va produir un gran nombre de publicacions de gran rellevància en l’estudi de la glia. Fa pocs anys havia començat el seu propi grup de recerca, centrat en l’estudi dels mecanismes endògens moduladors de la inflamació en un model de DHI en ratolins nounats. El dia 29 desembre de 2011 va morir inesperadament a causa de la ràpida evolució d’un procés tumoral.

Mariela Chertoff (Buenos Aires, 1976) Llicenciada en ciències biològiques per la Universitat de Buenos Aires, Argentina. Va realitzar la tesi doctoral en un model de la malaltia de Parkinson, enfocada en els possibles processos neuroprotectors derivats de la resposta glial. Actualment és becària postdoctoral Marie Curie IIF al laboratori de Laia Acarin i hi estudia la modulació de TREM2 durant el desenvolupament i després del DHI.

Kalpana Shrivastava (Korba, Chhattisgarh, 1979) Va realitzar el Màster en biotecnologia a la Universitat Pt.RSS, Raipur, i després el doctorat en microbiologia a DIPAS, DRDO, Nova Delhi. És becària postdoctoral al laboratori de Laia Acarin a l’Institut de Neurociències de la UAB. El seu projecte de recerca està orientat a l’estudi del rol del receptor immune inhibitori CD200 i el seu receptor (CD200R) durant el desenvolupament i després del DHI al cervell neonatal.

«La ciència és una activitat social que crea xarxes»

Jordi Bascompte és professor a l’Estació Biològica de Doñana des de l’any 2000. El 2004 va rebre el Premi al Jove Investigador europeu; el 2007, el Premi George Mercer de la Societat Ecològica dels Estats Units; el 2010, el Premi Rei Jaume I en Ciències Ambientals, i, el 2011, el Premi Nacional de Recerca en Ciències Ambientals. És editor de la secció «Idees i Perspectives» a la revista Ecology Letters, i membre del board (consell) d’editors revisors de la revista Science. Avui és a Barcelona perquè li donen el tercer Premi Vanguardia de la Ciència, atorgat per ciutadans i científics. Tornarà per fer la cloenda de Congrés del centenari de la Societat Catalana de Biologia: «Global Questions on Advanced Biology».

Quin és el substrat de la vostra recerca? La nostra font són bases de dades científiques que recullen les interaccions entre plantes i animals: quin animal pol·linitza una planta, quin en dispersa les llavors, etc. A partir d’aquestes dades reals, posem per cas quaranta plantes i seixanta animals i les interaccions entre si, construïm les xarxes, que són les bastides de l’arquitectura de la biodiversitat. Com que aquestes xarxes són complexes i dinàmiques, ens hi aproximem com ho fan els físics o els informàtics quan volen entendre la robustesa d’Internet davant, per exemple, de la caiguda d’un node. Preparem un model en què simulem les preguntes que es fan els ecòlegs, allò que, si poguessin, experimentarien a la natura. Essencialment busquem l’efecte de la pèrdua d’espècies, perquè sabem que amb el canvi global s’extingeixen a una taxa elevada, però no sabem si es perdran de manera lineal, o bé si de sobte hi haurà una caiguda de diverses espècies alhora. La pregunta és rellevant, perquè de la diversitat en depenen molts serveis ecològics, com la pol·linització d’un camp agrícola. En posar èmfasi en la interrelació d’espècies veiem la biodiversitat de manera sistèmica, global. Intentem cercar el punt llindar a partir del qual, si elimines una nova espècie, la caiguda és molt forta; ja no és un canvi gradual, sinó un punt de catàstrofe. No és el mateix empènyer

Omnis Cellula 28

Juny 2012

suaument un got al centre o al límit d’una taula; si li dono una petita empenta, quan el got és al límit de la taula, la conseqüència no serà un desplaçament lineal, sinó catastròfic. Nosaltres busquem aquests punts a les xarxes i volem trobar quin percentatge d’espècies s’extingeixen en arribar a aquest punt. Així, els vostres resultats fan referència bàsicament als punts llindar? Hem trobat que l’estructura de les xarxes les fa capaces de compensar canvis; però, a partir d’uns punts la caiguda és molt forta. És a dir, que al principi les xarxes poden absorbir el canvi, però arriba un punt que la conseqüència és tremenda. I això què vol dir? Doncs que, en el canvi global, no podem extrapolar el que passa: si hem fet una acció, per exemple, que ha destruït un 20 % d’un hàbitat, no podem extrapolar que si destruïm el doble l’efecte serà del 40 %, o el triple, si en destruïm el 60 %. Els sistemes ecològics, com a sistemes complexos, tenen transicions de fase, passen d’una situació a la següent sovint amb canvis abruptes. Parles molt de «nosaltres», qui forma el teu grup? Sóc el director d’un grup format per un tècnic informàtic que ens proporciona solucions als problemes que plantegem, una persona que ens ajuda en les tasques administratives (que al CSIC no són banals) i un equip de científics. Aquest equip, al seu torn, és format per dos investigadors postdoctorals (aviat se n’incorporaran dos més) i dos estudiants de doctorat. És un grup mitjà, però de mesura interessant per ser dinàmic. A més, és interdisciplinari: hi ha matemàtics, físics, enginyers i, òbviament, biòlegs. I també nacionalitats diverses: he tingut persones dels Estats Units, de França, del Brasil i, òbviament, d’Espanya. Un científic ha de fer «mudes» a diferents llocs: el doctorat a un laboratori, després et trasllades

Fotografia: José Luis Roca

Jordi Bascompte, professor a l’Estació Biològica de Doñana (CSIC) i Premi Nacional de Recerca en Ciències Ambientals

Jordi, us han premiat la vostra recerca en xarxes complexes? Ens agrada dir que busquem l’arquitectura de la biodiversitat, perquè ens hi aproximem amb una mirada diferent: no busquem només com s’organitza una xarxa, sinó fins on s’adapta, si serà més o menys robusta enfront del canvi global. La nostra visió és sistèmica, busca el patró d’interconnectivitat més que el nombre o la identitat dels nodes.

[ Jordi Bascompte ]

i vas a fer un postdoctorat a un altre, on aprens unes altres tècniques, vius en un medi diferent, adquireixes altres coneixements; després un segon postdoctorat o una plaça que et comportarà un nou canvi. És ideal perquè incorpores la capacitat d’adaptar-te a nous entorns, de respondre noves preguntes, d’aprendre noves maneres de fer, etc. I també és molt bo per als centres, perquè evites la redundància en els investigadors i alhora algú de fora pot complementar molt bé el que ja es fa a casa, introduir noves tècniques i xarxes de col·laboradors. És bo que es moguin, per ells i per la ciència en general. Nosaltres abordem problemes molt complicats, i si els encarem des d’una sola aproximació no s’aconsegueix explicar més enllà d’un límit. Una aproximació sintètica combina anàlisi estadística de grans bases de dades amb models matemàtics o de simulació, models de filogènia dels biòlegs evolutius, etc. Aquesta és la característica del nostre treball: ser al límit de les disciplines. A més, als límits entre disciplines és on es couen les preguntes clau, on hi ha més probabilitat de fer un salt qualitatiu gran. I també el que és més divertit. Ets editor assessor a Science? Òscar Marín i jo som els únics espanyols que formem part de l’equip assessor de Science. Pertànyer a aquest equip és molt bo per a mi, però també per al país. Significa que, malgrat els enormes problemes que estem arrossegant de falta de flexibilitat de polítics i gestors, a Espanya hi ha investigadors que estan a un nivell d’excel·lència. Em produeix una gran satisfacció, crec que reflecteix que la comunitat científica veu que la feina que nosaltres fem és de frontera. Els editors de Science tenen una bona perspectiva de qui fa recerca interessant, i quan hi ha una renovació del board, et contacten. A mi em va contactar Andrew Sugden, l’editor responsable del camp de la biologia. Sento com si m’hagués colat en un club selecte. Cada setmana t’envien dos o tres articles per valorar si realment tracta un tema que té potencial per canviar la forma que tenim de comprendre el món, o bé si tenim només un article bo. Tenim també una tasca ben maca que consisteix a decidir quin serà el breakthrough (descobriment) de l’any, el premi anual atorgat per la revista al desenvolupament més significatiu en

la recerca científica. T’obliga a tenir una visió més enllà del que tu fas. Per al Premi Vanguardia de la Ciència, que vinc a recollir ara, Josep Corbella es va inspirar en aquest breakthrough de Science. Parla’ns del Premi Vanguardia de la Ciència Doncs, un comitè científic selecciona les vuit contribucions científiques publicades a Espanya l’any anterior que creuen que han estat més importants. El comitè vota de manera secreta entre aquests vuit treballs i després s’obre la votació al públic. Al final, decideixen els tres primers sobre la mitjana de les dues votacions. Ha estat un èxit, no conec cap altra iniciativa en la qual deu mil persones valorin els candidats d’un article científic i els votin. És bonic que ho faci un diari, perquè construeix ponts de comunicació entre la ciutadania i la ciència. A nosaltres ens han donat el tercer premi per un article que vam publicar a Nature. És bo que l’ecologia sigui entre aquests tres finalistes, perquè és un senyal del grau de maduresa i possibilitat d’influenciar altres camps que ha assolit l’ecologia. Ja no ens veuen com a col·leccionistes de segells com algú havia dit un cop, sinó com a científics que tenim una metodologia competitiva. I el Premi Nacional de Recerca? És un veritable plaer que et triïn entre la gran quantitat de científics en el meu camp que estan fent un treball excepcional. És un reconeixement que s’agraeix molt. Per acabar, què va fer que et dediquessis a estudiar arquitectura de xarxes? Des de petit tenia molt interès per la natura. Em va influir molt l’obra de divulgació de Félix Rodríguez de la Fuente, El hombre y la Tierra. El meu primer quadern de camp, el vaig començar als tretze anys ―ho sé perquè apuntava la data. I ja sabia aleshores que voldria dedicar-me a estudiar la natura. Més tard, van arribar Margalef i d’altres, i la meva dedicació es va transformar en una activitat més acadèmica. M’agrada la pregunta perquè em permet remarcar que, en la meva opinió, la ciència no és una qüestió solitària, sinó social. Aprens d’uns, et relaciones... Va ser el que vaig dir en el discurs del Premi Nacional davant dels Reis. Els premis estan bé perquè donen visibilitat a la ciència, surten als diaris. Són moments de glòria per a la ciència. Però, tot i que es premia una persona, és un treball de grup, d’equip. I

Omnis Cellula 28

Juny 2012

PERFIL UN LLIBRE

Moon Palace, de Paul Auster. Auster, descriu perfectament el paper de l’atzar en les vides quotidianes, el mateix atzar que la ciència va redescobrir al segle passat.

UNA PEL·LÍCULA

Blade Runner. Destil·la poesia a cada fotograma; també hi ha poesia en les paraules: el replicant cita William Blake, quan parla per veu dels primers colons que arribaven a América i trobaven un lloc hostil. Té imatges icòniques com l’ull com a reflex de la condició humana. S’enfronta a qüestions ètiques: què ens fa humans? La resposta de Ridley Scott és: el record, les memòries.

UN MENJAR

M’agrada molt el menjar mexicà. I també tinc records i nostàlgia pel menjar català: l’escudella i carn d’olla.

QUÈ T’ENDURIES A UNA ILLA DESERTA?

Potser només m’enduria un iPad: tens el bon llibre, pots veure cine i escoltar bona música. Bé, i un bon amic per compartir tot el que llegeixi, vegi i senti.

UN PERSONATGE QUE ADMIRIS

Margalef em va obrir els ulls a la manera de buscar principis fonamentals, entendre com funciona la biosfera, a pensar la natura com un enginyer. I Ilya Prigogine, el pare de la teoria de processos irreversibles. Va conjuminar les lleis físiques i les biològiques, i ens van fer entendre el funcionament dels sistemes oberts, que són els biològics.

UN CONSELL PER A ESTUDIANTS

Per als estudiants de doctorat, que es moguin. Si et mous, tens possibilitats de fer més bona ciència perquè beus de diferents fonts, aprens diferents maneres de fer-ne... I intentar pensar amb autonomia, ser independent. El pensament original és el que mou la màquina gegantina de la ciència.

Ellis Rubinstein President de l’Acadèmia de Ciències de Nova York (EUA)

»Les societats científiques poden fer

de ponts entre la universitat i l’empresa »

Escrit per Bru Papell Enguany farà una dècada que Rubinstein és al capdavant d’una institució científica gairebé bicentenària, l’Acadèmia de Ciències de Nova York (NYAS). Potser algú pot posar matisos a la seva gestió, però el que sembla innegable és que ell i el seu equip han aconseguit remodelar i dinamitzar una institució que, com tantes altres, tendia a l’arcaisme i a l’esgotament del model. Periodista de formació amb diversos premis i una àmplia trajectòria, tant en premsa generalista com científica i divulgativa, Rubinstein va visitar Barcelona el passat gener per participar en la inauguració del centenari de la Societat Catalana de Biologia. Vam aprofitar per parlar amb ell sobre les societats científiques: d’on vénen, on són i cap on van.

Quin ha estat tradicionalment el paper de les societats científiques? El cert és que ha anat canviant amb els anys. Quan van sorgir, cap al segle xvii, les acadèmies de ciències eren espais on la gent treballava i feia experiments per mirar de comprendre millor els misteris del món. Es tractava de reunir-se, d’intercanviar informació i, fins i tot, de difondre-la per mitjà de publicacions. Realment s’hi feia ciència pionera, així que, inicialment, les acadèmies contribuïen decididament a l’avenç del coneixement.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

[ Ellis Rubinstein ]

«ALGUNES ACADÈMIES, LES MÉS PRESTIGIOSES, S’HAN CONVERTIT EN ÒRGANS ASSESSORS DELS GOVERNS»

I després ja no? Bé, al segle xix hi va haver un canvi. Aquestes mateixes societats van esdevenir un club majoritàriament de gent gran, científics ja reconeguts per la seva feina que rebien el gran honor de convertir-se en membres. Encara es feien conferències i altres activitats, però en la major part dels casos ja no es tractava de fer avançar la ciència de manera decidida. En aquest temps, les acadèmies s’ossifiquen i esdevenen molt tradicionals, i perden la vivesa original amb què van arrencar.

Quin és el paper de les societats científiques actualment? Primer caldria parlar de dues grans categories d’acadèmies. La primera prové del sistema comunista. Són un tipus de societats científiques bastant singulars ja que, tant a Rússia com a la Xina, tenen milers d’investigadors en plantilla. El sistema rus potser ha perdut força, però durant bona part del segle xx comptava amb diversos instituts que portaven a terme la millor recerca del país. De fet, robaven talent a les universitats, que s’havien de conformar amb els científics més mediocres.

I què passa a la Xina? L’apogeu econòmic s’ha traduït també en bonança científica? Sí, realment les acadèmies xineses han florit més recentment, i han adquirit un paper preponderant en la ciència del país. Fan molta recerca pionera i es poden permetre el luxe de crear, per exemple, grans instal·lacions, com ara acceleradors de partícules. També han contribuït a crear incubadores capaces de proporcionar diners als joves investigadors, per entrenar-los i perquè posin en marxa les seves empreses. Realment, és un sistema molt inusual el que ha sorgit del bloc comunista.

Precisament, vostè i el seu equip tenen fama d’haver rejovenit la NYAS. La NYAS és una institució molt antiga, de fet té cent norantacinc anys, i quan vaig arribar al càrrec havia perdut la raó de ser. Els membres més actius eren gent gran, amb una estructura molt tradicional, molt centrada en la seva disciplina o, fins i tot, àrea d’estudi. Això no té sentit en un món modern, on pràcticament tots els avenços provenen de l’encreuament de disciplines. A més, no hi havia membres joves. Amb prou feines superaven els dos-cents. Així que calia rejovenir la institució, tant estructuralment com ideològicament, perquè si no ho fèiem probablement ens hauríem hagut d’enfrontar a la desaparició.

Imatges: © Miquel Coll

I què ha passat al bloc, diguem-ne, capitalista? Bé, les acadèmies científiques occidentals són hereves de la tradició iniciada al segle xix que t’he comentat i, per tant, s’han envellit, literalment i metafòricament. Malgrat tot, són plenes de gent prestigiosa i valuosa, així que les millors, com ara la Royal Society britànica i la National Academy of Sciences (NAS) dels Estats Units, s’han convertit, fins a un cert punt, en assessores dels governs. L’Administració dels Estats Units, per exemple, demana sovint a la NAS la creació de comitès per analitzar qüestions controvertides i per fer recerques concretes. Així que algunes societats s’han convertit en òrgans assessors, però no fan gaire ciència de manera directa. De totes maneres, des de la NYAS sí que intentem contribuir decididament al progrés científic. Pensa que, per exemple, anualment organitzem més d’un centenar de conferències i trobades.

Omnis Cellula 28

Quins passos van seguir? Vam posar en marxa, per exemple, diversos programes per a joves científics. La idea era que la societat tingués continuïtat. El fruit d’aquestes accions és que ara tenim més de vuit mil membres que són joves investigadors, bàsicament estudiants de doctorat.

Els científics del futur. Exactament. Això ha estat un primer fet crucial. El segon ha

Juny 2012

A fons Entrevista

em digués si les universitats tenen mecanismes perquè els seus joves científics puguin sortir de les facultats i trobar-se entre ells o amb representants del teixit industrial de manera sistemàtica. Si realment aquests mecanismes existeixen, enhorabona! Però habitualment no és així, fet que impedeix arribar al nivell següent: unir el món industrial i l’acadèmic per fer cara als problemes reals als quals la ciutat s’enfronta diàriament.

En els temps que corren, creu que som conscients de la importància de la ciència i la innovació per superar l’etapa actual? estat crear una sèrie de programes que ens fessin únics. Vam buscar àrees en què altres societats científiques coixejaven i vam observar, per exemple, que en molts casos hi havia molt poca vinculació amb el món de la indústria. Avui dia és important tenir en compte que la universitat per si sola no pot fer cara als grans reptes a què ens enfrontem. Així que, durant els dos darrers anys, hem centrat bona part dels esforços en la creació de partenariats universitat-empresa sense precedents. Abans, però, i per fomentar aquesta sinergia, també vam posar en marxa accions per atraure nous membres, tant de l’àmbit industrial com acadèmic.

No sé aquí, però molt abans del col·lapse financer, del qual Nova York va ser la zona zero, la comunitat científica ja alertava les autoritats locals que no era gaire intel·ligent que la ciutat depengués gairebé exclusivament del món de les finances. Proposaven que l’economia es diversifiqués tot aprofitant l’actiu i l’excel·lència de joves científics de la ciutat per crear incubadores i afavorir l’emprenedoria, la creació de negocis basats en el coneixement. Òbviament, ningú no va fer-nos cas; però ara, veient el que ha passat, sembla que les autoritats estan fent passos cap al foment de la innovació i la capacitat emprenedora.

Sembla que ha estat una dècada mogudeta...

La difusió i el foment de la ciència poden ajudar a crear aquest esperit?

Certament, enguany farà deu anys que presideixo la NYAS, i estic content pels avenços que hem fet. Incorporar el teixit industrial i fomentar els partenariats publicoprivats ens permet tractar alguns dels principals problemes globals a què ens enfrontem actualment.

Crec que és extremament important, però també reconec que és quelcom difícil. A causa de la meva feina, molta gent em pregunta sovint com s’ho pot fer per aconseguir que cada vegada més gent s’interessi per qüestions científiques i per crear vocacions científiques entre els més joves.

Per exemple? Doncs, aprofundir en el disseny de ciutats intel·ligents, espais amb les condicions idònies per crear llocs de treball, però alhora amables perquè els ciutadans hi puguin viure. O com poden encarar malalties que afecten milions de persones globalment, com ara l’obesitat, l’Alzheimer i la diabetis, entre d’altres.

I què els diu? Doncs que odio la pregunta, perquè realment és una tasca molt difícil. Normalment, fomentar la ciència hauria de ser una de les funcions de l’escola, però la majoria fallen estrepitosament, i canviar el sistema escolar és una alternativa pràcticament impossible en la majoria de països. Així que no sóc gaire optimistaen aquest sentit.

Apunten alt, però entenc que aquesta unió d’esforços publicoprivats no deu ser fàcil d’aconseguir.

Però alguna cosa devem poder-hi fer.

I no ho és. El fet és que viatjo molt per presentar els programes que hem desenvolupat a la NYAS i rarament he trobat un altre indret on es creïn aquest tipus d’associacions de manera sistemàtica. I, no obstant això, crec que les societats científiques poden tenir un paper excel·lent en aquest sentit. Poden ser els cossos neutrals, els ponts, que fomentin les relacions universitat-empresa. Ningú més no s’encarrega de fer aquest paper. Fins i tot aquí a Barcelona, reptaria qualsevol perquè

Bé, sí. El cert és que la NYAS té un programa relativament nou en què demanem als estudiants de doctorat que dediquin voluntàriament una hora a la setmana a visitar escoles. L’objectiu és que els nens d’onze i dotze anys tinguin contacte amb un científic jove, que els guia a l’hora de portar a terme un petit experiment. El cert és que estem veien que als nens els encanta l’experiència, poder fer de científic ni que sigui una estona.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

[ Ellis Rubinstein ]

Imatges: © Miquel Coll

«DESPRÉS DEL COL·LAPSE FINANCER, SEMBLA QUE LES AUTORITATS DE NOVA YORK S’HAN ADONAT DE LA IMPORTÀNCIA DE FOMENTAR LA INNOVACIÓ»

A la SCB es fa una cosa semblant, però són els estudiants els qui van al laboratori.

PERFIL

Fantàstic. Però jo trobo més pràctic que sigui el jove investigador qui vagi a l’escola i que proposi petits experiments que requereixin un material mínim. De qualsevol manera, sembla que aquestes activitats funcionen. Primer, perquè els nens toquen la ciència, la viuen allà mateix, en un instant. I, segon, perquè els posa en contacte amb joves científics, amb qui pràcticament no havien coincidit mai.

UN LLIBRE Només un? És difícil... El cert és que J. M. Coetzee és un dels escriptors vius que més m’agrada i Waiting for the barbarians és un dels meus llibres favorits, tot i que molts dels seus llibres són interessants. UNA PEÇA DE MÚSICA El dilema és el mateix que amb el llibre! M’agrada molt John Coltrane, però no puc triar només una peça... UN INDRET DE VACANCES Itàlia, sens dubte.

I per què és important això? Quan vam iniciar aquest programa abans de començar l’activitat demanàvem als escolars que fessin un dibuix d’un científic. No et pots imaginar la quantitat d’Einsteins que sorgien dels seus llapis. Homes grans, amb bata, ulleres, cabells esbojarrats... Doncs bé, quan acabava l’activitat els demanàvem que tornessin a dibuixar un científic, i el resultat era força diferent. N’hi havia que dibuixaven joves i, fins i tot, noies i dones científiques. Així que resulta molt estimulant veure que una petita activitat pot fer canviar motlles amb una rapidesa extraordinària. I

Omnis Cellula 28

UN PLAT: M’encanta la paella. Una bona paella és quelcom que no puc aconseguir a Nova York! TRES COSES QUE S’EMPORTARIA A UNA ILLA DESERTA: La meva dona, el meu iPod i el meu Kindle. UN CONSELL PER ALS ESTUDIANTS: Els diria que l’única manera d’acabar sent feliç és trobar realment allò que t’apassiona i treballar-hi de valent.

Juny 2012

Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer

Els avenços científics no són mai fruit d’una casualitat: són compromisos a llarg termini que impliquen no solament els investigadors, sinó també el conjunt de la societat. L’IDIBAPS és un consorci que impulsa la recerca translacional, la innovació i l’avenç tecnològic en el camp de la biomedicina, per mitjà de diferents programes que giren a l’entorn de malalties d’alta prevalença, morbiditat i mortalitat.

La creació L’IDIBAPS és el successor de l’Institut de Fisiologia, creat el 1920 i dirigit per August Pi i Sunyer. Més endavant, entre 1928 i 1936, l’Institut es va incorporar a l’Hospital Clínic i a la Facultat de Medicina de la Universitat de Barcelona. En la postguerra, que va comportar una disminució de l’activitat científica internacional, es va transformar en l’Instituto de Medicina Experimental, fins que el 1996 va ser creat com a IDIBAPS, pròpiament dit. Aquest nou Institut va ser possible gràcies a la bona entesa entre Josep Laporte, conseller de Salut i Seguretat Social de la Generalitat de Catalunya; Josep Maria Bricall, rector de la Universitat de Barcelona; Júlia García Valdecasas, delegada del Govern de l’Estat a Catalunya; José Maria Mato, president del CSIC, i Joan Rodés, destacat hepatòleg de l’Hospital Clínic, que va ser nomenat director científic de l’IDIBAPS. Des de l’any 2008, Ramon Gomis dirigeix l’IDIBAPS. L’IDIBAPS està configurat per quatre institucions: l’Hospital Clínic de Barcelona, la Facultat de Medicina de la Universitat de Barcelona, l’Institut d’Investigacions Biomèdiques de Barcelona

És regit per la Junta de Govern i assessorat pel Consell Científic Extern, del qual formen part destacats científics de perfil internacional. El director disposa d’un comitè consultiu, al qual pertanyen representants de les diferents àrees de recerca. La infraestructura administrativa de suport a la recerca de l’IDIBAPS recau en la Fundació Clínic per a la Recerca Biomèdica. Un dels avenços més recents és l’entrada en funcionament del nou edifici Centre Esther Koplowitz (CEK), que ha estat possible gràcies al compromís de les institucions públiques, dels investigadors i de grans mecenatges, com el de la Fundació Esther Koplowitz. Cal destacar també les reformes dels espais de la Facultat de Medicina de la Universitat de Barcelona, que es convertiran en el nou edifici del Centre d’Investigació Biomèdica CELLEX. Tot plegat facilitarà que l’IDIBAPS se segueixi consolidant com a potència científica europea.

La recerca L’IDIBAPS és un centre que organitza la recerca en cinc àrees temàtiques, dins les quals s’agrupen gairebé seixanta equips, l’objectiu dels quals és fonamentalment integrar la recerca clínica de qualitat contrastada amb la recerca bàsica. L’àrea 1, Agressió biològica i mecanismes de resposta, és formada per vuit

Omnis Cellula 28

Juny 2012

equips que investiguen els mecanismes de resposta a les agressions biològiques des de múltiples punts. Els principals focus d’interès són l’estudi dels agents infecciosos i tòxics i les reaccions immunològiques i inflamatòries de l’organisme. L’àrea 2, Biopatologia i bioenginyeria respiratòria, cardiovascular i renal, és formada per deu equips que centren la recerca en l’estudi de tres parts vitals de l’organisme: l’aparell respiratori, el cardiovascular i el renal. Estudien des de diferents punts de vista les patologies i els riscos relacionats amb aquests sistemes. L’àrea 3, Fetge, sistema digestiu i metabolisme, la conformen quinze equips, els investigadors dels quals combinen la recerca clínica, experimental i bàsica amb un enfocament translacional. L’àrea 4, Neurociències clíniques i experimentals, està especialitzada en l’estudi de les malalties neurològiques i psiquiàtriques. Els onze equips, tant de l’àmbit experimental com clínic, abracen des de l’estudi de la relació estructurafunció del sistema nerviós, i els seus mecanismes moleculars bàsics de neurotransmissió i mort cel·lular, fins al desenvolupament i l’avaluació de noves teràpies experimentals. També inclouen l’estudi de la neurociència de sistemes. L’àrea 5, Oncologia i hematologia, és formada per dotze equips, que duen a terme tasques de recerca bàsica, experimental i clínica en els àmbits de l’oncologia i l’hematologia. Pretenen millorar la prevenció, el pronòstic i el tractament dels processos cancerosos.

(IIBB-CSIC) i el Departament d’Economia i Coneixement de la Generalitat de Catalunya. Els seus investigadors provenen d’aquestes institucions i del mateix IDIBAPS per mitjà dels programes Ramon y Cajal, Miguel Servet, ICREA o ISIS.

A B C D E F G H I Finalment, hi ha un darrer conjunt de grups de recerca transversals, equips vinculats a l’IDIBAPS que fan una recerca que es nodreix de diferents disciplines o bé dóna servei a altres equips. S’hi engloben les àrees de farmacologia, atenció primària i infermeria. Amb la finalitat de millorar les prestacions i la rendibilitat de les inversions i l’eficiència en l’ús dels recursos disponibles, l’IDIBAPS promou la constitució de plataformes de suport a la recerca, d’ús transversal per a tots els investigadors, com ara: • Biobanc de l’Hospital Clínic-IDIBAPS

El IDIBAPS en xifres

• Bioinformàtica • Citometria i separació cel·lular • Genòmica funcional

Malalties Respiratòries (CIBERes) i el de Diabetis i Malalties Metabòliques Associades (CIBERdem).

• Imatge mèdica • Plataforma de Bioestadística i Gestió de Dades.

Amb referència al treball en xarxa, cal destacar el lideratge de l’IDIBAPS en les Xarxes Temàtiques de Recerca Cooperativa (RETIC) i els Centres de Recerca Biomèdica en Xarxa (CIBER), impulsats per l’antic Ministeri de Ciència i Innovació. Els seus investigadors encapçalen el CIBER de Malalties Hepàtiques i Digestives (CIBERehd), el de

Quant a la participació internacional, cal esmentar els projectes europeus i els nord-americans. L’any 2009, la Comissió Europea va concedir el 40 % dels projectes sol·licitats per l’IDIBAPS, mentre que la mitjana europea ronda el 17 %. Aquesta tendència s’ha mantingut els darrers anys, i ha consolidat el paper de l’IDIBAPS en la recerca europea. Participa també en nombrosos projectes de recerca finançats pels National Institutes of Health (EEUU). I

J K L M N O P Q R

A l’IDIBAPS, hi ha en total quatre-cents cinquanta investigadors acreditats, a banda del personal tècnic, becaris i personal d’administració, distribuïts en les cinc àrees temàtiques descrites, al seu torn dividides en gairebé seixanta equips. Segons el SCImago Institutions Rankings, un treball estadístic que analitza el volum i la qualitat de la producció científica de les principals institucions de recerca entre els anys 2005 i 2009, l’IDIBAPS es troba en la posició 175 del rànquing mundial de centres de R+D classificats per excel·lència científica. Publicacions originals en revistes internacionals: 846 Índex d’impacte: 4.176,72 Projectes competitius aconseguits: 91 Nacionals, 16 Europeus, 1 EUA Projectes no competitius: 18 Nacionals, 2 Europeus Patents: 4 sol·licituds, 6 Patent Cooperation Treaty (PCT), 7 en vies de transferència

El volum de recursos executats durant el 2010 pels investigadors integrants de l’IDIBAPS va arribar als 43 milions d’euros. El 63 % d’aquests recursos corresponen a fons procedents de projectes de recerca competitius. La resta prové de contractes amb entitats privades (19 %), assaigs clínics (5 %), donacions (10 %) i contractes de docència (4 %).

Localització La seu central de l’IDIBAPS es troba a l’edifici CEK: C/ Rosselló, 149-153., de Barcelona.

T U

Ingressos de l’IDIBAPS: El 2010 l’IDIBAPS va rebre més de 4 milions d’euros de la Generalitat de Catalunya com a aportació per al funcionament de l’Institut. A més a més, els ingressos provinents de fons públiques de finançament competitiu van ser més de 13 milions d’euros, i els relatius a la formalització de contractes i convenis amb entitats privades va rondar el milió d’euros.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

1. Segons dades del 2010.

W X Y Z

El doctorat i el càncer d’ovari, dos reptes apassionants Escrit per

Dámaso Gallardo Vall d’Hebron Institut de Recerca

La decisió de fer un doctorat en biologia comporta molts esforços en una situació d’inestabilitat laboral. La ciència, malgrat els avenços fets els darrers anys, ens continua plantejant reptes apassionants, interessants i durs. Entre aquests destaca el càncer, una de les principals epidèmies i causes de mort del món desenvolupat. Tot i els avenços realitzats els darrers anys entorn de la dissecció, a escala molecular, de les causes i dels mecanismes que l’envolten, a més de la millora en el tractament d’alguns tipus de tumors, hi ha càncers, com el d’ovari, que continuen sent un gran repte.

realització d’un estudi doctoral en el camp de les ciències de la vida és una decisió de la qual s’ha d’estar molt segur. Per damunt de les adversitats econòmiques i laborals, requereix sentir una curiositat innata i una motivació especial per saber més d’algun aspecte, per descobrir coses noves, per estar al límit del coneixement (amb els riscos i les possibilitats de fracàs que això implica), i per sentir que s’està aportant alguna cosa a la societat, que s’està ajudant al progrés de la humanitat i, en el meu cas particular, que estic col·laborant en la detecció precoç i la cura del càncer d’ovari, una de les malalties més temudes, letals i desconegudes d’avui. Per tot això, cal tenir clar l’objectiu i l’impacte dels projectes de recerca en els quals es treballa. En aquest sentit, jo em vaig sentir atret pel projecte proposat pel grup de Jaume Reventós, perquè va despertar en mi tots els sentiments esmentats, i em va crear la necessitat de treballar per indagar i descobrir coses noves.

1 <http://www.uchospitals.edu/ online-library/content=CDR62967> (consulta: 7 maig 2012).

Per entendre el que vol dir tot això, posaré com a exemple alguns dels projectes de recerca en els quals participo, coordinats per Marta Llauradó, dins la Unitat de Recerca Biomèdica i Oncologia Translacional i Pediàtrica de l’Institut de Recerca de l’Hospital Universitari Vall

Omnis Cellula 28

Juny 2012

d’Hebron, unitat dirigida per Jaume Reventós. Per això cal començar amb una petita introducció sobre la biologia i l’epidemiologia del càncer d’ovari, en què veurem que aquest càncer presenta peculiaritats o trets que el diferencien de la resta de tumors. El càncer d’ovari és una patologia maligna que es pot classificar en diferents subtipus segons el tipus cel·lular que l’origina. En concret, al laboratori s’estudia el càncer d’ovari de tipus epitelial, que representa el 85-95 % de tots els casos (Roett, 2009). Biològicament parlant, aquest tipus de neoplàsia té un comportament especial per diferents motius, entre els quals es poden destacar: l’origen cel·lular, actualment encara desconegut i que es manté en debat segons el subtipus del qual es parla (com és el cas del càncer d’ovari epitelial de tipus serós, que se sospita que podria tenir l’origen cel·lular a les trompes de Fal·lopi);1 i la manera de disseminar-se, la qual, a diferència de la de la major part dels de tumors humans de tipus epitelial, que es disseminen per via hematògena i per invasió del teixit o òrgan adjacent, es basa principalment en la descamació de les cèl·lules de la superfície ovàrica cap a la cavitat peritoneal (Amadori, 1996). Pel que fa a l’epidemiologia, el càncer d’ovari representa el 3 % de tots els casos de càncer diagnosticats en dones del món occidental (Siegel, 2012), i es caracteritza pel fet de no presentar una simptomatologia clara i específica (com, per exemple, increment del volum abdominal, dolor abdominal, cansament general, sensació de sacietat, etc.), que comporta que una gran part de casos (dues terceres parts) siguin detectats en estadis avançats (iii i iv) de la malaltia («Ovarian cancer...», 2012). Aquest retard en el diagnòstic

[ El doctorat i el càncer d’ovari, dos reptes apassionants ]

tFigura 1. Ovari Mama

inicial de la malaltia, juntament amb la resposta transitòria a la quimioteràpia estàndard (basada en una combinació de taxans i platí), és el que es relaciona amb la pobra taxa de supervivència. Aproximadament, només un 40 % de les pacients diagnosticades amb càncer d’ovari avançat sobreviuen passats cinc anys del diagnòstic inicial de la malaltia (Siegel, 2012) (figura 1). Tot i els nombrosos esforços fets per diferents grups de recerca i institucions entorn aquesta malaltia, es calcula que la taxa de supervivència mitjana al cap de cinc anys del diagnòstic no ha variat pràcticament gaire els darrers trenta anys («Ovarian cancer...», 2012). Però, no tot són males notícies, ja que els avenços en recerca dels darrers anys han permès l’aparició de noves teràpies, com és el cas del bevacizumab (Avastin®; Genentech, Inc., San Francisco, CA), un anticòs contra la proteïna VEGF que bloqueja l’angiogènesi (un dels processos importants en la progressió tumoral), el qual sembla augmentar uns mesos l’esperança de vida global d’aquestes pacients (Burger, 2011). Un altre aspecte esperançador es basa en el fet que si aquesta malaltia es detecta en estadis inicials, la taxa de supervivència associada és molt elevada (superior al 60-80 % en els casos diagnosticats en l’estadi ii i l’estadi i, respectivament) (figura 2).2

Un cop feta aquesta petita introducció, que permet entendre les peculiaritats del càncer d’ovari, explicaré com tractem d’abordar al nostre laboratori l’estudi d’aquesta malaltia, des de dos punts de vista diferents. El diagnòstic precoç, un camp en què necessiten manifestament i urgentment nous biomarcadors que informin sobre la presència de la malaltia en estadis inicials. El control de la metàstasi que, en seguir principalment una via diferent de la d’altres càncers, encara no s’ha estudiat amb deteniment i, per tant, encara no s’han dilucidat totes les molècules que hi intervenen. D’aquesta manera, amb aquestes diferents aproximacions, es pretén tenir una visió global i completa de l’inici i la progressió del càncer d’ovari. El primer estudi es basa en el descobriment de nous biomarcadors (figura 3) que permetin un diagnòstic precoç de la malaltia i que es puguin aplicar de manera rutinària i generalitzada. Actualment, l’única prova de detecció de càncer d’ovari disponible es basa en el marcador sèric CA-125, descobert a la dècada dels setanta (Osman, 2008; Clarke-Pearson, 2009). Aquest marcador, però, presenta limitacions importants (Li, 2009): una baixa especificitat, perquè els nivells sèrics d’aquest marcador també es troben incrementats en diverses condicions benignes (endometriosi, embaràs, etc.), altres patologies (hepatitis, peritonitis, etc.) i altres tipus de càncers (mama, pulmó, etc.) i una sensibilitat del 62 % quan es fan mesurements puntuals del marcador i del 86 % quan se’n fan mesures periòdics. A més a més, els nivells d’aquesta proteïna només es troben augmentats en un 50 % en les pacients en l’estadi i de la malaltia. Aquestes característiques fan que la determinació dels nivells sanguinis d’aquest marcador no es pugui utilitzar preventivament en la població general per a la detecció precoç del càncer d’ovari.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

tFigura 2.

2 <http://www.uchospitals.edu/ online-library/content=CDR62967> (consulta: 7 maig 2012).

Jove A fons científic Amb la finalitat de trobar nous marcadors complementaris al CA-125, al laboratori hem dissenyat una estratègia basada en l’estudi dels exosomes. Els exosomes són vesícules membranoses, de 30-100 nm de diàmetre, segregades per un gran nombre de tipus cel·lulars, incloent-hi les cèl·lules tumorals (Ogawa, 2011). Aquestes vesícules presenten un contingut proteic similar al de la cèl·lula de la qual provenen. L’estudi dels exosomes ens permetrà conèixer el contingut genòmic i proteic tant de les cèl· lules sanes com de les tumorals i trobar nous biomarcadors que per altres metodologies no s’han pogut identificar (perquè queden emmascarats per altres proteïnes majoritàries o pel fet de ser molt minoritàries). D’aquesta manera, una vegada descobertes aquestes proteïnes, se’n podria determinar la presència en diferents fluids biològics (sang, orina, líquid ascític, etc.) mitjançant l’ús de tècniques alternatives (ELISA, transferència de proteïnes [Western blot], etc.), diferents a les utilitzades en la fase inicial d’identificació de marcadors. L’impacte científic que podria tenir aquest projecte es podria diferenciar en dos nivells. En el nivell tècnic, actualment s’han aconseguit aïllar exosomes tant de cultius cel·lulars com de fluids biològics, però sempre se’n necessiten volums molt grans, com a mínim 30-40 mL (Théry, 2006) i 70 mL respectivament, inviables quan les mostres s’obtenen de pacients. Significaria haver aconseguit optimitzar les tècniques actuals d’extracció i quantificació d’exosomes a partir de volums petits de mostra, que permetria l’estudi de marcadors específics d’exosomes procedents de l’ovari sa i del tumoral. En el nivell biomèdic, la influència i la repercussió serien molt importants, ja que permetrien disposar de nous biomarcadors que, per si mateixos o en uFigura 3.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

combinació amb el marcador de referència actual (CA-125), permetrien diagnosticar abans el càncer d’ovari i, d’aquesta manera, reduir-ne l’elevada mortalitat. Únicament amb això, sense millorar el tractament actualment establert, s’aconseguiria que la supervivència passés del 30 % actual al 60-80 % esperat (pel fet de poder-la diagnosticar preventivament en els estadis i i ii, respectivament). El segon estudi (figura 4) plantejat al laboratori fa referència al procés de metàstasi del càncer d’ovari. Estudis previs realitzats pel nostre grup van donar com a resultat la identificació de cinc molècules sobreexpressades diferencialment en les metàstasis peritoneals respecte als tumors primaris de cinc pacients amb càncer d’ovari avançat de tipus serós. Aquests resultats, obtinguts prèviament mitjançant micromatrius de cDNA, es pretenen verificar mitjançant una altra tècnica en un nombre més elevat de mostres (RTqPCR o immunohistoquímica). Els candidats que passin positivament aquesta etapa (que mostrin un increment d’expressió estadísticament significatiu en la metàstasi respecte al tumor primari), s’utilitzaran per fer una validació funcional i comprovar quina influència o paper tenen en el procés metastàtic. Una vegada completat tot aquest procés de validació i caracterització dels marcadors tumorals identificats, les possibilitats futures són múltiples. L’estudi de noves vies que hagin estat descobertes arran de l’estudi d’aquestes cinc proteïnes o de vies en les quals aquestes proteïnes estiguin involucrades. I l’estudi de les

[ El doctorat i el càncer d’ovari, dos reptes apassionants ]

Metàstasi al peritoneu Intestí prim

Comparació de l’expressió i gènica de les mostres de tumor i metàstasi de les pacients amb càncer d’ovari

Mida del tumor més de 2 cm

Gangli limfàtic Trompa de Fal·lopi Ovari

Identificació de cinc possibles candidats a marcadors de progressió de la malaltia

Verificació dels candidats per altres tècniques de laboratori (RTqPCR, IHQ)

Còlon

Tumor primari Úter a l’ovari

tFigura 4.

Peritoneu

Bufeta

Nous tractaments Biomarcadors Avenços en mecanismes moleculars

proteïnes amb les quals aquestes interaccionen i que, per tant, poden ser rellevants per entendre el mecanisme peculiar de metàstasi del càncer d’ovari. En el cas que alguna d’aquestes cinc proteïnes presenti una contribució important al procés o a l’establiment de les metàstasis, es podria pensar en el desenvolupament d’alguna aproximació terapèutica per a la prevenció o el tractament de l’avenç del càncer d’ovari. L’impacte d’aquest projecte també presenta una doble vessant. D’una banda permetria, segons els resultats obtinguts i la importància de cadascuna d’aquestes proteïnes en el procés metastàtic, pensar en el desenvolupament de teràpies moleculars dirigides contra aquestes proteïnes, i prevenir, alentir i/o millorar el tractament de la metàstasi. L’impacte sobre la medicina i la societat seria molt important, ja que encara no

Referències bibliogràfiques

Amadori, D. [et al.] (1996). «Ovarian cancer: natural history and metastatic pattern». Frontiers in Bioscience, núm. 1, p. 56-59. Burger, R. A. [et al.] (2011). «Incorporation of bevacizumab in the primary treatment of ovarian cancer». The New England Journal of Medicine, núm. 365, p. 2473-2483. Clarke-Pearson, D. L. (2009). «Screening for ovarian cancer». The New England Journal of Medicine, núm. 361, p. 170-177. Kurman, R. J.; Shih, I. M. (2010). «The origin and pathogenesis of epithelial ovarian cancer a proposed unifying theory». The American Journal of Surgical Pathology, vol. 34, núm. 3, p. 433-443. Li, J. [et al.] (2009). «Claudin-containing exosomes in the peripheral circulation of women with ovarian cancer». BMC Cancer, vol. 9, núm. 244. Ogawa, Y. [et al.] (2011). «Proteomic analysis of two types of exosomes in human whole saliva». Biological and Pharmaceutical Bulletin, vol. 34, núm. 1, p. 13-23. Osman, N. [et al.] (2008). «Correlation of serum CA125 with stage, grade and survival of patients with epitelial cancer at a single centre». The Irish Medical Journal, vol. 101, núm. 8, p. 245-247.

hi ha cap tractament efectiu per tractar el càncer quan aquest ja s’ha disseminat cap a diferents parts del cos. Això comportaria, depenent de l’efectivitat i l’aplicabilitat del tractament, una millora en el pronòstic dels estadis avançats de la malaltia, que actualment no tenen cap possibilitat de tractament efectiu ni de curació. D’altra banda, la realització d’aquests estudis també serviria per avançar en el coneixement del procés metastàtic del càncer d’ovari, tan desconegut avui, i obrir noves vies de recerca que acabaran aportant més comprensió del procés de disseminació d’aquest càncer. Per tant, la realització d’aquests projectes tindrà un clar impacte en el camp mèdic i social, atès que versen sobre els punts febles d’un dels càncers amb una taxa de mortalitat més elevada i un origen força desconegut. I

Dámaso Gallardo Torres

«Ovarian cancer: breaking the silence». The Lancet Oncology, vol. 13 (2012), p. 111. [Editorial] Roett, M. A.; Evans, P. (2009). «Ovarian cancer: an overview». American Family Physician, vol. 80, núm. 6, p. 609-616. «SEER stat fact sheets: breast». A: National Cancer <http://seer.cancer.gov/statfacts/html/ Institut. breast.html> [Consulta: 6 maig 2012] «SEER stat fact sheets: ovary». A: National Cancer <http://seer.cancer.gov/statfacts/html/ Institut. ovary.html> [Consulta: 6 maig 2012] Siegel, R. [et al.] (2012). «Cancer statics, 2012». CA: A Cancer Journal for Clinicians, núm. 62, p. 1029. Szymendera, J. J. (1986). «Clinical usefulness of three monoclonal antibody-defined tumor markers: CA 19-9, CA 50, and CA 125». Tumour Biology, núm. 7, p. 333-342. Théry, C. [et al.] (2006). «Isolation and characterization of exosomes from cell culture supernatants and biological fluids». Current Protocols in Cell Biology, cap. 3.22.1-3.22.29.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

(Barcelona, 1989) Llicenciat en biotecnologia per la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). Actualment cursa el màster de bioquímica, biologia molecular i biomedicina a la mateixa universitat i col·labora amb el grup de Jaume Reventós en diferents projectes en l’àmbit del càncer d’ovari.

100 anys Escrit per Josep M. Camarasa, Fundació Privada Carl Faust

El 14 de desembre de 1912, una dotzena de biòlegs (metges, veterinaris, farmacèutics, naturalistes), «uns pocs homes interessats en el conreu de les ciències biològiques pures» —per dir-ho en paraules d’August Pi i Sunyer—, s’havien reunit al Laboratori Municipal de Barcelona per escoltar i discutir quatre comunicacions. Era el primer acte d’una nova societat científica, la Societat de Biologia de Barcelona, que seria ben aviat la primera societat filial de l’Institut d’Estudis Catalans.

Societat de Biologia de Barcelona naixia, doncs, al Laboratori Municipal de Barcelona el 14 de desembre de 1912 sota l’impuls de Ramon Turró i d’August Pi i Sunyer.1 D’aquelles quatre comunicacions, publicades el 1914 en el primer volum dels Treballs de la Societat de Biologia, tres eren a càrrec d’investigadors del Laboratori Municipal mateix (Ramon Turró, el director, i Pere Gonzàlez, la seva mà dreta) o de col·laboradors externs però íntimament vinculats a les línies de recerca que impulsava Turró (Cayetano López López, un veterinari burgalès que havia arribat a Barcelona el 1910 com a inspector provincial d’higiene i sanitat pecuària, però alhora fidel deixeble i col·laborador de Turró i Gonzàlez, i Lluís Verderau, oftalmòleg, hematòleg i metge forense, que duia a terme les sea

ves recerques en matèria hematològica al Laboratori Municipal). La primera, de títol ben explícit («Antianafilaxia en la anafilaxia inversa»), a càrrec de Turró i Gonzàlez; la segona, a càrrec de Pere Gonzàlez i Cayetano López, sobre tècniques d’aïllament en cultiu d’un bacteri patogen, l’enterococ; la tercera, a càrrec de Verderau, sobre la caracterització de les ferides ante mortem i post mortem en el cadàver mitjançant l’estudi del contingut globular de la sang respectiva. La quarta comunicació, sobre electrocardiografia, una matèria llavors a les beceroles, va anar a càrrec d’August Pi i Sunyer i Jesús M. Bellido, de la Càtedra de Fisiologia de la Facultat de Medicina de la Universitat de Barcelona, de la qual Pi i Sunyer no trigaria gaire a ser el titular. Alguns detalls anecdòtics, però significatius, d’aquella sessió ens han arribat gràcies a Jesús M. Bellido.2 Així, per exemple, en la sessió hi va haver projeccions (de clixés dibuixats directament a ploma sobre vidres amb gelatina), tot i que el Laboratori Municipal no disposava de l’aparell necessari; va caldre demanar en préstec el que posseïa l’Associació Wagneriana de Barcelona, de la qual eren socis Pi i Sunyer i Bellido. No hi havia presidència, però Ramon Turró, director del Laboratori, havia donat com a amfitrió la benvinguda als aplegats i els havia anunciat que aquell seria el primer acte d’una societat científica nova, la Societat de Biologia de Barcelona, que prenia com a model la Société de Biologie

Omnis Cellula 28

Juny 2012

de Paris i aspirava a rebre l’empara de l’Institut d’Estudis Catalans (del qual ell i Pi i Sunyer eren membres). En acabar la sessió, Turró va pronunciar un breu discurs, es va elegir un consell directiu i August Pi i Sunyer va resultar elegit president, càrrec que va ocupar fins al 1914. Qui eren aquells «pocs homes interessats en el conreu de les ciències biològiques pures» aplegats aquell 14 de desembre de 1912 al Laboratori Municipal de Barcelona? A banda dels sis ponents (Jesús M. Bellido, Pere Gonzàlez, Cayetano López, August Pi i Sunyer, Ramon Turró i Lluís Verderau), Bellido n’esmenta tres més com a assistents: Josep Alomar, Albert Lleó i Morera i Leandre Cervera, encara estudiant. A aquests, caldria afegir-hi sens dubte la resta de membres del primer Consell Directiu que consten al primer volum dels Treballs de la Societat de Biologia: Lluís Sayé i Emilio Fernández Galiano. I, segurament, la majoria dels qui van presentar comunicacions a les sessions científiques d’aquell curs 1912-1913 de la Societat de Biologia de Barcelona: Joan Alzina i Melis, Pere Nubiola, Eugeni d’Ors i Jaume Peyrí. Aquells biòlegs de cent anys enrere, encara no prou segurs de ser-ho, poc es podien imaginar que aquella Societat que fundaven seguiria viva cent anys més tard i tindria més de mil quatrecents socis. I

1. Camarasa, Josep M.; Casassas, Oriol i

Junyent, Cristina (2012). «Cent anys de la Societat Catalana de Biologia». Treballs de la Societat Catalana de Biologia, núm. 63, p. 299324.

2. Bellido, Jesús M. (1937-1938). «Vint-i-

cinc anys de vida anecdòtica de la Societat de Biologia». La Medicina Catalana, núm. 51-52, p. 171-183.

Dalt: August Pi i Sunyer. Foto: ©Arxiu de l’Institut d’Estudis Catalans. Baix: Ramon Turró. Foto: © Arxiu de l’Institut d’Estudis Catalans.

La Societat de Biologia emprèn el seu camí

Francesc Duran i Reynals, fags i els bacterio 1958) 99 - New Haven, (Barcelona, 18

Escrit per Jordi Barquine

La bacteriofàgia, un fenomen pel qual els bacteris resulten lisats (menjats), va ser descrita l’any 1915 per F. W. Twort i poc després també per Felix d’Herelle, que el van atribuir a un virus filtrable, encara que això no va ser acceptat fins molts anys després. La teràpia fàgica encara s’utilitza per tractar infeccions bacterianes, i hi ha un centre dedicat a aquesta recerca, l’Institut George Eliava, a Tblisi (Geòrgia). Alguns científics es plantegen tornar-ne a explorar l’ús. Barcelona, Laboratori Municipal, any 1925. Un jove Francesc Duran i Reynals investigava el fenomen de la bacteriofàgia, que alguns havien relacionat amb agents transmissibles, els hipotètics bacteriòfags o fags. En condicions determinades, aquesta lisi era tan eficient que alguns investigadors havien escorcollat i trobat fags capaços de destruir bacteris patògens, com ara el bacil d’Eberth, causant del tifus, que era endèmic a la Barcelona de l’època. Molt probablement, va ser Duran i Reynals el primer que va produir fags capaços de lisar el bacil tifoide al nostre país, i això el va portar a aplicar-los com a teràpia per curar la malaltia (que ja havia provat poc abans el doctor José da Costa Cruz al Brasil). Recordem que encara no es disposava d’antibiòtics ni de cap altre tractament eficaç. El 1925, Duran i Reynals va publicar els resultats obtinguts en prop d’una vintena de casos tractats (vuit seguits per ell mateix) a l’Hospital Municipal Marítim d’Infecciosos de Barcelona (l’actual Hospital del Mar). La majoria dels casos van evolucionar favorablement, i només va morir un pacient de catorze anys, i va concloure que globalment la teràpia havia estat beneficiosa. La realitat és que no en podem treure conclusions definitives, atès que a l’era preantibiòtica la malaltia tenia una mortalitat d’un 15 %, i no

sabem què hauria passat si els malalts no haguessin estat tractats. El jove Duran i Reynals es devia sentir intrigat per l’enigmàtic fenomen de la bacteriofàgia, sobre l’origen del qual hi havia moltes teories però cap certesa. Si mirem cent anys enrere, el coneixement sobre les infeccions semblava augurar una clara victòria de la nostra espècie sobre els microorganismes patògens, causants d’epidèmies devastadores. Eren els anys de la identificació de nous bacteris, el diagnòstic serològic, la vacunació preventiva de Pasteur, Von Behring i Koch, o els postulats d’aquest darrer, que la convertien en una disciplina quasi tan cartesiana com la física newtoniana. Malgrat tot, encara hi havia malalties transmissibles en les quals no es trobava cap bacteri causal. Des de l’observació, el 1898, que l’agent transmissible de la malaltia bocamà-peu travessava els filtres de porcellana, s’havien succeït descripcions d’aquest fet en altres malalties transmissibles, com ara el mosaic del tabac (1898), el xarampió (1911) o el sarcoma del pollastre (Peyton Rous, 1912), i es parlava de virus filtrables, que eren invisibles als microscopis òptics. Entre 1925 i 1926, Duran i Reynals, que participava d’aquesta concepció pasteuriana adquirida al laboratori de Ramon Turró, va passar un any

Omnis Cellula 28

Juny 2012

ro, Vall d’Hebron Institu

t de Recerca

a l’Institut Pasteur de París treballant amb fags amb Eugène Wollman, que no compartia la visió del barceloní que els fags eren microbis. Duran i Reynals va demanar a la Junta para la Ampliación de Estudios que volia continuar els seus estudis a l’Institut Rockefeller de Nova York, ja que allí Peyton Rous havia descobert uns quants anys abans que el sarcoma del pollastre podia ser transmissible i causat per un virus filtrable. A Nova York, Duran i Reynals va treballar al laboratori de J. Murphy en el sarcoma de Rous. Els primers anys van ser molt productius, i entre 1927 i 1928 va descobrir el famós factor de difusió (hialuronidasa), que el faria internacionalment famós durant la dècada de 1940-1949. Al principi del 1936, Duran i Reynals va tornar a Catalunya per fundar un institut dedicat al càncer, però pocs mesos després d’arribar esclatava la Guerra Civil i també el seu somni. En tornar a Nova York, els seu interès principal era demostrar la teoria viral del càncer, però Murphy i Rous ja havien perdut interès per la qüestió i no li van donar gaire suport, de manera que li van trobar una plaça acadèmica a la Universitat de Yale, on l’investigador català, convençut del paper crucial dels virus en la gènesi de la major part dels càncers, va treballar des del 1938 fins a la seva mort prematura, el 1958, precisament deguda a la malaltia que ell havia investigat amb tanta passió. Peyton Rous va rebre el Premi Nobel de Medicina l’any 1966 justament pel seu descobriment sobre el virus causant del càncer. I

Per saber-ne més Roca, A.; Glick, T. F. (1986). Francesc Duran i Reynals (1899-1958). Barcelona: Ajuntament de Barcelona. (Gent de la Casa Gran; 1).

Ciència en Societat

El planeta vida al Museu Blau

Escrit per

Pere Viladot Francesc Uribe

Museu de Ciències Naturals de Barcelona

«El coneixement no acaba mai: després d’un descobriment sorgeix una nova incògnita a la qual cada nova generació intentarà donar resposta, com ho van fer els nostres avantpassats i com ho hem fet i seguirem fent tots als qui encara ens mou la profunda curiositat de saber com funciona el món que ens envolta» Exposició «Planeta Vida». Audiovisual d’introducció

com sempre, a les nou del matí ens esperava en Francesc a l’illa de ciència «Classificació i nomenclatura». Aquesta és una de les quatre illes de l’exposició «Planeta Vida» inaugurades el passat 21 de febrer.1 Són espais segregats de la resta de l’exposició que permeten aprofundir en alguns temes fonamentals per entendre la vida. Les altres tres illes són «Evolució», «Comportament animal» i «Mediterrània». untual

Des de la classificació d’una colla de botons, fins als usos quotidians de productes identificats amb nomenclatura científica, en Francesc va anar passant per la història de la classificació biològica i la nomenclatura científica. Els qui l’escoltàvem, personal d’atenció al públic i del Servei Educatiu, sabíem que aquesta és una de les principals funcions del Museu i que aquest camí, que va de la societat a la ciència per tornar a la societat, és el mateix que volem fer amb les activitats: del món al Museu i del Museu al món. Quan en Pere em va convidar a presentar aquest espai museogràfic vaig entendre que era una de les primeres proves de qualitat a què sotmetíem els nous trams d’exposició. La classificació i la nomenclatura són conceptes sense final, eterns, propis d’un museu, i exemplifiquen una història canviant i dinàmica, signe d’un museu actual. Creiem que l’exposició actual està en condicions de ser atractiva per a persones de diversa formació i exigència. En acabar, vaig fer un tomb per l’exposició. Me’n vaig anar a la primera part, «Biografia de la Terra». «Planeta Vida» es recorre com si fos un viatge per les fites de l’evolució conjunta de la Terra i de la vida, amb una nova mirada integradora dels fenòmens geològics i biològics, mostra la fascinant diversitat de la natura i incideix en els canvis d’escala del que és petit al que és gran, que provoquen en el visitant canvis

Omnis Cellula 28

Juny 2012

continus de perspectiva. Així, la complexitat o la interacció amb el medi varien segons l’escala d’observació. Hi vaig voler dedicar una estona perquè per a la reunió de l’equip educatiu del dilluns havíem de pensar en propostes de dues noves activitats escolars per al curs vinent. Quin és el fenomen que volem desenvolupar? En quins espais de l’exposició treballarem? Quins recursos museogràfics emprarem? Venir al Museu Blau representava un canvi d’escala tan gran que valia la pena fer una aposta per la novetat. Així que al final del 2010, ens vam aliar amb el Departament de Didàctica de les Ciències Experimentals i la Matemàtica de la UAB, amb qui fa temps que treballem en projectes comuns, per iniciar una nova etapa, un nou model educatiu. Volem construir el nostre propi currículum a partir dels continguts propis del Museu, tant si són els que es poden veure a les exposicions, com els que fan referència als més de tres milions d’espècimens de les col·leccions de zoologia, geologia i botànica.2 Així, els relats que hi darrere de les peces o la recerca que es fa al museu, ens han de donar les pistes per construir aquest currículum nostre. Després ja trobarem el lligam amb el currículum escolar. Aquest és un dels elements clau del nostre model. Pensava això mentre em vaig aturar a tafanejar la pantalla on s’explica l’aparició de l’oxigen a l’atmosfera i el canvi de model de vida que va representar des d’una vida anaeròbica a una d’aeròbica. Com les notícies d’un diari digital, amb aquest recurs audiovisual s’explica l’evolució de la vida i el planeta des dels orígens fins als nostres dies. Les pantalles dels set períodes en què s’ha dividit, s’acompanyen d’espècimens que il· lustren cada període concret. Grans projeccions a la paret presenten simulacions del que podria haver estat la vida en cadascun dels períodes.

[ El planeta vida al Museu Blau ]

Què deu pensar en Francesc ―i la resta de conservadors― que ha de ser tractat a les activitats? Una de les claus del nou model és afermar la col·laboració que sempre hi ha hagut entre el Departament de Col·leccions i Recerca i el Servei Educatiu. Però no solament. Anem forjant un camí de participació que comença molt a poc a poc amb les escoles del barri Besòs-Maresme i que, a partir d’un treball lent però de profunditat, ens ha de permetre incorporar les expectatives del professorat i de l’alumnat respecte del Museu. Em tornen a la memòria les converses amb en Pere sobre els relats possibles en la nova exposició. El calidoscopi ha format part de les darreres exposicions i ara és tot l’edifici d’exposició un calidoscopi que combina escales i perspectives. No és fàcil saber fins on podrem arribar en la transmissió de coneixement. El que sí que sabem és que l’exercici ha de començar per generar coneixement genuí, per ser el mirall dels avenços científics en general, alhora que fem més aguda la nostra perspicàcia ancorada en la recerca pròpia. L’exposició no hauria de ser el final d’un trajecte sinó el principi d’una cadena de situacions davant la qual el visitant pugui fins i tot formar part de l’activitat investigadora. En entrar al segon gran eix de l’exposició, «La Terra avui», vaig aturar-me a la vitrina dels fòssils de Barcelona. Les col·leccions del Museu es mostren en aquesta segona part. Tot i que només hi ha representada una ínfima part del total, la bellesa, la variabilitat i la diversitat visibles són una mostra més del procés evolutiu de la Terra. M’hi vaig aturar perquè hi ha una de les peces que més m’emocionen: el fèmur del mamut de Pedralbes.3 Les infinites històries que s’amaguen darrere de cada peça fan que per a les activitats ―escolars, familiars o per a adults―, busquem el lligam entre un fenomen de la natura i la cultura. Passejava entre vitrines que em mostraven les adaptacions dels animals per moure’s a l’aire, l’aigua o el medi terrestre ―«com és que els animals estan barrejats?», es pregunta molta gent, un gran canvi respecte a l’antiga exposició. Ho feia després d’haver vorejat les taules en què grans pantalles interactives m’enfoquen objectes reals o maquetes ―com la de la cèl·lula animal―, per explicar fins allà on vulgui conceptes de la vida i la natura ―com és la cèl·lula animal, què és un microbi, com és el Sistema Solar, etc. Pensava en la quantitat de cireres del cistell que es poden treure lligades les unes amb les altres

amb tants continguts i en com ens anem repetint els de l’equip educatiu, una regla d’or: la necessitat de saber destriar amb molta cura els dos o tres conceptes clau que són imprescindibles perquè comportin un aprenentatge significatiu, perquè el visitant, sigui alumne d’escola o no, surti del Museu amb alguna cosa apresa, més enllà de l’emoció que, com a mi, li pugui generar una vitrina, una peça o un audiovisual. Un repte no gens fàcil, però necessari en activitats que duren poca estona. Ai, els animals barrejats! No és per gust de confondre que estan així, i com en tota barreja se’n poden intentar moltes fórmules. L’important és transportar al visitant el sentit de la col·lecció, que és ni més ni menys que el de trobar tendències i rareses en el món natural. Les tendències són fenòmens que es detecten en un gran nombre de casos i com més variables són aquests més profunda és la tendència. Les rareses representen l’altre extrem, és a dir camins d’explotació única, atzars on no hi caben més opcions. Les espècies o les mostres de col·lecció no són cromos per ensenyar sinó peces d’un mosaic que ens poden ensenyar imatges diverses com les cares de la Lluna. Vaig passar pels fongs, els vegetals i les algues per arribar als microbis. Tots àmbits nous que abans no teníem exposats ―com explicar l’evolució de la vida sense aquests grups? I després de tafanejar la pantalla que explica què són els virus, em vaig dirigir cap als minerals i les roques, final de trajecte. Em venien al cap mil i una històries per desenvolupar. Havia anat prenent notes en tot el recorregut, caldria posar-les en net, ordenar-les, passar les tisores i fer les propostes per al dilluns. Quin fenomen? Per a quines edats? Quins dos o tres conceptes clau? I sota quins eixos didàctics? Apassionant! Ara ja des del laboratori, on els problemes dels ciutadans sembla que s’allunyen, sento la dificultat de destil·lar en poques frases o gràfics els conceptes científics que s’acomoden a llargues perífrasis i circumloquis. És just aleshores quan agraeixes la gimnàstica mental a què t’obliga el fet de participar en projectes de divulgació. Lluny de ser una activitat menystinguda, la síntesi, la categorització, l’estructura, haurien de ser proves a superar per aconseguir una higiene necessària en l’àmbit intel·lectual. Tinc la confiança que en Pere i altres confrares no deixaran d’estimular-nos. I

Omnis Cellula 28

Juny 2012

1 Vegeu el web www.museuciencies.bcn.cat. 2 Que encara romanen als edificis del parc de la Ciutadella (zoologia i geologia) i a Montjuïc (botànica). 3 Restes d’un mamut trobat arran de la urbanització de l’avinguda de Pearson al principi del segle xx.

Ciència en Societat

Els reptes de l’ensenyament de la biologia al segle

xxi

I JORNADA DE LA BIOLOGIA A L’ENSENYAMENT La Societat Catalana de Biologia, filial de l’Institut d’Estudis Catalans, en el marc de la commemoració del seu primer centenari, ha organitzat una jornada amb l’objectiu d’aplegar els responsables de l’ensenyament de la biologia i repensar quina ha de ser la biologia que s’ha d’ensenyar.

Escrit per

Rosa Pérez i Roura

Professora de biologia a l’ensenyament secundari Vocal d’Ensenyament de la SCB

1. Piferrer, Francesc (ed.). «La biologia d’ahir i d’avui. Reflexions amb motiu del centenari de la Societat Catalana de Biologia». Treballs de la Societat Catalana de Biologia, vol. 63, núm. 2012, p. 285-297.

fa més d’una dècada que el Consell Directiu de la Societat Catalana de Biologia (SCB) va acordar la necessitat de tenir una secció dedicada als molts professionals de la biologia que ens dediquem a l’ensenyament secundari. Des de l’equip de la ja consolidada Secció d’Ensenyament, coordinada actualment per Carles Giménez, s’organitza anualment, en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Educació (ICE) de la Universitat de Barcelona (UB), un curs d’actualització en continguts de biologia per al professorat d’ensenyament secundari, activitat reconeguda pel Departament d’Educació en el Pla de Formació Permanent, amb molt èxit de participació. El nostre objectiu és fer de pont entre el professorat de secundària i el personal investigador de les universitats i d’altres centres de recerca. a

Enguany, la Societat Catalana de Biologia està de festa; no és poc celebrar el primer centenari, amb una història plena de moments entranyables, esforç i il·lusió per part de moltes persones, entre períodes de clandestinitat i represes posteriors. Tot i haver començat amb un caire molt diferent de l’actual, en la darrera i especial edició de Treballs de la Societat Catalana de Biologia, «La biologia d’ahir i d’avui. Reflexions amb motiu del centenari de la Societat Catalana» s’ha recordat el paper important d’aquesta Societat en la formació de nombroses promocions d’estudiants de biologia, sobretot en els anys en què les infraestructures de la Facultat eren molt pobres.1 No és en va, doncs, en l’acte inaugural del centenari de la SCB del passat 18 de gener Salvador Giner, president de l’IEC, va dir que la ci-

Omnis Cellula 28

Juny 2012

ència és tradició, que la nostra és una societat de tradicions i de modernisme, i que, per tant, la nostra és una societat de ciència. En el mateix acte, Ellis Rubinstein, president de l’Acadèmia de Ciències de Nova York, en la seva esplèndida ponència, va resituar-nos també en el segle xxi, tot encoratjant les acadèmies de ciències, com a plataformes neutrals i interdisciplinàries que són, a seguir reunint gent per debatre i aportar noves idees. Va afegir que calia tenir una especial cura del professorat de ciències i que calia buscar aliances innovadores per inspirar docents i estudiants. I, just en aquesta línia, fa més de dos anys, quan el Consell Directiu de la SCB va començar a treballar en els actes de commemoració del centenari, plenament conscients de la importància del nostre col·lectiu, va decidir organitzar la jornada que el passat 17 de març aplegar més de cent participants a la Pedrera, amb la col· laboració de l’Obra Social de CatalunyaCaixa i el Col·legi de Biòlegs de Catalunya. La jornada, en format matinal, va ser acollida per Salvador Garcia, director de l’Àrea de Coneixement, Educació i Recerca de l’Obra Social de CatalunyaCaixa, que va destacar la importància dels projectes per a joves en l’entorn de la ciència, però també els que s’adrecen al professorat, especialment en moments com l’actual, en què cal prioritzar. Així mateix, Lluís Tort, president de la SCB, va destacar el paper rellevant de l’ensenyament a la nostra societat i, en especial, el de la biologia, atesa l’explosió de coneixements dels darrers anys.

[

Completava la benvinguda Manel Busom, subdirector general d’Ordenació Curricular de la Direcció General d’Educació Secundària Obligatòria i Batxillerat de la Generalitat de Catalunya, que va destacar que el programa de la jornada encaixava plenament amb els objectius curriculars de l’ensenyament secundari, sobretot quant a la visió més competencial de les diferents matèries del currículum. La jornada va seguir amb tres parts clarament diferenciades. En la primera, es va plantejar quina biologia cal ensenyar per formar ciutadans competents. En la taula rodona, el periodista Joan Barril i els biòlegs Josep M. Gili i Àngel Domingo van intentar respondre a les preguntes següents: - Els ciutadans actuals tenen el nivell de competència científica que es requereix per sobreviure en àmbits com la salut, el medi ambient, l’estètica o la lectura d’un programa polític? - S’ha mitificat el paper de la ciència avui o, al contrari, se’n parla amb poc coneixement i sense rigor? - Què podem fer des de l’ensenyament per millorar el nivell competencial? Quin ha de ser el paper dels mitjans de comunicació? Es va parlar molt de la biologia d’ahir i d’avui, però també de la biologia del demà. Es van fer moltes referències històriques, però també reflexions, avaluacions i autocrítiques. No hi va haver acord entre els ponents respecte de si la ciutadania és o no és competent científicament, però sí que es van plantejar diferents línies d’actuació per ser més proactius i menys melancòlics. Incidien en el fet que la ciència per al ciutadà és, sobretot, una experiència vital i així és com l’hem de transmetre a les aules; que cal humanitzar més la ciència; que cal distingir entre difusió i divulgació; que cal ser crítics i distingir la ciència del que no ho és; que cal més comunicació entre les universitats i els centres de recerca amb els centres de secundària, i que l’autèntica dificultat no ha de ser l’actitud del docent. En definitiva, es va reconèixer la necessitat de rebre formació científica i de continuar ensenyant ciència i sobre ciència. El cos de la jornada va estar dedicat a experiències d’aula presentades pel professorat de secundària: «L’alimentació avui: els aliments funcionals a l’aula»; «Projecte de ciències»; «Biologia i cinema»; «Els alumnes com a model per entendre conceptes clau en biologia»; «Ava-

I jornada de la biologia a l’ensenyament

luació de l’estat de les comunitats bentòniques sotmeses a diferent grau d’impacte pesquer i brossa marina, com a eina de gestió de l’ecosistema»; «Conviciència»; «Un protocol senzill per a l’efecte de diferents tòxics en Danio rerio»; «Disseny d’unitats tutorials multimèdia per treballar competències en genètica»; «Organitzem un congrés, una aproximació a l’aprenentatge de la biotecnologia», i «Aprendre... Desaprendre... That is the question...». En definitiva, un petit tast de la tasca que es fa als centres, i un missatge explícit dels ponents per encoratjar el col·lectiu a seguir treballant buscant i transmetent nous estímuls i augmentant la creativitat i, potser així, aconseguir avançar i anar assolint aquests reptes que ens plantejàvem per a aquest segle xxi. I, per acabar, el biòleg David Bueno va presentar la ponència: «L’ensenyament de la biologia per formar futurs professionals». Va destacar que la biologia és imprescindible per a tots els professionals i per a totes les activitats, i va recordar que som biologia, per la nostra pròpia existència, salut, malaltia, alimentació, socialització, etc., i que, per tant, l’educació científica ha de tenir una finalitat utilitària, cultural i democràtica. I, sobretot, que cal no desaprendre el mètode científic tant pels aspectes més racionals com pels emotius. Per tant, ens animava a emocionar-nos per emocionar també els estudiants; a ser optimistes i creatius, a cercar novetats i, de nou, a apel·lar a la nostra biologia. Des del comitè organitzador, format per Carles Giménez, Coral Regí, Mercè Serra i Montse Vallmitjana, i coordinat per Rosa Pérez i Roura, amb el suport del Consell Directiu de la Societat Catalana de Biologia, hem expressat la voluntat de preparar una II Jornada de la Biologia a l’Ensenyament! L’entusiasme dels participants d’aquesta primera jornada més que empènyer la idea que ja teníem al cap en preparar-la. Confiem tenir una acollida tan bona i animem a tot el col·lectiu a dir-hi la seva, a enviar-nos propostes i a engrescar-se a compartir la feina que es fa a les aules per, entre tots, aconseguir formar ciutadans una mica més cultes i més competents científicament. I

Més informació a: http://blocs.iec.cat/scb/2011/12/09/i-jornada-debiologia-a-ensenyament

Omnis Cellula 28

Juny 2012

]

«El nostre objectiu és fer de pont entre el professorat de secundària i el personal investigador de les universitats i d’altres centres de recerca»

Racó del microbi

Microbis centenaris: golafres o esquifits Escrit per

Mercè Berlanga,1 Ricard Guerrero,2

Dibuix M. Berlanga

1 Departament de Microbiologia i Parasitologia Sanitàries, UB 2 Departament de Microbiologia, UB

Celebrem enguany el Centenari de la Societat Catalana de Biologia, fundada l’any 1912 amb el nom de Societat de Biologia de Barcelona. El 1912, la jove ciència de la microbiologia havia aconseguit vèncer moltes malalties infeccioses i reduir considerablement les morts causades per les infeccions microbianes. La microbiologia, a l’inici, era una ciència que intentava donar respostes i solucions a grans problemes de la salut humana, especialment en l’àmbit clínic. Des dels descobriments pioners de Pasteur i Koch durant les últimes dècades del segle xix, s’havien fet esforços enormes per cultivar els microorganismes causants de les principals malalties infeccioses, millorar les tècniques de diagnòstic i buscar teràpies efectives per intentar controlar aquests microorganismes patògens.

la darreria del segle xix, a Barcelona es van fer grans esforços en la lluita contra les malalties infeccioses, els quals van donar uns resultats excel· lents. Tant el Laboratori Microbiològic Municipal de Barcelona (creat el 1887), com els primers anys de la revista Treballs de la Societat de Biologia (iniciada el 1913), són testimonis d’una gran activitat en molts dels camps pioners de la microbiologia i la immunologia durant aquesta primera etapa. Aquests treballs reflecteixen la preocupació de la comunitat científica i, per extensió, de la societat de controlar algunes malalties q tenen una especial importància social, principalment la tuberculosi, però també altres malalties, com ara la sífilis (taula 1). Una gran part del coneixement del món microbià (especialment dels bacteris), de la seva genètica i de la seva fisiologia, s’ha basat fins fa poc en el creixement axènic dels microorga-

Omnis Cellula 28

Juny 2012

nismes. I aquest mètode encara continua sent imprescindible per a la microbiologia clínica i d’aliments, per obtenir productes microbians, etc. Per afavorir el creixement d’un grup determinat de microorganismes es poden fer servir diversos medis de cultiu. Els microorganismes exigents (microbis golafres) són difícils de cultivar en els medis de cultiu habituals i requereixen medis molt rics i períodes d’incubació llargs. Dins d’aquesta categoria de microorganismes s’inclouen molts patògens, com ara Legionella (legionel·losi), Neisseria (algunes meningitis, gonorrea), Haemophilus (infeccions de l’aparell respiratori, meningitis infantils), Mycobacterium (tuberculosi), Mycoplasma (infeccions genitals), Helicobacter (úlcera gastroduodenal) i d’altres. A l’altre extrem, podríem triar un medi mínim que contingués únicament sals inorgàniques i glucosa com a font de carboni, com és el cas dels microorganismes aïllats de l’ambient, generalment no patògens (microbis esquifits).

[ Microbis centenaris: golafres o esquifits ]

Tema

Tuberculosi (Mycobacterium tuberculosis)

Articles sobre aquest tema (%)

Exemple d’article, autors i any

Atenuació del bacil. de Koch en el brou de patata d’Holanda; Ramon Turró i Darder i José Alomar (1914) Nota contributiva al estudio de la influencia de la menstruación sobre la tuberculosis pulmonar; Remigi Dargallo (1916)

Malalties relacionades amb espiroquetes (p. ex., sífilis [Treponema pallidum])

9,5

Diagnòstic serològic de la sífilis; Josep M. Peyrí (1914)

Febre de Malta o brucel·losi (Brucella melitensis) i altres brucel·les

Estudis sobre la febre de Malta; Pere Domingo i Sanjuán i López Gaietà (1924)

Altres malalties bacterianes (carboncle, tètanus, pneumococ, etc.)

16,5

Contribució a la patogènia del tètanus; Josep Vidal (1931) La flora aeròbia de les apendicitis cròniques; E. Ribas i Ribas i Ramon Cullell Reig (1932)

Virus (bacteriòfags i virus animals)

Recerques sobre un estafilococ resistent al bacteriòfag; Francesc Duran-Reynals (1928) Propietats de l’agent causal d’un tumor del pollastre; Francesc Duran-Reynals i James B. Murphy (1930)

Tècniques microbiològiques de cultiu, estructura, activitat d’alguns enzims bacterians, desinfecció, etc.

Un medi de cultiu per a la conservació del bacil diftèric; Pere Domingo i Sanjuán (1929) Influència de les sals alcalines dels àcids salicílic i benzoic i els èsters de l’àcid paraoxibenzoic sobre els microorganismes; César Pi-Sunyer (1929)

Els medis de cultiu comercialitzats reben diferents noms, com ara, agar sang (medi de color roig sang, que a més conté un 5 % de sang ovina) o agar xocolata (s’ha de dir que el nom no li ve per contenir cacau sinó per la hidròlisi dels glòbuls vermells de la sang a 56 ºC, que dóna un color marró fosc). Altres medis reben noms de les persones que els van dissenyar, com ara Lowenstein-Jensen (utilitzat per al cultiu in vitro de micobacteris), MacConkey (per a enterobacteris), etc. O bé s’anomenen per sigles com ara SS (medi Salmonella-Shigella), LB, etc. Del medi LB, molt utilitzat en estudis de fisiologia o biologia molecular, s’ha dit que el nom procedia de Luria Broth, Lennox Broth o medi Luria-Bertani. Però el mateix Giuseppe Bertani (un dels dissenyadors del medi) va haver de dir que l’abreviació únicament feia referència a lysogeny broth (brou de lisogènia).

microorganisme aïllat, és a dir, que no està contaminat amb cap altre organisme. El cultiu axènic, en el sentit que coneixem avui dia, no va ser obtingut per Louis Pasteur (1822-1895). Pasteur feia créixer els bacteris en medi líquid; quan el medi de cultiu es feia tèrbol, n’inoculava una petita quantitat en un altre medi fresc (sense bacteris), i així successivament. Fent aquesta sèrie de transferències, Pasteur suposava que tenia un cultiu axènic. Però, amb aquest mètode, l’obtenció d’un cultiu axènic és totalment fortuïta i poc reproduïble. Joseph Lister (18271912) va utilitzar el mètode de la dilució seriada fins que suposava que a l’últim tub de la sèrie quedava un únic microorganisme. Però, com el cas de Pasteur, el mètode era complicat i sovint poc fiable. Els qui van resoldre definitivament el problema, en utilitzar un medi sòlid, van ser Robert Koch (1843-1910) i els seus col·laboradors.

El cultiu axènic: una tècnica imprescindible (?) en microbiologia El cultiu axènic (o pur) és la tècnica microbiològica que permet obtenir colònies separades d’un microorganisme sobre un medi sòlid, de tal manera que podem pensar que tenim aquest

La base de la tècnica per aïllar bacteris en medis sòlids o semisòlids va ser proposada el 1875 per Joseph Schroeter (1835-1894), un col· laborador de Ferdinand Cohn (1828-1898), que utilitzava talls de patata bullida dins de recipients esterilitzats. Koch estava familiaritzat

Omnis Cellula 28

Juny 2012

pTaula 1. Alguns articles de Treballs de la Societat de Biologia (1913-1934) dedicats a temes de microbiologia o immunologia

Racó A fonsdel microbi

Any

Malaltia o afecció

Microorganisme (nom actual)

Descobridor

1877

carboncle

Bacillus anthracis

R. Koch

1878

supuració

Staphylococcus spp.

R. Koch

1879

gonorrea

Neisseria gonorrhoeae

A. L. S. Neisser

1880

febre tifoide

Salmonella typhi

C. J. Eberth

1881

supuració

Streptococcus spp.

A. Ogston

1882

tuberculosi

Mycobacterium tuberculosis

R. Koch

1883

còlera

Vibrio cholerae

R. Koch

1883

diftèria

Corynebacterium diphteriae

T. A. E. Klebs, F. Loeffler

1884

tètanus

Clostridium tetani

A. Nicholaier

1885

diarrea

Escherichia coli

T. Escherich

1886

pneumònia

Streptococcus pneumoniae

A. Fraenkel

1887

meningitis

Neisseria meningitidis

A. Weischselbaum

1888

infecció alimentària

Salmonella enteritidis

A. A. H. Gaertner

1892

gangrena gasosa

Clostridium perfringens

W. H. Welch

1894

pesta bubònica

Yersinia pestis

S. Kitasato, A. J. E. Yersin (independentment)

1896

botulisme

Clostridium botulinum

E. M. P. van Ermengem

1898

disenteria bacil·lar

Shigella dysenteriae

K. Shiga

1903

sífilis

Treponema pallidum

F. R. Schaudinn, E. Hoffmann

1906

tos ferina (catarro)

Bordetella pertussis

J. Bordet, O. Gengou

1909

tifus

Rickettsia prowazekii

H. T. Ricketts, S. von Prowazek (independentment)

1976

legionel·losi

Legionella pneumophila

un grup de metges

1982

gastritis, úlcera

Helicobacter pylori

B. J. Marshall, J. R. Warren

1982

malaltia de lyme

Borrelia burgdorferi

W. Burgdorfer

pTaula 2. Descobriment dels principals patògens bacterians humans

amb els treballs de Schroeter, ja que visitava freqüentment el laboratori de Cohn. No obstant això, Koch no el va citar en els seus treballs. La patata bullida servia de medi de suport i nutritiu per als microorganismes, però molts microorganismes patògens no hi podien créixer. A més, la patata regalimava, cosa que feia que els microorganismes creixessin i es dispersessin per la superfície, i que diferents colònies s’ajuntessin o es toquessin; Koch volia trobar uns medis que poguessin suportar el creixement dels microorganismes patògens, sense tocar-se, sobre una superfície sòlida (taula 2). Koch va utilitzar primer la gelatina com a agent per solidificar els diferents medis líquids (brous) que feia servir per al creixement dels microorganismes patògens. Cobria aquest medi sòlid amb una campana de vidre per evitar la contaminació amb els microorganismes existents en l’ambient. Els brous amb gelatina eren un bon medi de cultiu per aïllar microorganismes, però presentaven un inconvenient important: la gelatina no es manté sòlida a 37 ºC, que és la temperatura òptima de creixement

Omnis Cellula 28

Juny 2012

de la majoria dels microorganismes patògens humans. Calia un altre agent solidificant més resistent a la digestió per microorganismes. Un col·laborador de Koch, Walter Hesse (18461911), per suggeriment de la seva esposa i ajudant, Fanny Angelina Eilshemius Hesse (18501934, nascuda als Estats Units), va suggerir introduir als medis de cultius una substància que ella usava a la cuina. Es deia agar-agar. L’agar és un polisacàrid complex procedent de les algues roges (rodòfits), que s’utilitzava com agent gelificant de pastissos i postres, especialment a les zones tropicals. Walter Hesse es va incorporar al laboratori de Koch principalment per fer estudis d’higiene ambiental, com ara la contaminació microbiana de l’aire, de les aigües de distribució urbanes i de les aigües residuals. Fanny treballava com a tècnica al mateix laboratori, i a més era una magnífica dibuixant d’imatges microscòpiques de microorganismes. L’agar va aportar molts avantatges respecte de la gelatina: era sòlid a 37 ºC, resistent a la degradació enzimàtica i es podia emmagatzemar durant força temps. Observant els resultats,

[ Microbis centenaris: golafres o esquifits ]

o d’optimitzar-los. Els microorganismes s’utilitzen en nous processos industrials, i són una estratègia barata i efectiva en la bioremediació.

Koch va afegir immediatament l’agar en un nou medi destinat al cultiu del bacil de la tuberculosi. El 1887, Richard Petri (1852-1921), també del laboratori de Koch, va escriure un petit article on descrivia la utilització d’unes capsetes circulars de vidre, que van rebre el seu nom. Les plaques o càpsules de Petri es podien esterilitzar i emmagatzemar independentment del medi. A la part inferior de la capsa es posava el medi de cultiu fos i es podia tapar amb una placa d’una mida un xic més gran per evitar les contaminacions. Les plaques de Petri encara s’utilitzen avui, ja siguin de vidre reutilitzables o de plàstic, i constitueixen un material imprescindible en un laboratori de microbiologia, biologia cel·lular, embriologia, etc. (fig. 1). Postludi i perspectiva Estem en temps de grans canvis. Les ciències microbiològiques han experimentat variacions profundes els darrers trenta anys. Els mitjans de comunicació, especialment la premsa, denuncien contínuament casos d’infeccions, l’aparició de «noves» malalties o els perills del bioterrorisme. De les dues cares que tenen els microorganismes, la favorable, la gran majoria, i la patògena, una minoria, la societat només percep la que produeix destrucció o mort. Gran error. La situació i el desenvolupament de la microbiologia actual ens permet avançar que serà una de les principals ciències biomèdiques al segle xxi. La recerca mèdica i farmacèutica està descobrint, per mitjà dels microorganismes, nous fàrmacs i noves maneres de produir-los

Com impacta la ciència en la societat no solament depèn dels descobriments científics, sinó també de la manera que la societat percep aquesta ciència i de les polítiques nacionals que planifiquen els programes de recerca i les activitats per promoure’n l’aplicació. L’educació científica és clau per adquirir i difondre el coneixement i la cultura contemporanis. El foment de la ciència i la tecnologia és imprescindible per al desenvolupament de la societat, i precisament en temps de crisi és quan ha de rebre més suport econòmic. Ben al contrari de com veiem la situació avui, hauríem de considerar una nova perspectiva, hauríem de veure com afrontem «la crisi en temps de ciència», seguint la recent frase afortunada de Joan Massagué. I

Per Saber-ne més Bertani, G. (2004). «Lysogeny at midtwentieth century: P1, P2, and other experimental systems». J. Bacteriol., vol. 186, p. 595-600. Guerrero, R.; Berlanga, M. (2009). «The evolution of microbial life: paradigm changes in microbiology». Contribution Sci., vol. 5, p. 55-61. Guerrero, R.; Berlanga, M.; Massana, R. (2012). «Les microbiologies i els canvis de paradigmes». A: Treballs de la SCB, vol 63: La Biologia d’ahir i d’avui. Reflexions amb motiu del centenari de la Societat Catalana de Biologia Piferrer, F. (ed.). p. 161-181. Maloy, S.; Schaechter, M. (2006). «The era of microbiology: a Golden Phoenix». Int. Microbiol., vol. 9, p. 1-7.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

tFigura 1. Cultius axènics de diferents tipus de microorganismes. A dalt, a l’esquerra, cultiu de Salmonella en medi SS (Salmonella-Shigella); a dalt, a la dreta, cultiu de Serratia en TSA (triptona soia agar); a baix, a l’esquerra, cultiu de Micrococcus en TSA; a baix, a la dreta, cultiu de Shigella en SS. Fotografia Núria Rius.

+ Racons El paper de la indústria

Tertúlies de Literatura Científica

Ramon Roca

Julita Oliveras Masramon

Conseller delegat d’Argon Pharma SL Coordinador de Biologia i Indústria de la Societat Catalana de Biologia

Professora a l’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Vic Coordinadora de la Societat Catalana de Biologia a Vic

L’impuls de les darreres dues dècades, que

El projecte de les Tertúlies de Literatura

ha situat la recerca a Catalunya en primera

Científica (TLC), amb seu a l’escola Poli-

línia, tant per la qualitat com pel nombre de centres de recerca,

tècnica Superior (EPS) de la Universitat de Vic (UVic), és una

ha tingut diverses causes. D’una banda, pertànyer a la Unió

proposta d’innovació docent dirigida a estudiants; la finalitat

Europea ha permès una gran mobilitat internacional d’investi-

és que els joves llegeixin i entenguin la ciència, i afavorir el

gadors; de l’altra, les polítiques d’inversió de les diverses admi-

Pla Lector de diferents centres d’ensenyament.

nistracions públiques han creat nous centres de recerca. Les TLC procuren potenciar l’esforç per la lectura de llibres En comparació amb altres països desenvolupats, aquesta excel·

actuals de divulgació científica i l’aprenentatge a partir de

lència s’ha traduït en una gran producció de publicacions cien-

textos que permetin reflexionar i aconseguir un debat col·

tífiques de primer nivell; però, de moment, encara no ha donat

lectiu enriquidor en el context de l’aula, amb l’acompanya-

el mateix rendiment en la generació de propietat intel·lectual,

ment d’un professor responsable d’acollir-se al projecte. L’ob-

tot i tenir els ingredients necessaris per a la transmissió del co-

jectiu principal és inculcar el valor de la lectura a partir de

neixement científic. Els últims anys, la transferència de tecno-

llibres entenedors de ciència.

logia ha anat a petites empreses, que són les encarregades de donar valor afegit transformant el coneixement en productes o

Els aspectes més rellevants del projecte de les TLC són, en

serveis comercialitzables.

primer lloc, que s’ofereix l’oportunitat que els joves puguin descobrir i llegir llibres actuals i entenedors de ciència. En

El procés de creació d’aquestes empreses és llarg i complicat, i

segon lloc, una vegada s’ha efectuat la lectura, hi ha la pos-

requereix una gran inversió pública i privada els primers anys

sibilitat de conèixer l’autor/a de l’obra, que és convidat a la

de vida, ja que el sistema no és sostenible fins que els seus

UVic a impartir una xerrada debat; i, en tercer lloc, es permet

productes o serveis es poden introduir al mercat i generar be-

que els científics tinguin l’oportunitat de fer visible el seu tre-

neficis. Al seu torn, la creació d’empreses capaces de vendre

ball mitjançant la presentació del seu llibre.

productes d’alt valor afegit internacionalment, genera llocs de treball i riquesa a la zona on s’ubiquen. I, a més, aquests pro-

El projecte de les TLC afavoreix un escenari de lectura, refle-

ductes i serveis poden tenir un gran impacte social i contribuir

xió i debat on s’aconsegueix, d’una banda, estimular i premi-

a augmentar la qualitat de vida de les persones que els consu-

ar l’esforç de llegir obres de l’àmbit de la literatura científica

meixen.

i, de l’altra, animar les minories lectores a compartir la seva experiència fent que no se sentin aïllades en la seva afició. La

La crisi econòmica actual ha arribat en un moment en què, a

trobada final amb l’escriptor planteja als joves la necessitat

casa nostra, moltes d’aquestes empreses no són prou madures

de formular preguntes i de preparar intervencions, la qual

per funcionar per si mateixes i encara requereixen inversió pú-

cosa representa, també, un repte per als estudiants, ja que

blica i privada per desenvolupar-se. Dependrà, doncs, de l’en-

sovint és la primera vegada que s’expressen davant d’un pú-

cert en les polítiques de desenvolupament econòmic dels anys

blic nombrós.

vinents i en l’aposta de la inversió privada que hi hagi èxit en l’estratègia de creació d’un model econòmic addicional basat

Aquest curs 2011-2012 el projecte de les TLC de la UVic ha ce-

en la biotecnologia. Per això també cal que els inversors privats

lebrat la cinquena edició; la bona acollida del professorat de

vegin en aquestes empreses un potencial perquè els retorni la

diferents instituts ha permès que la proposta hagi arribat a

inversió.

un total d’uns dos mil estudiants; s’han organitzat diverses activitats liderades per científics interessats a apropar-se a

En cas que això no es produeixi, probablement s’acabarà per-

col·lectius de joves, a través de les seves obres escrites. Han

dent la inversió en recerca dels últims anys i una gran oportu-

estat la Cristina España, Claudi Mans, Carlos Chordá, Gemma

nitat per poder ser també un país de primera línia en la genera-

Marfany, Víctor Grau, Sònia Fernández-Vidal i Anna Veiga.

ció de productes i serveis d’alt valor científic i biomèdic. Més informació: http://tlc.uvic.cat

Omnis Cellula 28

Juny 2012

El programa Barcelona Neurociència

Comprendre l’atzar i la casualitat Frederic Udina

Inés Garriga, Diana Escobar

Professor d’Estadística a la UPF i la Barcelona GSE Director de l’Idescat

Direcció de Creativitat i Innovació Institut de Cultura de Barcelona

L’atzar és molt difícil de comprendre del

Entre el 14 i el 18 de juliol d’enguany, se ce-

tot, de fet l’atzar és el que queda quan su-

lebrarà a Barcelona la trobada biennal que

primim la regularitat, i la regularitat és el que ens permet

organitza la Federació Europea de Socie-

comprendre les coses.

tats de Neurociències (Federation of European Neurociencies, FENS), que aplegarà

En aquestes línies volem reflexionar sobre la dificultat que té

a la ciutat els millors especialistes d’aques-

la ment humana per comprendre i tractar l’atzar. Dit d’una

ta disciplina. Per això, el Congrés dels Di-

altra manera, tenim, els humans, una clara dificultat a avalu-

putats espanyols va declarar el 2012 l’Any

ar si un determinat fet s’ha produït o no per casualitat. Fins a

de la Neurociència.

quin punt tenim o no aquesta capacitat inclosa en el cablatge del nostre cervell?

Més enllà dels erudits en aquesta matèria, l’Institut de Cultura de Barcelona (ICUB) ha volgut aprofitar aquesta oportunitat

Atesa la limitació d’aquestes línies, adreço els lectors al llibre

excel·lent per obrir el Congrés i difondre la neurociència en-

The Tiger That Isn’t. Seeing through a world of numbers,1 de

tre la ciutadania. L’oportunitat de revertir cap a la ciutadania

Michael Blastland i Andrew Dilnot,1 divulgadors excel·lents

el gran potencial de coneixement i l’excel·lència investigadora

que tenen un programa de ràdio a la BBC en què reflexionen

que aplega aquest Congrés és l’objectiu principal de Barcelona

sobre aquestes qüestions.

Neurociència, programa que compta amb la col·laboració de diverses institucions públiques i privades, centres de recerca i

I, parlant de tigres, hi ha una famosa citació (adequada als

universitats, com també agents culturals, amb el resultat d’un

lectors biòlegs) de Persi Diaconis, un dels millors probabi-

programa plural i divers que desperta un gran interès del pú-

listes vius, actualment professor a Stanford (EUA), que diu:

blic.

«We are hard-wired to overreact to coincidences. It goes back to primitive man. You look in the bush, it looks like stripes,

Barcelona Neurociència és un programa especial de divulgació

you’d better get out of there before you determine the odds

neurocientífica pensat per a tots els públics que vol acostar la

that you’re looking at a tiger. The cost of being flattened by

neurociència als ciutadans i afavorir la transmissió del conei-

the tiger is high. Right now, people are noticing any kind of

xement científic a la ciutat. Barcelona Neurociència es coordi-

odd behavior and being nervous about it.»

na des del programa Barcelona Ciència de la nova Direcció de Creativitat i Innovació de l’ICUB i compta amb el comissariat

La tesi és, per tant, que tendim a detectar coincidències in-

de la neurocientífica Mara Dierssen. Aquesta Direcció vol si-

teressants on hi ha solament casualitats purament degudes

tuar Barcelona al capdavant de les ciutats interessades a fer

a l’atzar. Posem un dels casos més senzills, relacionat, per

del coneixement, la creativitat i la innovació els valors clau del

exemple, amb la grossa de Nadal. Per què tanta gent creu que

segle

és millor comprar els dècims a una administració concreta

oberta als ciutadans. En aquest sentit, un dels objectius és

d’un poble del Pirineu? Perquè molt sovint «cauen» els pre-

atorgar dimensió cultural a actes i esdeveniments que es des-

mis grossos allà. Quina coincidència, oi?

envolupen a la ciutat en sectors marcadament dominats per

xxi

i treballar per aconseguir una ciutat veritablement

la ciència i la tecnologia. En aquest objectiu és on cal situar En el llibre esmentat trobareu exemples més interessants i

la creació d’un programa centrat en la neurociència, un dels

més ben explicats. En «Racons» posteriors anirem una mica

nous camps de recerca estratègics i una disciplina integrant

més enllà i explorem la dificultat addicional que significa la

del grup de ciències de la ment que, juntament amb les tecno-

probabilitat condicional.

logies de la informació i la comunicació (TIC), componen l’eix de la societat del coneixement.

1. Londres, Profile Books, 2007. Hi ha una edició en espanyol: El tigre que no está. Un paseo por la jungla de la estadística, Madrid, Turner, 2009.

Més informació: www.bcneurociencia.cat

Omnis Cellula 28

Juny 2012

PER QUÈ LES LLEONES NO ELS PREFEREIXEN ROSSOS? Escrit per Cristina Junyent En Xavier comença el llibre amb una citació de François Jacob: «Una època o una cultura es caracteritza menys per l’extensió dels coneixements que adquireix que per les preguntes que planteja.» Amb aquesta premissa ens ofereix seixanta-una píndoles de coneixement científic en forma de pregunta i resposta. Amb aquest format vol cridar l’atenció de la gent i també aprofitar per divulgar algunes recerques recents. Algunes preguntes tenen respostes concretes; d’altres, són l’excusa per exposar alguns temes. El format pregunta-resposta permet una lectura fàcil, que, en un moment en què es llegeixen menys llibres, facilita la lectura a tot arreu, i fins i tot la lectura en veu alta. El format periodístic no treu, en cap cas, rigor. Un rigor amb què tracta no solament de facilitar la comprensió dels processos físics, del funcionament dels ecosistemes o dels mecanismes biològics; sinó també alguns condicionants que han de tenir en compte els investigadors, com i que no sempre es reflecteix de manera correcta a la premsa; ens referim a la manca de relació causa-efecte entre variables que augmenten alhora, o altres processos del mètode científic que semblen de sentit comú però que no necessàriament són reals.

per resoldre delictes o crims, com ara el tràfic il·legal d’animals. «Afers de família» aposta per la relació entre els animals model i la relació amb conclusions que es puguin treure per a la nostra espècie, i que de vegades es consideren im-

Fitxa tècnica Per què les lleones no els prefereixen rossos? (i seixanta curiositats científiques més) Xavier Duran Columna Edicions (Barcelona, 2011)

Les preguntes estan agrupades en set capítols. En el que intitula «De l’amor i el cervell» respon a la pregunta que dóna títol al llibre. I la resposta és una visió experimental de l’evolució: Quin color trien les lleones? Per què? Canviarà la seva tria amb el canvi climàtic? En el capítol «Policies de laboratori» hi ha un recull de casos en què les noves tècniques en recerca bàsica poden ser aplicades

201 pàgines

mediates; i en quant és superior la despesa energètica per capita dels singles respecte a la dels membres de famílies nombroses. En «Esport, salut i longevitat» fa reflexionar sobre la relació entre votar esquerres o dretes i l’addicció al tabac i, en conseqüència, la possibilitat de viure menys temps segons la ideologia.

Omnis Cellula 28

Juny 2012

En «Històries de l’evolució» explica que les migracions humanes van associades a les migracions d’altres espècies que hi estan vinculades; així, seguint el rastre de polls, ratolins, pollastres i, fins i tot, del bacteri Helicobacter pylori, podem seguir les traces de les migracions històriques humanes. En «Qüestió de gust» entenem per què hi ha persones que senten millor la picantor dels pebrots o l’amargor de les verdures; i per què és millor que no donem calçots als gossos. Finalment, en «Poti-poti tecnocientífic» esbrina la hipotètica relació entre la ingesta de cervesa i el nombre i la qualitat de les publicacions científiques. I també la futura possibilitat de dutxar-nos i prendre cafè alhora, fet que permetria d’aprofitar millor aquells cinc minuts del matí. Com a missatges menys explícits, trobem en tot el llibre un fons evolutiu subjacent, encara que no es mencioni explícitament. Posa de manifest també que no existeix el que hom anomena ciència oficial que intenti fer callar els qui arribin amb idees noves, sinó que els investigadors que presenten proves consistents fruit d’experiments rigorosos acaben veient reconegut el seu treball. La incorporació de la bibliografia original completa l’exposició de la manera d’avançar de la ciència, a més de permetre documentar l’origen de la informació i facilitar la feina dels qui vulguin aprofundir en algun tema. Per acabar, l’autor expressa que el benefici del llibre no es mesurarà només pels coneixements que aporti sobre la ciència i el mètode científic, sinó que serà vertaderament útil si ajuda que el lector es vagi plantejant noves preguntes en passar les pàgines. I

L’acte inaugural del centenari de la Societat Catalana de Biologia La Societat Catalana de Biologia (SCB) va ser fundada l’any 1912 per un grup de científics interessats en l’estudi de la biologia i les seves aplicacions. Actualment, la SCB té més de mil cinccents socis, forma part de la Secció de Ciències Biològiques de l’Institut d’Estudis Catalans (IEC) i, al seu torn, té nombroses seccions. Aquest any 2012 celebrem tant el centenari de la fundació com els cinquanta anys de la represa de la SCB. Per aquest motiu des del Consell Directiu s’han programat més de mitja dotzena d’actes commemoratius. El primer va ser la sessió inaugural, que va tenir lloc el 18 de gener a la seu de l’IEC, a la qual van assistir unes duescentes persones, que van omplir la Sala Prat de la Riba de gom a gom. L’acte va ser inaugurat per Salvador Giner, president de l’IEC, que va expressar la satisfacció de poder celebrar el centenari de la filial més antiga de l’IEC i una de les més dinàmiques pel nombre d’activitats. A continuació, el president de la SCB, Lluís Tort, va fer un repàs a la història i als objectius de la Societat, va donar dades sobre la composició actual i va presentar els actes commemoratius del centenari. Tot seguit Francesc Piferrer, vocal de Promoció, va fer un resum de la història de Treballs de la Societat

«La biologia ha esdevingut molt

rellevant, no solament pels seus continus avenços, sinó també per les implicacions en molts àmbits de la nostra vida quotidiana»

Catalana de Biologia i va presentar el volum 63, corresponent a l’any 2012, del qual és l’editor, titulat La biologia d’ahir i d’avui. Reflexions amb motiu del centenari de la Societat Catalana de Biologia. Aquest volum, el contingut del qual està disponible al Portal de Publicacions de l’IEC, recull una selecció dels articles

publicats els darrers cent anys, i també articles escrits per reconeguts especialistes sobre temes de rellevància científica i social actual i una sèrie de reflexions entorn de la biologia i les societats científiques. A continuació, hi va haver tres conferències, presentades per autors d’aquest volum. La primera va anar a càrrec de Josep M. Camarasa, biòleg i historiador de la ciència, titulada «La Societat Catalana de Biologia, de la fisiologia experimental a la genòmica. Cent anys de biologia a la societat catalana». Camarasa va repassar la situació al prin-

En el moment d’escriure aquesta ressenya, rebem plens d’alegria la noticia que el Govern de la Generalitat ha acordat concedir la Creu de Sant Jordi a la SCB «per una reconeguda aportació a la recerca, la divulgació i la projecció internacional de les ciències de la vida des dels territoris on es parla la nostra llengua»

cipi del segle xx, que va portar a la creació de la SCB, els seus impulsors, les vicissituds que va patir i la represa fins avui. Ellis Rubinstein, antic editor de Science i actual president de l’Acadèmia de Ciències de Nova York, va fer la segona conferència, titulada «Science academies in the 21st century. Can they address the world’s challenges in novel ways?». Rubinstein va advocar per acadèmies obertes a tothom i va afirmar que els reptes cientificotecnològics del món actual poden ser més ben encarats a força de sumar esforços entre institucions diferents. La tercera conferència, «Reflexions sobre el present i futur de la recerca a Catalunya», va anar a cura de Jordi Camí, director del Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona. En un context

Omnis Cellula 28

Juny 2012

de crisi econòmica com l’actual, Camí va donar algunes pautes sobre com fer més efectiva la recerca, buscant sempre l’excel·lència. L’acte va ser clausurat per Josep Maria Martorell, director general de Recerca de la Generalitat de Catalunya, que, entre d’altres aspectes, va remarcar el significat que té per a una societat com la nostra que ara pugui celebrar el centenari. Des d’aquí volem encoratjar els socis a participar en la resta d’actes del centenari programats per enguany, sobre els quals es pot trobar informació al web de la SCB. Aprofitem per animar a tots els qui tenen interès per la biologia a fer-se soci de la SCB, gaudir dels avantatges i participar en les activitats. En el moment d’escriure aquesta ressenya, rebem plens d’alegria la notícia que el Govern de la Generalitat ha acordat concedir la Creu de Sant Jordi a la SCB «per una reconeguda aportació a la recerca, la divulgació i la projecció internacional de les ciències de la vida des dels territoris on es parla la nostra llengua». És engrescador constatar la vitalitat de la nostra societat a l’inici del seu segon segle de vida, en un moment en què la biologia ha esdevingut molt rellevant, no solament pels seus continus avenços, sinó també per les implicacions en molts àmbits de la nostra vida quotidiana. I Enregistrament de la sessió inaugural: http://videoteca.iec.cat/entrada.asp?v_id=230 Accés al volum 63: http://publicacions.iec.cat/PopulaFitxa. do?moduleName=revistes_cientifiques&subModule Name=&idColleccio=124 Web de la SCB: http://scb.iec.cat/

Francesc Piferrer

Vocal de Promoció de la Societat Catalana de Biologia

ols… v i a logi

bio a ris l ços a n a n i e s v s m a e e s inter arrer ó de s

s... i e d c d s a l a z t e n gani i jor ixer r è s o n ’ o l s o r c n ... es, cu par e a i r c b i i t l r l vist ...pa s en e e r t a p l re om ...reb ir de desc d s? ...gau socie

CREU DE SANT JORDI 2012

Si t’

i as h ’ t o uè n at q c r . e c e P i cb. s / / : p htt

PLACA NARCÍS

MONTURIOL

2003