He buscat cites il·lustres sobre la vellesa, però no n’he trobat tantes interessants com esperava. Sí que he trobat alguns poemes que m’han agradat especialment. Vosaltres que en penseu? Què és ser vella? Amb els anys s’és més sàvia i més prudent, o tal volta, més valenta i irreverent? Són qualitats contradictòries o complementàries?

Ja sabeu que l’esperança de vida a escala mundial està augmentat en les últimes dècades, amb importants diferències si ho analitzarem per regions geogràfiques. Segons l’Institut Nacional d’Estadística (INE) l’esperança de vida al naixement a l’estat espanyol l’any 2022 era de 80,4 anys per als homes i de 85,7 per a les dones. I les projeccions per al 2035 i el 2071 continuen en augment, sempre mantenint l’escletxa de gènere, que en aquest cas sí que ens és favorable a les dones.

I què en diu la ciència al respecte? Doncs l’envelliment es pot analitzar des de molts punts de vista. Hui he triat un dels més fonamentals i infinitesimals de la nostra biologia. Parlarem des de la perspectiva cel·lular i descobrirem la funció dels telòmers. I de per què l’any 2009 la Fundació Nobel va concedir el premi de Fisiologia i Medicina de forma conjunta a les dues biòlogues moleculars Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider i al genetista Jack W. Szostak pel «descobriment de l’enzim telomerasa i l’estructura molecular dels telòmers».

Carol W. Grieder (esquerra), Jack W. Szostak (centre) i Elizabeth H. Blackburn (dreta)./ Fotografia de Gerbil (Wikimedia Commons)

Cal recordar que el material genètic de tots els organismes vius s’emmagatzema en fragments d’ADN de gran llargària que s’ha de disposar molt plegat i enrotllat sobre ell mateix dins les cèl·lules formant els cromosomes. Protegint els extrems dels cromosomes hi trobem els telòmers, com una caputxa que ajuda a mantenir l’estabilitat i integritat cromosòmica.

El terme telòmer ve del grec: telo que es refereix a «la fi» i meros a «la part». L’existència d’aquesta part especial al final dels cromosomes és coneguda des de la dècada del 1930 però la seua funció era un misteri per als biòlegs. Un misteri que no es va resoldre fins que va poder analitzar-se la seua estructura molecular. Abans de conèixer un cèntim de la història d’aquest descobriment cal destacar que aquest premi Nobel també és excepcional perquè fins al moment no se n’havia donat cap a dues dones conjuntament.

La bioquímica australiana Liz Blackburn es va traslladar a Regne Unit en 1970 per a doctorar-se en biologia molecular a la Universitat de Cambridge. Posteriorment, es va traslladar als Estats Units amb el seu marit, el també biòleg molecular John Sedat. Liz molt prompte va aconseguir una plaça postdoctoral en el laboratori de Joseph Gall a la Universitat de Yale. Cal destacar que aquest investigador era reconegut per estimular el treball de les dones biòlogues en una època i un àmbit on aquesta actitud era poc freqüent. Blackburn es va incorporar al grup de treball de Gall i a les seues investigacions amb cultius de Tetrahymena, un protozou ciliat d’aigua dolça amb nombrosos microcromosomes. Aquest model in vivo era excel·lent per analitzar els telòmers gràcies a l’elevada proporció d’extrems cromosòmics disponibles al seu interior.

Un cromosoma amb ampliació de l'estructura d'un dels telòmers./ Wikimedia Commons

L’any 1978 Elizabeth Blackburn i Joseph Gall descobriren que l’extrem de cada cromosoma estava compost per fragments concrets d’ADN molt curts i repetits successivament. Els investigadors també suggeriren que els telòmers estaven relacionats amb el deteriorament i envelliment cel·lular. Les seues primeres hipòtesis, que després s’han corroborat, explicaven que els telòmers es van acurtant després de cada divisió cel·lular. Açò ocorre fins que arriben a una longitud crítica, una volta són massa curts ja és impossible que la cèl·lula torne a dividir-se i entra en una decadència irreversible fins a la mort cel·lular. Aquest procés implica que les cèl·lules de característiques normals són mortals.

Liz Blackburn va exposar els seus treballs en una reunió l’any 1980 on també va participar el professor de genètica mèdica de la Universitat de Harvard, Jack Szostak. El debat científic va ser fructífer i el seu treball conjunt va esdevenir en un millor i major coneixement de l’estructura dels telòmers esbossada al laboratori de Gall.

Uns anys més tard, la també biòloga molecular Carol Greider es va incorporar com a alumna al laboratori de Blackburn. La seua tasca estava ben definida: identificar l’enzim que sintetitza els telòmers després de cada divisió cel·lular. El descobriment va arribar en desembre de 1984 i va ser publicat a la revista Cell en 1985. L’anomenada telomerasa era la responsable d’afegir petits fragments d’ADN als extrems dels telòmers per intentar mantindre la seua llargària.

Tal volta us pregunteu quina és la rellevància d’aquesta investigació. Doncs ara es coneix que als organismes pluricel·lulars la telomerasa està molt activa als òvuls i els espermatozoides, als teixits embrionaris i a algunes cèl·lules germinals. Però després del naixement és reprimida pels mecanismes de maduració cel·lular. D’aquesta forma els telòmers de les cèl·lules diferenciades sanes tenen un nombre determinat de divisions, després de les quals comença la seua senescència de forma inevitable. Afegint un poc de lirisme podríem dir que els telòmers són el nostre vertader rellotge biològic intern, envellim a força de perdre petits fragments d’ADN sense adonar-nos-en.

Tot i açò, la importància d’aquesta estructura va més enllà. Des de fa uns anys sabem que en les cèl·lules canceroses ocorre tot el contrari del que hem vist. En elles la telomerasa s’inactiva i el creixement cel·lular descontrolat és el responsable de la formació dels tumors. Aquest descobriment fa que tinguem disponible una nova diana terapèutica. Per tant, els estudis enfocats en la teràpia anti-telomerasa són una de les vies d’estudi en l’estratègia actual contra el càncer. Precisament aquest és el camp d’investigació de l’alacantina Maria Blasco, investigadora i actual directora del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CNIO).

Per hui ja hem tingut prou ciència, així que per acabar tornarem de nou al lirisme.  Pense que envellir té una gran càrrega positiva, perquè per a mi significa tindre l’oportunitat d’escriure una història pròpia. També hi trobe tendrament positiu el poema de Joana Raspall «Vellesa»:

Soc la branca més vella

que resta en aquest arbre

que ara llueix l'esplèndid

brancatge vigorós.

Passant, les primaveres

hi han fet riques brotades,

i l'han cobert de flaire

l'amor de tantes flors.

Per la mateixa rel

em sento sostinguda;

en la mateixa saba

hi trobo nodriment.

Quan la destral m'abati,

caduca, improductiva,

jo, lluny de la brancada,

          sentiré enyorament...                     

Christo Vladimirov fou un artista búlgar que utilitzava tela i cordes per embolicar elements naturals i emblemàtics edificis. A finals dels anys seixanta, la costa al sud-est de la ciutat de Sidney va romandre embolcallada al llarg d’unes setmanes deixant perplexos els seus visitants en una experiència innovadora i espectacular. El Wrapped Coast culminava una de les primeres grans obres monumentals de l’artista. El teixit s'arrapava als penya-segats, la llum transformava l’ambient i la força del vent s’abraonava a les teles, el salobre del mar impregnava el teixit dotant-lo d’una estètica variable. Una veritable escena viva, que transformava l’indret en una formidable obra d’art.

Pel camí que surt de l’aparcament de Bonabé i que mena cap a Clavera i Montgosso, observem un grup de gatzerins (Prunus padus) coberts de cap a peus amb un llarg embolcall semblant a un translúcid vestit de núvia. Recordo haver-ne vist fa anys a la ribera d’Aiguamòg a la veïna Vall d’Aran, on els gatzerins hi són ben presents.

La fisonomia de l’arbre sorprèn el visitant. Mentre les salanques, bedolls, avellaners i altres caducifolis enlluernen amb els variats tons de verd tendre de finals de primavera, tots els gatzerins del camí han estat afectats per una plaga. Cap arbre conserva les seues fulles que han estat devorades per nombroses erugues de l’arna del gatzerí (Yponomeuta evonimella). S’ha fet feina, i, incansablement, han construït pacientment un teixit protector que embolica tota la fusta amb l’objectiu de sobreviure i poder completar amb èxit el seu cicle. L’arbre nu roman estàtic i la transparència del vel ens deixa entreveure la vida interna.

erugues i crisàlides
Erugues i crisàlides entre mig dels verds fruits. © Francesc Rodríguez Ambel. Juny de 2024

Les erugues, ja en el seu darrer estadi, s’arrepleguen per iniciar el procés de crisàlide, amagades dins d’unes petites i allargades càpsules sedoses que pengen d’uns fils prims. D'aquí a unes setmanes, emergiran les primeres papallones d’ales blanques, plapades amb petits punts negres per començar una nova etapa de vida. El viu i variat joc de les ombres  intensifica i alça el reflex de la llum, contrastada amb l’actual debilitat de l’arbre. Les pluges fortes de tardor, la neu i el fred alliberaran el teixit sedós del tronc i aquest arbre caducifoli de clima humit i poc localitzat a Catalunya, ben segur que tornarà a lluir les seues fulles el·líptiques i verdes. Les flors blanques i aromàtiques perfumaran de nou l’entorn i els seus fruits negres tornaran a servir d’aliment als moixons que cercaran aquesta cirereta en aquest cicle monumental de la natura, on una vegada més, ens mostra la intensa activitat frenètica dels diferents éssers vius. Un tel, que ara mateix disfressa l’arbre amb un vel blanc de núvia endolada, un teixit protector per l’eruga i la crisàlide i també, és clar, atractiu per l’observador i naturalista. Una curiositat més que manté despert un misteriós pensament, com ho eren les obres embolcallades de Christo Vladimirov.

Fem un parèntesi en la sèrie d’articles sobre binàries per parlar d’Antònia Font i els neutrins. Tots els qui els hem escoltat sabem que les lletres de Joan Miquel Oliver inclouen moltes referències a la Física i, en particular a l’Astrofísica i la Cosmologia. Un tema del seu darrer àlbum Venc amb tu, que és una joieta, resumeix perfectament el que dic. Això, però, ja ho va explicar Del buit al Tot en un fil de twitter que recomane llegir.

'Venc amb tu'. Antònia Font. La cançó tracta sobre la consciència respecte els misteris de l'Univers i la pròpia existència, en contrast amb les coses quotidianes, i l'única certesa de 'vindre amb tu'.

Dissabte passat vam gaudir un concert fantàstic del grup a València. Pau Debon va introduir el tema Neutrins de Vostè és aquí parlant-nos d’unes partícules petitíssimes que ens travessen de continu, que travessen les parets del teatre i els nostres cossos, i qualsevol paret. ‘Neutrins que tot ho travessen, a mils en micro-tempestes, petits, traspassen es cossos, atòmics, inclús no tan grossos.’ Efectivament, travessen fins i tot el nostre planeta!

La lletra de la cançó, breu, és un poema de quatre versos que concentra la fascinació que produeixen en l’autor. ‘Neutrins, pareix impossible, sou tot matèria intangible, neutrins, amics invisibles, sou indestructibles, tranquils.

Neutrins. Antònia Font.

I d’on venen aquests amics invisibles, indestructibles, tranquils? Els neutrins van ser descoberts arran d’una predicció teòrica de Wolfgang Pauli l'any 1930, que els va anticipar com una solució a un problema de conservació de l’energia en certes reaccions nuclears. La seua detecció experimental en els anys cinquanta per l’equip liderat per C. Cowan i F. Reines va obrir una nova finestra a l’Univers.

Efectivament, del Cosmos ens n’arriben de manera contínua, amb quatre possibles orígens: generats en el procés de fusió nuclear al nucli del Sol, del fons de neutrins que es van produir poc després del Big Bang per col·lisions de raigs còsmics amb àtoms de l’atmosfera que donen neutrins i altres partícules com productes, o directament de fenòmens de l’Univers Violent: supernoves, galàxies actives...

Els primers, nombrosos per la proximitat del Sol, ens travessen després d’uns huit minuts de viatge des del nucli solar. En contrast, una estimació simplista permet estimar que un paquet d’energia o partícula de llum, un fotó per als amics, necessita entorn d’un milió d’anys per arribar des del nucli del Sol a la seua superfície (i huit minuts més fins a la Terra). Els neutrins, però, tot ho travessen, a mils en micro-tempestes, petits, traspassen es cossos....

Esquema de galàxia activa en què col·lisions entre partícules podrien originar neutrins detectables. Crèdit: NASA/IceCube

En el cas del fons de neutrins (equivalent al fons de radiació de microones), es tracta del fòssil d’aquestes partícules alliberades quan la densitat de l’Univers va travessar el llindar que els impedia propagar-se. Tan dens era l’Univers tot just abans! La densitat d’un medi que puga atrapar els neutrins depèn de l’energia del neutrí, però, per fer-nos-en una idea, seria de l’ordre o superior la densitat d’un nucli atòmic (1017 kg/m3).

Dels raigs còsmics i el seu origen en vam parlar en aquest blog. Passem, per tant, a les supernoves i les galàxies actives. En el primer cas, durant el col·lapse d’una estrella massiva es produeixen reaccions nuclears en cadena. Com a conseqüència, se’n produeixen molts de neutrins. Quan la densitat de l’estrella col·lapsada es fa prou gran, queden atrapats i depositen tota l’energia que arrosseguen dins del mateix objecte. El paradigma actual d’explosions supernova inclou aquest procés com fonamental per a l’explosió: els neutrins, indestructibles, tranquils, en serien els protagonistes!

Esquema del detector de neutrins IceCube. Per detectar neutrins calen volums enormes per augmentar la probabilitat d'interacció/detecció. Històricament s'han fet servir mines abandonades, mentre que actualment s'instal·len al gel o a la mar. Crèdit: IceCube.

Pel que fa a les galàxies actives, els detectors de partícules actuals cerquen correlacions amb els dolls que tenen un angle petit amb la línia d’observació, els blàzars.1 Aquests dolls aporten emissió brillant a molt altes energies (raigs gamma) i són candidats a ser origen d’emissió de neutrins. De moment, n’hi ha dues galàxies actives amb aquestes propietats que han estat assenyalades com possibles emissores d’uns neutrins que van ser detectats fa uns anys per IceCube, el detector que n’hi ha a l’Antàrtida. Aquest observatori detecta neutrins provinents tant de l'Hemisferi Sud com del Nord! I és que, com que els neutrins tot ho travessen també és molt difícil detectar-los!

En Astrofísica n’hi ha una broma (exagerada?) sobre aquests números: per fer una tesi doctoral d’observacions en el visible cal acumular milions i milions de fotons d’aquesta banda de l’espectre; en raigs X en caldrien uns quants milers; ara bé, amb un grapat de neutrins se'n poden fer centenars.

Mentre Pau Debon ens cantava els versos assegut en un banquet, ens van travessar, només provinents del Sol, entre 1016 i 1017 neutrins al llarg dels 100 segons de la cançó. I és probable que cap ni un d'ells s'aturara ni un segon amb nosaltres. Indiferents, tranquils, van seguir el seu camí cap a altres indrets de l'Univers.

Què divertit, i bonic, lo que escriu Oliver quan està avorrit.

  1. Els quàsars representen el subconjunt més potent dels blàzars ↩︎

Les malalties rares o minoritàries són aquelles que tenen una prevalença molt baixa en la població general. Concretament, es considera com a tal a la malaltia específica que afecta menys del 5 per 10.000 habitants. Però de forma agrupada, són moltes les persones que a escala mundial pateixen alguna d’aquestes patologies. S’estima que més de 300 milions de pacients arreu del món, entre el 3,5 i el 6% de la població mundial, han sigut diagnosticats d’alguna de les més de 7.000 malalties considerades minoritàries conegudes.

La majoria d’aquestes situacions patològiques són provocades per l’alteració, també anomenada mutació, de tan sols una petita part d’algun dels nostres gens. I és que la informació continguda en cada fragment d’ADN és primordial per al correcte funcionament de la resta. Encara falta molt per descobrir, però si voleu ampliar informació al respecte podeu consultar la web de la Federación Española de Enfermedades Raras (FEDER).

També us recomane l’interessantíssim llibre ¿Por qué mi hijo tiene una enfermedad rara? de l’investigador del Centre Nacional de Biotecnologia (CNB-CSIC) Lluís Montoliu. El ventall de gravetat de les malalties rares és molt ample. Com comenta sovint l’autor al llibre, «tots som mutants» però no totes les mutacions donen lloc a una malaltia. La majoria, de fet, no ho fan. Altres, en canvi, originen situacions poc freqüents que no condicionen la supervivència, però sí la qualitat de vida del portador. Per exemple, el dèficit visual i la predisposició a les lesions cutànies provocades pel sol en els diferents tipus d’albinisme que Montoliu estudia.

Un altre exemple seria el del protagonista d’aquesta entrada: Henri Marie Raymond de Toulouse-Lautrec és considerat el primer cas descrit al món de picnodisostosi. Però comencem pel principi, Henri va nàixer a la ciutat francesa d’Albi el 24 de novembre del 1864. Va ser el primogènit d’una de les famílies aristocràtiques més importants del país. Els seus pares, el comte Alphonse Charles de Toulouse-Lautrec Montfa i la comtessa Adèle Marquette Tapié de Céleyran, eren cosins germans. En aquella època eren freqüents les unions conjugals entre familiars per preservar el patrimoni de la família. A causa de la consanguinitat, el pintor postimpressionista va heretar dos al·lels mutats del gen CTSK i va nàixer amb una displàsia òssia d’herència autosòmica recessiva que es caracteritza per una talla baixa, membres curts, fragilitat òssia i alteracions de l’audició.

L’any 1995 es varen identificar per primera vegada les alteracions genètiques causants d’aquesta malformació. Una simple alteració del gen de la catepsina K ocasiona una disfunció al metabolisme d’un tipus concret de col·lagen que condiciona l’activitat de les cèl·lules responsables del metabolisme ossi.  Tot açò provoca una sèrie de modificacions en l’estructura de les trabècules de l’interior dels ossos llargs, que presenten un creixement anòmal i una major fragilitat.

Henri Marie Raymond de Toulouse-Lautrec fotografiat per Paul Sescau, 1894./ Wikimedia Commons
Autoretrat davant d'un espill d'Henri de Toulouse-Lautrec, 1882./ Wikimedia Commons

La picnodisostosi no és una malaltia que per si mateixa faça perillar la vida de les persones que la pateixen. Les fractures que es produeixen en més de dos terços dels diagnosticats i les complicacions derivades sí que poden canviar el curs a priori benigne d’aquesta condició genètica minoritària.

El nostre protagonista va patir múltiples fractures òssies des de ben jove. Com en el cas d’altres artistes, els llargs períodes de convalescència condicionaren l’inici de la seua carrera pictòrica. Amb el suport del seu oncle, el comte Charles de Toulouse-Lautrec, decideix continuar la formació artística i traslladar-se a la localitat parisenca de Montmartre en 1884.

A partir d’eixe moment de sobra és coneguda la seua obra com a pintor i cartellista i la seua vida d’aristòcrata bohemi que es considerava un cronista social de la nit parisenca. Els seus quadres destaquen per un dinamisme i una espontaneïtat no conegudes fins eixe moment.

Però altres dues malalties condicionaran els seus darrers anys i el seu prematur final, molt més que la condició genètica heretada. Per una banda, l’alcoholisme que li va provocar diferents episodis greus de delirium tremens, i per altra la sífilis, tan tristament estesa a la Belle Époque. Amb un estat de salut molt fràgil, va passar els seus darrers anys a casa de sa mare, a prop de Bordeus. Va morir el 9 de setembre de 1901, poc abans de complir els trenta-set anys, a causa d’una hemorràgia cerebral possiblement secundària a l’afectació neurològica per la sífilis. Ens deixava tot un seguit d’imatges de ballarines, alegres i melancòliques a parts iguals, que ballen i ballen malgrat tot que ocorre al seu voltant.

En les entrades anteriors (binàries I i binàries II) vam parlar de casos en què les dues estrelles de la binària tenen baixa massa. Movem una miqueta la cosa cap a masses més altes. Si les dues estrelles tenen una massa superior a unes 8 masses solars, la més massiva arribarà a esclatar com una supernova abans que l'altra. El romanent de l'explosió pot ser una estrella de neutrons o un forat negre. Si és el primer cas, i la companya també és massiva, podem trobar una situació peculiar. D'aquestes, en coneixem ben poques, cinc, si no recorde malament, a la nostra galàxia. Parlem d'una d'elles.

    La constel·lació de Cassiopea forma una mena de W als cels d'estiu i tardor. Si gaudim d'un bon cel veurem que està situada sobre el fons blanquinós de la Via Làctia. Això significa que en la direcció d'aquesta constel·lació estem mirant cap al disc de la nostra Galàxia. Com a conseqüència evident, en la regió del cel que ocupa Cassiopea trobarem tot d'objectes típics que hi ha a les galàxies: cúmuls d'estrelles joves i blaves, núvols de gas, i molts estels amb diferents característiques (color, massa, edat...).

    Un dels objectes que s'hi troben és una estrella massiva, molt brillant, que presenta una forta variabilitat en l'òptic. L'astronomia de raigs gamma ha identificat aquest objecte com un dels cinc objectes estel·lars de la galàxia amb forta emissió gamma, també variable. El seu nom és LS I +61 303, on LS respon a les inicials Luminous Stars del catàleg d'estrelles brillants.

   En realitat, l'estrella que veiem en l'òptic no està sola. Es tracta d'una estrella binària on un membre de la parella és l'estrella d'alta massa i l'altra és un objecte compacte (l'estrella de neutrons, un púlsar en aquest cas, que hem nomenat al primer paràgraf). Aquesta conclusió s'extreu de les propietats de la llum observada de l'estrella, diguem-ne, 'normal', visible en l'òptic i de les variacions periòdiques d'aquesta llum. Així, sabem que el període orbital és de 26.4 dies, aproximadament (sent l'objecte compacte el que té una massa menor). A més, s'estima que la distància que separa els dos objectes és del ordre de la que n'hi ha entre Mercuri i el Sol.

Vídeo produït per la NASA que il·lustra la interacció entre l'estrella de neutrons i el disc de la companya massiva. Veieu https://www.nasa.gov/universe/odd-couple-binary-makes-dual-gamma-ray-flares/

   Tot i que en els darrers anys s'han considerat i debatut diferents hipòtesis per explicar la radiació gamma d'aquest objecte, sembla que les darreres observacions n'afavoreixen una amb major probabilitat: Les estrelles amb masses altes (més de 10 masses solars) solen tindre vents1 molt potents, molt més que el del nostre Sol. A causa de l'alta velocitat de rotació a l'equador de l'estrella, el vent genera un disc de gas que l'envolta (imatge superior). El disc generat per aquestes estrelles pot ser tan gran que l'objecte compacte el travesse en algun punt de la seua òrbita. A més, el disc pot ser brillant i ser responsable d'una fracció no menyspreable de la llum que rebem de l'estrella. D'aquesta manera, cada vegada que l'objecte compacte travessa el disc, el que ocorre dues vegades al llarg de l'òrbita, el destrueix, provocant una caiguda de la brillantor en l'òptic.

   La radiació d'alta energia, radiació gamma, deu ser provocada, segons aquest model, per la interacció entre el vent i el disc de l'estrella massiva amb el vent de la de neutrons. Al contrari que el vent de l'estrella massiva, lent i dens en termes relatius, el de la darrera és molt diluït i té velocitats properes a la de la llum. L'emissió gamma és també variable, segurament degut als canvis en aquesta interacció provocats per les irregularitats del vent de l'estrella. A més, la interacció amb el seu disc ha de ser molt més intensa que no la que ocorre amb el vent menys dens en altres punts de l'òrbita. Els detalls d'aquesta interacció són objecte d'estudi en l'actualitat per diferents grups arreu del món. Entre d'altres, el nostre grup a València, dintre d'una col·laboració amb col·legues de la Universitat de Barcelona.

  1. Els vents estel·lars són ejeccions de partícules i camp magnètic des de la superfície de les estrelles. Les partícules són impulsades per la força exercida per la radiació, en col·lisionar amb elles i transmetre'ls energia. Aquests vents són presents al llarg de tota la vida de les estrelles, tot i que de manera variable. ↩︎