dijous, 1 de desembre del 2011

ELS VIRUS. EL VIH I LA SIDA.

Degut a què avui és dia 1 de desembre i és el Dia Mundial de Lluita contra la SIDA, i que enguany ja fa 30 anys des del primer cas detectat, ahir vaig parlar del VIH causant de la SIDA.

VIRUS

Un virus és un agent infecciós submicroscòpic (els virus són unes 100 vegades més petits que els bacteris) que és incapaç de créixer o reproduir-se si no és dins una cèl·lula hoste. Els virus infecten tots els tipus de vida cel·lular. Actualment se'n coneixen més de 5.000 tipus diferents.

Un virus es compon de dues o tres parts:(Fig.1)
-   ADN o ARN (que conformen els gens),
-   una càpside proteica (una caseta que protegeix aquest ADN o ARN)
-   i alguns tenen una coberta exterior de greix/lípids que els envolta quan no es troben dins d'una cèl·lula. 

A partir d’aquesta base hi ha variants: collar, fibres caudals, etc.
Fig.1
Tot i que els virus provoquen majoritàriament malaltia, també poden existir de manera relativament inofensiva dins un organisme, de romandre en un estat dorment dins del cos humà (latència).
Altres virus poden causar infeccions permanents o cròniques, en què els virus continuen replicant-se/reproduint-se al cos malgrat els mecanismes de defensa. Els malalts crònics són coneguts com a portadors (ja que serveixen de reservori dels virus infecciosos).
Per tant, podem observar que les infeccions víriques provoquen sovint una resposta que confereix una immunitat permanent a la infecció.

Els antibiòtics no tenen efecte sobre els virus, i per tant, s'han desenvolupat medicaments antivírics per a tractar infeccions potencialment mortals.

L'origen dels virus encara és incert; alguns podrien haver evolucionat a partir de plasmidis (fragments d'ADN que es mouen entre cèl·lules), mentre que d'altres podrien haver evolucionat de bacteris.

Malalties víriques dels humans
Exemples de malalties humanes comunes provocades per virus inclouen la grip, la varicel·la i l'herpes simple. Moltes malalties greus com l'èbola, la SIDA i la grip aviària són causades per virus.

VIH
El VIH és un dels virus més importants que es poden transmetre actualment. Pot causar infeccions cròniques, com hem comentat abans (portadors). El seu significat és virus d’immunodeficiència humana (afecta a la resposta immune de l’individu).
El virus és esfèric, és d’ARN, té una càpside proteica i una coberta lipídica (Fig.2)
El VIH es transmet pels fluïts corporals com la sang, el semen, la llet materna, etc.
El VIH fou descobert i aïllat entre 1983 i 1984, a França, i va ésser considerat com l’agent de l’epidèmia de la SIDA.
La seva detecció es fa per ELISA (un test que detecta els anticossos del virus a l’organisme).

Fig.2

SIDA
És l’acrònim de síndrome d’immunodeficiència adquirida. És una malaltia que afecta als humans infectats pel virus VIH. Una persona pateix SIDA quan el seu organisme, degut a la immunodeficiència provocada pel VIH no és capaç d’oferir una resposta immune adequada, ja que una persona infectada pel VIH té els limfòcits T CD4 molt per sota els límits normals (els limfòcits estan disminuïts per sota 200, mentre que una persona sana està entre 500 i 1400). 

Aquesta debilitat porta a la facilitat per l’aparició d’infeccions oportunistes.

Al començament el SIDA s’associava a una malaltia homosexual. El New York Magazine la va arribar a titllar l’any 82 com a “Pesta Gay”. Però la transmissió: 70% heterosexuals i usuaris de drogues parenterals a parts iguals (aprox. 35%), els homosexuals son el 3r grup de risc.

En l’actualitat, 33,3 milions de persones viuen amb el VIH. Geogràficament els més afectats són els individus d’Àfrica.

Mortalitat: només significativa a l’Àfrica que representa el 80% de les seves morts. A la resta del món no arriba ni a la meitat de morts provocada per la segona guerra mundial o la grip.

Fàrmacs:
1987: la FDA (Food and Drug Administration, d’EEUU) aprova el fàrmac AZT (Zidovudina o Azidotimidina). Primer tractament antiretroviral* que evita la replicació del virus. No evita el contagi del VIH.
*antiretroviral: medicaments que actuen en diferents fases del desenvolupament del VIH, en el seu cicle vital.
Anys 90: fàrmacs alternatius degut a la resistència al AZT: DDI (didanosina) i DDC (dideoxi-citidina) amb combinació terapèutica.
1996: nous fàrmacs, els inhibidors*: de la proteasa, transcriptasa, integrasa...
*Inhibidors: bloquegen certs enzims requerits en la reproducció del virus.

Tot això, ha ajudat a que els malalts millorin la seva vida diària i hagin disminuït de les 40 pastilles diàries, a 10-15 als anys 90,  i 3 actualment.

S’estan realitzant estudis per una vacuna, la base està en què a l’injectar l'agent patogen malmès a un organisme, el sistema immunitari pot lluitar contra ell. La immunització es produeix perquè el sistema immunitari de l'organisme se'n recorda del patogen, i fabrica anticossos. Les realitzades fins ara no són gaire eficaces, però destaca la vacuna tailandesa de 2009 (32% efectivitat).
Al 2009, es va decodificar el genoma del VIH, que es considera un pas fonamental per entendre el seu funcionament, i buscar tractaments més eficaços.

Molts famosos seropositius: Rock Hudson (actor), Isaac Asimov (escriptor), Rudolf Nureyev (ballarí), Freddie Mercury (cantant) o Magic Johnson (jugador de bàsquet).

L’APUNT
Un grup científic d’EEUU acaba de demostrar que els nanotubs de carboni són capaços de camuflar objectes en tres dimensions. 
Els CNTs són estructures molt resistents amb un gruix d’un àtom, i van ser descoberts al Japó l’any 1990, i estan sent incorporats en moltes aplicacions tecnològiques degut a que són lleugers, porosos, buits i amb alta resistència mecànica.
Els nanotubs o CNTs absorbeixen la llum incident, en comptes de dispersar-la, i poden ocultar un objecte en un fons fosc. (Fig.3)
Important per les aplicacions futures: camuflar vehicles militars, fabricació de detectors i components d’instruments afectats negativament per la incidència de la llum, dissenyar equips que siguin capaços de mesurar objectes celestes llunyans, etc.
Detalls de la investigació es publiquen aquesta setmana a la revista Applied Physics Letters.
 Fig.3

dimecres, 30 de novembre del 2011

L'ADN

El seu significat és àcid desoxiribonucleic. És una macromolècula que està present en totes les cèl·lules, i que conté la informació genètica dels éssers vius i alguns virus, i que s’hereta d’avantpassats, i que es farà heretar als descendents. És el que fa a cada persona única i diferent a les demés.
Químicament és l’agregació de 3 substàncies: sucre (desoxiribosa), àcid fosfòric i bases nitrogenades.
El sucre i l’àcid. fosfòric s’uneixen de manera lineal i alternada, formant dues llargues cadenes paral·leles que s’enrotllen en forma d’hèlix. Les bases nitrogenades es troben dins d’aquesta hèlix i formen una estructura semblant als esglaons. Cada esglaó, és per tant, la unió de dues bases nitrogenades (Fig.1). Segons l’ordre d’aquestes bases tindrem una informació genètica o altra, i és el que donarà la variabilitat genètica.
Hi ha 4 tipus de bases nitrogenades: adenina, citosina, guanina i timina.

Fig.1

L’ADN es troba condensat (molt enrotllat) dins les cèl·lules, en forma de cromosomes. Aquests cromosomes es troben principalment al nucli de la cèl·lula, i en menor quantitat en els mitocondris o cloroplasts (ambdós orgànuls cel·lulars). (Fig.2)
 Fig.2

Aquests cromosomes contenen els gens que són la unitat fonamental, física i funcional de l’herència genètica. Es a dir, és el que ens determinarà caràcters com el color dels ulls, l’alçada, el patir o no certes malalties, etc. El material genètic complet és el genoma, i és característic de cada espècie.

Què fa l’ADN? 
L’ADN s’utilitza per generar proteïnes que serien com els maons d’una casa (components bàsics) que s’utilitzaran per a la construcció de les cèl·lules. L’ADN té altres funcions com l’emmagatzematge d’informació, i la seva auto duplicació (permet a la cèl·lula dividir-se en cèl·lules filles). Per tant, l’ADN és un magatzem on hi ha una informació/missatges necessaris per construir i sostenir l’organisme on resideix.
Tot això, permet a la majoria d’organismes de funcionar, créixer i reproduir-se.

El coneixement de l’estructura de l’ADN, malgrat ser aïllat per primer cop al 1869 pel metge suís Friedrich Miescher, no es va donar fins el 1953 per Rosalind Franklin, James Watson i Francis Crick amb les dades de la difracció de rajos X (estructura tridimensional).

El coneixement d’aquesta estructura ha permès el desenvolupament de moltes eines tecnològiques que aprofiten les propietats fisicoquímiques de la molècula.

APLICACIONS

1.- Enginyeria genètica
La més coneguda sense dubte és l’enginyeria en l’àmbit de la medicina, però també s’utilitza en l’agricultura i la ramaderia. S’utilitza la tecnologia de l’ADN recombinant (introduint gens d’interès en diferents organismes per obtenir-ne una proteïna concreta que ens interessa). Encara que no ho sembli tenim exemples quotidians d’enginyeria:

-      Microorganismes: insulina o vacunes

-     Enriquir aliments (composició de la llet): millorar el valor nutricional (extra de calci), reduir infeccions, proporcionar proteïnes antipatògenes...

-    Millorar plantes (com l’arròs, la soja, el blat de moro...): resistència a patògens, resistència a agents estressants (salinitat, metalls pesats...).
2.- Medicina forense
Tots coneixem el CSI. L’ADN està present a la sang, al semen, a la pell, a la saliva i als cabells. Per tant, conforma el que s’anomena “petjada genètica” o “perfil d’ADN”. Cada individu té un perfil únic d’ADN. Això pot ajudar en l’escena d’un crim, degut a la comparació de seccions altament variables d’ADN repetitiu, que crea un patró únic segons la persona.

La petjada genètica també s’utilitza per identificar víctimes d’accidents en massa o per realitzar proves de consanguinitat (proves de paternitat).
3.- Bioinformàtica
Estudia la seqüència d’ADN per després poder-la manipular, buscar i extreure-hi informació. Tot això, ha donat lloc al desenvolupament de software per ordinadors que tenen diferents aplicacions. Exemple: s’ha utilitzat la bioinformàtica en el cas del Projecte Genoma Humà.

Aquest projecte va ser engegat per determinar la seqüència de l’ADN humà, i identificar i cartografiar els aprox. 20.000-25.000 gens des d’un punt de vista físic i funcional. L’esborrany principal va ser acabat l’any 2000 i el genoma complet va ser presentat l’any 2003 (abans del que estava esperat). El genoma humà consta (Fig.3) de 23 parells de cromosomes (22 autosomes i 1 sexual).
 Fig.3

4.- Nanotecnologia de l’ADN
És el camp que busca dissenyar estructures a nanoescala utilitzant  l’ADN com un material estructural, i no com un portador d’informació biològica (propietats moleculars). 
5.- Filogènia
L’ADN conté informació històrica, ja que emmagatzema mutacions que s’hereten al llarg del temps. D’aquesta manera comparant seqüències d’ADN, els genetistes poden inferir en la filogènia (història evolutiva) dels organismes.
6.- Malalties genètiques
L’alteració en la seqüència de l’ADN pot causar l’expressió anormal d’un gen o més. Les malalties genètiques poden estar causades per la mutació d’aquesta seqüència d’ADN, i es transmeten freqüentment a la descendència.

Actualment es coneixen 4.000 malalties genètiques, sent la més comuna la fibrosi quística.

L’estudi d’aquestes malalties són de gran importància per al desenvolupament de nous i millors sistemes de diagnòstic genètic, i per a la investigació de nous tractaments, com la teràpia gènica (que consisteix en la inserció de gens en les cèl·lules i teixits d'un organisme). Pretén substituir el gen mutant defectuós, per un altre de funcional. Tot i que la tecnologia encara es troba en els seus inicis, de moment ja ha recollit alguns fruits. O bé, l’estudi de la resposta segons el fàrmac administrat, depenent de l’estructura genètica individual de cada pacient, per poder aplicar-lo exclusivament i millorar-ne l’efectivitat.

Web d'interès: (Vídeo senzill i explicatiu sobre què és l’ADN. Dura aproximadament 1 min).




L’APUNT
La Unió Internacional de Física Pura i Aplicada aprova oficialment tres nous elements químics en la Taula Periòdica: DARMSTADTIUM, ROENTGENIUM i COPERNICIUM. Tots ells sintètics (creats al laboratori).
Ara però, ja són oficials (com a 110,111 i 112) des de principis de mes.

DARMSTADTIUM: descobert al 1994 al Centre d’Investigació d’Ions Pesants d’Alemanya. Va ser una producció al laboratori, i fins al 2001 no es va reconèixer oficialment la seva existència. 
ROENTGENIUM: descobert també al 1994 i al mateix centre, tot i que fins al 2002 no es va donar a conèixer, degut a que va ser creat mitjançant acceleradors de partícules, i demostrar que s’ha produït és extremadament complicat.
COPERNICIUM: també sintètic i extremadament radioactiu. Es va crear al 1996 al mateix institut, però tampoc va ser reconegut fins al 2009.

ASTEROIDES I COMETES


Aprofitant l’avinentesa de la fi del món degut a la data curiosa del 11/11/11, i la possible aproximació a la Terra de fa unes setmanes del cometa Elenin, i fa just una setmana de l’asteroide 2005 YU55, aquest dia vaig parlar dels asteroides i els cometes.

COMETA ELENIN.
El cometa Elenin (cometa relativament petit, descobert al desembre de l’any passat per un astrònom rus: Leonid Elenin) havia  estat tema de conversa en tots els medis de comunicació, ja que el col·locaven com a futur causant d’erupcions massives, grans terratrèmols, tsunamis, tempestes solars catastròfiques, inversió magnètica dels pols, etc. degut a la seva alineació amb el Sol i la Terra el passat 27 de setembre, i d’una col·lisió amb la Terra, el 16 d’octubre (dia calculat per la NASA com a data quan Elenin passaria més a prop de la Terra).
El cometa Elenin semblava estar associat sincrònicament, durant les seves alineacions planetàries, amb alguns terratrèmols (el cas del terratrèmol de Japó: el 27 de febrer de 2010 i de Xile: el 11 de març de 2011).
Davant aquesta situació, la NASA va emetre un comunicat que explicava que aquest cometa només tenia 3,5 km de diàmetre, i per tant, era insignificant per poder provocar una alteració en l’òrbita d’un planeta.
Finalment, Elenin no va resistir el seu pas a prop del Sol i es va desintegrar en trossos de gel i pols (Fig.1), que deixaran un rastre d’escombrots (brossa espaial) al llarg del seu camí pel sistema solar.
Fig.1

ASTEROIDE 2005 YU55.
Per altra banda, l’asteroide 2005 YU55 (descobert el 2005 per Robert McMillan, un astrònom de la Universitat d’Arizona), té la mida d’un portaavions (uns 400m de diàmetre). Per fer-nos una idea: l'alçada màxima de l'Empire State és de 443,2m i la torre més alta de la Sagrada Família fa 170m. 
Aquest asteroide va passar el 8 de novembre prop de la Terra. Més a prop que la Lluna, a 324.600 km.(Fig.2)
Les observacions realitzades al 2010 van indicar que l’asteroide és aproximadament esfèric.

Fig.2

La seva trajectòria era ben coneguda i no hi havia perillositat de col·lisió. Tot i això, en el cas que s’hagués produït, les conseqüències a la Terra no serien catastròfiques (com en el cas del que teòricament va passar fa 65 milions d’anys, amb la col·lisió d’un asteroide amb la Terra, conseqüència de l’extinció dels Dinosaures; la seva mida era de 10 km).
Va ser el màxim acostament des de 1976, i segons càlculs i observacions dels astrònoms no es tornarà a produir un semblant fins l’any 2028.
El 2005 YU55 tampoc va tenir cap efecte detectable al nostre planeta. L’única cosa que la força de la gravetat de la Terra li va provocar un canvi en la seva òrbita (previsiblement calculada), degut a la diferència de mides (Terra 13.000 km i asteroide 400m).


Per entendre una mica tot això hem de conèixer el nostre sistema solar:

EL SISTEMA SOLAR.
El Sistema Solar (Fig.3) és un sistema planetari dins de la Via Làctia, exactament al Braç d’Orió. Està format per una única estrella: el Sol, 8 planetes que orbiten al seu voltant: Mercuri, Venus, Terra, Mart, Júpiter, Saturn, Urà i Neptú, cossos o planetes menors (planetes nans: Plutó, Eris, Makemake, Haumea i Ceres; objectes transneptunians: núvol d’Oort (cometes) i cinturó de Kuiper (cometes i cossos de cometa: Sedna i Quaoar); asteroides: cinturó d’asteroides (entre la òrbita de Mart i Júpiter, i a la de Neptú); i satèl·lits naturals: orbiten els planetes (com la Lluna a la Terra, Ganímedes a Júpiter o Tità a Saturn).
 Fig.3

QUÈ ÉS UN COMETA?
És un cos celeste format per aigua, gel sec, amoníac, metà, ferro, magnesi, sodi i silicats, en estat sòlid i congelat (degut a les baixes temperatures dels llocs on es troben).
Es creu que els cometes es van originar en els primers dies de la creació del Sistema Solar (a la seva part més externa i més freda), a partir de la matèria planetària residual.  Per això, molts cometes orbiten al voltant del Sol, i majoritàriament segueixen trajectòries el·líptiques (s’acosten al Sol cada milers d’anys). Degut a això i a la seva mida petita, només es poden observar quan s’acosten al Sol. Quan ho fan pateixen una sublimació (volatilització: canvi d’estat sòlid a estat gasós directament, sense passar per l’estat líquid). En aquest cas, el nucli es calenta i el gel passa a estat gasós, de manera que el cometa es projecta cap enrere i forma la seva cua, que s’estén milions de km.
Altres cometes es veuen pertorbats quan s’acosten (degut a la seva òrbita) als planetes majors, i són expulsats del Sistema Solar o acurten les seves òrbites.
Es creu que a mesura que els cometes es van sublimant, al acostar-se al Sol, i van complint òrbites, van perdent material i massa, i acaben convertint-se en asteroides.

QUÈ ÉS UN ASTEROIDE?
És un cos rocós, carbonaci o metàl·lic. Des de la Terra té aspecte d’estrella.
La majoria d’asteroides giren al voltant del Sol en una agrupació anomenada cinturó d’asteroides (que es troba entre Mart i Júpiter, o Neptú, i es troba a una distància del Sol de 2 i 3,5 unitats astronòmiques: U.A= 149.597.870 km). Però alguns són desviats/desplaçats a òrbites que es creuen amb els planetes majors.
Els asteroides propers a la Terra o NEA sota certes condicions seria possible un impacte amb el nostre planeta. Si un NEA s’aproxima a menys de 0,05 U.A. (7 milions i mig de km), s’anomenen PHA (asteroides potencialment perillosos). D’aquests hi ha 800 en l’actualitat que poden arribar a se un perill per la civilització, si arribés a impactar contra la Terra.

A l’estat espanyol existeix un centre dedicat quasi exclusivament a aquest tema: l’Observatori Astronòmic de La Sagra, situat a una altura de 1580 m, a la província de Granada.


NOVA FORMACIÓ D'UN VOLCÀ A EL HIERRO


EL HIERRO. SITUACIÓ.

El Hierro és la illa més petita meridional i occidental de l’arxipèlag canari. Té una superfície de 268,71 km2, i és una illa d’origen volcànic. És la illa amb major densitat de volcans de les Canàries amb més de 500 cràters a cel obert i més de 300 coberts per colades de lava.
El nou volcà és submarí, i se situa a 5 km al sud de la illa, i s’ha format en el que abans era una antiga vall o conca submarina.
El nou volcà té un diàmetre de base de 700m (ample), una alçada de 100m i un cràter de 120m. El con del volcà submarí té un volum de 12 hectòmetres cúbics (equivalent, aprox. a 10 estadis grans de futbol). 
Segons aquestes dades i els experts encara li queden 200m de creixement per arribar a formar una nova illa, a part d’altres processos.
Com sabem tot això? Doncs per la comparació d’imatges: s'utilitzen eco sondes d’alta resolució, ja que a l’aigua a partir de 100m de profunditat, la foscor és total. Aquests aparells emeten ones sonores en diferents freqüències predeterminades, i capten el rebot del so. D’aquesta manera es reconstrueix el fons submarí, i es compara amb imatges preses anteriorment (Fig.1) 

 Fig.1

ENTENDRE QUÈ PASSA A EL HIERRO.

La Terra en la seva estructura interna es divideix en capes: (des de fora a dins).

1.     ESCORÇA
-         Escorça continental
-         Escorça oceànica
2.     MANTELL
-         Superior
-         Inferior
3.     NUCLI

L’escorça és la part més externa de la Terra. L’escorça continental és la que forma els continents. L’escorça oceànica es troba al fons de les conques oceàniques.
El mantell és la capa més gruixuda del planeta. Es divideix en m. Superior: sòlid i baixa viscositat, i el m. inferior, que degut a les altes temperatures és fluid i alta viscositat. (Fig.2)
 Fig.2

Aquesta escorça juntament amb part del mantell més extern/superior formen la litosfera que està dividida en diferents plaques que es reparteixen per tota la superfície terrestre. Aquestes plaques (anomenades tectòniques- Fig.3) es mouen sobre el mantell inferior (líquid dens). Aquest moviment provoca interacció entre les plaques que dóna lloc a fenòmens com el vulcanisme, la sismicitat i l’orogènesi (formació de muntanyes).

En el cas del nou volcà de el Hierro, aquesta interacció de plaques ha creat una fissura valls submarines (entre dues formacions muntanyoses submarines). Una fissura és una fractura en una roca de la Terra. A través d’aquesta fissura surt el magma ( fusió parcial de la base de l’escorça i del mantell superior, deguda a la presència d’aigua, altes temperatures, o pressió). Aquest magma s’acumularà i crearà un con volcànic, que no és més que l’acumulació de lava i de la massa de terra desplaçada per l’obertura. S’acabarà formant un cràter central, d’on seguirà sortint material magmàtic (xemeneia-Fig.3) que en ascendir a la superfície passarà a formar la lava, i quan es refredi formarà la roca volcànica.

 Fig.3

Arribat aquest punt l’erupció volcànica pot seguir endavant i acabant formant una illa, o bé, aturar-se perquè ja no té aport magmàtic i quedar-se en forma de volcà submarí.
Els estadis a seguir per la formació d'una illa:
1r- expulsió de bombolles de gas i de lava: ja vist a el Hierro
2n- vapor d’aigua; columna blanca; evaporació de l’aigua del mar degut al contacte amb el magma
3r- la potència del vapor d’aigua arrenca trossos de lava; columna negra; presència de cendra. Fase explosiva
4t- creixement de la illa, que acaba aïllant la xemeneia del mar.

Els experts preveuen que la illa podrà ser menor o igual mida que El Hierro.


L’APUNT 

La Royal Society (Reial Societat de Londres per a l’Avenç de la Ciència Natural). És la societat més antiga científica del Regne Unit, on es reunien filòsofs naturals i científics, i parlaven de Medicina, Anatomia, Geometria, Navegació, Mecànica, etc. i dels experiments) dóna a conèixer, des de la setmana passada, de manera gratuïta a través d’Internet, l’arxiu que recopila 60.000 estudis des de 1665, que van forjar el coneixement científic. Es tracta de la secció “Philosophical Transactions of the Royal Society”. Aquest any guardonada amb el Premi Príncep d’Astúries de Comunicació i Humanitats. Interès perquè alguns són articles signats per personatges com Isaac Newton, Benjamin Franklin, Charles Darwin, Thomas Huxley, Michael Faraday, Robert Boyle o Stephen Hawking.

Web d'interès:



ESTRENA DEL BLOG

A dia d'avui, estreno blog impulsada per la no falta de temps, i el recolzament d'aquesta última setmana d'en Juanan i l'Alba (Gràcies! :)).

I per què de ciència? Doncs perquè aquest blog tractarà de resumir d'una manera entenedora i gràfica les aportacions setmanals de ciència que realitzo a "El Primer Cafè" de Ràdio Igualada, així com d'altres qüestions de ciència que trobi curioses o interessants.

Per tant, em podeu sentir cada dimecres a partir de tres quarts de deu del matí (i fins que el Jordi em deixi), en la secció divertidament batejada com la "Cebeta de la Shirin", o seguir-me en aquest blog (lacebeta.blogspot.com), o també per Twitter: @shirinahmed

Només em queda dir: Gràcies i Endavant!