Page 1

ISSN 1696-8107

29 desembre 2012 revista semestral ¡ 3 ₏


Editorial

La portada

© Foto: Gerard Sardà

Benvolguts lectors i benvolgudes lectores, Internet i la tecnologia mòbil estan canviant el nostre món. La majoria de nosaltres portem a sobre un dispositiu que ens permet, entre moltes altres coses, tenir accés immediat a tot tipus d’informació. Som ciborgs que hem afegit al nostre cos un element que ens connecta amb una gran memòria col·lectiva. També ens permet comunicar-nos a distància, situar-nos geogràficament, saber quin temps farà a qualsevol lloc del món i un llarg etcètera. Però n’hi ha molts que pensen que tota aquesta tecnologia, i especialment aquesta enorme capacitat de consumir i produir informació, provocarà els caos i el col·lapse intel·lectual de la nostra espècie. Però això no és res nou. Quan la impremta va aparèixer, molts van dir: «La divulgació del saber entre els ignorants, gràcies a la impremta, corromp el saber mateix.» La tecnologia del llibre de paper va tenir detractors, com fins i tot els va tenir l’escriptura manuscrita (alguns filòsofs grecs temien que afebliria la memòria de les persones). Cada vegada que augmenta la llibertat per crear o consumir informació, la gent acostumada a les restriccions del vell sistema s’alarma convençuda que els nous mitjans de comunicació faran que les noves generacions siguin menys competents intel·lectualment. En el cas de la ciència, en què el treball en col·laboració és una garantia d’avenç, Internet està comportant una gran revolució. No m’imagino què haurien donat aquells fundadors de les primeres societats científiques, que tractaven de comunicar-se en la distància i treballar plegats, per haver tingut quelcom com el que tenim avui. Tenim la sort d’estar vivint una revolució intel· lectual de la mà de la tecnologia de dimensions molt superiors a la del segle xv. Coneixem les repercussions enormes que va tenir aquella democratització del saber per al creixement cultural de la humanitat. Per què hauríem de pensar que ara no serà així? Héctor Ruiz Martín Director d’Omnis Cellula

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: Josep Maria Camarasa, 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, o de Shutterstock. Dipòsit Legal: B. 45392-2007 ISSN: 1696-8107. Imprès per Gràfiques Llob3, SL Els editors no es responsabilitzen de l’opinió ni dels continguts dels articles signats.

© 2012 Omnis Cellula - Associació cientificocultural © 2012 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

www.omniscellula.net

Revista oficial de la Societat Catalana de Biologia coeditada per:

Associació científicocultural

Amb la col·laboració de:


29

2

5

7

La xarxa d’espais naturals dels Estats Units d’Amèrica: protegir per conservar

14

Marta Llauradó Fernández i Jaume Reventós Puigjaner, Institut de Recerca de l’Hospital Universitari de la Vall d’Hebron

20

Pedro Medina, Universitat de Granada

Álvaro Mata-Chavarría, Parc Científic de Barcelona

L’escala nanomètrica

Eva Jiménez-Guri, Centre de Regulació Genòmica, Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona Cristina Pujades, Departament de Ciències Experimentals i de la Salut, Universitat Pompeu Fabra, Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona

La formació del cervell dels vertebrats, una telenovel·la?

6

8

Enric Ortega i Gonzàlez, Universitat de Barcelona

Rastrejant el càncer

Editorial

Un cop d’ull

4

A fons

Jordi Garcia-Mas, CRAG, Centre de Recerca en Agrigenòmica, CSIC-IRTA-UAB-UB

Per què seqüenciem genomes vegetals?

30 34 35

Javier del Campo, Institut de Biologia Evolutiva, UPF-CSIC

Prop de tres-cents cinquanta anys d’història natural dels protozous

36

M. Josep Premi Trepat Sala- 2 201

El paper dels micro-RNA en el desenvolupament tumoral

a Gemm Premi Romero i ll e s s Ro 2012

Jove científic

Jordi Creus, Departament de Biologia Cel·lular, Immunologia i Neurociències, Facultat de Medicina, Universitat de Barcelona

Una teràpia possible per a la malaltia de Huntington

Ara fa... 50 anys

Josep M. Camarasa, Fundació Privada Carl Faust, Blanes

Represa en la clandestinitat

Qui era...

Josep M. Camarasa, Fundació Privada Carl Faust, Blanes

Leandre Cervera i Astor

Calaix de sastre

Josep M. Camarasa, Fundació Privada Carl Faust, Blanes

Carl Faust i el jove Ramon Margalef ,

io

38

26

Entrevista Miguel Beato

40 42 »No sabem llegir el missatge genètic amb la complexitat que ha anat acumulant al llarg de l’evolució »

utac

M del Mar, Barcelona Antonio Turiel, Institut de Ciències

La fi del nostre sistema econòmic: una perspectiva des de les ciències experimentals

Ciència en societat

Josep Clotet, Secretari General de la SCB i president del Comitè Organitzador del Primer CIBICAT

El primer CIBICAT (Congrés de Biologia de Catalunya) Lluís Tort, Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia (UAB) i president de la Societat Catalana de Biologia

Els investigadors en biologia i biomedicina i els seus reptes envers la societat

44

Racó del microbi

48

+ Racons

49

Mercè Berlanga i Ricard Guerrero, UB

Microbis centenaris (i 2): caragolats i entortolligats racó de l’estudiant racó de la industria racó matemàtic racó de l’ensenyament

50

Lectura

51

Apunt

Un planeta a la deriva. Converses sobre el canvi global de Jordi Martínez-Vilalta, Daniel Sol i Jaume Terrades


Álvaro Mata-Chavarría

Parc Científic de Barcelona

L’escala nanomètrica La capacitat de manipular la matèria a escala nanomètrica s’ha convertit en una de les tecnologies més prometedores del nostre temps. La natura mateixa es podria considerar el darrer nanotecnòleg, ja que ens proveeix exemples fascinants de complexitat i funcionalitat, com ara les propietats del diamant o del grafit, la conformació i la funció de les proteïnes, l’estructura dels virus, els mecanismes de locomotora dels bacteris, les capacitats dels adhesius amb efecte dragó (gecko), les propietats d’autoneteja de les fulles del lotus, les propietats incomparables de la seda de l’aranya o l’organització dels teixits biològics. Tots els casos apunten cap als beneficis inimaginables de tenir un control molecular i nanomètric, i ens inspiren per desenvolupar la pròxima generació d’avenços tecnològics. El terme nanotecnologia va ser emprat per primera vegada pel científic japonès Norio Taniguchi el 1974, en descriure el concepte proposat quinze anys abans pel científic nord-americà Richard Feynman, en què preveia la manipulació de la matèria a escala atòmica i molecular, com si estigués utilitzant peces de Lego per crear materials. Les dues darreres dècades, avenços tecnològics notables, sumats a un augment en el coneixement científic, han empès les nanotecnologies i n’han accelerat la diversificació. Avui, les nanotecnologies són sinònim de progrés i potencial. Nano s’ha convertit en un prefix de moda emprat en moltes pel·lícules de ciènciaficció, en productes comercials que volen mostrar una superioritat tecnològica, o per un grup entusiasta de científics que busquen obtenir un avantatge competitiu. La veritat és que les nanotecnologies són cada cop més sofisticades, més disponibles, i creixen en nombre per la recerca de noves aplicacions. Al món, ha augmentat exponencialment el nombre d’universitats, institucions, empreses privades i països que consideren la nanotecnologia com una eina essencial per a desenvolupar-se. Molts veuen aquesta expansió sorprenent com l’inici d’una revolució de la nanotecnologia, amb capacitat de proposar solucions a alguns dels problemes més importants del nostre temps. Perquè les nanotecnologies s’utilitzen com a eines per resoldre problemes en gairebé tots els camps. Pel que fa a

l’energia solar, per exemple, l’emmagatzematge de l’energia que es fa a partir d’un minut de sol seria suficient per abastir la demanda d’energia del món durant tot un any; per tant, la nanotecnologia s’està utilitzant en la fabricació de cèl·lules solars d’alta eficiència per desenvolupar materials fotovoltaics més eficients. Tindrà també un paper notable en la disponibilitat futura d’aigua dolça, de la qual avui només s’aprofita l’1 %, i que és tan escassa per a més de 600 milions de persones a tot el món. En aquest cas, la nanotecnologia es fa servir per desenvolupar filtres capaços de purificar l’aigua salada o l’aigua potable contaminada. També es planteja per solucionar el problema de l’escassetat d’aliments: per exemple, en zones molt seques es desenvolupen capes de sorra primes per conservar, emmagatzemar i utilitzar l’aigua de la pluja per a l’agricultura. En molts altres àmbits, com ara el transport, la indústria aeroespacial, la construcció, els cosmètics i els tèxtils, la innovació es busca en la nanotecnologia. En medicina, s’estudia com augmentar la capacitat d’interactuar amb precisió amb les estructures fonamentals, com ara les cèl·lules i les proteïnes. Es podrien generar oportunitats innovadores, ja que es pot pensar en nanopartícules intel·ligents capaces d’atacar i matar cèl·lules canceroses. També nous biosensors i sistemes de diagnòstic més sensibles i selectives, que permetin el diagnòstic de malalties en etapes precoces de manera molt més segura.

Omnis Cellula 29

4

Desembre 2012

Nous dispositius complexos de precisió elevada, com ara el lab-on-a-xip (‘laboratori en un xip’), que descobreixen nous fàrmacs terapèutics i faran més fàcil estudiar cèl·lules i processos biològics, que ens permetran comprendre la naturalesa i prevenir moltes malalties. En el camp de la medicina regenerativa, es podran implantar fàcilment materials intel·ligents en una ferida, capaços d’estimular les cèl·lules per regenerar teixits específics, com ara la medul·la espinal després d’una lesió, el teixit cardíac després d’un infart, o el cartílag i l’os després d’una lesió. També podem pensar en impressores capaces d’imprimir en 3D cèl·lules, proteïnes, factors de creixement, i teixits i òrgans per implantar en pacients. Aquests exemples només són el començament del que ha de venir. L’exploració del món a nanoescala obre oportunitats emocionants i la possibilitat de fer descobriments potencialment revolucionaris. I


Eva Jiménez-Guri, Centre de

rca Regulació Genòmica, Parc de Rece elona Barc de èdica Biom Cristina Pujades, Departament t, Salu de Ciències Experimentals i de la Universitat Pompeu Fabra, Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona

La formació del cervell dels vertebrats, una telenovel.la?

El cervell dels vertebrats és tan complex que traçar-ne els orígens evolutius és problemàtic. Els estudis dels parents més propers als vertebrats, els ascidis i l’amfiox, mostraven que les proteïnes necessàries per formar aquest cervell eren exclusives dels vertebrats; ara bé, un nou article exposa que les bases gèniques d’aquesta estructura ja eren presents en branques més llunyanes de l’arbre evolutiu.

Un d’aquests trets o innovacions és el que s’anomenen centres senyalitzadors, que són regions físiques de l’embrió en desenvolupament en què un grup específic de proteïnes secretades instrueix la formació d’una regió específica del cervell. S’estableixen per l’expressió complementària de dos factors de transcripció que s’acostumen a reprimir mútuament, de manera que generen una frontera on s’expressaran les molècules de senyalització. Aquests centres que especificaran la morfologia del cervell es troben en el neuroectoderm, un teixit embrionari que donarà lloc al cervell i al sistema nerviós; i no són presents ni en ascidis ni en l’amfiox, fet que suggereix que molts aspectes del desenvolupament del cervell són únics dels vertebrats i han aparegut de novo en aquest llinatge. Ara bé, un article recent publicat per Pani i col·laboradors a la revista Nature contradiu aquesta teoria. Han trobat el programa d’expressió gènica de tres dels centres de senyalització del cervell dels vertebrats (marge neural anterior, zona limitans intratalàmica i organitzador ístmic) en un organisme hemicordat (un deuterostomat, més llunyà dels vertebrats que l’amfiox o l’ascidi). Mal-

grat que els hemicordats no tenen res que sembli un cervell, aquests resultats suggereixen que els mateixos programes genètics s’utilitzen per regionalitzar l’ectoderm de l’embrió en qüestió. Identifiquen els mateixos factors de transcripció requerits per establir les fronteres, amb funcions homòlogues i molècules senyalitzadores iguals. En resum, els gens expressats són equivalents als que s’han trobat en vertebrats, actuen de la mateixa manera i s’expressen en territoris i en moments similars en vertebrats i embrions d’un grup específic dins dels hemicordats.

Vertebrats

Cordats

La combinació d’estudis de filogènia molecular, d’expressió gènica i d’anatomia comparada han permès que els últims deu anys el coneixement del procés evolutiu hagi avançat molt. I hem arribat a tenir una visió actual sobre l’aparició del cervell dels vertebrats que suggereix que les propietats específiques d’aquest òrgan són degudes a una sèrie d’innovacions, tant estructurals com genòmiques, adoptades durant el procés evolutiu. Aquestes innovacions no són presents en els parents més propers dels vertebrats —els tunicats (els ascidis) i els cefalocordats (l’amfiox)—, tot i tenir algunes característiques comunes a les que s’han trobat al cervell dels vertebrats (com ara els gens hox o la regionalització de l’espai).

Aquest resultat permet que els científics concloguin que aquests centres senyalitzadors formaven part d’una antiga xarxa de regulació gènica ja present en l’ancestre dels deuterostomats i que es va mantenir en hemicordats i vertebrats, però que es va perdre en les branques que van donar lloc als ascidis i a l’amfiox. Això no vol dir que l’ancestre comú tingués un cervell complex, sinó només que els programes genètics que es van modificar per la regionalització espacial del cervell, ja existien a l’organisme ancestral. L’evolució no sempre implica l’adquisició de caràcters nous; aquests caràcters poden ser presents als organismes ancestrals, però perdre’s posteriorment en diferents clades. El treball de Pani i col·laboradors aviva un altre debat. Fins fa pocs anys, l’amfiox era indiscutiblement l’organisme de referència en estudis evolutius sobre l’aparició dels vertebrats, ja que es considerava el parent més proper. No obstant això, estudis filogenètics sembla que donen suport a la teoria que els tunicats són més propers als vertebrats que els cefalocordats. Ara, a més, es demostra que per estudiar aspectes tan típicament vertebrats com l’evolució del cervell, ens hem d’adreçar a parents encara més llunyans; la qual cosa ens suggereix que no ens podem basar en un sol organisme model de referència. I

Omnis Cellula 29

5

Desembre 2012

Tunicats

Amfiox

Hemicordats

Equinoderms

Per saber-ne més

Pani, Ariel M. [et al.] (2012). «Ancient deuterostome origins of vertebrate brain signalling centres». Nature, vol. 483, p. 289-294.


Jordi Garcia-Mas

CRAG, Centre de Recerca en Agrigenòmica, CSIC-IRTA-UAB-UB

Per què seqüenciem genomes vegetals?

L’any 2000 es va publicar el primer genoma vegetal, el de la planta model Arabidopsis thaliana. Gràcies als avenços en les tecnologies de seqüenciació massiva, els darrers anys s’ha obtingut el genoma de moltes espècies vegetals (tomàquet, patata, cogombre), i entre aquestes cal destacar algunes iniciatives liderades o participades per investigadors de casa nostra, com la seqüenciació dels genomes del meló (Cucumis melo), la maduixa (Fragaria vesca) i el presseguer (Prunus persica). La variació en la mida dels genomes vegetals és extraordinària, fet que comporta dificultats a l’hora de seqüenciar els genomes més grans. Les noves tecnologies de seqüenciació ja han permès obtenir el genoma del blat de moro (Zea mays: 2.300 Mb), i properament disposarem dels genomes de l’ordi (Hordeum vulgare: 5.300 Mb) i del blat (Triticum: 16.000 Mb). La previsió és que en els dos o tres anys vinents disposarem de la seqüència de gairebé totes les espècies vegetals d’interès agronòmic. El cost baix de la seqüenciació actual també ha possibilitat que siguem capaços de reseqüenciar els genomes individuals de varietats o individus d’una espècie de la qual tenim una seqüència de referència. Però, per què seqüenciem genomes vegetals? Quins avantatges ens aporta disposar d’aquesta informació? La seqüència d’un genoma és una eina molt poderosa per entendre l’estructura i la funció dels organismes. Però disposar de la seqüència d’una espècie obre també enormes possibilitats per obtenir noves varietats, i representa un canvi radical en la manera com es farà la millora genètica convencional.

La seqüència dels genomes vegetals ens permet entendre’n l’evolució. L’anàlisi comparativa de genomes vegetals mostra que han patit poliploïditzacions ancestrals i, en alguns casos, duplicacions recents de tot el genoma. La flexibilitat dels genomes vegetals per adaptar-se a aquests canvis es reflecteix en l’enorme variació de la mida dels genomes i en l’adquisició de noves funcionalitats. La disponibilitat dels genomes del meló (Cucumis melo L., 2n = 2x = 24, 450 Mb) i del cogombre (Cucumis sativus L., 2n = 2x = 14, 350 Mb), espècies molt properes filogenèticament, ha permès entendre el conjunt de rearranjaments cromosòmics que han donat lloc a l’estructura actual. També podem explicar la diferència de mida dels dos genomes per acumulació d’elements transposables al meló, fenomen que no observem en el cogombre.

Fotografia 1.

La informació que ens proporcionen els genomes vegetals permetrà accelerar els processos de millora genètica actuals. Des que els humans van domesticar algunes espècies per a l’agricultura, hem millorat les varietats mitjançant la selecció dels caràcters d’interès a partir d’encreuaments. Així, el tomàquet actual (Solanum lycopersicum) ha estat seleccionat per característiques del fruit, el qual és molt diferent morfològicament dels fruits d’espècies properes del gènere Solanum, poc adequats per consumir. Aquest procés de

Omnis Cellula 29

6

Desembre 2012

domesticació ha ocasionat la pèrdua d’al· lels valuosos per caràcters d’interès (resistències a malalties i estrès abiòtic, contingut de sucres, etc.), que podem recuperar a partir de material silvestre. La disponibilitat de la seqüència dels genomes ens permet veure la variació global entre varietats. Podem dirigir encreuaments i seleccionar els individus que ens interessin d’una manera eficient i ràpida, i accelerar la selecció genètica clàssica. Seleccionem individus, com els humans han fet al llarg de la història de l’agricultura, però de manera controlada i més eficientment. I ara utilitzem la seqüenciació de genomes, en primer lloc, per descobrir la variabilitat genètica; en segon lloc, per desenvolupar mètodes de genotipatge d’alt rendiment per fer selecció en tot el genoma, i, en tercer lloc, per seleccionar individus elit que seran utilitzats pel productor i per obtenir varietats millors, i repercutirà en el consumidor. Les noves tecnologies de seqüenciació han revolucionat la biologia de manera similar a l’impacte que al seu moment va tenir la PCR (reacció en cadena de la polimerasa). Però ens enfrontem amb un nou repte: la capacitat d’emmagatzemar i analitzar amb eines bioinformàtiques la gran quantitat de dades que estem generant. La millora genètica de les espècies vegetals s’enfronta a dos problemes, que hem de resoldre els anys vinents. El primer és millorar els sistemes de fenotipatge dels caràcters d’interès agronòmic i disposar de fonts de germoplasma ben caracteritzat, que puguin ser analitzats amb les noves eines genòmiques de què disposem. El segon és ser capaços d’analitzar les dades de seqüenciació massiva amb eines bioinformàtiques eficients. Hem entrat en una nova etapa en la qual serà més senzill obtenir dades genòmiques a partir del material vegetal. De moment, els investigadors ens podrem oblidar de la tecnologia, per dedicar-nos, un altre cop, a la biologia. I

Fotografia 1. Fruit del meló d’origen coreà PI 161375, utilitzat com a model experimental al CRAG Fotografia de fons. Hivernacle experimental amb plantes de meló del tipus ’Piel de sapo’

Les noves tècniques de seqüenciació massiva han permès que ja disposem del genoma d’un gran nombre d’espècies vegetals. Disposar de la seqüència d’una espècie vegetal representa per a la comunitat científica conèixer l’evolució de l’espècie, i entendre l’estructura i la funció dels organismes. I, per a la societat en general, la possibilitat de tenir varietats millorades genèticament.


Javier del Campo

Institut de Biologia Evolutiva, UPF-CSIC

Prop de tres-cents cinquanta anys d’història natural dels protozous

Els protists, eucariotes unicel·lulars, són una de les principals forces que regeixen els ecosistemes del planeta i una reserva excepcional de diversitat biològica encara per descobrir (gens, molècules, vies metabòliques i processos cel·lulars). Clàssicament, s’han dividit en dos grans grups: les algues i els protozous. El concepte original del terme protozou es refereix als organismes unicel·lulars als quals podríem assignar un comportament com el dels animals (per exemple, la motilitat); aquest concepte no té cap sentit evolutiu o taxonòmic. En lloc seu, podem considerar els protozous com una classificació funcional i operativa per referir-nos simplement als protists heterotròfics. En els darrers tres-cents cinquanta anys molts científics han participat en la petita aventura de conèixer millor aquests organismes. Els protists van ser descrits per primera vegada a la segona meitat del segle xvii pel pare de la microbiologia, Antoine van Leeuwenhoek. De fet, els primers microorganismes que va observar amb uns primitius microscopis casolans van ser protozous. Però va ser el zoòleg danès Otto Friedrich Müller el primer a descriure, al final del segle xviii, diverses espècies de protozous sota el sistema de nomenclatura de Linné, i va ser el responsable de la taxonomia seminal dels protists heteròtrofs. Georg Augustus Goldfuss va introduir el terme protozous, però sense una definició o explicació adequada, que incloïa pòlips, meduses, infusoris i fitozous.

Al segle xix, sota la influència de la teoria cel·lular de Schelieden i Schwan, reconeguts naturalistes van descriure el caràcter unicel·lular dels microbis eucariotes. Meyer i Dujarin en van ser els pioners, i Barry von Siebold va endreçar, sistematitzar i difondre tot aquest coneixement. Després de la publicació de L’origen de les espècies, de Charles Darwin, diverses obres van néixer sota el prisma de l’evolució i van posar les bases de la taxonomia de protists tal com la coneixem. Grans noms de la biologia, com Haeckel, Jans-Clark i Kent van contribuir-hi, però destaquem Otto Bütschli, el gran arquitecte de la sistemàtica de protozous. Va desenvolupar la primera sistemàtica exhaustiva, basada principalment en els trets locomotors, i va classificar les espècies conegudes en cinc classes: sarcodins (amebes), mastigòfors (flagel·lats), infusoris (ciliats), esporozous (apicomplexa) i radiolaris. La seva classificació va ser molt influent en el camp de la protistologia durant la primera meitat del segle xx.

Omnis Cellula 29

7

Desembre 2012

Els anys setanta del segle xx van representar el final de la sistemàtica de Bütschli, ja que, tot i ser molt convenient, no reflectia les relacions evolutives reals. La introducció de la microscòpia electrònica i la facilitat per accedir a dades moleculars van precipitar la seva fi. Un dels més influents protistòlegs del final del segle xx ha estat Thomas Cavalier-Smith, amb un treball minuciós sobre la sistemàtica i la taxonomia dels protists basant-se en la ultraestructura i els marcadors moleculars, principalment la subunitat petita de l’RNA ribosòmic (RNA 18S). L’últim canvi de paradigma ha ocorregut recentment, durant els primers anys del segle xxi, amb la introducció de l’ús de biblioteques genètiques de les comunitats ambientals de protists basades en l’amplificació de l’RNA 18S. S’obrien d’aquesta manera les portes de l’edat de les ciències òmiques a la protistologia. Aquests estudis inicials van posar en relleu la diversitat de protists que ens queda encara per conèixer. Ara ens trobem amb la responsabilitat d’integrar aquests nous coneixements amb el valuós patrimoni que ens han deixat Cavalier-Smith, Bütschli o Müller. Avui sabem que els protists són presents en totes les branques de l’arbre de la vida eucariota, representen la forma de vida més estesa dins dels eucariotes i gairebé tots els supergrups contenen protozous. Encara, però, queda un llarg camí per recórrer per entendre plenament quin paper tenen aquests petits animals en l’ecosistema i quin han tingut en la història evolutiva dels eucariotes. I

Figura. Arbre filogenètic de Georg Augustus Goldfuss, publicat el 1820 (modificat per l’autor).

Quan pensem en microorganismes, ens acostumen a venir al cap els bacteris, i potser els fongs. Però hi ha un grup d’eucariotes unicel·lulars heteròtrofs que tenen una llarga trajectòria en la història de la biologia i que tot sovint passen desapercebuts. Són els protozous, un grup que inclou des de paràsits que afecten els humans i el bestiar, fins a organismes que són actors principals de les xarxes tròfiques marines. Tot sovint oblidem que van ser els primers microbis observats pels humans i que ja fa prop de tres-cents cinquanta anys que són objecte d’estudi pels biòlegs.


La xarxa d’espais naturals dels Estats Units d’Amèrica: protegir per conservar Escrit per

Enric Ortega i Gonzàlez Universitat de Barcelona

Els Estats Units d’Amèrica (EUA) disposen d’una de les xarxes d’espais naturals protegits més importants del món, tant per l’estructura com per la gran diversitat d’ecosistemes i d’espècies que allotgen. Aquesta xarxa es presenta com una eina de protecció del patrimoni biològic, geològic, paisatgístic, històric i antropològic. Consta d’una gran organització multidisciplinària que assegura un important fons econòmic, que, al seu torn, ha permès assolir objectius tan dispars aparentment com el retorn del llop a Yellowstone, l’alt nivell de conscienciació mediambiental de la població i l’harmonització del gaudi dels espais naturals per part dels ciutadans amb les tasques de conservació.

Els espais naturals protegits als EUA Els EUA, amb una superfície tres-centes vegades superior a la del principat de Catalunya, presenten una enorme riquesa d’ecosistemes que es troben definits per una gran diversitat de fauna, flora, climes i substrats geològics, àmbits que, al seu torn, han estat sotmesos a diversos graus d’intervenció humana. Aquest país acull ambients tan dispars com les terres d’Alaska, part del desert de Chihuahua, la regió dels Grans Llacs, la península de Florida i la costa pacífica de Califòrnia, sense oblidar l’arxipèlag de les illes Hawaii. Aquests dos factors, les grans dimensions del país i la gran diversitat d’hàbitats, en condicionen, per tant, la biodiversitat i la gestió. Per tot el territori es distribueix una xarxa d’espais amb diversos graus de protecció, que vetlla per la conservació dels valors naturals, històrics i culturals. D’una banda, hi ha la xarxa de parcs nacionals, gestionada pel Servei de Parcs Nacionals del Departament d’Interior dels EUA, que comprèn cinquanta-vuit espais. Yellowstone, el primer parc nacional del món, creat el 1872 en el marc del creixent moviment conservacionista, va ser conce-

Omnis Cellula 29

8

Desembre 2012


but com un espai on la natura s’havia de desenvolupar lluny de la intervenció humana. D’altra banda, cada estat gestiona els seus parcs i reserves naturals, i també cal considerar altres figures de protecció, com són els llocs d’interès per a la conservació. Precisament, emmirallant-se en els espais protegits dels EUA, l’any 1916 es va elaborar a Espanya la Llei d’espais nacionals i l’any 1918 es van crear els dos primers parcs nacionals espanyols —actualment n’hi ha catorze (només un a Catalunya, Aigüestortes i Estany de Sant Maurici, creat l’any 1955). La política de gestió i conservació dels espais naturals als EUA està íntimament relacionada amb l’evolució històrica com a país i també al nivell de conscienciació dels ciutadans. Així, a partir de la gran destrucció que havia ocorregut, es va desenvolupar un afany conservacionista i una gran sensibilització de la població cap a la natura. Cada estat té el seu animal emblemàtic, com és el cas de l’estat d’Indiana, amb l’espectacular cardenal (Cardinalis cardinalis). Aquest nivell de sensibilització i d’identificació amb el patrimoni natural fa que alguns dels principals equips esportius del país duguin noms d’animals de la fauna nord-americana, com Memphis Grizzlies, Atlanta Hawks, Charlotte Bobcats, Minnesota Timberwolves o Houston Cougars. Per accedir als parcs nacionals i a molts espais naturals protegits, s’ha de pagar una entra-

da. Les desenes de milions de visitants anuals que reben aquests espais asseguren un gruix d’ingressos que posteriorment es destinen a beneficiar els espais. A més d’inversions directament relacionades amb la conservació, també es duen a terme actuacions directes, sovint desconegudes per la concepció europea dels parcs nacionals actuals. Així, la xarxa de parcs nacionals compta amb els Park Rangers, que desenvolupen tasques de divulgació ambiental, de protecció de l’entorn i de control de respecte de la normativa per part dels visitants. Són presents habitualment als principals indrets de cada parc amb un tracte proper al visitant, i organitzen activitats d’educació ambiental gratuïtes. També es destinen recursos a mantenir un cos policial de vigilància de la normativa en matèria de circulació als parcs i els visitants que superen la velocitat màxima permesa són habitualment multats, bé sigui per radars o bé per patrulles. Així, a més de vetllar per la conservació d’espècies que travessen les carreteres, es generen més ingressos. Una altra tasca desenvolupada és el condicionament dels parcs per minimitzar l’impacte de les visites i harmonitzar la presència dels visitants amb el manteniment dels valors naturals. En aquest sentit, hi ha una xarxa d’autobusos que trasllada els visitants des de l’entrada fins al cor dels parcs, s’hi asseguren els serveis mínims per als campistes, s’habiliten zones destinades a l’acampada amb caixes metàl·liques per protegir el menjar dels óssos i es manté una senyalització i una informació excel·lents.

Omnis Cellula 29

9

Desembre 2012

tFotografia 1. Yellowstone, creat fa cent quaranta anys, va ser el primer parc nacional del món.

pFotografia 2. El bisó americà (Bison bison) ha allunyat les seves poblacions del límit de l’extinció gràcies a la protecció de què ha estat objecte. © Fotografies: Enric Ortega.


A fons Entre els exemples d’aquest ventall de possibilitats de protecció del territori i de conservació de patrimoni biològic, geològic i històric i compatibilitzar-la amb el gaudi dels ciutadans, trobem els espais de la costa de l’estat de Califòrnia destinats a la recuperació dels ecosistemes marins, el popular parc nacional de Yosemite, el majestuós Gran Canyó del Colorado i la inhòspita Vall de la Mort.

Conservació a la costa californiana: el cas de la llúdria de mar A mitjan segle xviii es va generalitzar el comerç de pells d’animals als EUA, fet que va comportar un dràstic descens de la població mundial de llúdria de mar (Enhydra lutri), i va situar l’espècie vora l’extinció. La importància de la llúdria marina està en el seu hàbitat: és el depredador per excel·lència dels kelps, autèntics boscos d’algues submarins que es troben a l’oceà Pacífic. Així, aquesta espècie és un gran indicador ecològic, ja que una població saludable de llúdries es relaciona amb una bona salut de l’ecosistema. pFotografia 3. La població de llúdria de mar (Enhydra lutri) s’ha recuperat a la costa de Califòrnia el darrer segle gràcies als programes de conservació duts a terme.

qFotografia 4. El coiot (Canis latrans) és un dels predadors que trobem als ecosistemes del parc nacional de Yosemite. © Fotografies: Enric Ortega.

Així doncs, aquest accés controlat a uns parcs ben normativitzats, on la legislació s’aplica amb severitat, assegura que tot i l’afluència de públic, no es destorbi excessivament, la fauna salvatge ni es malmetin les formacions geològiques i botàniques, i que es puguin generar prou ingressos per mantenir aquesta organització; alhora, que permet que la ciutadania conegui el seu patrimoni natural, aprengui a valorar-lo i, en últim terme, se senti una peça clau per preservar-lo.

Omnis Cellula 29

10

Desembre 2012

A la costa de Califòrnia, una població de vora setze mil individus va quedar reduïda a només uns cinquanta exemplars trobats l’any 1938 a la zona del Big Sud. Va ser a partir d’aleshores quan diverses entitats, entre d’altres el Servei de Pesca i Vida Salvatge (FWS) dels EUA, van iniciar un programa de recuperació de l’espècie que compta amb nombrosos voluntaris. Aquest programa ha conside-


rat diverses estratègies, com per exemple un programa d’estudi de comptabilització de les llúdries i la pesca, la protecció específica de reserves per a l’espècie, la reubicació d’exemplars salvatges, la cria en captivitat i una campanya de sensibilització de la població vers la situació de l’espècie. Així, aquesta estratègia basada en espais naturals protegits com l’Año Nuevo State Park i la badia de Monterey, va aconseguir invertir la situació i fer arribar la població californiana fins aprop dels tres mil exemplars l’any 2007. Tot i aquesta recuperació, els darrers cinc anys s’ha detectat un descens preocupant de la població, provocat principalment per les microcistines, unes toxines produïdes per cianobacteris (Microcystis) que es concentren en els mol·luscs dels quals s’alimenten les llúdries. La població actual de la costa californiana s’estima entre els 2.600 i els 3000 individus, i el 2011 se’n van detectar per primera vegada a San Diego.

Escalada i conservació: el parc nacional de Yosemite Va ser el segon parc nacional creat als EUA amb una superfície de prop de 3.000 km2, la meitat de la província de Tarragona. És un dels parcs nacionals més famosos del món, perquè és un lloc de veneració pels escaladors. Al parc nacional de Yosemite, hi trobem El Capitán, una immensa i espectacular formació granítica, on hi ha diverses vies d’escalada. Va ser escalat per primera vegada el 1958 per Warren Harding, Wayne Merry i George Whitmore en quarantaset dies, per bé que el 2012 Hans Florine i Alex Honnold ho van aconseguir en prop de dues hores i vint-i-tres minuts. A més dels seus valors, l’accessibilitat i la proximitat a grans ciutats (és a només 270 km de San Francisco) va comportar que el visitessin més de quatre milions de persones l’any 2011. Per molt estrany que pugui semblar, des dels boscos de coníferes fins als prats alpins, el parc

Omnis Cellula 29

11

Desembre 2012

qFotografia 5. La sortida del sol a la Vall de la Mort permet observar uns paisatges d’una gran bellesa. © Fotografies: Enric Ortega.


A fons

pFotografia 6. El riu Colorado ha esculpit al llarg del temps una de les meravelles naturals del món. © Fotografies: Enric Ortega.

A 85,5 metres sota el nivell del mar: el parc nacional de Death Valley

gegantí on la vida lluita per existir, tot i la duresa climàtica. Té el registre de la segona temperatura més alta del planeta (56,7 ºC el 1913) i es troba a 85,5 metres sota el nivell del mar, el punt més baix dels EUA, Badwater, anomenat així perquè hi ha un punt d’aigua d’altíssima salinitat que no és apta per al consum. Al fons de la vall, un antic llac evaporat ha deixat pas a una immensa capa de cristalls de sal que en reflectir la llum, creen el miratge d’un llac inexistent. El nom popular d’aquest llac de sal, Devil’s golf course (’camp de golf del diable’), evidencia l’hostilitat amb què es trobaven els viatjants blancs sedents d’aigua.

La Vall de la Mort és una terra indòmita i de calor sufocant que va ser l’escenari de nombroses expedicions durant la febre de l’or al segle xix, que van tenir finals funestos per a molts persones d’origen eruopeu que pretenien creuar-la per arribar a Califòrnia. Més endavant, s’hi van excavar mines de bòrax, de les quals avui encara queden restes. Es tracta d’un paisatge àrid i

Tot i la duresa de les condicions climàtiques, aquest espai que va ser declarat monument nacional el 1933 i parc nacional el 1994, acull fins a cinquanta-una espècies de mamífers, tres-centes set d’ocells, trenta-sis de rèptils, tres d’amfibis i fins i tot cinc espècies de peixos localitzades en basses i torrents.

nacional de Yosemite conserva uns alts valors de riquesa i biodiversitat. Acull, entre d’altres, les sequoies gegants del Mariposa Grove i més de quatre-centes espècies de vertebrats, entre els quals destaquen diverses espècies, com el picot de les glans (Melanerpes formicivorus), el linx (Lynx rufus), el coiot (Canis latrans), l’esquirol de terra de Califòrnia (Spermophilus beechyi) i l’espectacular llangardaix de tanca occidental (Sceloporus occidentalis), a més d’una nombrosa població d’ós negre (Ursus americanus).

Omnis Cellula 29

12

Desembre 2012


Quan un riu excava muntanyes: el parc nacional del Gran Canyó del Colorado

El Gran Canyó del Colorado, protegit des del 1908 i, com a parc nacional, a partir de l’any 1919, està dividit en la riba nord i la riba sud, que arriben a estar separades per 29 km de distància. Rep diversos milions de visitants cada any, que són acollits principalment entorn dels centres d’informació i d’interpretació habilitats. Algunes de les activitats més populars que s’hi duen a terme, enfocades al turisme, són el descens del canó fent ràfting, l’excursionisme i els vols panoràmics amb helicòpter, que n’ofereixen vistes privilegiades. Aquest immens i majestuós canyó acull diverses espècies de serps de cascavell (Crotalus sp.), el puma (Puma concolor), el mufló (Ovis canadensis) i la llúdria (Lutra canadensis). Cal esmentar especialment el còndor de Califòrnia (Gymnogyps californianus), que, gràcies a un programa de reintroducció, s’ha recuperat del mínim nivell poblacional de vint-iset individus que va assolir el 1987. I

El riu Colorado ha erosionat durant centenars de milers d’anys un dels paisatges geològics més espectaculars del món. El canyó del Colorado arriba a una profunditat d’un quilòmetre i mig en alguns punts i té 446 quilòmetres de longitud. Poblat des de fa milers d’anys per indígenes, ha conegut diverses exploracions de l’«home blanc», entre les quals destaquen les espanyoles del segle xvi. La primera expedició científica la va dur a terme el comandant de l’exèrcit dels EUA John Wesley Powell al final del segle xix, que era també un geòleg i explorador reconegut, i ha passat a la història pel fet de liderar la primera expedició que va aconseguir travessar el canyó del Colorado.

Referències bibliogràfiques Annual Sea Otter Status Reports. The Otter project: <http://www.ott erproject.org/about-sea-otters/ status-report/> National Parks Service, U. S. Department of the Interior. <http://www.nps.gov> Palumbi, S. R.; Sotka, C. (2011).  The Death & Life

of Monterey Bay: A Story of Revival. Washington: Island Press. National Parks Service, U. S. Department of the Interior. Publicacions de recerca i divulgació científica. <http://www.nps.gov/aboutus/publications.htm>

Omnis Cellula 29

13

Desembre 2012

pFotografia 7. El colibrí d’Anna (Calypte anna) és un ocell inquiet i de plomatge espectacular. © Fotografies: Enric Ortega.

Enric Ortega i Gonzàlez (Barcelona, 1981) És actualment doctorand en biologia a la Universitat de Barcelona. És llicenciat en biologia i màster en biodiversitat animal per la Universitat de Barcelona i màster en estadística aplicada per la UNED. Ha participat en diversos estudis de recerca relacionats amb les poblacions, l’ecologia i el seguiment d’ocells, com l’àliga imperial ibèrica (Aquila adalberti) i el sisó (Tetrax tetrax), i també de mamífers. Ornitòleg, naturalista i aficionat a la fotografia de natura, ha publicat diverses fotografies i articles, tant de divulgació científica com de recerca, en revistes especialitzades.


RASTREJANT EL CÀNCER

Escrit per

Marta Llauradó Fernández i Jaume Reventós Puigjaner Institut de Recerca de l’Hospital Universitari de la Vall d’Hebron

El càncer és una malaltia produïda pel creixement descontrolat de les cèl·lules de l’organisme. Entendre’n l’origen i millorar-ne el diagnòstic són dos dels punts clau a tractar per reduir-ne la incidència i la mortalitat. La cerca de marcadors tumorals específics de cada tipus de càncer és l’escenari ideal per assolir aquestes fites. L’estudi de mostres de pacients obtingudes de manera mínimament invasiva o no invasiva comporta la millora del seu diagnòstic, tant per la reducció de les molèsties en el pacient com per la disminució del cost del tractament per a la societat en general. En aquest article s’exposen tres projectes com a exemple d’aquest tipus de recerca: el càncer d’ovari, el càncer d’endometri i el càncer de pròstata.

E

càncer és una malaltia produïda per un creixement cel·lular descontrolat amb capacitat d’invasió i destrucció d’altres teixits, ja sigui per via directa o per via indirecta a través de la limfa o la sang. Després de les malalties cardiovasculars, aquesta malaltia és la segona causa de mort en la població general; però s’estima que, al llarg del segle xxi, el càncer serà la primera causa de mort als països desenvolupats. l

Avui hi ha diverses incògnites al voltant d’aquesta malaltia, i en trobem dues de molt importants: l’origen i la detecció. La resolució

Omnis Cellula 29

14

Desembre 2012

de la primera incògnita ajudaria a la prevenció i, per tant, a controlar-ne la incidència. L’origen del càncer es considera multifactorial, és a dir, que diversos factors són capaços d’originar càncer en un percentatge d’individus exposats a aquests factors. Entre aquests hi ha l’herència genètica, determinats productes químics, les radiacions ionitzants, les exposicions a alguns virus i d’altres encara desconeguts. Així doncs, es pot dir que el càncer és un procés genètic provocat per alteracions heretades o per alteracions produïdes en alguna cèl·lula de manera externa. La segona incògnita, la que fa referència a la detecció, ajudaria a millorar-ne


[ Rastrejant el càncer ]

tFotografia 1. Exosomes cel·lulars en una mostra d’aspiració uterina. Fotografia: © Unitat de Recerca Biomèdica i Oncologia Translacional i Pediàtrica, IRHUVH.

L’especialitat de la medicina que s’ocupa de l’estudi (diagnòstic, tractament i prevenció) del càncer és l’oncologia. Majorment, el diagnòstic del càncer es basa en una revisió clínica general (símptomes, proves hematològiques, proves d’imatge, etc.) del metge especialista (ginecòleg, uròleg, etc.), una avaluació histològica d’una mostra de teixit (biòpsia) per part d’un patòleg i, en última instància, en un tractament quirúrgic i/o quimioterapèutic. Sovint, però, els principals problemes associats a la major part dels càncers són la falta de símptomes inicials clars i, molt especialment, la falta de marcadors moleculars que en sang o bé en un altre fluid biològic siguin capaços d’indicar, amb molta probabilitat, la presència de la malaltia de manera precoç i que alhora evitin mètodes invasius, com són la biòpsia o la cirurgia, que sovint provoquen un malestar important en l’individu d’estudi o pacient. En medicina es consideren marcadors tumorals les substàncies que es poden detectar a la sang, a l’orina o en altres teixits de l’organisme, i la presència dels quals en una concentració superior o inferior a la que presentaria un individu pot indicar l’existència d’un càncer (figura 1). Així doncs, la concentració anormal d’un marcador tumoral pot ajudar a incrementar la sospita del diagnòstic del càncer i ajudar

a fer-ne una detecció precoç (marcadors de cribratge); a determinar el tipus de tumor i estadi/ grau de presentació (marcadors de diagnòstic); a valorar l’evolució d’un tumor detectat per altres procediments (marcadors de pronòstic); a predir la resposta al tractament quimioterapèutic aplicat (marcadors de predicció de resposta a tractament) i, per acabar, a determinar la predisposició d’un individu a desenvolupar un tipus de càncer (marcadors de predisposició) (figura 2). Atès que actualment les tècniques de detecció precoç només es poden aplicar en alguns tipus de càncer, com per exemple en el cas del càncer de mama (mitjançant mamografies), cèrvix o coll d’úter (mitjançant citologia) o pròstata (nivells elevats de PSA), la cerca de

Nivells comparatius d’expressió d’una mostra normal i una de tumoral >1 C

Nivell d’expressió

el diagnòstic i el tractament precoç i, per tant, a reduir l’elevada mortalitat associada a aquesta malaltia. Tot i que es calcula que només entre un 5 % i un 10 % dels casos de càncer tenen origen hereditari, aquest fet no limita que la detecció genètica del càncer es pugui plantejar a escala molecular en qualsevol individu.

B

0

D

A

Gen

<1

Omnis Cellula 29

15

Desembre 2012

tFigura 1. Identificació de possibles marcadors del càncer. En aquest gràfic s’exemplifica una situació en la qual, comparant els nivells d’expressió de dues mostres (una mostra normal i una mostra tumoral), s’identifiquen dos tipus de marcadors: 1) els gens els nivells d’expressió dels quals disminueixen en la mostra tumoral respecte de la mostra normal (gen A), i 2) els gens els nivells d’expressió dels quals augmenten en la mostra tumoral respecte de la mostra normal (gen C). Els gens els nivells d’expressió dels quals no varia (gens B i D) no serien útils per discriminar entre els dos tipus de mostres analitzades i, per tant, no podrien ser considerats possibles marcadors tumorals.


Diagnòstic de la malaltia

uFigura 2. Tipus de marcadors associats al càncer. Segons la informació que aporti el marcador estudiat, aquest es classifica principalment en: 1) de cribratge; 2) de diagnòstic; 3) de pronòstic; 4) de predicció de resposta al tractament, i 5) de predisposició al càncer.

Marcador específic de càncer

Estadiatge de la malaltia

Predicció de la resposta al tractament

marcadors tumorals que ajudin a identificar i pronosticar el càncer són molt necessaris per controlar aquesta malaltia, amb una incidència en augment. Així doncs, el paper dels investigadors en aquest camp és vital.

1. I també la dels nostres companys Mireia Oliván, Marina Rigau, Eva Colás i Andreas Doll.

Al nostre laboratori de la Unitat de Recerca Biomèdica i Oncologia Translacional i Pediàtrica de l’Institut de Recerca de l’Hospital Universitari de la Vall d’Hebron, una part important de la nostra recerca1 es basa en l’estudi de marcadors moleculars útils per al cribratge/diagnòstic de tres càncers hormonodependents diferents: el càncer d’ovari, d’endometri i de pròstata. Els dos primers són càncers de la dona, i la incidència i la mortalitat són diferents. Mentre que el càncer d’ovari és poc freqüent i altament mortal, el càncer d’endometri és més incident però menys letal. Tot i aquestes diferències epidemiològiques, hi ha en ambdós casos una necessitat clínica al voltant de la detecció precoç, ja sigui per evitar morts innecessàries com per controlar-ne l’evolució. En el cas del càncer d’ovari, la taxa de supervivència al cap de cinc anys del diagnòstic varia des del 95 %, en els estadis inicials, fins al 20 % en els estadis més avançats. El 70 % de casos de càncer d’ovari són diagnosticats en estadis avançats, quan el tumor s’ha disseminat per diferents parts del cos, a causa de la

Omnis Cellula 29

Determinació de la predisposició a la malaltia

16

Desembre 2012

Determinació de l’eficàcia del tractament

Monitorització de la progressió de la malaltia

manca de símptomes clars i tècniques de cribratge i diagnòstic inefectives; això comporta que nou de cada deu pacients que són operades no presentin la malaltia. Aquest fet, juntament amb l’aparició de metàstasi, s’associa a una supervivència pràcticament nul·la; per tant, l’estudi de la disseminació de la malaltia per millorar-ne el control és un punt clau per entendre-la i poder-la controlar. En aquest sentit, al laboratori vam iniciar un projecte en què es van comparar els perfils d’expressió gènica de mostres aparellades procedents de cinc pacients amb càncer d’ovari avançat. L’anàlisi dels gens diferencialment expressats entre les mostres de tumor d’ovari, d’ascitis (cèl·lules malignes en suspensió en el líquid de la cavitat abdominal), i de metàstasis de les pacients seleccionades, va permetre identificar un conjunt de gens que podrien participar en la progressió i la disseminació d’aquest tipus de càncer. En cas de comprovar la importància d’aquests gens en un nou grup de mostres, la determinació dels seus nivells podria ajudar a la identificació del càncer i a la definició de l’estat de malaltia de la pacient amb sospita de càncer d’ovari, i s’utilitzarien com a marcadors o traçadors tumorals. En una futura etapa del projecte, la generació de drogues capaces d’atacar o bloquejar aquestes molècules podria ser útil per controlar l’aparició de les metàsta-


[ Rastrejant el càncer ]

sis i, conseqüentment, per reduir la mortalitat associada a aquest tipus de càncer. En el cas del càncer d’endometri —quart càncer més freqüent en dones dels països occidentals—, sovint la pacient presenta una sagnada vaginal anormal i un cert dolor en orinar [3]. Els mètodes de diagnòstic actuals inclouen l’examinació patològica d’una mostra d’aspiració endometrial i/o d’una biòpsia guiada per histeroscòpia. Tot i l’existència d’aquestes tècniques, en el moment del diagnòstic encara un 20 % de les pacients presenten invasió miometrial i/o afectació dels nòduls limfàtics, els quals són indicadors de malaltia avançada i de pitjor pronòstic. Així doncs, per a aquest tipus de càncer encara hi ha espai per a la millora

de la sensibilitat i l’especificitat del diagnòstic. Amb aquest objectiu, al nostre laboratori es va iniciar un projecte basat en l’avaluació de les aspiracions uterines com a font per identificar nous marcadors moleculars de la malaltia, per poder crear així un test de diagnòstic mínimament invasiu i més eficient que el que tenim avui. Primerament, es va fer una anàlisi d’expressió diferencial comparant deu mostres de teixit normal amb cinquanta-dues de teixit tumoral obtingudes en el moment de resecció de la peça quirúrgica. Aquesta anàlisi va permetre identificar cent marcadors potencials capaços de diferenciar entre presència i absència de la malaltia. En la fase de verificació, en la qual es va utilitzar un nou grup de mostres consistents en teixit d’endometri normal i tumoral

INCIDÈNCIA CÀNCERS OVARI, ENDOMETRI I PRÒSTATA (Estats Units, 1975-2007)*

OVARI

ENDOMETRI

PRÒSTATA

Nre. de nous casos estimats ( %)

22 280 (3)

47 130 (6)

241 740 (29)

Nre. de morts estimades ( %)

15 500 (6)

8 010 (3)

28 170 (9)

44

83

100

Taxa de supervivència als cap 5 anys ( %)

* Dades extretes de l’article: Siegel, R.; Naishadham, D.; Jemal, A. «Cancer Statistics, 2012». CA Cancer J Clin Vol. 62 (2012), p.10–29.

Omnis Cellula 29

17

Desembre 2012

pFotografia 2. Microscopia d’un cultiu de cèl·lules procedents de la superfície d’un ovari benigne (10×). Fotografia: © Unitat de Recerca Biomèdica i Oncologia Translacional i Pediàtrica, IRHUVH.


A fons

pFotografia 3. Microscopia de la tinció immunohistoquímica d’una proteïna, que marca cèl·lules epitel·lials en un tall de teixit d’ovari tumoral (10×). Fotografia: © Unitat de Recerca Biomèdica i Oncologia Translacional i Pediàtrica, IRHUVH.

de disset pacients amb càncer d’endometri, i el panell de potencials marcadors es va reduir a vint candidats. Aquests candidats a marcadors diagnòstics moleculars van ser analitzats en mostres aparellades d’aspiracions uterines i teixits de tumor d’endometri procedents de nou pacients. D’aquesta manera, es va demostrar que els fluids uterins eren representatius de les alteracions moleculars dels tumors d’endometri i que, per tant, aquests podien ser utilitzats com a marcadors indicadors de la presència de la malaltia. Posteriorment, els gens candidats es van validar en un nou grup de mostres d’aspiracions uterines de vint-i-quatre donants sanes i de vint-i-sis pacients afectades de càncer d’endometri, i de nou es va confirmar el mateix. Finalment, aquestes troballes s’han validat en un estudi multicèntric, en catorze hospitals del territori espanyol, incloent-hi una sèrie de 514 pacients, i ha donat lloc a un perfil de marcadors que, en combinació amb el mètode actual de diagnòstic patològic, permet

Omnis Cellula 29

18

Desembre 2012

aconseguir una sensibilitat del 91 % i una especificitat del 97 %. El darrer cas que tractarem, el càncer de pròstata, és la neoplàsia més comuna (el 28 % de tots els casos) i la segona causa de mort per càncer entre els homes dels països occidentals. Com la major part dels càncers, quan la malaltia és detectada en estadis inicials, aquesta és curable mitjançant la cirurgia, però quan la malaltia s’ha disseminat a altres parts del cos (en aquest cas, majorment als ossos), la taxa de supervivència cau dràsticament, i deixa pràcticament com a única opció els tractaments pal·liatius. El diagnòstic del càncer de pròstata és determinat per la presència de nivells alts en sang del marcador tumoral PSA (prostate specific antigen), juntament amb l’exploració de la pròstata mitjançant el tacte rectal. L’ús d’aquestes eines i les seves limitacions, especialment del PSA, comporten que, avui, només un 30-40 % dels pacients sospitosos als quals


[ Rastrejant el càncer ]

s’aconsella que es facin una biòpsia prostàtica, siguin diagnosticats amb la malaltia, la qual cosa es coneix per sobrediagnòstic. A més a més, com a resultat de l’augment persistent dels nivells de PSA, a aquests pacients se’ls fa una biòpsia més d’una vegada, que es coneix per sobretractament. Atès el contacte directe de la pròstata amb la uretra, la possibilitat que a l’orina es puguin detectar cèl·lules epitelials prostàtiques tant benignes com malignes és un fet. Així doncs, seguint aquesta hipòtesi, al nostre laboratori es va plantejar la possibilitat d’establir un test diagnòstic de la malaltia basat en la detecció de marcadors tumorals en mostres d’orina. Per assolir aquest propòsit, es van comparar els perfils d’expressió gènica de les orines de pacients control i pacients tumorals després de ser sotmesos a un massatge prostàtic. Concretament, es van analitzar mostres d’orina postmassatge de 154 pacients, els quals presentaven nivells elevats de PSA (> 4 ng/mL) i/o un tacte rectal amb resultat sospitós, i eren dirigits a fer-se una biòpsia prostàtica. A partir de l’orina d’aquests pacients es van analitzar els nivells d’expressió gènica de tres marcadors moleculars que s’havien descrit com a gens sobreexpressats en càncer de pròstata en la literatura. Els resultats obtinguts de l’anàlisi de l’expressió d’aquests gens es va combinar per testar si la detecció simultània d’aquests permetia incrementar la sensibilitat i l’especificitat del

test diagnòstic actual. I, finalment, es van analitzar amb detall 82 mostres de pacients de la població estudiada, als quals no s’havia practicat una biòpsia prèvia i que presentaven nivells de PSA entre 4 i 10 ng/mL. L’anàlisi estadística d’aquests experiments ha permès comprovar que, emprant aquest test, milloraria la sensibilitat i l’especificitat diagnòstica del test actual, alhora que reduiria al mínim les molèsties al pacient i evitaria, aproximadament, un 34 % de les biòpsies innecessàries. Els estudis exposats en aquest article mostren l’ajuda que representen les tècniques modernes de detecció molecular i, d’altra banda, la importància d’una bona coordinació entre les tasques mèdiques i les dels investigadors a fi d’optimitzar recursos i obtenir uns resultats prometedors en la lluita contra el càncer. A mesura que la recerca avança, van apareixent nous marcadors, alhora que augmenta l’especificitat dels tractaments per les diferents varietats de càncer. En aquest sentit, el desenvolupament de nous tests diagnòstics basats en mostres de pacients obtingudes per tècniques mínimament invasives o no invasives (com ara aspiració uterina i de l’orina) i la combinació de diferents marcadors moleculars fan que el diagnòstic sigui més específic i, paral·lelament, menys dolorós per al pacient i menys costós per al nostre sistema de salut pública. I

Marta Llauradó Fernández (Reus, 1983) És llicenciada en ciències biològiques per la Universitat de Barcelona (2006). Posteriorment, va cursar el màster de bioquímica, biologia cel·lular i biomedicina a la Universitat Autònoma de Barcelona, on, després, va obtenir el grau de doctora en biomedicina (2011). Actualment és investigadora postdoctoral del Grup d’Oncologia Translacional de l’Institut de Recerca de l’Hospital Universitari Vall d’Hebron, on coordina els projectes de càncer d’ovari i participa en projectes de càncer d’endometri. Des del 2009 és membre del Consell Directiu de la Societat Catalana de Biologia. El seu camp d’interès són la cerca de marcadors diagnòstics i pronòstics, l’estudi dels mecanismes d’adhesió i disseminació i la generació de models animals.

Jaume Reventós Puigjaner (Barcelona, 1953)

Referències bibliogràfiques Abal, M. [et al.] (2007). «Molecular determinants of invasion in endometrial cancer». Clin. Transl. Oncol., vol. 9, p. 272-277. Aletti, G. D. [et al.] (2007). «Current management strategies for ovarian cancer». Mayo Clin. Proc., vol. 82, p. 751-770. Colas, E. [et al.] (2011). «Molecular markers of endometrial carcinoma detected in uterine aspirates». Int. J. Cancer, vol. 129(10), p. 24352444. Hanahan, D.; Weinberg, R. A. (2000). «The hallmarks of cancer». Cell., vol. 100(1), p. 57-70. Loeb, S. [et al.] (2009). «Exclusion of inflammation in the differential diagnosis of an elevated prostate-specific antigen (PSA)». Urol. Oncol., vol. 27(1), p. 64-66.

Rigau, M. [et al.] (2011). «A three-gene panel on urine increases PSA specificity in the detection of Prostate Cancer». Prostate, vol. 71(16), p. 17361745. (DOI:10.1002/pros.21390. Epub 2011 Apr 25.) Sawyers, C. L. (2008). «The cancer biomarker problem». Nature, vol. 452(7187), p. 548-552. Siegel, R. [et al.] (2012). «Cancer Statistics». A Cancer Journal for Clinicians, vol. 62, p. 10-29.

Omnis Cellula 29

19

Desembre 2012

És llicenciat en medicina i cirurgia per la Universitat Autònoma de Barcelona (1977). Es va doctorar en biologia cel·lular a l’INSERM de Lió, França (1984). Posteriorment, va seguir una formació postdoctoral a la Universitat Rockefeller de Nova York i després va ser professor assistent a l’Escola de Medicina Mount Sinai, també a Nova York. El 1990 es va incorporar, com a cap, a la Unitat de Recerca Biomèdica i Oncologia Translacional i Pediàtrica, que encara dirigeix actualment, on dirigeix tres línies principals de recerca centrades en l’estudi dels càncers d’ovari, d’endometri i de pròstata. El seu camp d’interès són la cerca de marcadors diagnòstics i pronòstics, l’estudi dels mecanismes implicats en la disseminació del càncer i la biologia de sistemes. Entre 2003 i 2009, va ser president de la Societat Catalana de Biologia. Actualment és professor associat de la Universitat Autònoma de Barcelona i de la Universitat Internacional de Catalunya.


El paper dels micro-RNA en el desenvolupament tumoral

Escrit per

Pedro Medina

Universitat de Granada

Premi Josep M. Sala-Trepat 2012

Els micro-RNA (miRNA) són molècules reguladores de l’expressió gènica en la traducció dels RNA missatgers (RNAm) a proteïna. Tenen un paper fonamental en l’establiment de la identitat cel·lular i ajuden a la determinació de la funcionalitat. Així, contribueixen a expressar determinats grups de gens en cada tipus de cèl·lula d’un organisme. Algunes disfuncionalitats en components de la maquinària de síntesi o en els miRNA per se han estat associades a diverses malalties humanes, com ara el càncer. Darrerament, s’ha trobat que els miRNA tenen un paper important en molts processos cel·lulars alterats en el càncer, com ara la diferenciació, la proliferació i l’apoptosi. Som només al principi d’entendre les repercussions funcionals del guany o de la pèrdua d’un micro-RNA particular; tot i això, el camp aporta prometedores aplicacions mèdiques en el diagnòstic, pronòstic i tractament del càncer.

E

micro-RNA (miRNA) són una classe de molècules de RNA petites que regulen l’expressió gènica després de la transcripció. Es van trobar per primera vegada en el cuc Caenorhabiditis elegans, i aleshores van ser considerades una peculiaritat dels nematodes, fins que es va observar que algunes d’aquestes molècules eren conservades filogenèticament en una àmplia varietat d’organismes, incloent-hi els humans. Ara, s’ha trobat la importància que tenen com a reguladors de l’expressió gènica. I també que permeten de mantenir la seva identitat a les cèl·lules; ja que, quan no hi ha els nivells normals, sovint es perd la diferenciació cel·lular, un procés comú en el desenvolupament tumoral. Per tant, com es podria esperar, les alteracions en la via dels miRNA afecten molts processos cel·lulars que normalment s’alteren en el càncer, com ara la proliferació, la diferenciació, l’apoptosi, el procés de metàstasi i el manteniment dels telòmers. ls

Omnis Cellula 29

20

Desembre 2012

Els miRNA: genòmica, biogènesi i mecanisme d’acció Els miRNA són una llarga família de RNA que no codifiquen proteïnes i mesuren entre 19 i 25 nucleòtids. El 2011, la base de dades de miRNA tenia 17.341 entrades, descoberts en 142 organismes (mirbase.org v16). Al voltant de mil d’aquestes entrades han estat documentades en humans, però els models computacionals en prediuen més. Aproximadament, la meitat dels gens que codifiquen miRNA estan organitzats en grups policistrònics, és a dir, que codifiquen més d’una molècula alhora; però són processats per constituir-ne d’individuals. La resta és transcrita individualment. Més de dues terceres parts dels miRNA comparteixen unitats de transcripció amb gens codificadors de proteïna o RNA llargs no codificadors. Aquests darrers es poden transcriure sota el control dels seus propis


[Paper dels micro-RNA en el desenvolupament tumoral ]

promotors, de promotors de gens propers o de promotors dels seus gens hostes. Gran part dels miRNA que sorgeixen de gens codificadors de proteïnes es troba en introns, mentre que els que sorgeixen de RNA codificadors més llargs es poden trobar en introns o en exons. D’altra banda, almenys un terç de les famílies de miRNA està molt conservat entre espècies, i el 60 % dels loci de miRNA està conservat de ratolins a humans. L’esquema bàsic de la biogènesi dels miRNA es va descobrir recentment (figura 1). La major part es transcriu a partir de la RNApolimerasa II com a transcrits primaris (primiRNA) que contenen una estructura 5' CAP i una cua 3' poliadenilada. Aquests pri-miRNA, que poden ser de diversos milers de nucleòtids, són processats per l’enzim RNAasa III, anomenat Drosha, i per la proteïna d’unió a RNA de doble cadena DGCR8, i es generen un o més precursors (pre-miRNA, figura 2).

Els pre-micro-RNA són formats per 65-85 nucleòtids i presenten una forta complementarietat interna que els fa plegar-se i establir estructures en forquilla, que s’assimilen a les que tenen els RNA de doble cadena. Els premiRNA són exportats al citoplasma mitjançant el factor d’exportació nuclear exportina-5 i el seu cofactor RAN-GTP. Un cop al citoplasma, els pre-miRNA són processats per un altre enzim RNAasa III (anomenat Dicer) i generen RNA de doble cadena d’uns 22 nucleòtids. Recluten la proteïna Argonauta 2 (hAgo2) i es completa així el complex silenciador induït per RNA (RISC). Només una de les dues cadenes (cadena guia) quedarà en el complex RISC. El factor que sembla determinar quina d’aquestes cadenes roman en el complex RISC és l’estabilitat de l’anellament que s’ha format. L’expressió de l’RNA missatger es pot reprimir de dues formes, segons com es complementin el miRNA i la seva diana. Si el miRNA

tFigura 1. Esquema de la biogènesi dels miRNA. Els gens dels miRNA són transcrits per l’RNA-polimerasa II, que afegeix la modificació 5' (CAP) i la cua poli-A a la regió 3'. Aquest transcrit conté un RNA primari anomenat pri-miRNA, que és reconegut i tallat pel complex format per l’RNAasa III anomenada Drosha i per la proteïna d’unió a RNA DGCR8 resultant en un RNA plegat en forquilla, per la seva alta autocomplementarietat de bases de 84 nucleòtids, anomenat pre-miRNA. L’exportina-5 i el RAN-GTP transporten el pre-miRNA al citoplasma, on una altra RNAasa III, Dicer, en associació amb la proteïna d’unió a RNA TRBP, el processa per formar un RNA de doble cadena amb dos nucleòtids protuberants que és reclutat pel complex silenciador induït per RNA (RISC). A continuació, una de les cadenes, la cadena passatgera, s’elimina del complex i és degradada, i l’RNA madur guia el RISC cap als RNAm diana per inhibir-ne la traducció. La inhibició de la traducció dels RNAm pot fer, mitjançant la inhibició de la traducció proteica, la degradació del missatger o el segrest d’aquest en unes regions citoplasmàtiques especialitzades anomenades cossos P. A més, encara que no s’ha inclòs en aquesta figura, la biogènesi dels miRNA està regulada a diversos nivells.

Omnis Cellula 29

21

Desembre 2012


A fons ció de la traducció, que inclouen: el bloqueig de l’inici de la traducció, el bloqueig de l’elongació o el segrest dels RNAm en els cossos P (P-bodies), compartiments especialitzats del citoplasma on es dóna la repressió transcripcional i la degradació dels RNAm. Encara que no s’ha indicat a la figura 1, la maduració posttranscripcional dels miRNA està regulada com a resposta a un estímul de proliferació i diferenciació cel·lulars.

pFigura 2. Predicció termodinàmica del plegament bidimensional del precursor humà pre-mRNA. Els pre-miRNA mostren una estructura en forquilla deguda a una extensa complementarietat interna. Els diferents colors indiquen la força d’enllaç (vermell-fort, blau-feble). El miRNA caracteritzat és el miR-21, que es troba sobreexpressat en la major part dels tumors analitzats fins ara incloent-hi neuroblastoma, glioblastoma, càncer de pulmó, de mama i de pàncrees, leucèmies i limfoma. Diversos estudis funcionals han mostrat que el miR-21 té un paper oncogènic i està implicat en vies importants en càncer que inclouen: apoptosi, proliferació, migració, invasió i metàstasi, i pot reprimir l’activitat de gens supressors tumorals, com ara PTEN, TPM1 i PDCD4.

Les funcions dels miRNA com a reguladors: les seves dianes No tots els gens codificadors de proteïnes estan regulats pels miRNA. Alguns gens que exerceixen funcions bàsiques del metabolisme cel·lular presenten una regió 3' UTR curta sense gairebé regions d’unió als miRNA. No obstant això, s’ha estimat que al voltant d’un 30 % de tots els gens codificadors de proteïnes presenten regulada la seva expressió mitjançant miRNA. Per tant, és concebible que els miRNA regulin una bona part de les rutes biològiques cel·lulars. La predicció dels missatgers diana que són regulats pels miRNA és difícil pel fet que la major part de les vegades la unió amb la diana es realitza de manera parcialment complementària. Com a complexitat afegida, hi ha gens que presenten 3' UTR alternatives, la qual cosa pot fer que estiguin regulats per grups de miRNA diferents. S’han desenvolupat diversos algoritmes bioinformàtics per predir dianes, la major part dels quals es basa en la presència d’una seqüència anomenada llavor (Figura 3), de set nucleòtids situats entre les posicions 2 i 8 del miRNA madur. Un altre factor utilitzat en aquests algoritmes és la conservació filogenètica d’aquests llocs d’unió als miRNA de les regions 3' UTR de les dianes i l’absència d’estructures secundàries estables. S’ha estimat que un simple miRNA pot regular 200 gens diferents, per la qual cosa serien intrínsecament pleotròpics. Així, una funció aberrant dels miRNA podria desencadenar un trencament del balanç homeostàtic cel·lular que podria contribuir a una malaltia sistèmica. s’uneix amb una complementarietat perfecta o gairebé perfecta a l’RNAm, és fragmentat pel complex RISC i degradat. Aquest mecanisme es dóna principalment en plantes, tot i que també s’ha trobat en animals. Si la unió del miRNA al seu RNAm és imperfecta, s’inhibeix la traducció proteica i el missatger es degrada de manera variable. Aquest darrer escenari és el més comú en animals i la interacció es dóna més freqüentment en les regions sense traduir 3' (UTR). S’han suggerit diversos mecanismes d’inhibi-

Omnis Cellula 29

22

Desembre 2012

Els miRNA i el càncer El càncer és una malaltia complexa on un grup de cèl·lules anormals perd identitat i creix sense control, essent capaç d’envair i de colonitzar altres teixits. Aquest comportament invasiu pot desembocar en una fallida orgànica fatal. Hi ha moltes evidències que la carcinogènesi és un procés seqüencial de múltiples passes, on les cèl·lules malignes acumulen alteracions genètiques i epigenètiques que condueixen a una


[Paper dels micro-RNA en el desenvolupament tumoral ]

Gen

Posició genòmica

transformació progressiva en cèl·lules malignes. D’aquesta manera, les poblacions tumorals seleccionen alteracions en gens que promouen la progressió tumoral (oncogens) o que la dificulten (gens supressors tumorals). Al final del procés de transformació, les cèl·lules malignes perden la identitat cel·lular i adquireixen independència pel que fa al creixement, a la invasió i a la resistència a la senescència i a l’apoptosi. Atès que els miRNA poden alterar l’expressió gènica, són candidats al manteniment del balanç en la proliferació cel·lular. Els estudis pioners van mostrar l’existència d’una expressió diferencial dels miRNA entre els teixits tumorals i els teixits normals. Tanmateix, això no vol dir que tots els miRNA pertorbats estiguin directament implicats en el desenvolupament tumoral; molts d’aquests miRNA podrien ser simplement espectadors indirectament alterats pels canvis genòmics i epigenòmics que sorgeixen durant la carcinogènesi, sense ser-ne els agents causants.

Micro-RNA

Paper

Seqüència madura

No solament s’han relacionat miRNA específics amb el càncer, sinó que també hi han estat relacionats alguns components de la maquinària de biogènesi. Recentment s’ha vist que mutacions de Drosha, de DGCR8 o de Dicer (proteïnes bàsiques de la biogènesi) també col·laboren en la transformació tumoral. Aquestes troballes concorden amb resultats anteriors de la pèrdua d’expressió de Dicer en alguns tumors, i una pèrdua global d’expressió de miRNA en tumors, quan es comparen amb teixits normals. D’altra banda, en cèl·lules mare embrionàries de ratolí, la pèrdua condicional de Dicer o de DGCR8 impedeix la diferenciació i proliferació cel· lulars, cosa que podria conduir a l’aparició de processos neoplàstics. Altres components de la maquinària de biosíntesi dels miRNA que s’han relacionat amb el càncer inclouen els membres de la família de proteïnes Argonauta (hAgo1/ EIF2C1, hAgo3/EIF2C3, hAgo4 i HiWi). Les proteïnes hAgo1, hAgo3 i hAgo4 s’agrupen en la regió cromosòmica 1p34-35, que sovint es perd

Gens diana importants en càncer, comprovats experimentalment

miR-26a

TS

ciclina D2, ciclina E2

miR-15a, miR-16-1

TS

BCL2

let-7 (família)

TS

RAS família, HGMA2, MYC, CDK6, CDC25

miR-34 (família)

TS

E2F3, CDK4, CDK6, CCNE2, BIR3, DCR3, BCL2

miR-17-92-1

OG

E2F família

miR-21

OG

PTEN, TPM1,PDCD4

miR-155

OG

TP53INP1

miR-372, miR-373

OG

LAST2

Omnis Cellula 29

23

Desembre 2012

tFigura 3. El gen Lethal-7 (let-7) va ser descobert inicialment com un gen fonamental en el desenvolupament del nematode C. elegans i és un dels primers miRNA descoberts. En humans, s’han trobat dotze membres de la família let-7 que codifiquen nou miRNA madurs (ja que hi ha tres còpies de let-7a i dues de let-7f). Les seqüències de let-7 madures s’han conservat molt bé al llarg de l’evolució, de manera que, per exemple, les let-7a d’humans, de ratolins i de cucs comparteixen la mateixa seqüència. S’indica la posició genòmica del pre-miRNA. La seqüències dels miRNA madurs es mostren a la dreta. La seqüència llavor de família GAGGTAG, present en tots els membres, s’utilitza per a definir els membres de la família let-7 i té implicacions funcionals per determinar els transcrits diana. S’ha demostrat que el let-7 regula l’expressió d’importants gens implicats en el desenvolupament tumoral, com ara RAS, HGMA2 i MYC, i s’ha revelat com un important supressor tumoral, cosa que ha fet que sigui un dels miRNA més estudiats.


A fons

en alguns tumors humans, com ara el de Wilms, el neuroblastoma i alguns carcinomes de pit, de fetge i de còlon. D’atra banda, la sobreexpressió de HiWi (que pertany al grup de proteïnes Argonauta implicades en el manteniment de la línia germinal) ha estat relacionada, entre d’altres, amb tumors germinals. Els miRNA es poden classificar en oncogens o en supressors de tumors, segons que promoguin o impedeixin el desenvolupament tumoral. La taula 1 exposa alguns dels miRNA relacionats amb el càncer més representatius i el seu paper regulador de proteïnes clau en el desenvolupament tumoral. No obstant això, atès que els efectes dels miRNA són intrínsecament pleotròpics, aquesta classificació s’hauria de considerar flexible. Els miRNA i el seu futur ús en clínica: diagnòstic, pronòstic i teràpia Encara que l’era dels miRNA va començar fa només uns quants anys, sembla oferir grans promeses per al diagnòstic, per al pronòstic i per a la teràpia en medicina. El ràpid desenvolupament de tècniques per a analitzar-los i estudiar-los, com ara les micromatrius de miRNA (miRNA microarrays), els perfils de miRNA basats en la tecnologia de comptes, les PCR quantitatives de miRNA i les tecnologies antisentit, s’espera que tingui, a curt termini, un impacte important en la clínica oncològica.

Omnis Cellula 29

24

Desembre 2012

Atès que els miRNA tenen un paper important en la determinació de la identitat cel·lular, es va pensar que podrien ser útils en el diagnòstic del càncer. Els perfils d’expressió de miRNA podrien permetre d’identificar patrons únics per discernir entre cèl·lules tumorals i d’altres que no ho són. De fet, els perfils d’expressió de miRNA semblen més informatius per a classificar les mostres pel seu origen tissular, per la seva capacitat de generar tumors i pel seu grau de diferenciació que no pas els perfils emprats tradicionalment. Així, per exemple, en un estudi recent el perfil de només 200 miRNA va ser suficient per classificar tumors poc diferenciats amb més precisió que utilitzant 16.000 RNAm. Un altre estudi va aconseguir classificar, amb una precisió sorprenent, el teixit d’origen de 400 mostres tumorals de 22 tipus de teixit diferents. En la mateixa línia, un altre treball va mostrar l’efectivitat dels miRNA com a biomarcadors per determinar el teixit d’origen de càncers d’origen desconegut, un problema freqüent en clínica. Però els perfils d’expressió dels miRNA també forneixen una informació valuosa sobre el pronòstic dels pacients. Així, per exemple, es va trobar que els perfils de miRNA es correlacionaven amb la supervivència d’adenocarcinomes de pulmó. D’aquesta manera, nivells baixos d’expressió de la família miRNA let-7 (figura 3)


[Paper dels micro-RNA en el desenvolupament tumoral ]

estaven relacionats amb un pronòstic pitjor. En un altre estudi en càncer de pulmó es van relacionar nivells alts de miR-221 i de let-7a amb una certa protecció, mentre que nivells alts de miR-137, de miR-372 i de miR-182 es van relacionar amb un pronòstic pitjor. A més, els nivells d’aquests miRNA van ser útils per predir una recaiguda tumoral. En la mateixa línia, un altre estudi va mostrar que nivells alts d’expressió de miR-21 s’associaven a un pronòstic pitjor i a una baixa resposta terapèutica. Altres experiments han posat en relleu la possible utilitat terapèutica dels miRNA. Per exemple, en models animals s’ha trobat una eficàcia en experiments de teràpia gènica que restitueixen la funció dels miRNA supressors. D’altra banda, la inhibició de l’activitat de miRNA oncogènics també ha demostrat que té un efecte terapèutic. Aquests experiments es basen en tecnologies d’oligonucleòtids antisentit que poden bloquejar específicament l’activitat patogènica. Aquests anti-miR (anomenats antagomirs) són

oligonucleòtids complementaris de la seqüència dels miRNA amb modificacions químiques que en milloren l’estabilitat i/o l’absorció. Entre les modificacions més utilitzades es troben: la substitució de l’enllaç fosfat per l’enllaç fosforotioat, la metilació del segon oxigen de l’anell de la ribosa o l’addició d’un enllaç pont addicional entre dos carbonis de l’anell de la ribosa (locked nucleic acid, LNA). Els anti-miR han estat molt útils en assajos funcionals per determinar les repercussions biològiques de la inhibició de miRNA específics. Tot i que hi ha alguns estudis que han mostrat la seva eficàcia en models in vivo, aquesta tècnica s’ha utilitzat freqüentment en cultiu de teixits. Les proves fetes en ratolins han donat resultats esperançadors en tots els teixits, llevat del cervell. Atès que cada miRNA té múltiples dianes, la utilització de fàrmacs inhibidors podria causar efectes secundaris. Malgrat aquests possibles contratemps, intrínsecs a la recerca mateixa, les aplicacions clíniques dels miRNA llancen una esperança prometedora que serà sens dubte d’utilitat per al futur. I

Pedro Medina (Granada, 1978)

Referències bibliogràfiques Gleave, M. E.; Monia, B. P. (2005). «Antisense therapy for cancer». Nature Reviews in Cancer, vol. 5, p. 468. Grimm, D. [et al.] (2006). «Fatality in mice due to oversaturation of cellular micro-RNA/short hairpin RNA pathways». Nature, vol. 441, p. 537. Kumar, M. S. [et al.] (2008). «Suppression of non-small cell lung tumor development by the let-7 micro-RNA family». Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 105, p. 3903. Lewis, B. P. [et al.] (2005). «Conserved seed pairing, often flanked by adenosines, indicates that thousands of human genes are micro-RNA targets». Cell, vol. 120, p. 15. Lu, J. [et al.] (2005). «Micro-RNA expression profiles classify human cancers». Nature, vol. 435, p. 834. Medina, P. P.; Slack, F. J. (2008). «Micro-RNAs and cancer: an overview». Cell Cycle, vol. 7, p. 2485. Medina, P. P. [et al.] (2010). «OncomiR addiction in an in vivo model of micro-RNA-21-induced pre-B-cell lymphoma». Nature, vol. 467, p. 86. Medina, P. P. [et al.] (2010). «Regression of murine lung tumors by the let-7 micro-RNA». Oncogene, vol. 29, p. 1580.

Schetter, A. J. [et al.] (2008). «Micro-RNA expression profiles associated with prognosis and therapeutic outcome in colon adenocarcinoma». Journal of the American Medical Association, vol. 299, p. 425. Stark, A. [et al.] (2005). «Animal micro-RNAs confer robustness to gene expression and have a significant impact on 3’ UTR evolution». Cell, vol. 123, p. 1133. Tavazoie, S. F. [et al.] (2008). «Endogenous human micro-RNAs that suppress breast cancer metastasis». Nature, vol. 451, p. 147. Wightman, B. [et al.] (1993). «Posttranscriptional regulation of the heterochronic gene lin-14 by lin-4 mediates temporal pattern formation in C. elegans». Cell, vol. 75, p. 855. Yanaihara, N. [et al.] (2006). «Unique micro-RNA molecular profiles in lung cancer diagnosis and prognosis». Cancer Cell, vol. 9, p. 189. Yekta, S. [et al.] (2004). «Micro-RNA-directed cleavage of HOXB8 mRNA». Science, vol. 304, p. 594.

Omnis Cellula 29

25

Desembre 2012

Es va llicenciar a la Universitat de Granada i es va doctorar al Centre Nacional d’Investigacions Oncològiques, de la Universitat Autònoma de Madrid. Va fer cinc anys d’estudis postdoctorals a la Universitat de Yale. És membre de la Reial Acadèmia de Medicina de Catalunya. Actualment és professor del Departament de Bioquímica i Biologia Molecular I de la Universitat de Granada i lidera un grup de recerca al Centre de Recerca Genòmica i Oncològica (www.genyo.es). Pàgina web: http://www.ugr. es/~pedromedina.


Miguel Beato Metge i doctor en bioquímica, investigador i primer director del Centre de Regulació Genòmica

»No sabem llegir el missatge genètic

amb la complexitat que ha anat acumulant al llarg de l’evolució»

Escrit per Bru Papell El Centre de Regulació Genòmica (CRG) celebra enguany el desè aniversari. Els èxits assolits en aquesta dècada compensen amb escreix les errades que s’hagin pogut cometre. Les dades de publicacions, citacions i diversos rànquings demostren que el Centre és un dels millors del món en la seva especialitat. Si calgués identificar un pare de la criatura aquest seria, sens dubte, Miguel Beato, director del Centre fins l’any passat. Loquaç, entusiasta i irònic, parlem amb ell perquè ens expliqui a què es dedica ara que ja no té aquesta responsabilitat. Beato va participar al Congrés Internacional de Biologia celebrat del 9 al 12 de juliol en el marc del centenari de la Societat Catalana de Biologia (SCB).

Et dediques a l’epigenètica, una paraula que sembla estar de moda... Sí, però quan vaig arribar aquí, cap al 1999, no ho estava pas. Va ser llavors quan vam començar a pensar en un centre com el CRG, que va assolir una empenta decidida quan Andreu Mas-Colell va ser nomenat conseller d’Universitats, Recerca i Societat de la Informació. Pensant en un nom per al centre, li vaig proposar Centre de Recerca Epigenòmica, però ell, que era membre de l’Acadèmia de Ciències Nord-americana, em va

Omnis Cellula 29

26

Desembre 2012


[ Miguel Beato ]

«L’EPIGENOMA OFEREIX DIANES MÉS FACTIBLES PER A LA INDÚSTRIA FARMACÈUTICA QUE NO PAS EL GENOMA» llegir de maneres diferents, així que canviar una lletra pot provocar un autèntic desastre. No sabem llegir el missatge genètic amb la complexitat que ha anat acumulant al llarg de l’evolució. En canvi, l’epigenoma és menys estable i ofereix dianes més factibles per a la indústria farmacèutica.

preguntar què era això de l’epigenòmica. Així que vam pensar que si ell no ho sabia més valia buscar un altre nom.

Potser el terme genoma s’entén millor. Sí, és clar. Era l’època de les grans seqüenciacions, incloent-hi la del genoma humà, que es va fer a partir d’uns pocs individus i unes poques cèl·lules. Abans se seqüenciava un tipus cel·lular i es pensava que ja n’hi havia prou, perquè es creia que era igual al de la resta de cèl·lules. Però ara sabem que les cèl·lules d’un mateix organisme sovint tenen diferents genomes.

Hi ha exemples de medicaments que actuen sobre l’epigenoma? Sí, tot i que es troben en fases encara experimentals. Els inhibidors de les deacetilases i els de les demetilases s’usen en combinacions amb tractaments clàssics contra alguns tipus de càncer. No en sóc un expert, però sé que a vegades es comencen a fer servir teràpies clàssiques menys agressives combinades amb un fàrmac epigenòmic que augmenta la sensibilitat al tractament, de manera que resulta més efectiu i menys perjudicial per al pacient. I potser això és el que ha posat l’epigenètica de moda; és interessant per a la indústria i, evidentment, també per als ciutadans, que se suposa que en serem els beneficiaris.

Què vols dir? Som un mosaic, doncs? No, un mosaic no. És com si diguessis que la teva mà dreta és igual que l’esquerra. És cert que s’assemblen molt, però si t’hi fixes bé hi veus diferències. El teu genoma ja fa un temps viu dins les teves cèl·lules, moltes de les quals s’han dividit milers de vegades i, en fer-ho, han anat acumulant errors en un indret o en un altre, bàsicament perquè la replicació del DNA no és exacta. Són petits errors, però alguns poden ser rellevants. També es poden produir reorganitzacions. Et trobes trossos del genoma que s’han duplicat o fragments que s’han invertit, i potser hi ha tots els gens que hi hauria d’haver, però en l’ordre invers. El cert és que s’han observat coses raríssimes i tot just estem començant a comprendre aquestes diferències.

En quina etapa som? Bé, com que el genoma d’unes cèl·lules pot ser lleugerament diferent del d’altres, el que s’està fent és començar a seqüenciar els diferents tipus cel·lulars humans, incloent-hi els de cèl·lules canceroses, cosa que ens ha de permetre caracteritzar millor les malalties. Quan es diu a una pacient que pateix un càncer de mama, per exemple, el cert és que hi ha centenars de càncers mamaris diferents. El que es proposa és seqüenciar-los tots i veure quin tipus pateix cada pacient. Així podrem saber que per a un tipus determinat de càncer caldrà atacar unes vies i no d’altres, i així es podran oferir combinacions de fàrmacs clàssics amb tractaments sorgits del coneixement genòmic i epigenòmic d’aquell càncer.

Gràcies a l’epigenètica? En part sí: com es modifica l’estructura de la cromatina o la metilació del DNA, per exemple, són processos que formen part de l’epigenoma, que és molt més dinàmic que el genoma. L’epigenoma és molt diferent entre una cèl·lula i una altra, i per això cèl·lules que tenen genomes molt semblants expressen gens diferents i fan funcions diferents. Així doncs, ara tenim clar que el genoma pot ser determinant només en algunes malalties hereditàries causades per mutacions o alteracions puntuals. Per a la resta, només determina predisposicions a patir d’una malaltia determinada. Però el que realment pot fer que aquesta malaltia es manifesti és l’epigenètica, la relació d’aquest genoma amb l’ambient. I això obre les portes a noves dianes terapèutiques, perquè és més factible influir en l’epigenètica que canviar la seqüència del DNA, com pretenia la teràpia gènica.

Sí, és la base del que en diuen medicina personalitzada, oi? Bé, jo en diria més aviat medicina cel·lularitzada, específica per a cada tipus cel·lular, per a cada tipus de tumor. Els costos de la seqüenciació s’han reduït molt, però encara baixaran més. Llavors podrem començar a fer seqüenciacions massives dels tipus de tumors mamaris, per exemple. Un cop tinguem aquesta informació, que serà com les empremtes dactilars del càncer de mama, podrem tenir una classificació d’aquesta malaltia basada en el coneixement i no solament en símptomes: si hi ha nòduls limfàtics afectats, la mida del tumor, etc., que és l’únic que sabem ara, juntament amb una mica d’histologia.

I que no va acabar de funcionar. És que, malgrat l’entusiasme que va despertar inicialment, és molt complicat canviar una seqüència. La informació al DNA està superposada. Cada seqüència té múltiples funcions: codifica una proteïna, regula l’empalmament alternatiu, serveix perquè s’hi fixi un factor, etc. El mateix codi de lletres es pot

Omnis Cellula 29

Sembla que anem a cegues. Totalment. Ens anem donant cops, i ens deixen fets pols. De

27

Desembre 2012


A fons Entrevista

ments que assolim són susceptibles de ser útils més endavant. En aquest sentit, també volem fer un mapa tridimensional del genoma utilitzant tecnologia de Google. Hem demanat un ajut al Consell Europeu de Recerca per 12 milions d’euros, i el projecte s’anomena 3D-Structure of the Genome. Space, the missing dimension.

vegades, la quimioteràpia és pitjor que la mateixa malaltia. En alguns casos, fins i tot no ajuda, però s’administra igualment perquè no hi ha manera de saber-ho amb antelació. Per això crec que la informació que aportaran el genoma i l’epigenoma proporcionarà una informació sobre la qual decidir un tractament més racional. I amb això encara no acabarà tot. Encara ens faltarà saber què ha passat a les xarxes de regulació de la cèl·lula, què hi ha pertorbat perquè s’hagin produït els canvis epigenètics que desemboquen en un tumor concret, amb un comportament concret. En això treballem nosaltres, per veure quines vies de senyalització a la cromatina i la seva estructura s’han vist alterades i han modificat l’expressió de gens. Si identifiquem aquestes alteracions potser hi podrem actuar per revertir el procés, que en el fons és del que es tracta.

Sona a pel·lícula de ciència ficció. El títol té un sentit. El navegador del genoma que tots fem servir, el de la Universitat de Califòrnia a Santa Cruz, inclou la seqüència del genoma amb les bases l’una darrere l’altra, com cromosomes lineals. Però, en realitat, aquesta estructura física és fictícia. Al nucli cel·lular, el DNA està enrotllat al voltant d’histones, formant nucleosomes, i està tot compactat i recargolat, d’una manera molt complexa. La informació de què disposem ara sobre el genoma té en compte el codi i el temps, però no l’espai, d’aquí el nom del projecte.

Feu recerca bàsica amb possibilitats de ser aplicada en el futur. Sí, el CRG és un centre de recerca bàsica, tot i que els coneixe-

Omnis Cellula 29

28

Desembre 2012


[ Miguel Beato ]

viar-lo a un altre lloc. El CRG és un centre per formar científics a tots els nivells: tenim un programa de doctorat, un de postdoctorat i un altre per formar científics independents. En aquest darrer cas, acollim joves investigadors i els ajudem a crear el seu laboratori en cinc anys. Si ho fan bé, es poden quedar quatre anys més, però després han de marxar. L’objectiu és que portin el coneixement que han adquirit aquí a altres llocs. El CRG és com un dispensador de bons científics per al sistema. I no hi pot haver un centenar de centres com aquest a tot Espanya, amb un parell n’hi hauria prou. La majoria d’investigadors que deixen el CRG troben aviat un altre lloc on continuar fent recerca.

«TENIM EL PROJECTE DE FER UN MAPA EN 3D DEL GENOMA, PERQUÈ LA TOPOLOGIA DEL DNA ÉS MOLT IMPORTANT PER ENTENDRE COM ES REGULA»

I per què és important l’espai? És importantíssim! El DNA està tan compactat que el que hi ha en una banda del nucli cel·lular rarament interaccionarà amb el que hi ha a l’altra punta. El nucli és com una gran ciutat, tot està molt organitzat: al Poblenou s’hi fa només tèxtil; a la Diagonal, finances; a Gràcia, comerç de barri i alternatiu. Aquesta organització determina com es controlen els processos cel· lulars, i si no tenim dades de proximitat i d’organització, anem perduts a l’hora d’esbrinar com es regula tot això. A més, les xarxes de regulació són també molt complexes, consisteixen en múltiples sistemes interconnectats que determinen patrons d’expressió gènica com a resposta a un senyal.

Però alguns investigadors sí que us podeu quedar més temps. Bé, també tenim la figura del científic sènior, com jo mateix, Juan Valcárcel o el nou director, Luis Serrano, que gaudim d’un contracte indefinit, però també estem sotmesos a les avaluacions del comitè científic extern. I si aquest comitè considera que no ho fem prou bé, aleshores també hem de marxar. Aquest sistema sí que crec que hauria de ser general, perquè treballem amb fons públics, i el que no pot ser és que, per fet d’haver travessat una porta una vegada, ja tinguis el dret a quedar-t’hi per sempre. I

Vols dir que quan dos gens s’activen alhora potser és perquè són propers? Exactament. I si no són propers, la cromatina es pot reorganitzar perquè ho siguin. Però aquesta informació estructural també és diferent entre una cèl·lula i una altra. La topologia del DNA és diferent segons el tipus cel·lular. Així que volem fer aquest mapa en 3D i veure com canvia segons l’activitat cel· lular. Què passa quan la cèl·lula es diferencia, s’especialitza; i què passa quan es desorganitza, quan hi ha malalties com el càncer. És un projecte de futur que tot just fa un any i mig que hem començat.

PERFIL UN ESCRIPTOR Un dels meus escriptors favorits és Pascal Quignard. Escriu petites històries enfilades i, a través de l’etimologia, fa una anàlisi molt detallada del rerefons de les paraules. També m’agrada bastant Murakami. UN COMPOSITOR Bach, sens dubte. De fet, abans que arribessis estava escoltant les suites per a

I té tota la pinta que en tindreu per llarg. No sé si et podràs jubilar, tot i que tampoc no sé si ho vols...

violoncel interpretades amb saxofon. Una delícia!

A mi em jubilaran els avaluadors externs del CRG —tots estrangers— quan em diguin que no ho estic fent bé. De moment, van venir el gener passat i em van dir que seguís, així que aquí em tens.

ALGÚ A QUI ADMIRIS ESPECIALMENT Hi ha un investigador anglès que admiro molt: Sir John Gurdon. A la vora dels vuitanta anys, encara fa experiments al laboratori! UN PLAT M’ho poses difícil, perquè m’agraden moltes coses... Per fer-me a casa, m’agrada molt la pasta siciliana, amb albergínies i ricotta, per exemple. Per menjar fora, qualsevol plat de la cuina clàssica mediterrània.

Al CRG teniu un sistema de funcionament molt específic, no? No és habitual. No, ni ho hauria de ser. Ara bé, el sistema d’avaluadors externs sí que s’hauria de generalitzar. El que fa especial el CRG és que la gent jove que arriba aquí com a cap de grup per muntar el seu laboratori no es pot quedar.

UNA AFICIÓ La fotografia. Abans pintava, però ara no tinc temps. UN CONSELL PER ALS ESTUDIANTS Evitar modes i tendències i escoltar allò que el seu cos els demana de fer. Que dediquin temps a pensar realment el que volen. A un fill meu li recomanaria que, en acabar el batxillerat, marxés a voltar pel món per pensar a què es vol dedicar.

No correu el risc de perdre talent així? Volem perdre’l. En realitat no és exactament perdre’l sinó en-

Omnis Cellula 29

29

Desembre 2012


Una teràpia possible per a la malaltia de Huntington Desregulació de l’activitat mTOR al nucli estriat en la malaltia de Huntington

La malaltia de Huntington, antigament coneguda per mal de Sant Vito, és un procés neurodegeneratiu que cursa amb disfuncions cognitives i motores. És una malaltia genètica causada per una mutació del gen de la huntingtina, que provoca que la proteïna resultant tingui alterades les seves funcions. Sabem que la huntingtina mutada afecta principalment un tipus neuronal determinat, les neurones de projecció estriatals, però els mecanismes moleculars concrets que participen en aquesta degeneració selectiva encara no es coneixen. Al nostre laboratori hem observat que una via de supervivència cel·lular (la via de senyalització mTOR/Akt) hi podria participar en retardar la mort cel·lular que s’observa en la malaltia de Huntington. Per tant, si aconseguíssim activar la via, podríem proposar una estratègia terapèutica. Escrit per

Jordi Creus Departament de Biologia Cel·lular, Immunologia i Neurociències, Facultat de Medicina, Universitat de Barcelona

a Gemm Premi Romero ll i Rosse 12 20

L

a malaltia de Huntington (de l’anglès Huntington’s disease, HD) és una malaltia neurodegenerativa fatal descrita per primera vegada per George Huntington l’any 1872, tot i que no es va identificar la mutació concreta que causava la malaltia fins al 1993. Així doncs, és una malaltia de causa genètica amb un patró d’herència autosòmic dominant. Això significa que, si el teu pare o la teva mare tenen la malaltia, tu tens el 50 % de possibilitats de patir-la, ja que, amb la mutació d’un dels dos al·lels, la malaltia ja es manifesta.

És causada per una mutació localitzada en una zona de repeticions CAG (citosina-adeninaguanina) en l’exó 1 del gen de la huntingtina, que es troba situat al cromosoma 4. Individus afectats per la HD presenten més de 35 repeticions d’aquest codó en el gen de la huntingtina. L’expansió de triplets té una llargada variable entre els individus afectats. Se sap que, com més repeticions del triplet CAG presenta un afectat, més aviat començarà a presentar la simptomatologia, però normalment es manifesta al voltant dels quaranta anys. Tot i això, hi ha una variant que s’anomena malaltia de Huntington juvenil,

Omnis Cellula 29

30

Desembre 2012

en la qual els afectats presenten un nombre molt elevat de repeticions, i, per tant, la malaltia apareix durant l’adolescència o fins i tot en la infància. Aquest triplet de nucleòtids codifica l’aminoàcid glutamina; per tant, la proteïna resultant del gen de la huntingtina mutat tindrà una estructura anormal amb una cua de glutamines, que pot ser proteolitzada per proteases i donar lloc a un fragment tòxic que tendeix a agregar-se. Aquests agregats de huntingtina es localitzen tant al nucli com al citoplasma de les neurones i són una característica neuropatològica de la malaltia (vegeu la figura 1). Tot i que la huntingtina s’expressa en tot l’organisme, les neurones afectades principalment són les neurones gabaèrgiques de projecció del nucli estriat, les quals envien senyals al globus pàl·lid extern o a la substància negra pars reticulata; però també es troben afectades altres àrees cerebrals com ara el còrtex i l’hipocamp. El nucli estriat, format pel nucli caudat i pel putamen, és una part subcortical de l’encèfal, que forma part dels ganglis basals. La seva funció principal és el control del moviment vo-


[ Una teràpia possible per a la malaltia de Huntington ]

luntari, però també participa en processos cognitius. En ser aquestes les neurones més afectades, les manifestacions clíniques de la malaltia són principalment la hipercinèsia, o sigui, excés de moviment involuntari a les extremitats, al tronc i a la cara, però en fases molt avançades veiem hipocinèsia i els pacients normalment acaben morint per complicacions respiratòries. Prèviament a l’aparició de les alteracions motores, s’observen dèficits cognitius, sobretot en la memòria de treball i en les funcions executives, com també alguns trastorns psiquiàtrics. Tot i això, els mecanismes moleculars concrets que explicarien aquesta mort neuronal selectiva encara no han estat clarificats. S’ha trobat in vitro que la huntingtina mutada és tòxica per a les neurones, ja que les que sobreexpressen la proteïna mutada presenten apoptosi, és a dir, es moren. A més, en pacients

Els models animals per estudiar la HD són ratolins modificats genèticament. En el nostre estudi hem utilitzat els ratolins R6/1, els quals sobreexpressen l’exó 1 de la huntingtina humana amb un nombre molt elevat de triplets CAG. Això fa que presentin molts dels trets característics de la HD, com són: presència d’agregats de huntingtina mutada, dèficits cognitius i posteriorment alteracions motores. No és l’únic model animal del qual disposem actualment, però sí que és un dels més utilitzats. Hi ha models que expressen tot el gen de la huntingtina humana, anomenats full-length, i d’altres anomenats knock-in, que expressen el mateix gen de la huntingtina murina en el qual s’ha inserit l’expansió de triplets CAG. Es distingeixen entre ells, sobretot, per la gravetat de la malaltia i per la cronologia de l’aparició de la diferent simptomatologia. Cal dir que cap d’aquests animals no presenta mort neuronal. tFigura 1. Agregats típics de la malaltia de Huntington que es veuen tant al citosol com al nucli de les neurones.

d’aquesta malaltia s’ha observat una disminució del volum cerebral, deguda tant a l’atròfia com a la mort neuronal. En encèfals de malalts de HD analitzats post mortem s’hi observa que el nucli caudat és gairebé inexistent i es conserva poca part del putamen. En total, hi ha una pèrdua del 30 % del volum cerebral. Models animals Per poder estudiar els mecanismes que estan relacionats amb la HD i valorar possibles dianes terapèutiques que evitarien la mort de les neurones, s’han elaborat diferents models animals. No és possible estudiar els canvis cel·lulars que tenen lloc durant la progressió de la malaltia en els humans, ja que no és possible obtenir mostres per biòpsia dels cervells dels pacients afectats.

Alteracions moleculars Tal com s’ha dit, el mecanisme concret pel qual s’explica la mort neuronal selectiva no es coneix amb claredat, però s’han proposat diversos mecanismes que la podrien explicar. La desregulació transcripcional, la manca de factors tròfics, l’estrès oxidatiu, la disfunció mitocondrial i l’excitotoxicitat són els principals. Les cèl·lules responen a estímuls tan intrínsecs, com podria ser l’expressió d’una proteïna mutada, com extrínsecs, com podrien ser factors de creixement o bé neurotransmissors. La cèl·lula respon a ambdós tipus d’estímuls per mitjà de cascades de senyalització que es produeixen en el seu interior. Les proteïnes són els principals membres participants d’aquestes cascades de senyalització, que es desenvolupen mitjançant la interacció entre

Omnis Cellula 29

31

Desembre 2012


Jove A fons científic Moltes vegades, els canvis en els nivells d’aquestes proteïnes són mecanismes d’adaptació de la cèl·lula. A grans trets, el que veiem en la HD és que les fosfatases tenen reduïts els seus nivells i disminuïda la seva activitat, cosa que sembla un mecanisme compensatori induït en resposta a l’expressió de la huntingtina mutada per prevenir la mort neuronal. La disminució de les fosfatases provoca que les proteïnes que regulen es mantinguin fosforilades i, en la major part dels casos, actives. Un cas evident és el de la proteïna Akt, que desenvoluparem més endavant.

pFigura 2. Alteració de la via de senyalització mTOR/Akt en el nucli estriat de la malaltia de Huntington en ratolí salvatge.

uFigura 3. Desregulació de la via de senyalització mTOR/Akt en el nucli estriat d’un cervell amb la malaltia de Huntington.

proteïnes i també per la regulació dinàmica d’aquestes. Les proteïnes poden ser regulades per fosforilació, o sigui, per la incorporació d’un grup fosfat en algun dels seus aminoàcids, a través de les proteïnes-cinases, i per desfosforilació, o sigui, per l’eliminació d’un grup fosfat, a través de les fosfatases. La transmissió d’aquest grup fosfat fa de senyal entre diferents proteïnes. Sabem que en la HD hi ha una desregulació de les cinases i de les fosfatases en les neurones principalment afectades (vegeu figura 2,3). Això és realment rellevant, ja que la huntingtina s’expressa en tot l’organisme, però només veiem afectat un tipus cel·lular concret. Així doncs, aquesta desregulació dels nivells de cinases i de fosfatases en aquestes neurones seria una de les possibles explicacions de la mort neuronal selectiva. La relació més directa que hi ha entre les cinases i la mateixa huntingtina mutada és que, quan aquesta darrera es fosforila, la seva toxicitat es veu reduïda. Aquest fet va portar que s’estudiessin a fons les possibles alteracions de les cinases i de les fosfatases en les neurones afectades que podrien participar en la fosforilació de la huntingtina. A més, però, aquestes proteïnes no solament regulen la toxicitat de la huntingtina, sinó que també estan relacionades amb la regulació de senyals intracel·lulars de vies de supervivència generals.

Omnis Cellula 29

32

Desembre 2012

Apoptosi cel·lular Un dels mecanismes pels quals s’explica la mort selectiva de les neurones és la inducció de l’apoptosi o mort cel·lular programada. En una cèl·lula normal hi ha d’haver equilibri entre els senyals proapoptòtics i els antiapoptòtics. Cal dir que l’apoptosi no sempre està relacionada amb una patologia; per exemple, durant el desenvolupament, l’apoptosi és imprescindible. A més, és clau per al recanvi cel·lular i per a la renovació de teixits. Tal com sabem, el sistema nerviós no es caracteritza per una renovació cel·lular evident; per això, l’apoptosi en el sistema nerviós central sí que sol estar relacionada amb processos patològics, sobretot quan ja s’ha dut a terme el desenvolupament. Hi ha diverses vies de senyalització antiapoptòtiques, però una de les més importants és la via de la PI3K/Akt, que, quan s’activa, evita que les cèl·lules morin. En models experimentals de HD s’observa que les neurones estriatals presenten una sobreactivació d’aquesta via, intentant frenar la mort neuronal. El nostre treball Nosaltres hem centrat el nostre estudi en la regulació de la via de supervivència de la PI3K/ Akt. La fosforilació de la proteïna Akt en la serina 473 (pAkt) en regula l’activitat. Alhora, l’Akt regula la supervivència cel·lular a través de la fosforilació i, en aquest cas, la consegüent inactivació de diverses proteïnes que indueixen l’apoptosi. Curiosament, els nivells de pAkt es troben incrementats en el nucli estriat del nostre model murí (R6/1); per tant, activen la proteïna. El fet que els nivells de pAkt siguin més elevats que en cèl·lules que expressen la huntingtina normal provoca que moltes de les proteïnes que són fosforilades per la Akt, en aquest cas, disminueixin la seva funció i evitin, així, que les neurones morin. Una de les explicacions del motiu pel qual està incrementada la pAkt és per la disminució d’una fosfatasa anomenada PHLPP.


[ Una teràpia possible per a la malaltia de Huntington ]

Amb experiments complementaris es va evidenciar que amb la simple disminució de la fosfatasa no es podia explicar tal increment de pAkt, sinó que hi faltava algun altre mecanisme que hi contribuís. Recentment s’ha descobert que la mTOR és la cinasa que fosforila la Akt, entre moltes altres proteïnes. Així doncs, el nostre estudi s’ha basat a analitzar la regulació de l’activitat d’aquesta cinasa al nucli estriat del ratolí R6/1 al llarg de la progressió de la malaltia. La proposta terapèutica Els nostres resultats suggereixen que hi ha una sobreactivació de la cinasa mTOR, concretament quan s’uneix a una altra proteïna anomenada rictor, i forma el complex mTORC2. Pel fet que aquest complex regula sobretot la supervivència cel·lular, considerem rellevant l’estudi acurat de la regulació d’aquesta via per evadir la mort cel·lular observada en la HD. Sabem que en els ratolins R6/1 no hi ha mort cel·lular a diferència dels humans; per tant, la sobreactivació d’aquesta via pot ser un dels mecanismes que expliquen l’absència de la mort neuronal en els models murins. Sabem que en estadis inicials de la malaltia en humans no hi ha mort pel fet que possiblement aquestes vies estan activades; però, en fases avançades, els senyals nocius produïts principalment per la huntingtina mutada acaben induint la mort neuronal. Per tant, mantenir aquesta via activada en tota la progressió de la malaltia seria un mecanisme terapèutic a tenir en compte. I

Jordi Creus Muncunill

Referències bibliogràfiques Alberch, J. [et al.] (2008). «Huntington’s disease: animal models». New Encyclopedia of Neurosciences, vol. 11. Kremer, B. [et al.] (1994). «A worldwide study of the Huntington’s disease mutation. The sensitivity and specificity of measuring CAG repeats». N . Engl. J. Med., vol. 330, p. 1401-1406. Pérez-Navarro, E. [et al.] (2006). «Cellular and molecular mechanisms involved in the selective vulnerability of striatal projection neurons in Huntington’s disease». Histol Histopathol, vol. 21, p. 1217-1232. Saavedra, A. [et al.] (2010). «PH domain leucinerich repeat protein phosphatase 1 contributes to maintain the activation of the PI3K/Akt pro-survival pathway in Huntington’s disease striatum». Cell Death Differ, vol. 17, p. 324-335. Saavedra, A. [et al.] (2012). «Don’t take away my P: phosphatases as therapeutic targets in

(Olot, 1991)

Huntington’s disease». Huntington’s Disease Core Concepts and Current Advances, Tunali NE (Ed), p. 465-494. Sarbassov, D. D. [et al.] (2004). «Rictor, a novel binding partner of mTOR, defines a rapamycininsensitive and raptor-independent pathway that regulates the cytoskeleton». Curr Biol, vol. 14, p. 1296-1302. Sarbassov, D. D. [et al.] (2005). «Phosphorylation and regulation of Akt/PKB by the rictor-mTOR complex». Science, vol. 307, p. 1098-1101. Wellington, C. L. [et al.] (2002). «Caspase cleavage of mutant huntingtin precedes neurodegeneration in Huntington’s disease». J Neurosci, vol. 22, p. 7862-7872. Zoncu, R. [et al.] (2011). «mTOR: from growth signal integration to cancer, diabetes and ageing». Nat Rev Mol Cell Biol, vol. 12, p. 21-35.

Omnis Cellula 29

33

Desembre 2012

És estudiant de ciències biomèdiques a la Universitat de Barcelona. Darrerament ha estat treballant al Departament de Biologia Cel·lular, Immunologia i Neurociències de la Universitat de Barcelona, en un projecte de recerca relacionat amb l’estudi de mecanismes moleculars implicats en la degeneració neuronal que es produeix en la malaltia de Huntington, dirigit per Esther Pérez-Navarro i en col·laboració amb l’estudiant de doctorat Laura Rué. En concret, ha participat en l’estudi presentat en aquesta memòria, el qual encara està per finalitzar, i en l’estudi de la regulació de la cinasa proapoptòtica PKCδ en models animals i cel·lulars de la malaltia de Huntington.


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

Represa en la clandestinitat El 1962 es van complir cinquanta anys de la fundació de la Societat de Biologia (i vint-i-tres de la dispersió per les forces franquistes ocupants). Un petit grup de metges van decidir reprendre’n les activitats de manera clandestina. Uns anys més tard, quan va morir el dictador Franco, la Societat Catalana de Biologia havia esdevingut un cas únic de societat científica florent, tot i actuar al marge de la llei. Un dels principals artífexs d’aquest èxit va ser Pere Babot.

xia (és a dir, als qui encara no eren socis) que li omplissin una fitxeta amb les seves dades i, si ja l’havien omplert en una sessió precedent, simplement els demanava el nom. Això li permetia seleccionar, segons l’assiduïtat en l’assistència, els possibles candidats a nous socis.

breu record del passat de la Societat de Biologia, va donar la paraula al primer dels ponents de la sessió, Pere Gabarró, que va exposar una comunicació sobre les seves experiències al Regne Unit i a Catalunya amb l’empelt de pell en tauler d’escacs, amb el qual havia assolit resultats molt positius. A continuació, Conrad Xalabarder va presentar una comunicació sobre sexualitat bacteriana. Finalment, els presents van marxar amb la mateixa discreció amb què havien arribat.

D’altra banda, la seva insistència amable i tossuda alhora vencia les voluntats més mal disposades a col·laborar en les tasques de la Societat de Biologia. Mai no acceptava un no com a resposta definitiva. Si la primera visita a una possible víctima de qui volia obtenir la participació en alguna activitat de la Societat no tenia èxit, la repetia tantes vegades com calia fins a obtenir ni que fos una vaga promesa de col·laboració i, a partir d’aquesta, anava proposant formes de materialitzar-la en visites successives cada cop menys espaiades, fins que el perseguit, si no s’havia rendit abans, acabava trobant-se cada dia assegut al davant l’infatigable doctor Babot i havia d’alçar bandera blanca.

E

14 de febrer de 1962 el doctor Conrad Xalabarder, director dels Dispensaris Blancs, rebia la visita d’una dotzena de col· legues de professió. Arribaven d’un en un, espaiadament, per evitar que es notés que es disposaven a cometre un delicte: una reunió no autoritzada. l

Entre els delinqüents, hi figuraven individus perillosos com Pere Gabarró que, exiliat fins al 1947, havia tingut la gosadia d’esdevenir un cirurgià plàstic reconegut als hospitals de guerra britànics; com Josep Alsina i Bofill, professor de la Universitat Autònoma, represaliat i privat d’exercir la medicina durant deu anys, que tot i així havia esdevingut un dels nefròlegs més prestigiosos de Barcelona, i com el mateix Conrad Xalabarder, que havia ocupat el càrrec de vicepresident de l’Acadèmia de Ciències Mèdiques del 1937 al 1939. Però, el més perillós de tots, encara que ningú ho sospités, era un humil analista de la Clínica Corachan que, durant la Guerra Civil, havia ocupat el càrrec de secretari general de l’Acadèmia: Pere Babot i Boixeda. Quan hi van ser tots, van passar discretament a un auditori i van començar la reunió. Josep Alsina i Bofill, que feia poc més d’un any que havia estat nomenat membre de l’Institut d’Estudis Catalans, va adreçar unes paraules de regraciament a Conrad Xalabarder per l’hospitalitat que oferia als reunits i, després d’un

L’acció es va repetir en mesos successius. L’11 de desembre, quan es complien els cinquanta anys de la fundació de la Societat de Biologia, es va celebrar una sessió monogràfica (col·loqui) sobre el colesterol, amb una assistència més nombrosa. Hi va haver un parell de sessions més la primavera del 1963 i, a la tardor, l’assemblea de constitució formal de la Societat Catalana de Biologia i l’elecció del primer Consell Directiu de la nova època, amb Josep Alsina i Bofill com a president, i Pere Babot com a secretari general. En aquesta etapa inicial de la represa, Pere Babot, per dir-ho en paraules de Josep Alsina i Bofill, «ho fou tot a la Societat: secretari, oficial de secretaria, tresorer, comptador, cobrador, repartidor de convocatòries i publicacions, […]». I, sobretot, va excel·lir en l’art d’eixamplar la base humana de la Societat. A totes les sessions, prenia puntualment nota dels assistents i demanava als qui no conei-

Omnis Cellula 29

34

Desembre 2012

El doctor Babot va morir el 5 de febrer de 1982. El 10 de febrer de 1983 la Societat Catalana de Biologia li va retre un homenatge en el qual van prendre part tots els presidents encara vius que havien compartit consell directiu amb ell.1 I pFotografia. Pere Babot, a la sessió inaugural del curs 1963-1964 al Palau Dalmases (el 14 de novembre), llegint l’acta de la sessió constituent de la Societat que havia tingut lloc el 10 d’octubre. A la taula Josep Alsina i Bofill, president de l’SCB; Jordi Rubió, president de l’IEC en aquell moment, i Lluís Sayé, el conferenciant. © Arxiu de l’Institut d’Estudis Catalans

1. Josep M. Camarasa (ed.) (1985), Homenatge al doctor Pere Babot i Boixeda, secretari general honorari de la Societat Catalana de Biologia, Barcelona, Societat Catalana de Biologia.


©Fotografia: Leandre Cervera, Arxiu de l’IEC.

a Leandre Cerver i Astor 64) - Barcelona, 19 (Gracia, 1891

rasa, Escrit per Josep M. Cama

Deixeble, biògraf i comentador de Ramon Turró, veterinari com ell abans que metge, i seguidor fervent de l’escola d’August Pi i Sunyer, va ser el representant més destacat d’aquesta escola en l’emergència de l’endocrinologia catalana. Va ocupar la presidència de la Societat de Biologia en els temps més brillants d’aquesta, els immediatament anteriors a la Guerra Civil, i en va ser, igualment, sense defallir davant de l’adversitat, el president «esporulat» (segons la seva pròpia expressió) dels dos primers decennis del franquisme. Leandre Cervera i Astor va néixer a la vila de Gràcia, fill d’un veterinari d’origen valencià, el 13 d’agost de 1891, quan aquesta vila encara no havia estat annexionada a Barcelona. Quan començava a estudiar medicina (i també veterinària) va assistir a un dels cursos de bacteriologia que feia Ramon Turró al Laboratori Municipal, i va poder accedir com a assistent a la Càtedra de Fisiologia de la Facultat, al costat de Jesús M. Bellido, dos fets decisius per decantar la seva carrera. Encara estudiant (era llicenciat en veterinària des del 1911, però no va acabar medicina fins al 1914), va participar a la sessió fundacional de la Societat de Biologia, de la qual va ser un dels primers socis agregats, per passar el 1914 a numerari i ser elegit el 1915 secretari general. Ja era ajudant honorari de la Càtedra de Fisiologia que havia d’ocupar, just un any després, August Pi i Sunyer. Doctorat el 1918 amb una tesi sobre la funció endocrina del pàncrees, el 1919 acompanyava August Pi i Sunyer en el viatge a l’Argentina i l’Uruguai, propiciat per la Junta para Ampliación de Estudios. El 1920 la Mancomunitat de Catalunya el va nomenar director del laboratori de patologia dels Serveis Tècnics d’Agricultura de Catalunya, i professor de l’Es-

cola superior d’Agricultura. El 1924, poc desprès del cop d’estat del general Primo de Rivera, va ser destituït de tots dos càrrecs. El 30 d’agost de 1930, caiguda la dictadura, va ser nomenat professor de ramaderia i indústries derivades de l’Escola Superior d’Agricultura. Integrat a l’escola d’August Pi i Sunyer, es va orientar decididament cap a l’estudi de les glàndules de secreció interna —una especialitat que just estava sortint de les beceroles—, tant des d’una òptica mèdica (va treballar sobre la malaltia de Simmonds, l’hipertiroïdisme, les hipofisopaties, la diabetis, la lipodistròfia, la criptorquídia) com veterinària (l’hemoglobinúria bovina, la curarització, els ferments proteolítics). També es va distingir com a divulgador, i va ser l’autor que va obrir la sèrie de «Monografies Mèdiques», creada el 1926 per Jaume Aiguader i Miró, amb un volum sobre Fisiologia, fisiopatologia i clínica de les glàndules de secreció interna (desembre del 1926). Leandre Cervera també va ser un publicista i un activista polític. El 1922 va participar en la creació d’Acció Catalana, de la qual va ser secretari general. El 1928 se’n va separar i va fundar Acció Republicana de Catalunya, que el març de 1931 es

Omnis Cellula 29

35

Desembre 2012

Fundació Privada Carl Fa

ust, Blanes

va fusionar amb Acció Catalana per formar el Partit Catalanista Republicà. A partir del 1933 va començar a publicar la revista La Medicina Catalana, amb el subtítol ambiciós de Portantveu de l’Occitània Mèdica, ben expressiu de la seva ambició d’incorporar a l’òrbita de l’escola barcelonina els fisiòlegs de les regions de parla occitana de l’Estat francès, en particular els de Tolosa i Montpeller, amb els quals mantenia unes relacions excel·lents. Creador, director i redactor en cap, Leandre Cervera va ser l’ànima i el motor de la revista, que no va deixar de sortir fins al mes de setembre del 1938. En la postguerra va ser expulsat de l’Escola d’Agricultura i inhabilitat per vint anys per exercir càrrecs públics o directius. Va haver d’abandonar la recerca i es va veure obligat a treballar en laboratoris privats fins que va poder obrir una consulta. El 1946 va ser nomenat membre adjunt de l’IEC, i numerari el 1950. El 1954 va presidir (com a president «esporulat») el primer intent de represa de la Societat de Biologia, aprofitant una visita a Barcelona de Josep Trueta, però el seu estat de salut no li va permetre participar en la represa definitiva dels anys seixanta. Va morir a Barcelona el 22 de juliol de 1964. I

Per saber-ne més


Jove A fons científic

Carl Faust i el jove Ramon Margalef Escrit per

Josep M. Camarasa

Fundació Privada Carl Faust

pFotografia 1. Curs d’iniciació a la biologia marina impartit a Marimurtra (1949). Al darrere, d’esquerra a dreta, Pere Arté i Gratacós, Ramon Margalef i López, Manuel Gómez Larrañeta, Miquel Massutti Oliver i Julio Rodríguez Roda-Compairet. Al davant: Bonaventura Andreu i Morera, Pere Duran Ordiñana, Carl Faust (sense bata) i Josep M. Camps. Fotografia: Carles Bas i Peired.

1. Antoni M. Simarro (1896-1969), falangista i capità del cos jurídic militar, va ser president de la Diputació de Barcelona del setembre del 1939 al desembre del 1943. Durant el seu mandat va ser creat, per iniciativa del ministre de la Governació (i posteriorment d’Afers Exteriors) Ramon Serrano Súñer, l’Instituto Español de Estudios Mediterráneos. 2. Francisco Garcia del Cid (18971965) era catedràtic de zoologia de la Universitat de Barcelona i director de l’Instituto de Biología Aplicada del CSIC, d’ençà de la fundació el 1943. 3. L’examen d’estat, instaurat per la Ley sobre la reforma de la enseñanza media del 1938, consistia en una prova única que se celebrava davant d’un tribunal de cinc catedràtics d’universitat un cop acabats els set cursos de batxillerat.

Al començament de l’any 1943, Carl Faust, el creador del Jardí Botànic Marimurtra de Blanes, va encetar una etapa d’acció discreta per afavorir un jove naturalista desconegut, però prometedor, que acabava de publicar un llibre sobre plàncton: Ramon Margalef. Els anys següents la relació amb Margalef va resultar decisiva per a l’arrencada de la carrera científica d’aquest, sobretot pel que fa als primers contactes amb l’estudi del plàncton marí i les primeres sortides internacionals.

M

argalef,

que tenia disset anys en esclatar la Guerra Civil, havia freqüentat de ben jove la biblioteca de la Institució Catalana d’Història Natural. Fins i tot s’havia atrevit a escriure alguns articles sobre les seves troballes en mostres d’aigua de petits bassals que estudiava. Els escrivia a mà, acompanyats de dibuixos de les seves observacions. Ja havia aplegat dos volums d’un pretès Butlletí de la Societat Catalana d’Estudis Biològics, de la qual era l’únic soci, quan va ser mobilitzat, el febrer del 1938. Encara no havia fet dinou anys.

Un cop acabada la guerra, mentre començava a treballar en una empresa d’assegurances, Antoni de Bolòs i Pius Font i Quer el van acollir a l’Institut Botànic de Barcelona i, per una oportunitat impensada, una petita editorial barcelonina li va publicar el 1942 un llibret sobre ecologia aquàtica titulat Donde empieza la vida. Per consell de Pius Font i Quer, en va fer arribar un exemplar a Carl Faust. Carl Faust era un empresari alemany instal· lat a Catalunya des del 1897. El 1924, en fer cinquanta anys, s’havia retirat dels negocis i havia decidit dedicar la seva fortuna a impulsar la recerca biològica. Primer havia creat a Blanes el Jardí Botànic Marimurtra i el 1937 havia creat, a Suïssa, la Fundació Estació Internacional de Biologia Mediterrània, destinada a donar conti-

Omnis Cellula 29

36

Desembre 2012

nuïtat al projecte més enllà de la seva mort.

Faust va quedar admirat pels coneixements i l’empenta del jove Margalef i va decidir ajudar-lo en tot el que estigués a la seva mà i, en particular, en el pas decisiu de l’estudi del plàncton d’aigües continentals al del plàncton marí. El va posar en contacte amb pescadors de Blanes, li va finançar l’adquisició de material i bibliografia, i li va facilitar relacions amb especialistes com el ficòleg alemany Adolf Pascher o el francès Jules Pavillard. Més encara, va buscar la manera que fos publicat el treball que Margalef anava a començar sobre el plàncton de les costes de Blanes. Faust tenia coneixença amb un ric advocat falangista de Barcelona, Antoni M. Simarro, designat per les autoritats franquistes president de la Diputació de Barcelona. En aquesta qualitat, era també vocal del patronat de l’Instituto Español de Estudios Mediterráneos (IEEM), creat el 1940 amb la intenció de suplantar l’Institut d’Estudis Catalans.1 Faust el va convèncer perquè l’IEEM publiqués l’estudi de Margalef. Enllestit el setembre de 1944, va aparèixer publicat finalment a mitjan maig del 1945, amb dibuixos d’Eugeni Sierra, un altre protegit de Faust.

Paral·lelament, Francisco Garcia del Cid,2 que també s’interessava pel futur del jove Margalef, havia reeixit a arrencar del CSIC una beca per a ell, tot i que no tenia ni el batxillerat, a partir del gener del 1945. Això si, amb el compromís que en el termini més breu possible en faria un llicenciat en ciències naturals. Margalef va haver de compaginar durant els primers mesos del 1945 (fins que no va començar a cobrar la beca al maig) el seu treball a la Mutua General de Seguros i les tasques de recerca a la Càtedra


[ Carl Faust i el jove Ramon Margalef ]

de Zoologia. I, a més, amb la preparació de l’anomenat examen d’estat perquè, si bé li havia estat concedida la dispensa total d’escolaritat del batxillerat, estava obligat a presentar-se a aquell examen.3 Per aquelles mateixes dates (maig del 1945), la fi de la Segona Guerra Mundial a Europa portava conseqüències negatives per a Faust, qui, en tant que ciutadà alemany, per més que s’hagués mantingut allunyat de tot compromís ni connivència amb el règim nazi (la seva família materna era d’origen jueu) va veure bloquejats els seus béns, tant a Suïssa com a Espanya, sense poder retirar del banc més que una quantitat limitada de diners cada mes. Així i tot, en tenir notícia que el CSIC es proposava situar una estació oceanogràfica a la costa catalana, Faust es va afanyar a oferir la possibilitat d’adquirir un terreny tocant a Marimurtra per instal·lar-hi aquella futura estació, que ell ja veia dirigida per Margalef. Les expectatives d’adquirir aquell terreny es van veure frustrades al començament del 1947, però Faust encara oferiria al CSIC amb el mateix objecte una part de Marimurtra, l’extrem més proper a la cala de Sant Francesc. Mentrestant, a mitjan 1946, Faust obria un nou front per ajudar Margalef. Es proposava llogar per un any una taula de treball a la Stazione Zoológica de Nàpols, per posar-la a disposició del CSIC, perquè la pogués ocupar uns mesos Margalef i la resta del temps les persones que els dirigents del CSIC creguessin oportú. Això havia de permetre a Margalef, a banda dels estudis sobre plàncton que hi pogués fer, d’assabentar-se de les característiques tècniques i constructives d’una estació oceanogràfica modèlica i del seu funcionament i administració. Faust la va llogar efectivament, però el CSIC no es decidia a fer-ne ús fins que, finalment, al final del 1947 la Societat Internacional de Limnologia va designar Margalef delegat per a Espanya. Aquest fet li havia de facilitar l’autorització per a la sortida de l’Estat espanyol, en aquells anys plens de dificultats, i encara més per a algú

que havia format part de l’exèrcit republicà vençut el 1939, per assistir al primer Congrés Limnològic Internacional de la postguerra, que s’havia de celebrar a Zuric l’octubre del 1948. Així, quan l’estiu del 1948 arribava finalment l’autorització de sortida d’Espanya per a Margalef, aquest la podia aprofitar per passar un mes a Nàpols i assistir a continuació al Congrés Internacional de Limnologia. Faust, que ja costejava la taula de recerca a Nàpols, va posar a disposició de Margalef la moneda suïssa necessària per a la inscripció al Congrés i per al seu allotjament i manutenció a Zuric. Així va poder passar el mes de setembre del 1948 a Nàpols, anar a continuació a Pallanza (a l’Istituto Idrobiologico Italiano Marco de Marchi) a la primeria d’octubre i des d’allà a Zuric, on va participar al Congrés amb una comunicació sobre aspectes biogeogràfics de les biotes de les aigües continentals espanyoles.

pFotografia 2. Templet de Linné, als jardins de Marimurtra.

qFotografia 3. Carl Faust © Arxiu Fundació Carl Faust.

A partir d’aquell moment Margalef, que el juny de 1949 va completar la llicenciatura, ja podia volar sol, però encara Faust, quan el CSIC va decidir finalment impulsar la creació d’una secció de biologia marina, a l’Institut de Biologia Aplicada, va posar a disposició de García del Cid totes les facilitats per poder organitzar un curset de formació per al personal que hi hauria de treballar. Ni més ni menys que la seva casa de Marimurtra, que fins i tot va condicionar perquè pogués disposar d’un petit laboratori i d’un parell de cambres per poder acollir alguns dels professors, entre ells Margalef, professor de fitoplàncton del grup. Contratemps de salut, alhora que restriccions econòmiques i entrebancs burocràtics, van obligar Carl Faust a restringir, a partir del 1950, les seves activitats de mecenatge i resignar-se a crear una fundació espanyola en substitució de la fundació internacional que havia creat el 1937 a Suïssa i que era impossible fer operativa a l’Espanya autàrquica i ultranacionalista de la dictadura franquista. Abans de morir, el 24 d’abril de 1952, encara va poder tenir la satisfacció de veure com, un any abans, Margalef obtenia el doctorat. I

Omnis Cellula 29

37

Desembre 2012

Per saber-ne més Bas i Peyred, C. (1999). «Aproximació històrica a les activitats del Laboratori d’Investigacions Pesqueres de Blanes». Blanda, núm. 2, p. 33-36. Bonnin, P. (1995). Ramon Margalef. Barcelona: Fundació Catalana per a la Recerca. Camarasa, J. M. (2011). «El desenvolupament i la consolidació de l’ecologia a Catalunya». A: Piqueras, M.; Ribas, C. (ed.). Pensament i ciència als Països Catalans. Vilanova i la Geltrú: El Cep i la Nansa.


Jove A fons científic

La fi del nostre sistema econòmic: una perspectiva des de les ciències experimentals Per què la geologia, la física i la biologia ens diuen que aquesta crisi és un canvi total d’estat de l’ecosistema humà

Escrit per

Antonio Turiel

Institut de Ciències del Mar, Barcelona

Aquest no és un article gens habitual per a una revista com Omnis Cellula, ni per la temàtica (la crisi terminal del nostre sistema econòmic i possiblement social) ni per qui l’escriu (un físic teòric reconvertit a oceanògraf físic). Així i tot, seria difícil negar la pertinència de la discussió aquí presentada, vivint com vivim en el nostre dia a dia el col·lapse progressiu del nostre sistema de ciència, fruit de la degradació progressiva del conjunt de l’economia i del sistema social del qual ens havíem dotat i que anomenem estat del benestar.

C

a investigadors, tots estem preocupats per la deriva actual de reduccions pressupostàries, que afecten el nostre treball i la nostra vida personal. Hi ha un sentiment de neguit creixent per l’abast d’aquestes retallades contínues, esperonat per un convenciment que encara se’n faran moltes més i aguditzat per la sensació difusa que les coses no s’estan fent bé, que d’alguna manera no s’està posant fre a aquesta situació perquè hi ha algun error greu en la diagnosi de la crisi i en les mesures que s’estan prenent per solucionar-la. om

I és que, efectivament, aquest és el cas. No s’estan diagnosticant les causes últimes i inevitables d’aquesta crisi, les que fan que d’aquest forat on hem caigut no puguem sortir fent les coses com les hem fet fins ara. Això ens hauria de semblar greu com a ciutadans, però ens hauria de semblar encara més greu com a investigadors, tenint en compte que des de fa molt temps la geologia, la física i la biologia ens estaven dient precisament això: que l’arribada d’aquesta crisi era inevitable i que, d’una crisi així, no se’n pot sortir fins que no fem un canvi radical de paradigma social i econòmic, sense el qual el col·lapse és malauradament més que una possibilitat. Són justament les nostres disciplines, aquelles en què excel·lim, les que ens donen les claus del que passa i del que passarà. Quines són les causes últimes de la crisi present? Doncs res de nou, res que no estigués

Omnis Cellula 29

38

Desembre 2012

parlat i descrit a la literatura científica des de fa dècades. La crisi econòmica que ens ofega no és més que el resultat de les crisis ecològiques que s’han anat denunciant des dels anys setanta: crisi de biodiversitat, crisi ambiental i crisi de recursos naturals. Cadascuna d’aquestes crisis tenen el temps d’evolució propis i els efectes es faran més evidents (i més fatals) en moments diferents. La crisi de biodiversitat posa en perill la viabilitat a llarg termini de la biosfera. La crisi ambiental fa cada cop més dures les condicions de vida dins del nostre hàbitat. I la crisi dels recursos naturals impossibilita, físicament i des d’ara mateix, el creixement econòmic sense límits sobre el qual es basa tot el nostre sistema econòmic. Com a físic, jo m’he centrat sobretot en l’anàlisi del problema dels recursos naturals, i més particularment el de la crisi energètica. Explicar totes les múltiples qüestions relacionades amb la crisi energètica i com està interactuant amb la crisi econòmica requereix una extensió que excedeix molt les possibilitats d’aquest curt article; al lector que vulgui saber-ne més el convido a consultar el meu bloc, The Oil Crash (http://crashoil.blogspot.com). Faré un repàs ràpid dels fets més rellevants. El problema principal és el petroli. Des que el 1998 Campbell i Laherrère van escriure el seu famós article al Scientific American, denunciant l’arribada de la fi del petroli barat, el con-


[ La fi del nostre sistema econòmic: una perspectiva des de les ciències experimentals ]

cepte de peak oil (’ritme màxim d’extracció de petroli’), arraconat durant dècades, va recuperar vigència. Tal concepte va ser introduït per un geòleg de la Shell, Marion King Hubbert, el qual va predir amb encert que els EUA arribarien al seu zenit productiu de petroli cap a l’any 1970 i que després la producció declinaria, com de fet va succeir. També va predir que el món en conjunt arribaria al zenit del petroli l’any 2000. Amb les dades de què disposava el 1956 Hubbert va subestimar les reserves petrolieres del món, però també va ser molt conservador estimant com pujaria el consum. Quaranta anys més tard ens trobem que la previsió de Hubbert va ser força encertada: la mateixa Agència Internacional de l’Energia ha acceptat a contracor que la producció de petroli cru del món havia assolit el seu nivell màxim el 2006 i que ja no creixerà mai més. Ara mateix hi ha un cert debat sobre si alguns succedanis del petroli (petrolis no convencionals) podran cobrir aquesta mancança; però, malgrat la propaganda de les empreses productores, en la pràctica aquests petrolis requereixen més energia per produir-los (i, per tant, sempre seran més cars des del punt de vista econòmic, la qual cosa és crítica en el cas dels biocombustibles), tenen menys contingut energètic i no són tan versàtils per refinar-se (s’originen problemes com l’escassedat de dièsel). Nous estudis científics avalen que estem vivint el final d’una era, la del petroli barat, la qual comporta la instal·lació d’una crisi econòmica permanent: com mostra el professor James Hamilton, la nostra economia no pot tolerar preus del petroli per sobre dels 85 $ per barril sense entrar en recessió, de la qual només se surt quan la demanda es destrueix (a Occident el consum cau un 3 % anual, que és absorbit per la Xina), el preu baixa i l’economia està cada cop més deprimida. Els cada vegada més evidents problemes amb el petroli motiva que apareguin més articles a la premsa generalista i especialitzada analitzant i proposant substituts per a l’or negre; però quan es fa una anàlisi seriosa i en profunditat les conclusions que en surten són alarmants. Pel que fa a les altres matèries primeres no renovables, hauran de fer front aviat als seus propis zenits: abans del 2020 el carbó, cap al 2020 el gas natural i possiblement a l’entorn del 2015 l’urani. És a dir, abans de deu anys les matèries que proporcionen el 92 % de l’energia primària mundial podrien estar en declivi. Pel que fa a les renovables, les perspectives no són

tan extraordinàries com de vegades se’ns vol fer creure: l’energia hidràulica està molt explotada a Occident, l’energia eòlica té un potencial a escala global molt limitat, i la fotovoltaica té un rendiment energètic insuficient per mantenir una societat estructurada. Respecte a les altres renovables, només la solar tèrmica de concentració sembla tenir prou rendiment i capacitat, però encara falten dades per poder-ne avaluar el potencial. Avui mateix, la situació és, per tant, crítica. Es podria pensar que els problemes actuals han arribat de manera sobtada i sense que ningú no ho hagi previst. Res més lluny de la realitat. Des del famós informe Meadows Els límits del creixement, científics de branques diverses, des de l’ecologia fins a la dinàmica de sistemes, han estat alertant de la insostenibilitat del nostre sistema econòmic, productiu i social. Res de nou, per tant. L’única diferència és que avui la crisi d’insostenibilitat no pot ser ignorada per més temps i està destruint el sistema econòmic. I justament ara, quan els recursos es comencen a tornar escassos, quan falta capacitat d’inversió, és quan cal fer les inversions més fortes amb un rendiment no econòmic sinó social. El marasme actual és fruit d’una cega concepció del model social i productiu, fruit de la ignorància dels límits ecosistèmics que també són aplicables (i per què no ho haurien de ser?) a l’espècie humana. La ciència econòmica ha actuat amb total menyspreu envers el coneixement de les ciències naturals, com si les construccions humanes poguessin sostraure’s de l’imperi de les lleis de la termodinàmica, com si els incentius del mercat poguessin superar les limitacions imposades per la geologia, i com si l’ésser humà no fos un ésser viu necessitat d’un hàbitat adequat a la seva fisiologia. La visió ultraeconomicista ha dominat massa temps les polítiques d’Occident fins a portar-nos a aquest carreró sense sortida que amenaça la continuïtat de la nostra societat i fins i tot de la nostra espècie. Potser ha arribat ja el moment que els científics aixequin la veu no només per protestar sinó per fer notar que tenen coses a aportar, i molt, per solucionar aquests grans reptes societaris, que podem ajudar a assentar les bases d’aquesta economia ecològica que cada dia ens cal més. Perquè no només ens hi va la nostra feina. També nosaltres formem part d’aquest ecosistema: ens hi va la nostra pròpia vida. I

Omnis Cellula 29

39

Desembre 2012

Per saber-ne més Bentley, R. W. (2002). «Global oil & gas depletion: an overview». Energy Policy, núm. 30, p. 189-205. Campbell, C. J.; Laherrère, J. H. (1998). «The End of Cheap Oil». Scientific American, vol. 278, núm. 3, p. 78-83. Castro, C. de [et al.] (2011). «Global wind power potential: Physical and technological limits». Energy Policy, vol. 39, núm. 10, p. 6677-6682. Dittmar, M. (2011). «The end of cheap uranim». World Resource Forum 2011, Davos, Switzerland. [Working paper] Hamilton, J. (2009). «Causes and Consequences of the Oil Shock of 2007-08». NBER Working Papers 15002, National Bureau of Economic Research, Inc. Heinberg, R.; Fridley (2010). «The end of cheal coal». Nature, núm. 468, p. 367-369. Hubbert, M. K. (1956). «Fossil fuels and the nuclear energy». Shell report, núm. 95. International Energy Agency (2010). World Energy Outlook. 738 p. Meadows, D. H. [et al.] (1972). The limits to Growth. Nova York: Universe Books. [ISBN 0-87663-165-0] Muprhy, D. (et al.) (2011). «New perspectives on the energy return on (energy) investment (EROI) of corn ethanol». Environment, Development and Sustainability, vol. 13, núm. 1, p. 179-202. Murray, J.; King, D. (2012). «Oil’s tipping point has passed». Nature, núm. 481, p. 433-435. Prieto, P.; Hall, C. A. S. (2012). Energy Returned on Energy Invested from Solar Photovoltaic Power in Spain. Springer. 100 p. [ISBN-10: 144199436X]


Ciència en Societat

El primer CIBICAT

(Congrés de Biologia de Catalunya)

Josep Clotet

Secretari General de la SCB President del Comitè Organitzador del Primer CIBICAT

E

primer CIBICAT (Congrés de Biologia de Catalunya), organitzat amb motiu del primer centenari de la Societat Catalana de Biologia (SCB), va tenir lloc el passat mes de juliol a la seu de l’Institut d’Estudis Catalans a Barcelona. Els membres del Comitè Organitzador del Congrés estan fent una valoració detallada dels diferents aspectes de la trobada, en què s’inclouen aspectes com l’anàlisi de les enquestes de satisfacció contestades per unes dues-centes persones. Aquestes dades han de permetre detectar punts forts i punts de millora amb vista a pròximes edicions del CIBICAT. Permeteu-me, en aquest espai, oferir-vos una reflexió personal, no tant sobre aspectes concrets de com es va desenvolupar el Congrés, sinó sobre l’existència mateixa d’un congrés com aquest. I permeteu-me començar amb una pregunta: Calen congressos com aquest? Cal un Congrés, Català, de Biologia? O si em permeteu anar més lluny: cal, en el moment actual, una Societat Catalana de Biologia? l

Analitzem aquestes paraules. Societat. És fàcil constatar que en diferents àmbits del nostre país hi ha hagut una caiguda de l’associacionisme i en aquest context hom es podria preguntar si l’associacionisme científic encara té sentit al segle xxi. Durant la conferència inau-

gural de la celebració del centenari de la SCB, Ellis Rubinstein va fer una crítica en el sentit que les societats científiques s’han d’adaptar a les necessitats científiques actuals. Però, amb tot, va posar de manifest que les acadèmies i les societats científiques avui encara són molt necessàries, sobretot com a generadores de relacions socials, i és que la ciència no és allò tan fred i objectivable com a voltes es pretén. El mateix CIBICAT en va ser un exemple: es podria haver celebrat de manera virtual, tots podríem haver seguit les xerrades per vídeo des del nostre ordinador; no és que la tecnologia no ho permetés, sinó que hauríem perdut un dels actius de les trobades científiques: l’establiment de lligams personals, la possibilitat de noves coneixences, etc. La ciència, com tota activitat humana, també es nodreix de les relacions personals. Congressos com aquest i societats com la nostra seran necessaris per molts anys. Com a mínim, mentre la ciència la fem les persones. Catalana. En aquests moments d’internacionalització, hom podria pensar que pertànyer a una societat científica catalana, ja no té gaire sentit. Efectivament, és indubtable que el gran avenç de la ciència els darrers anys ha anat de la mà de la seva internacionalització. La majoria dels qui són presents aquí pertanyem a societats

© Fotografies Miquel Coll

Escrit per

Omnis Cellula 29

40

Desembre 2012


[ El primer CIBICAT ]

científiques d’altres països, o treballem en grups de recerca compostos per persones de diversos llocs, o bé col·laborem amb grups d’altres estats. I és que les relacions internacionals i la creació de xarxes amb investigadors d’altres països solen ser fructíferes. Però ningú tampoc no pot negar que les relacions properes sovint són extraordinàriament eficients: és molt més senzill intercanviar reactius, materials, resultats i idees amb persones que treballen en centres de recerca geogràficament propers. Si abans deia que la creació de xarxa continua sent imprescindible en la tasca científica, ara afegeixo que la creació de xarxes entre investigadors propers és necessària en termes d’eficiència. Al meu entendre el CIBICAT o la Societat Catalana de Biologia són necessaris per facilitar aquest intercanvi eficient d’idees, per a aquesta creació de xarxes entre els científics del nostre país. Però el fet que una societat científica sigui catalana no només té un valor per a la societat mateixa, sinó que també aporta un retorn a la nostra societat civil. Efectivament, els països es coneixen entre d’altres coses per la gent que els compon. Catalunya és coneguda internacionalment pels seus artistes, cuiners, esportistes, etc., i ha generat també diverses societats científiques, com la SCB, que és una de les societats científiques més actives i amb més nombre de socis de tot l’Estat espanyol. Quan una societat científica porta el cognom de catalana està donant rellevància al nostre país, i també indica que som un país que estima la ciència. La massa social que representa la SCB és, també, un actiu per a Catalunya, i hauríem de reclamar a les nostres institucions civils i polítiques que transmetin a la ciutadania l’orgull de posseir societats i xarxes científiques amb tanta vitalitat. Biologia. D’uns anys ençà, la paraula biologia sembla que hagi passat una mica de moda. Avui, el coneixement científic es troba molt segmentat. De fet, tots reconeixem que l’especialització ha estat una de les armes de la ciència per esbrinar i entendre el nostre entorn. Les diferents especialitats han estat puntes de llança que han permès foradar la roca del coneixement. Però no és menys cert que avui vivim un renaixement d’especialitats com la biologia de sistemes o fins i tot la mateixa ecologia, que des d’una visió holística pretenen respondre a preguntes cabdals de la biologia. El mateix CIBICAT va pretendre, d’alguna manera, barrejar

científics de diverses àrees per poder respondre de manera pluridisciplinària a preguntes complexes. El títol del primer CIBICAT, «Global qüestions on Biology», ha estat una declaració d’intencions. És més, la meva predicció és que, en un futur proper, els congressos generals de biologia, en tant que pretendran respondre preguntes globals, tindran cada vegada més protagonisme. I les societats com la nostra (amb el cognom de Biologia) tindran un sentit ple. En el context d’un article a Omnis Cellula no em puc estendre amb més argumentacions, però, resumint, si em pregunteu si encara calen congressos com aquest, societats com la nostra, us he de respondre, pel broc gros, que rotundament sí. I us animaria a tots que escampéssiu aquest sentiment de pertinença a la SCB. Com a president del Comitè organitzador del Congrés, voldria aprofitar aquest espai per recordar un cop més a totes les persones que han fet possible el desenvolupament d’aquestes jornades i per agrair-los la seva dedicació. En aquestes situacions, la prudència aconsella que no es diguin noms ja que són molts i resulten inevitables els oblits molestos. Puc citar, això sí, els col·lectius que hi han intervingut: la Comissió Gestora, que al principi van donar forma al Congrés; les persones del Comitè organitzador (autèntic motor, que des de fa dos anys s’han reunit incansablement per celebrar el que avui gaudim); la comissió científica, que ha vetllat per la qualitat de les ponències; el Consell Directiu de la SCB, que en tot moment ha donat suport a les iniciatives del Comitè organitzador; l’IEC i sobretot les persones concretes (tots sabeu qui sou) que ens heu ajudat en molts i diversos detalls del dia a dia; i, finalment, els patrocinadors que, tot i el moment de crisi, han volgut ser presents en aquesta festa. Si bé la prudència impedeix dir noms en un escrit d’aquestes característiques, la justícia obliga a destacar-ne alguns. Són els de les nostres secretàries administratives: la Mariàngels Gallego i la Maite Sánchez, persones que han estat incansables en l’organització i el desenvolupament del Congrés. Voldria acabar amb un agraïment adreçat a tots els participants al Congrés, ja que van ser els realment responsables de l’èxit del CIBICAT. I també a tots els socis de la SCB, ja que són els responsables de l’èxit de la Societat. Per molts anys a tothom i per molts anys a la nostra estimada Societat. I

Omnis Cellula 29

41

Desembre 2012


Ciència en Societat

Els investigadors en biologia i biomedicina i els seus reptes envers la societat La recerca en biologia i biomedicina ha experimentat un creixement espectacular les darreres dècades i també els darrers anys ha crescut amb força el nombre de centres, departaments i investigadors que treballen en aquest camp al nostre país. També és tasca dels investigadors explicar els resultats de la seva feina i ajudar a crear una opinió informada entre la societat, que inevitablement haurà de prendre decisions transcendents en aspectes de base biològica. Les societats científiques poden tenir un paper important en la coordinació dels diferents agents del sistema per desenvolupar aquestes tasques.

Lluís Tort

Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia (UAB) President de la Societat Catalana de Biologia

E

passat 25 d’octubre, en un dels actes singulars organitzats per la Societat Catalana de Biologia (SCB) per commemorar el centenari del seu naixement, es reunia la gent especialment implicada en la recerca en biologia i biomedicina, universitaris i investigadors en centres de recerca, molts d’ells també, com és natural, implicats en la formació superior en biologia. Quines són les funcions que aquests col·lectius es plantegen? Quins objectius més enllà dels de la recerca i la docència poden fer com a grup per impulsar i promocionar la biologia entre els ciutadans? Quin és el paper de les societats científiques com a aglutinadores d’aquests col·lectius? l

La biologia ha arribat a un grau molt elevat de profunditat i diversitat en el coneixement i un dels reptes és que els ciutadans puguin compartir aquest coneixement d’alguna manera, que puguin arribar a tenir una opinió sobre aspectes a l’entorn de qüestions biològiques, sobre les quals la societat demana respostes. Aquesta societat ha de prendre contínuament decisions en moltes qüestions (eutanàsia, transgènesi i modificacions genètiques, pesticides i plagues, tractaments de residus, intervenció en el territori i el paisatge, aliments funcionals, cèl·lules mare, experimentació animal) i cal que des del començament els ciutadans puguin conèixer aspectes bàsics per poder-se fer una idea informada del que impliquen les decisions sobre aspectes de la biologia. Aquesta és una de les tasques que cal fer.

Omnis Cellula 29

42

Desembre 2012

La recerca és un dels motors que ha fet avançar la societat al llarg de la història. El benestar i el progrés han vingut de la mà del coneixement i de la tecnologia. En aquest sentit, una altra tasca que cal fer és donar valor a l’experimentació, a la curiositat i al descobriment subseqüent, a l’evidència científica i a l’esperit crític, i per tant a la importància de l’investigador i de la recerca, del biòleg en aquest cas, i a la necessitat de preservar esforços per protegir aquest motor de progrés i perquè els ciutadans així ho vegin. En aquest context, la divulgació de la feina que es fa en la formació i la recerca biològica és al mateix temps un deure i una necessitat. L’explicació dels descobriments, la comprensió per part de la societat de la utilitat present o futura, l’explicació de l’esforç i el treball del biòleg, la transparència per fer conèixer com i en què es fa la despesa de recerca biològica, etc. De fet, l’única possibilitat de fer una recerca de qualitat és que hi hagi bons investigadors, i també caldrà que hi hagi departaments o grups excel· lents amb una massa crítica suficient. Ara mateix, la percepció que té la població respecte de la recerca en universitats o centres de recerca és molt alta, i ocupen els primers llocs en la llista d’institucions més ben valorades. En canvi, no sempre passa el mateix amb les prioritats en la despesa o la inversió en recerca. No s’acaba de veure que la reducció o el retard en aquesta matèria implica sempre retard en el progrés social i econòmic, ni que desprotegir el talent, els grups

© Fotografies Miquel Coll

Escrit per


[

de recerca o els projectes, encara que sigui transitòriament, implica importants perjudicis en el futur, tant en el progrés general, com especialment en la posició dins la competitivitat general; o en tot cas no se sap valorar el benefici que pot tenir aquesta inversió en coneixement a mitjà i llarg termini amb un cost reduït, comparat amb algunes macroinfraestructures amb costos extraordinaris, hipoteques feixugues i beneficis generals molt discutibles. Ara mateix, a vol d’ocell, podem veure un panorama força complet en un sistema de ciència (biològica) i societat al nostre país. D’una banda, els darrers quinze anys la combinació de bons investigadors procedents de la universitat o dels organismes públics de recerca i la inversió pública i programes d’incentivació de la recerca de qualitat ha donat com a resultat un panorama de centres de recerca biològica de rellevància internacional, i ha comportat que l’àrea de Catalunya sigui un pol significatiu en el panorama internacional de la biomedicina. De l’altra, tenim una societat civil amb organitzacions diverses que actuen en la formació i la divulgació, general i professional, i en la defensa de la professió: la mateixa Societat Catalana de Biologia, el Col·legi de Metges, el Col·legi de Biòlegs i altres col·legis professionals, altres societats de l’Institut d’Estudis Catalans, l’Associació Catalana de Ciències Mèdiques, etc. En tercer lloc tenim un conjunt d’universitats amb una varietat àmplia de formació en estudis de l’àmbit de la biologia i afins, i finalment tenim una base d’ensenyants i professionals treballant diàriament. Tot plegat, doncs, un sistema prou ric i complex. Pot ser convenient, per tant, de plantejar-se la utilitat d’un element aglutinador, un lloc de trobada on poder desenvolupar projectes comuns amb tots els actors d’aquest sistema. Les societats científiques, si volen mantenir un paper actiu, podrien fer aquest paper, i de fet l’SCB s’ofereix per fer-ho possible. Ara mateix l’SCB comparteix els objectius de formació, divulgació de la recerca i presentació a l’opinió pública dels avenços biològics i la seva significació per a la societat, i a més ho pot fer d’una manera global i per a tots els grups i centres implicats en recerca. La SCB també promociona joves científics amb l’Olimpíada de Biologia de Catalunya, amb premis a la iniciació a la recerca i premis a la trajectòria d’un científic jove i brillant (Premi Josep M. Sala-Trepat). La Societat treballa en diferents seus dels països catalans i s’organitza en quinze seccions temàtiques diferents que permeten als investigadors de

Els investigadors en biologia i biomedicina i els seus reptes envers la societat

cadascuna d’aquestes seccions de mantenir la informació sobre els avenços recents en cada àmbit. Els socis de la SCB estan escampats precisament en universitats, centres de recerca i associacions i, per tant, poden ser aquest nucli de trobada que permeti enfocar reptes conjunts. Aquests reptes són rellevants: promocionar la recerca biològica i biomèdica al mateix temps que l’interès per la recerca, en especial entre la gent jove; difondre els avenços biològics i la transcendència i utilitat que tenen; informar la societat i ajudar a crear opinió dels aspectes biomèdics i biològics sobre els quals s’han de prendre decisions, i defensar la feina dels biocientífics i la necessitat de donar-los suport. Aquests

reptes requereixen una acció coordinada i, per tant, és pertinent fer la pregunta de si cal propiciar un consorci d’entitats biològiques al nostre país que doni resposta a aquests reptes plantejats. En tot cas, la SCB pot recollir aquesta funció sense voler ser exclusiva ni assumir tasques i objectius que ja porten a terme adequadament altres institucions. Al llarg de cent anys de vida, la SCB ha anat actualitzant la seva tasca, des de la presentació directa dels experiments del laboratori, tal com feien les societats científiques de l’època, fins avui, quan les tasques de divulgació, formació i reunió són les més habituals. Malgrat tot, els valors de l’excel·lència científica, la internacionalització, la promoció de la ciència biològica i biomèdica feta aquí ja hi eren fa cent anys i hi són actualment. Ara, la SCB pot fer un pas més i fer de lloc de trobada comú entre els biocientífics i la societat. I

Omnis Cellula 29

43

Desembre 2012

]


Racó del microbi

Microbis centenaris (i 2): caragolats i entortolligats Escrit per

Mercè Berlanga,1 Ricard Guerrero,2 1 Departament de Microbiologia i Parasitologia Sanitàries, UB 2 Departament de Microbiologia, UB

La publicació d’aquest número d’Omnis Cellula (i d’aquest «Racó»), coincideix amb l’acabament de la celebració del Centenari de la Societat Catalana de Biologia. Han passat cent anys des del 1912 i ara, a l’inici del segle xxi, coneixem moltes més malalties infeccioses, sobretot víriques, disposem d’un dels descobriments més importants del segle xx, els antibiòtics, i hem estudiat amb profunditat molts dels mecanismes patogènics. Però no hem guanyat la batalla als microbis. Les infeccions són encara una causa important de mort, i sabem que molts microbis han desenvolupat diversos mecanismes de resistència als antibiòtics. En alguns casos, s’ha descobert que malalties que no es creia que eren produïdes per microbis en realitat també estan causades per un patogen, que pot ser atacat i controlat per antibiòtics específics. Un exemple destacat va ser l’úlcera gastroduodenal, causada per un bacteri (i no per l’estrès o l’herència), el coneixement del qual ha merescut als seus descobridors el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina l’any 2005. N. dels aut.: Dediquem aquest article al doctor Oriol Casasses (1923-2012), «metge de nens», que tant fruïa llegint els títols d’aquesta secció.

pFigura 1. Helicobacter pylori, que colonitza la mucosa gastrointestinal dels humans, té una característica metabòlica molt especial: produeix una gran quantitat d’ureasa, un enzim que descompon la urea en amoni i CO2 i eleva a 6 el pH que envolta els bacteris. (Dibuix: Mercè Berlanga.)

Un món en miniatura Fins a l’acabament del segle xix, els científics pensaven que la vida només tenia dos mecanismes per satisfer les seves necessitats energètiques i nutricionals. L’una es basava en la ingesta de nutrients minerals simples i l’energia solar amb alliberament d’oxigen (fotosíntesi aeròbica) i l’altra, en la utilització de nutrients orgànics amb consum d’oxigen en la respiració (heteròtrofs aerobis). No obstant això, una panòplia de conversions químiques d’una diversitat quasi desconcertant sembla satisfer les necessitats metabolicoenergètiques de molts organismes, especialment bacteris i arqueus. La demostració de Louis Pasteur (1822-1895) que alguns microorganismes evitaven l’oxigen i que aquest podria actuar com un verí mortal per a ells, va produir un desafiament seriós per als conceptes establerts de l’època. Encara que el francès Pasteur volia treballar amb cultius axènics (o ’purs’), va ser el seu contrincant, l’alemany Robert Koch (1843-1910), qui va aconseguir cultius amb un sol tipus de bacteris. Tot el coneixement del món microbià (especialment dels bacteris i arqueus), de la seva genètica i de la seva fisiolo-

Omnis Cellula 29

44

Desembre 2012

gia, s’ha basat fins fa poc en el creixement axènic dels microorganismes. I encara continua sent imprescindible per a la microbiologia clínica i d’aliments.

Els postulats de Koch i els de Rivers Encara que Pasteur va ser el primer que va descobrir l’agent etiològic de diverses malalties infeccioses, va ser Koch qui va proposar els criteris definitius per establir la relació de causalitat entre un determinat microbi i una malaltia concreta. El 1884 va publicar els postulats tal com els coneixem ara. Són quatre (figura 2): 1. El microorganisme causant de la malaltia s’ha de trobar en tots els individus afectats. 2. Aquest microorganisme ha de poder ser aïllat en cultiu axènic. 3. Quan aquest microorganisme s’inocula en un animal d’experimentació, a partir d’un cultiu axènic, s’ha de produir la mateixa malaltia. 4. El microorganisme causant de la malaltia ha de poder ser aïllat de nou a partir de l’animal d’experimentació i ha de poder ser cultivat axènicament.


[

Microbis centenaris-2: caragolats i entortolligats ]

pFigura 2. Els postulats de Koch. Conjunt de procediments seriats per identificar l’agent etiològic responsable d’una malaltia infecciosa. (Basada en Brock Biology of Microoganisms.)

Amb el treball sobre la tuberculosi (fet el 1882), Koch discuteix la necessitat d’aïllar el patogen en cultiu axènic i d’induir la malaltia experimentalment en un animal de laboratori com el ratolí. Però amb el còlera (1883) es va enfrontar a un repte: produir la malaltia en un animal experimental. Koch va trobar que totes les persones amb còlera tenien un bacteri molt mòbil en forma de coma (Vibrio cholerae), i va aconseguir obtenir-lo en cultiu axènic, però els ratolins inoculats amb el bacteri aïllat no presentaven la malaltia. La dificultat de disposar de models animals adequats ha estat un repte en la recerca mèdica des del temps de Koch. De vegades cal recórrer a les infeccions humanes degudes a accidents al laboratori, com és el cas d’un investigador del laboratori de Koch (Max von Pettenkofer), qui va ingerir accidentalment un cultiu de V. cholerae i va manifestar, aleshores sí, la malaltia. Els postulats de Koch no són l’única via per demostrar l’etiologia d’una malaltia, ja que hi ha malalties de què se sap quin microorganisme les produeix però no compleixen el segon postulat. Per exemple, Treponema pallidum, agent causal de la sífilis, no ha pogut ser cultivat in vitro. Un cas similar és la lepra, produïda per Mycobacterium leprae. Tampoc en els virus es pot aplicar el segon postulat, ja que només es poden multiplicar en cultius bimembres (amb virus i cèl·lules hostes). Per determinar l’agent etiològic d’una

infecció vírica s’utilitzen els postulats del nordamericà Thomas M. Rivers (1868-1962), enunciats el 1932. Són tres: l’agent víric s’ha de trobar als fluids o a les cèl·lules infectades d’un hoste; l’agent víric obtingut a partir d’un hoste infectat ha de causar la malaltia en un altre hoste sa i ha d’induir la síntesi d’anticossos, i els agents vírics aïllats de l’hoste infectat d’aquesta manera han de transmetre la malaltia a un altre hoste.

Vigència dels postulats de Koch: el cas d’Helicobacter Ja abans del 1906, alguns anatomopatòlegs havien observat la presència de bacteris amb forma d’espirils als estómacs de pacients amb úlceres gàstriques, però les observacions no van rebre gaire atenció principalment perquè aquests bacteris no es podien cultivar. A més, es pensava que l’estómac no podia tenir bacteris a causa del baix pH de l’àcid gàstric (entre 0 i 1). Tradicionalment, les úlceres gastroduodenals eren considerades una conseqüència de l’estrès i d’un excés d’àcid. Aquesta suposició va trobar suport en la disminució del dolor en pacients tractats amb medicines que reduïen l’acidesa gàstrica. En alguns casos semblava que el pacient es guaria, però tornava a aparèixer quan s’interrompia la medicació. Aquestes medicines eren una important font d’ingressos per a les indústries farmacèutiques que les fabricaven, les quals van mostrar poc interès per promoure i acceptar altres alternatives per explicar la malaltia. El cultiu

Omnis Cellula 29

45

Desembre 2012


Racó A fonsdel microbi Koch (Alemanya)

uTaula 1. Paral·lelisme cronològic entre Koch i Warren-Marshall

Warren i Marshall (Austràlia)

1882

Cultiu axènic de Mycobacterium tuberculosis

1982

Cultiu axènic de Helicobacter pylori

1884

Postulats de Koch

1984

Marshall prova els postulats de Koch amb H. pylori sobre ell mateix

1905

Koch guanya el Premi Nobel en Fisiologia o Medicina

2005

Warren i Marshall guanyen el Premi Nobel en Fisiologia o Medicina

d’un nou microorganisme de la mucosa gàstrica (el bacteri Helicobacter) el 1982 per dos metges australians (J. Robin Warren i Barry J. Marshall) va ser el punt de partida d’una nova era en el diagnòstic, el pronòstic i el tractament de la gastritis, l’úlcera o, fins i tot, el càncer d’estómac.

A

B

pFotografia 1. A) Micrografia amb el microscopi electrònic de rastreig d’Helicobacter pylori aïllat de l’epiteli gàstric humà. S’aprecia la forma corbada del bacteri, la presència de flagel·lació múltiple en els dos pols i l’absència de fibril·les en l’espai periplasmàtic (al voltant de tota la cèl·lula). B) Micrografia amb el microscopi electrònic de rastreig d’Helicobacter felis aïllat de la mucosa gàstrica d’un gat. S’aprecia la forma espiral del bacteri i la presència de fibril·les periplasmàtiques. (Micrografies de Lucinda Thompson, publicades a Int. Microbiol. (2005), vol. 8, p. 231-234, amb permís de la revista.)

El Premi Nobel de Fisiologia o Medicina de l’any 2005 reconeix el treball dels dos metges australians pel descobriment de l’origen infecciós de l’úlcera gàstrica (taula 1). Marshall i Warren havien observat sovint bacteris helicoïdals en teixits ulcerats i malignes. Van buscar una raó de la presència dels bacteris i van avançar la hipòtesi que era el bacteri i no l’estrès la causa de l’úlcera gàstrica i duodenal, com establia el dogma anterior. Per provar aquesta idea, Marshall va ingerir voluntàriament un cultiu axènic del bacteri aïllat d’un pacient malalt amb úlcera i poc després va desenvolupar els símptomes inicials típics de la malaltia. Afortunadament, el tractament amb antibiòtics el va curar. Pràcticament cent anys després de Koch, i seguint la mateixa base conceptual, s’havia arribat a la identificació de l’agent etiològic d’una malaltia (taula 2). El bacteri aïllat era gramnegatiu, tenia forma espiral, presentava flagels en ambdós pols de la cèl·lula i es va classificar dins el grup dels epsilonproteobacteris. Al principi, es pensava que el nou microorganisme era una nova espècie de Campylobacter, però després es va veure que era diferent i se li va donar el nom actual, Helicobacter pylori. H. pylori és un microorganisme exigent ( fastidious, en anglès) que s’ha de cultivar en un medi ric complementat amb sang, ciclodextrina, etc. Necessita condicions de microaerofília, i algunes soques són auxotròfiques per a l’arginina, la histidina, la leucina, la isoleucina, la metionina i la fenilalanina. Quan Marshall intentava aïllar els bacils que observava en les biòpsies gàstriques, els incubava com si es tractés d’un Campylobacter (microareofília i quaranta-vuit hores), però el nou bacteri, aparentment, no creixia. L’èxit va arribar quan va marxar de vacances uns dies i es va oblidar de treure les plaques de l’estufa d’incubació. A la tornada, cinc dies després, va trobar colònies

Omnis Cellula 29

46

Desembre 2012

diminutes del bacteri que tantes vegades havia intentat cultivar. H. pylori s’ha d’incubar un mínim de cinc dies a 37 ºC i no pot utilitzar carbohidrats, perquè necessita altres fonts de carboni més especialitzades.

Heliobacter pylori: amic o enemic? En països en vies de desenvolupament, del 70 % al 90 % de la població és portadora d’H. pylori. En canvi, en els països desenvolupats la prevalença és menor, entre el 25 % i el 50 %, encara que hi ha diferències segons les classes socials, i que algunes minories ètniques tenen una incidència elevada malgrat l’avenç econòmic general. Normalment, el bacteri s’adquireix durant la infància i, un cop colonitzat, l’hoste pot estar infectat per a tota la vida, si no rep tractament amb antibiòtics. La via de transmissió d’H. pylori d’un individu a un altre encara no es coneix bé. L’únic reservori conegut és l’espècie humana. S’ha suggerit que la transmissió de persona a persona es podria fer per la via oraloral o fecal-oral. H. pylori pot causar una inflamació aguda i crònica de l’estómac, però la magnitud de la inflamació pot variar d’una persona a una altra. En la majoria de persones infectades no hi ha conseqüències clíniques. No obstant això, entre un 10 % i un 20 % dels infectats poden desenvolupar algunes de les quatre malalties que s’han descrit per a H. pylori: gastritis, úlcera gastroduodenal, limfoma associat a la mucosa (MALT, gastric mucosa associated lymphoid tissue) i, amb baixa freqüència, adenocarcinoma. Normalment, el tractament amb antibiòtics eradica l’organisme en un 80 % de les persones infectades. El 1900, el càncer d’estómac era molt prevalent als Estats Units; l’any 2000, en canvi, la incidència i mortalitat havien baixat més del 80 %, i se situava per sota del càncer de còlon, de pròstata, de mama o de pulmó. Hi ha una relació entre la regressió d’H. pylori i aquest canvi. No obstant això, durant aquest mateix període i coincidint amb la desaparició d’H. pylori, s’ha produït un augment en la incidència d’unes altres malalties esofàgiques (per exemple, la síndrome


[ Any 1901

Científic Emil von Behring

1902 1905

Ronald Ross Robert Koch

1907

Alphonse Laveran

1908 1919 1926

Paul Ehrlich Ilya Mechnikov Jules Bordet Johannes Fibiger

1927

Julius Wagner-Jauregg

1928 1939 1945

Charles Nicolle Gerhard Domagk Ernst B. Chain Alexander Fleming Howard Florey Max Theiler Selman A. Waksman

1951 1952 1954

1960

1966

1972 1975

1976 1997 2005

John F. Enders Frederick C. Robbins Thomas H. Weller Frank Macfarlane Burnet Peter Medawar Peyton Rous [Charles B. Huggins] Gerald M. Edelman Rodney R. Porter David Baltimore Renato Dulbecco Howard M. Temin Baruch S. Blumberg D. Carleton Gajdusek Stanley B. Prusiner Barry J. Marshall J. Robin Warren

Microbis centenaris-2: caragolats i entortolligats ]

Treball Pel seu treball en teràpia sèrica, concretament per la seva aplicació contra la diftèria Pel seu treball sobre la malària Per les seves investigacions i pel descobriment de la tuberculosi En reconeixement del paper que tenen els protists com a agents causants de determinades malalties En reconeixement del seu treball en immunitat Pels seus treballs relacionats a la immunitat Pel descobriment de Spiroptera carcinoma (un nemàtode —-un cuc— que semblava que produïa càncer!) Pel valor terapèutic de la inoculació de la malària en el tractament de la demència paralítica Pel treball sobre el tifus epidèmic Pel descobriment dels efectes antibacterians del prontosil Pel descobriment i desenvolupament de la penicil·lina i dels seus efectes curatius en diferents malalties infeccioses

Camp* I P B P I I P P B A A

tTaula 2.Alguns premis Nobel de Fisiologia o Medicina relacionats amb la microbiologia (adaptat de Guerrero, 2005) *Camp (o relacionat): A, antibiòtics; B, bacteriologia; I, immunologia; P, parasitologia i prostistologia; V, virus i prions

Pel descobriment de la febre groga i com es pot combatre V Pel descobriment de l’estreptomicina, el primer antibiòtic efectiu contra A la tuberculosi Pel descobriment de la capacitat del virus de la poliomielitis en créixer en V diferents teixits cel·lulars Pel descobriment de la tolerància immunitària adquirida

I

Pel descobriment de la inducció de tumors per virus (treballs fets el 1912!) [Pel descobriment del tractament hormonal del càncer de pròstata] Pel descobriment de l’estructura química dels anticossos

V I

Pel descobriment de la interacció dels virus tumorals i el material genètic de la cèl·lula

V

Pels seus estudis de l’origen i disseminació de les malalties infeccioses

V-B-P

Pel descobriment dels prions Pel descobriment del bacteri Helicobacter pylori i del seu paper en les malalties gastroduodenals

V B

Per saber-ne més Guerrero, R. (2005). «Year’s comments for 2005». Int. Microbiol., vol. 8, p. 231-234.

de Barrett i l’adenocarcinoma) degudes al reflux del contingut gàstric. Sembla que la colonització de l’estómac per H. pylori protegeix l’esòfag. H. pylori també sembla que està implicat en la regulació de la gana. L’estómac produeix dues hormones relacionades amb la gana: grelina i leptina. La primera informa que el cos necessita menjar i la segona, entre d’altres, que l’estómac és ple i no cal menjar més. Quan l’estómac contenia H. pylori, es produïa un descens ràpid de grelina després de menjar, però en les persones que no en tenien, els nivells de grelina es mantenien quan haurien d’haver baixat, de tal manera que la sensació de fam es prolongava durant més temps i menjaven més. Això fa pensar que poden intervenir en la regulació de la grelina, i per tant de la gana. Però el mecanisme amb què ho podria fer encara es desconeix.

Postludi Com a conseqüència de tot el que hem exposat, veiem que la relació patogen-malaltia no sempre és unívoca; que un microorganisme patogen (H. pylori) que ha estat present en les poblacions humanes des de fa molts mil·lennis, pot prevenir contra altres malalties (com la síndrome de Barret i l’adenocarcinoma); que molts individus que tenen el patogen no manifesten la malaltia, i que en diferents hostes (com el gat i els rosegadors) microorganismes molt semblants (altres espècies del gènere Helicobacter) no tenen cap efecte patogènic i poden ser considerats components de la microbiota normal. La interacció patogenmalaltia és una relació ecològica complexa que necessita ser estudiada més profundament per arribar a una millor comprensió de les malalties infeccioses i per aconseguir un tractament més eficaç contra els microoganismes patògens. I

Omnis Cellula 29

47

Desembre 2012

Robinson, K.; Ingram, R. (2012). «Helicobacter pylori infection in childhood». Microbiology Today (febrer), p. 26-29. Roper, J.; Francois, F.; Shue, P. L.; Mourad, M. S.; Pei, Z.; Olivares de

Pérez, A.; Pérez-Pérez, G.

I.; Tseng, C.-H.; Blaser, M. J. (2008). «Leptin and ghrelin in relation to Helicobacter pylori status in adult males». J. Clin. Endocrinol. Metab., vol. 93, p. 2350-2357. Ruggiero, P. (2012). «Helicobacter pylori infection: what’s new». Curr. Opin. Infect. Dis., vol. 25, p. 337-344.


+ Racons Contra la legitimació per simpatia

«Global Questions on Advanced Biology». Experiència d’una estudiant Marta de Castro i Català

Jesús Purroy

Unitat d’Antropologia, Departament de Biologia Animal, Facultat de Biologia, Universitat de Barcelona

www.jesuspurroy.cat

El passat mes de juliol es va celebrar el I

L’argument més convincent que tenen

Congrés Internacional de Biologia de Catalu-

molts usuaris d’homeopatia és que els

nya (CIBICAT), enguany titulat «Global Questions on Advan-

metges en recepten i els farmacèutics en venen. Amb raó: algú

ced Biology», organitzat per la Societat Catalana de Biologia

que ha fet el jurament hipocràtic té una certa autoritat sobre

(SCB). Durant el Congrés van tenir lloc simposis en paral·lel

la resta de mortals. No és estrany trobar metges que exercei-

sobre diverses disciplines de l’àmbit de la biologia, conferènci-

xen en paral·lel com a especialistes de diverses branques i,

es plenàries, taules rodones i un taller sobre habilitats a l’hora

a més, com a homeòpates. De la mateixa manera, no he tro-

de fer presentacions orals.

bat mai cap farmàcia que no vengui productes homeopàtics.

En el meu cas, com a estudiant del darrer curs del grau de bi-

I això és un problema. La manca absoluta de proves de

ologia, aquest ha estat el meu primer congrés. El seu caràcter

l’eficàcia de l’homeopatia, juntament amb el seu fona-

multidisciplinari m’ha permès aprendre molt sobre diverses

ment teòric delirant, són raons suficients per mantenir-la

temàtiques dins del camp de la biologia i he pogut veure els

ben allunyada de la medicina basada en l’evidència. És

diversos enfocaments que es poden donar a un mateix tema,

cert que al mercat hi ha molts productes d’eficàcia dub-

fet que m’ha permès obtenir-ne una visió més àmplia i alhora

tosa, de la cosmètica a l’alimentació passant pels produc-

conèixer-lo millor dins de la complexitat. El nivell de les expo-

tes de neteja. La diferència entre aquests i l’homeopatia

sicions era alt, però no era difícil seguir i entendre les expli-

és que les conseqüències de triar malament poden ser

cacions dels investigadors. A més, al final de la sessió s’obria

més greus que perdre el cabell o malmetre una camisa.

un torn de preguntes on es resolien i es discutien els dubtes i comentaris que et podien haver sorgit.

Hi ha un fenomen físic pel qual, quan dues cordes estan juntes i una vibra, l’altra també. Aquest fenomen es

La meva participació al Congrés va anar més enllà de la simple

coneix per simpatia, i els tocadors de banjo o de sitar

assistència, ja que em va donar l’oportunitat de poder presen-

en treuen profit per donar més cos a les seves melodies.

tar els resultats del treball de fi de grau que he desenvolupat durant el darrer curs a la Unitat d’Antropologia de la Facultat

En el cas de l’homeopatia, podem dir que també vibra per sim-

de Biologia (UB). Tot i el repte i els nervis que em va comportar

patia: el fet d’anar al costat de la medicina fa que es beneficiï

la presentació, ha estat una vivència que ha marcat l’inici de la

dels encerts sense rebre blasmes pels errors. Dels usuaris, que

meva trajectòria com a investigadora, i m’ha encoratjat encara

no han tingut temps ni ganes d’interessar-se pel suport teòric

més a seguir fent recerca.

ni pels resultats pràctics, rep una legitimació immerescuda.

Així doncs, animo els organitzadors d’aquest primer CIBICAT

Trobo preferible el sistema anglès, que no exigeix títol de

a organitzar-ne més edicions i, sobretot, als estudiants i a

medicina als practicants d’homeopatia. Fins i tot seria par-

altres persones de l’àmbit de la biologia a participar-hi. Con-

tidari de fer triar: o una cosa o l’altra, i que cadascú men-

sidero que és una experiència molt enriquidora tant a nivell

gi el que pugui caçar. El sistema actual, en què els homeò-

personal com professional, sobretot per als joves investigadors

pates s’apunten tots els èxits i no reconeixen cap fracàs, és

com jo, en la nostra etapa d’apropament a la ciència i al món

una via d’aigua sota la línia de flotació del paper de la raci-

de la recerca.

onalitat en la presa de decisions relacionades amb la salut. O bata blanca o boletes; totes dues coses no poden ser.

Omnis Cellula 29

48

Desembre 2012


Comprendre la probabilitat

Per què «La aventuri de volar» i per què en vers

Frederic Udina

Miguel Sánchez Alonso

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

Doctor en químiques i professor de l’IES Botánico de San Fernando (Cadis)

En el transcurs d’una classe de física a quart

En el darrer «Racó» reflexionàvem sobre l’atzar i la casualitat. Dèiem que la nostra

d’ESO, va sorgir la pregunta: «Profe, si un

ment tendeix a creure que fets purament casuals tenen cau-

avión es mucho más denso que el aire, ¿cómo es que vuela?»

ses al darrere i que això s’inscriu en una dificultat inherent de

Els vaig comentar (sense entrar en detalls) que el principi fí-

comprendre intuïtivament la probabilitat. Aquesta dificultat

sic que justificava la qüestió era l’anomenat efecte Venturi, el

augmenta molt quan s’encadena més d’un fet probabilístic.

factor determinant del qual és la forma de les ales. Em vaig endur la sorpresa amb la pregunta d’un alumne: «O sea, que

Un primer exemple ben simple, però no gens fàcil d’entendre:

si le ponemos unas alas adecuadas a un coche, ¿saldrá vo-

si l’any passat la grossa de Nadal va ser per al 52 268, pot ser

lando?» Després de donar voltes a la pregunta durant uns

que enguany torni a sortir la mateixa grossa? Amb un cert

quants segons que em van semblar anys, vaig contestar: «Si

aire de suficiència contestaríem que, naturalment, el 52 268

la física no miente, así debería suceder.» D’aquesta manera

té la mateixa probabilitat de sortir que, posem, el 23 546,

va néixer la idea de realitzar un treball de recerca, que vam

perquè els bombos no tenen memòria. Però, siguem sincers,

batejar «La aventuri de volar», l’objectiu principal del qual va

si ens ofereixen comprar un dècim del 52 268, ens costaria

ser demostrar que si a un cotxe petit li col·loquem unes ales

comprar-lo, oi? Pensarem que la probabilitat que surti dos

amb la forma adequada i li comuniquem prou velocitat, s’ele-

anys seguits el mateix nombre és molt més petita, cosa que és

varà.La idea era simple, però els primers models no funciona-

ben certa, però que no és rellevant en el moment de decidir!

ven ni empenyent. Arribar a la maqueta final va costar molt

Un altre exemple —un clàssic sempre interessant— es dóna

de temps i esforç. A l’hora de preparar la ponència, l’alumne

en un concurs televisiu. El concursant ha de triar una de les

que s’encarregava d’aquesta part va escriure: «Tras darle un

tres portes en la qual s’amaga un cotxe; a les altres dues hi

montón de vueltas y gastar mucho papel, finalmente construi-

ha una carbassa. Quan el concursant tria una de les portes,

mos la maqueta que aquí ven.» En escoltar aquestes paraules

el presentador, que sap on és el cotxe, obre una de les que ha

per primera vegada, vam esclafir a riure, perquè sense voler

descartat el concursant que conté una carbassa i li demana:

li havien sortit uns octosíl·labs d’alta categoria. Entre rialles,

«Vol canviar ara la seva primera decisió triar l’altra porta que

un dels alumnes va dir: «No me digáis que no sería un pelo-

resta tancada?» Què li surt més compte al concursant per

tazo hacer toda la exposición en verso.» La resta de la histò-

guanyar? Quedar-se amb la porta que havia triat d’entrada o

ria ja és coneguda: vam preparar la ponència amb el màxim

canviar a la porta que resta tancada? Una resposta molt fre-

rigor des del punt de vista científic, però en forma de romanç.

qüent és considerar que, si queden dues portes tancades, caSupongo que no es mentira ni suena a exageración si digo que todo el mundo se ha hecho esta reflexión: ¿cómo demonio es posible que, pesando un mogollón, como si fuera un mosquito pueda volar un avión? Aunque a ustedes les parezca la pregunta del millón en la física, señores se encuentra la solución.

dascuna té una probabilitat d’un mig de tenir el cotxe a dins i que, per tant, tant li fa que canviï com que no. Però això no és cert: si es queda amb la porta inicial, la probabilitat d’encertar és un terç (quan la va triar sense saber res més era una de tres) i, per tant, si canvia tindrà dos terços de probabilitat de guanyar. Que això no és gens fàcil d’entendre ho demostra la gran quantitat d’informació que ens proporciona Google quan demanem la cerca «Monty Hall problem», que és com es coneix

Dice el modelo cinético: en su punto principal que integrada por partículas toda la materia está. Como es bien conocido, para un líquido o un gas se cumple que sus partículas se desplazan sin parar; la pared del recipiente recibe sin remisión un gran número de choques que originan la presión.

aquest problema. L’altre suggeriment, atès que l’espai dispo-

El resultat per a nosaltres va ser altament satisfactori: vam

nible aquí s’esgota, és que llegiu el llibre Los túneles de la

aconseguir el Premi Ciència en Societat, atorgat en el marc de

mente (Massimo Piatelli-Palmarini,2005), que explica molt

l’Exporecerca Jove celebrada a Barcelona el març passat. Tan-

bé aquest cas i altres de compresos en la recerca dels psi-

mateix, la millor floreta que vam rebre va ser d’un senyor que,

còlegs cognitius Amos Tversky i Daniel Kahneman (Premi

després escoltar-nos, va comentar: «Habéis conseguido divul-

Nobel d’Economia 2002) sobre la dificultat d’avaluar intuïti-

gar ciencia casi a traición, es decir, de una forma tan amena y

vament les situacions en què intervé la probabilitat.

divertida que no se ha notado lo que se ha aprendido.» Bonic, oi?

Omnis Cellula 29

49

Desembre 2012


UN PLANETA A LA DERIVA CONVERSES SOBRE EL CANVI GLOBAL Escrit per Constantí Stefanescu, Museu de Granollers - Ciències Naturals, investigador associat del Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals El llibre que presentem aborda un tema tan candent com és el del canvi global, és a dir, tot el conjunt de canvis recents que estan afectant el planeta –canvi climàtic, canvi en els usos del sòl, canvi en l’estructura dels ecosistemes, etc.–, però des d’una perspectiva molt original i, crec, molt encertada. Com es diu al començament, el canvi global és un fenomen amb una incidència enorme sobre la nostra societat, per la qual cosa no és exagerat considerar-lo un dels principals reptes que haurà d’afrontar la humanitat les dècades vinents. Ara bé, tot i que els mitjans de comunicació l’han convertit en un element gairebé quotidià en la nostra vida –sobretot el canvi climàtic–, els experts són molt conscients que el grau de coneixement i de comprensió que la societat té d’aquest fenomen és, en realitat, molt baix. Aquest llibre pretén pal·liar aquesta mancança a partir d’un debat sobre el canvi global entre tres ecòlegs del Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF) experts en la matèria (Jordi MartínezVilalta, Daniel Sol i Jaume Terrades) i tres persones que representen la nostra societat des d’uns perfils molt variats: un periodista (Màrius Serra), un artista (Joan Manel Serrat) i un economista (Antoni Serra Ramoneda). El text transcriu les converses que van tenir lloc al llarg d’una sèrie de sessions, durant les quals els experts van plantejar a aquests ciutadans tres aspectes relacionats amb el canvi global: el canvi climàtic, la crisi de la biodiversitat i l’esgotament dels recursos naturals. Per a cadascun d’aquests temes, els ecòlegs posen sobre la taula dades objectives i rellevants, a partir de les quals es van desenvolupant preguntes i respostes, i es genera una discussió amb un to distès i un estil molt amè. Tot i tractar-se de temes transcendents i albirar-se un futur força fosc en molts aspectes, el llibre defuig el to catastrofista que sovint acompanya el dis-

curs ecologista, en part gràcies al sentit de l’humor que en tot moment traspuen aquestes converses.

Fitxa tècnica Un planeta a la deriva. Converses sobre el canvi global Jordi Martínez-Vilalta, Daniel Sol i Jaume Terrades, amb la col·laboració de José Luis Ordóñez i la participació de Joan Manuel Serrat, Màrius Serra i Antoni Serra Ramoneda. Columna Edicions (Barcelona, 2011) 201 pàgines

El canvi climàtic ocupa bona part del llibre, possiblement perquè interessa especialment l’opinió pública i perquè es difon diàriament als mitjans de comunicació. Els autors ens aporten dades precises i ens expliquen quins efectes s’han constatat sobre plantes i animals i sobre el funcionament dels ecosistemes. Per fer-ho, utilitzen exemples extrets de l’abundant literatura científica ja existent al voltant d’aquest fenomen, tant a escala global com d’estudis duts a terme a Catalunya. Per tancar aquest tema, es dedica un capítol a discutir quins són els escenaris futurs de canvi climàtic

Omnis Cellula 29

50

Desembre 2012

més plausibles, i com afectaran la nostra vida diària. Es parla, per exemple, d’un aspecte tan inquietant com l’augment de la freqüència i la intensitat de la sequera a la regió mediterrània, i com s’hauria de traduir en la presa de decisions polítiques més sostenibles (ambientalment i econòmicament) i prudents: la necessitat d’adoptar una nova cultura de l’aigua, la irracionalitat de promoure uns Jocs Olímpics d’Hivern als Pirineus, etcètera. La crisi de la biodiversitat també es tracta en un capítol força extens que, en la meva opinió, servirà perquè molts lectors entenguin conceptes poc coneguts i, alhora, s’assabentin de l’enorme importància que té conservar la riquesa natural. A les converses apareixen termes com béns i serveis ecosistèmics, selecció natural i adaptació, espècies invasores i extincions en cadena, i molts altres termes que, dissortadament, es perceben menys importants que el canvi climàtic perquè apareixen amb una freqüència molt menor als mitjans de comunicació. El llibre es clou amb un capítol en què es planteja fins a quin punt és racional o no l’ús dels recursos que fa la nostra societat. Es parla de superpoblació, de demanda energètica, del problema del petroli, dels canvis d’usos del sòl i de molts altres conceptes que, evidentment, interessen i neguitegen a tothom. Gràcies a un format ben particular i un text molt amè, aquest llibre sobre el canvi global aconseguirà interessar un sector molt ampli de la societat i exercir una funció didàctica i informativa molt necessària. És indispensable que la societat estigui ben informada sobre què és i què representa el canvi global, ja que només d’aquesta manera es pot iniciar un canvi d’hàbits per mitigar-ne els efectes negatius. I


Cloem el centenari D’acord amb el diccionari de l’Institut d’Estudis Catalans, el terme centenari significa ‘dia o any que fa una centúria o unes quantes centúries d’un esdeveniment’. Però també podríem pensar que es refereix a les celebracions que es fan per aquest motiu. La Societat de Biologia de Barcelona, posteriorment Societat Catalana de Biologia (SCB) i primera filial de l’Institut d’Estudis Catalans, es va fundar el 12 de desembre de 1912. Així, la SCB celebra enguany la fita tan significativa del seu primer centenari amb una sèrie d’actes emblemàtics. En el primer d’aquests actes, la inauguració de l’any del centenari, es van presentar les activitats previstes per a tot l’any, així com un volum commemoratiu de la revista Treballs de la SCB. A l’acte, Josep M. Camarasa va fer una conferència sobre la història de la SCB; el president de l’Acadèmia de Ciències de Nova York, Ellis Rubinstein,1 va explicar la seva visió sobre el paper de les societats científiques al segle xxi, i Jordi Camí va fer el mateix sobre el present i el futur de la recerca biomèdica a Catalunya.2

«Encara que no sigui pròpiament un acte del

centenari, la

SCB va rebre Creu de

aquest any la

Sant Jordi, que atorga el Govern de la Generalitat de Catalunya.» El 17 de març es va celebrar a la Pedrera l’acte sobre l’ensenyament, en què més de cent professionals i estudiosos de l’ensenyament de la biologia van debatre sobre els reptes que actualment planteja aquest camp.3 Encara que no sigui pròpiament un acte del centenari, la SCB va rebre aquest any la Creu de Sant Jordi, que atorga el Govern de la Generalitat de Catalunya, «per una reconeguda aportació a la re-

cerca, la divulgació i la projecció internacional de les ciències de la vida des dels territoris on es parla la nostra llengua». La segona setmana de juliol, just després d’acabar el curs escolar, va tenir lloc el Congrés Internacional de Biologia de Catalunya, amb el títol provocatiu «Global Questions on Advanced Biology», que en aquesta ocasió extraordinària pretenia congregar tots els socis i estudiosos de la biologia, i que també servís com a lloc de trobada i substitut de les reunions i jornades anuals de les vint-iset seccions temàtiques i territorials de la SCB. El Congrés, l’acte científic central del centenari, va reunir més de set-centes cinquanta persones, incloent-hi un bon nombre de científics de primera línia d’arreu, i s’hi va debatre ciència biològica a un nivell excel·lent. 4 El 25 d’octubre va tenir lloc, al Museu Blau de Barcelona, el debat sobre «Recerca en biologia avui, a Catalunya», que tenia entre els objectius iniciar una discussió sobre com, per mitjà de la SCB, es poden coordinar i emprendre les iniciatives comunes en la difusió, el reconeixement o la promoció de la recerca en biologia; fomentar un millor coneixement mutu entre els responsables dels diferents centres BIO de Catalunya, i consensuar i fer pública una declaració dirigida a la societat, al Govern de la Generalitat i de l’Estat amb la finalitat d’obtenir més reconeixement social per a la recerca i la difusió de la biologia. Aquest manifest de la SCB5 va ser redactat per un antic president de la Societat, Pere Puigdomènech, i consensuat per tots els membres del Consell Directiu de la SCB, i reivindica la importància crucial de la ciència biològica al món actual, i de la recerca en tots els àmbits, en un moment en què, més que mai, està en perill la nostra pròpia supervivència com a espècie i l’equilibri natural del nostre planeta blau.6

Omnis Cellula 29

51

Desembre 2012

A hores d’ara, queda pendent l’acte de cloenda, previst per al 4 de desembre al Palau de la Música, que tancarà oficialment els actes i les celebracions d’aquest any del centenari, i que és obert a tots els socis i amics de la biologia. Finalment, l’11 de desembre, TV3 emetrà el documental Lluitant per la vida, promogut per la SCB i la mateixa TV3, i produït per aquesta, que abordarà el present i el passat de la ciència biomèdica al nostre país.

«Queda pendent l’acte

de cloenda i l’emissió del

Lluitant per la SCB i produït per TV3.»

documental

vida, promogut per la

Aquest ha estat un any de celebració i joia, però també de treball i de reflexió. En nom de la SCB, volem manifestar el nostre agraïment a totes les persones que hi han treballat i a les que han donat el seu suport a la nostra institució i als diferents actes d’aquest centenari. I 1.Vegeu l’entrevista de Bru Papell a Ellis Rubinstein publicada a Omnis Cellula, núm. 28, p. 28-31. 2.Vegeu «L’acte inaugural del centenari de la Societat Catalana de Biologia», de Francesc Piferrer a l’«Apunt» d’Omnis Cellula, núm. 28, p. 51. 3.Vegeu «Els reptes de l’ensenyament de la biologia al segle xxi. I Jornada de la Biologia a l’Ensenyament», de Rosa Pérez, a Omnis Cellula, núm. 28, p. 42-43. 4.Vegeu «El primer CIBICAT (Congrés de Biologia de Catalunya)», de Josep Clotet, a Omnis Cellula, núm. 28, p. 38-39. 5.http://blocs.iec.cat/scb/files/2012/10/ Manifest-SCB-2012-recerca.pdf. 6.Vegeu «Els investigadors en biologia i biomedicina i els seus reptes envers la societat», de Lluís Tort, a Omnis Cellula, núm. 28, p 40-41.

Jordi Barquinero

Vicepresident 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

Omnis Cellula  

29 - desembre 2012

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you