700 TB en 1 g

D'aquest còmic del Doghouse he arribat a un article interessantíssim (citat al final) sobre un gran avenç en el camp de la... bioenginyeria?, informació?, biologia molecular?, genètica? (Quins problemes, avui dia, amb això de classificar coses!)

Tres científics de la Universitat de Harvard han batut els rècords a l'hora d'emmagatzemar informació a l'ADN. Amb un nou sistema d'equivalència entre bases i bits (G i T són un 1; A i C són un 0), que soluciona problemes que fins ara hi havia hagut, aquests senyors han multiplicat l'anterior rècord per mil, aconseguint emmagatzemar uns 700 terabits en un sol gram d'ADN.

L'ADN té múltiples avantatges com a sistema d'emmagatzemament. (Tornem al de sempre: no estem sempre intentant imitar amb "la nostra ciència" el que ja ens trobem a la Creació?)

Per una banda, la densitat d'informació és increïble: d'un màxim teòric de 455 exabytes per gram d'ADN monocatenari, s'acaba d'arribar a 5.5 petabits per mil·límetre cúbic (em fa pal fer les conversions, però deixem-ho en que és bastant).

A més, l'emmagatzemament per ADN no està restringit a un sistema planari, que és el que passa avui dia amb la majoria de mitjans.

Un altre avantatge és que l'ADN roman legible encara que hagi suportat condicions no ideals durant milenis. Compareu-ho amb els súper-sistemes d'avui dia, que necessiten condicions de buit i sota zero...

Gairebé acabo. El paper biològic de l'ADN garanteix que es podrà llegir fins que canviïn les coses monstruosament, perquè els enzims de "lectura" i "escriptura" segueixen sent els que són en les coses vives, al marge de què en fem artificialment.

I acabo. Això ho han fet. Això es pot fer. A més, amb materials i procediments que es comercialitzen normalment, és a dir, que està tot relativament a mà. No diré que és del tot bueno, bonito y barato encara, naturalment, ja que els temps i costos de codificació i transcripció són, per dir-ho d'alguna manera, un pèl impràctics. Però és qüestió de temps.

Us adoneu de les implicacions d'això? Pensem un momentet en el que es pot arribar a fer amb un sistema d'emmagatzemament de densitats, estabilitats i eficiències tan i tan enormes. Avui dia, hi ha un cert nombre de càmeres per tot arreu, la majoria de les bases de dades són d'emmagatzemament temporal, no es pot gravar i guardar absolutament tot el que passa en aquesta vida i sota el Sol.

Encara podem presumir que, a vegades, sabem que no ens veu ningú, o que només s'han assabentat tal i tal persona del que acabem de dir, o que hem de gaudir amb totes les forces d'aquest paisatge o d'aquest moment perquè no els tornarem a tenir mai més.

Però... i demà passat?

 G. M. Church; Y. Gao; S. Kosuri (2012) Next-Generation Digital Information Storage in DNA. Science 337: 1628

Orgànuls procariòtics i mesosomes (o, desafiar la Viquipèdia)

Ho sento, aquesta vegada no hi ha dibuixets.

Des de la més tendra edat, mentre rosegàvem plàcidament el xumet i la nostra única preocupació era decidir si plorar per demanar menjar o si seguir dormint, se'ns ensenyava que els bacteris no tenien orgànuls. Els procariotes eren cèl·lules molt simples, sense nucli, amb quatre coses flotant pel citoplasma, una membrana i moltes gràcies.

Afortunadament, per corregir-nos i desmentir aquesta llegenda urbana, arriben els nostres valents súper-herois de dos equips diferents de Califòrnia i rodalies.

Entengui's un orgànul com un compartiment delimitat per una membrana biològica i amb una funció bioquímica determinada. Fins aquí, d'acord... Doncs, sorpresa!, aquestes criaturetes no es limiten a ser presents a les cèl·lules eucariotes, ni molt menys. Una cosa és que siguin les procariotes tan petites que es dificulta el seu estudi, i que les tècniques genètiques i moleculars no estiguin a l'alçada de la situació, encara. I una altra cosa és que perquè no els veiem, que no hi siguin!

D. Murat; M. Byrne; A. Komeili. Cell Biology of Prokaryotic Organelles. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2(10):1-18, 2013.

M. H. Saier; M. V. Bogdanov. Membranous Organelles in Bacteria. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology, 23:5-12, 2010.

I encara una altra cosa: els mesosomes són artefactes, és a dir, que si es veuen és per culpa d'algun error en algun punt del procediment. En aquest cas, els mesosomes són causats pel procés convencional de preparació per observació per microscopi electrònic. Els bacteris tenen temps de reaccionar davant dels canvis en les condicions ambientals i per això formen aquestes invaginacions, o butxaquetes, en la membrana. Amb una congelació ultraràpida i fixant els bacteris amb un fixador dissolt en un dissolvent orgànic, en comptes d'amb gel, se soluciona tot.

H. R. Ebersold; J.-L. Cordier; P. Lüthy. Bacterial mesosomes: Method dependent artifacts. Archives of Microbiology, 130(1):19-22, 1981.

M. T. Silva; J. C. Sousa; J. J. Polónia; M. A. Macedo; A. M. Parente. Bacterial mesosomes. Real structures or artifacts? Biochimica et Biophysica Acta, 443(1):92-105, 1976.

El sistema Min

Aquest és un dibuix que acabo de fer per insertar a la meva memòria. Amb això vull ajudar a entendre un dels aspectes de la divisió cel·lular en els procariotes (el grup de cèl·lules que no tenen cap membrana nuclear per contenir el material genètic).

En els bacteris Escherichia coli la divisió cel·lular es duu a terme per dos mecanismes: la síntesi d'una nova membrana cel·lular que separi les dues cèl·lules filles, o septe, i una certa constricció a la zona central per acabar d'ajudar.

La formació del septe comença pel posicionament de la proteïna FtsZ (que, com tot en aquest camp, encara no se sap ben bé què fa ni com és ni per què serveix) al centre de la cèl·lula. Aquesta proteïna alguna cosa fa per la formació de l'anomenat anell Z... un anell que els domina tots. L'anell Z es troba a la membrana citoplasmàtica i es contreu amb la membrana a mesura que s'invagina durant la formació del septe.

En un model prou recent desenvolupat per W. Margolin* s'introdueixen dos elements determinants pel posicionament de la divisió. Perquè clar, qui li mana a l'anell Z de ser format just al mig de la cèl·lula que s'està dividint, i al moment precís? Això encara no se sap exactament, tampoc.

Un d'aquests dos components (l'altre és totalment a part del dibuix i del que ens interessa ara mateix) és el sistema Min.

El sistema Min està compost per tres proteïnes: MinC, MinD i MinE que, per qui li interessi, estan codificades a l'operó minCDE als E. coli.

Com es pot apreciar clarament a la il·lustració, MinC i MinD actuen conjuntament per regular negativament la formació de l'anell Z. (Vist així, no us fa pena?) En canvi, MinE regula negativament l'acció de MinC i MinE. Posat d'una altra manera, defensa la formació de l'anell. I ajuda a fer moltes altres coses.

I amb això, i sobretot gràcies al dibuix, ja teniu conte per explicar als vostres fills avui abans d'anar a dormir.

* W. Margolin. Themes and variations in prokaryotic cell division. FEMS Microbiology Reviews, 24:531-548, 2000.

MEQ 1. El model de Hodgkin-Huxley

El model de Hodgkin-Huxley, del 1952, modela la iniciació i propagació de potencials d'acció neuronals. Alan Lloyd Hodgkin i Andrew Huxley es van fer mereixedors del premi Nobel de medicina l'any 1963 per aquesta gran contribució a la biofísica.

Esquema de la membrana cel·lular d'una neurona per refrescar la memòria

En aquest model, es descriuen els components físics reals mitjançant anàlegs elèctrics:

Components del model de Hodgkin-Huxley

La membrana cel·lular, composta d'una bicapa lipídica, es comporta com un condensador de capacitat Cm. Els canals iònics, regulats per diferències de potencial, es representen com conductàncies variables. La conductància lineal de la dreta és deguda al canal de fuita, que inclou els moviments iònics no específics. Les fonts de tensió modelen els gradients iònics existents, que són els que causen els fluxos de sodi i potassi (hi ha més elements, però aquesta és una simplificació prou vàlida). Finalment, el corrent d'entrada Ie és el que causa l'acció neuronal.

Havent explicat cadascun dels elements del model, simplement s'apliquen llei d'Ohm, llei de Kirchhoff i manivela per resoldre el circuit. En surt l'equació de Hodgkin-Huxley en tot el seu esplendor!

3 mites musicals desmitificats

Tots coneixeu les cançons que us poso aquí. Això no obstant, probablement us sorprendreu en saber que aquestes en són les versions originals! Gaudiu-ne!







(Permeteu-me també oferir-vos l'excel·lent versió de la primera cançó que Dolly Parton va gravar amb Vince Gill... realment val la pena!)




 

Projecte Catsworth

Com alguns de vosaltres sabeu, he decidit emprendre una iniciativa recentment que, la veritat, no sé com acabarà. (Comencem bé!)

En ser des de ben petita bilingüe catalana i anglesa, mai m'havia preocupat gaire que la gran majoria de la informació la trobava en anglès. De fet, acostumo a buscar les coses en anglès directament des de fa força temps.

Últimament, però, m'he adonat que algunes de les coses que he après en anglès últimament, en català ni hi són, a la xarxa, o bé no hi són amb la mateixa qualitat o varietat.

Tot i que és innegable que les coses estan en anglès en la major part de les fonts d'informació, i que és la lingua franca d'aquests temps que corren, no crec que el català (o qualsevol altra llengua, però resulta que la meva és la catalana... coses de la vida!) sigui menys que l'anglès, o que un hagi de saber parlar anglès per poder sobreviure.

Per tant, he decidit que si aprenc o llegeixo coses interessants que després veig que no hi són en català, les traduiré, resumiré i publicaré aquí en el marc del que anomenaré, de moment, Projecte Catsworth. No és gaire més que el que faria normalment de posar-ho en anglès directament, o de deixar un enllaç; però a partir d'ara intentaré fer aquesta miqueta extra. De moment, ja tinc publicats una petita ressenya històrica sobre St. Valentí i una explicació de per què hi ha tant aire a les bosses de patates xips.

El nom "Catsworth" se'm va acudir un bon dia, així, sense veure'l venir. Pretén abreujar "Catalan is worth it" (el català val la pena en anglès, irònicament!), i a les meves orelles té una sonoritat prou elegant, com d'operació militar o de cognom de la noblesa. Fins que en trobi un de millor, així es queda!

Logo corporatiu

St. Valentí

Donat que tothom (o gairebé) es dedica, en tal dia com aquest, o bé a enviar o rebre bombonets i floretes, o bé a desitjar que hi hagués algú a qui enviar-los o de qui rebre’ls, he pensat que potser fóra bo buscar d’on surt aquest costum, i he vist que els orígens són més trascendents que el que sembla.

La complicació més gran surt del fet que tres St. Valentí diferents es mencionen al martirologi el catorze de febrer: un sacerdot a Roma, un bisbe al que ara és Terni i un que va ser martiritzat a l’Àfrica. És el primer el que es va convertir en patró dels enamorats, els joves i els matrimonis feliços (i dels epilèptics i els apicultors, però això ja no ve al cas).

Valentí, sacerdot romà, va viure a l’època del cruel emperador Claudi II el Got. Arribats aquí, la història divergeix. Per una banda, sembla que l’emperador estava preocupat davant de la falta d’efectius militars en un temps convuls i agitat, cosa que va atribuir a la, segons ell, excessiva fidelitat dels homes envers les seves dones i les seves famílies. Per tant, no se li va acudir altra que prohibir el matrimoni. Valentí, adonant-se de l’absurditat del decret, va seguir celebrant les unions en secret, desafiant l’emperador. I tots sabem com acabaven aquestes coses, un cop descobertes.

Una altra versió indica que Valentí ajudava tots els cristians que podia durant les freqüents i ferotges persecucions, i que també casava parelles cristianes. Les dues coses estaven més que prohibides. Quan Valentí va ser capturat i dut a la presó, fins i tot allà va fer-hi amics i es van convertir al cristianisme guàrdies i altres presos. Es diu que fins i tot Claudi va començar a cobrar-li afecte, fins que Valentí va intentar donar-li testimoni, i va ser condemnat a mort. Diu la llegenda que el dia abans de morir, Valentí va enviar una nota a la filla del seu carceller, amb qui també tenia una relació d’amistat, signada “Del teu Valentí”.

Pel que es desprèn de la literatura, no va ser fins a l’Edat Mitjana que es va començar a associar el dia de St. Valentí amb el dia dels enamorats. Un altre nexe va ser la creença general que a la segona meitat del segon mes de l’any, a envistes de la primavera, els ocells es començaven a aparellar. És per això que el dia de St. Valentí es va començar a veure com una bona ocasió per intercanviar-se cartes, poemes i regals senzills, com ara flors.

Un poema medieval, escrit en català per un tal Pardo, fa referència a aquest dia ben bé ja a finals del segle XIV o principis del XV. Tot i que no m’he entretingut a llegir-lo tot, pel que he vist és un recull de coses boniques per dir-li a la dama en qüestió precisament el dia de St. Valentí. I, més recentment, el que es proposa com a origen de “tot plegat” (entenent-se per “tot plegat” la celebració massiva, comercial i superficial d’aquest dia) va ser un fragment de Shakespeare (línies 48-51) en què una jove es planta sota la finestra de l’home que estima per tal de ser ella la primera que ell vegi el dia de St. Valentí. (Deia la tradició que la primera noia que un home veiés el dia de St. Valentí esdevindria el seu amor per sempre.)

Espero que amb això hagi aclarit una mica els orígens d’una celebració avui dia fastigosament explotada, com tantes altres coses. Potser fóra bo que, quan s’enviessin bombons embolicats amb paper de color rosa i ple de cors, es pensés una mica en altres temps on no hi havia la llibertat que hi ha ara i on la gent deixava la pell per defensar la fe i ajudar els necessitats... o en altres llocs on ara mateix estan passant aquestes coses.

Qui vulgui veure les referències que he usat, me les pot demanar i les hi puc enviar.

Hi ha massa patates a la meva bossa d'aire!

He estat fent una mica de recerca sobre el tema de les patates de bossa i la manera d'envasar-les. És corrent sentir comentaris com el del títol. Aquí teniu les tres raons principals que he trobat per explicar per què hi ha tant aire a les bosses de patates.

1) L'aire de les bosses és, de fet, 100% nitrogen. Aquest esterilitza l'interior de la bossa, matant bacteris que podrien ser patògens i mantenint les patates cruixents i en bon estat.

2) L'aire de dins de les bosses en protegeix el contingut durant el transport i evita que les "xips" es converteixin en "microxips".

3) Una quantitat suficient d'aire dins de les bosses també mostra si estan ben sellades.

Espero que això respongui unes quantes preguntes existencials i que fins i tot eviti una possible revolució.