La resistència a cefalosporines de tercera generació en ‘Escherichia coli’ isolada de bestiar domèstic sud-coreà

Microbiologia: La tasca continuada que fa la Divisió de Malalties Bacterianes de l’Agència de Quarantenes Animals i Vegetals del Ministeri d’Agricultura, Alimentació i Afers Rural de la República de Corea, amb seu a Gimcheon, combinada amb l’aportació de Tatsuya Unno, del Departament de Ciències Biològiques i Biotecnologia de la Universitat Nacional Chungbuk, ab seu a Cheongju, els ha permès presentar en un article a Frontiers of Microbiology les tendències evolutives i els determinants genètics en la resistència a cefalosporina de tercera generació d’isolats d’Escherichia coli procedents de bestiar domèstic al llarg del període de 14 anys que va del 2010 al 2023. L’estudi d’aquests isolats es fa en el context del concepte d’una sola salut, en el benentès que els enterobacteris presents en el bestiar domèstic tenen un potencial de transmissió als éssers humans a través de la cadena alimentària. Especialment perillosos són els enterobacteris resistents a cefalosporines de tercera generació. En aquest article, Kim et al. posen de manifest que la resistència és més prevalent en E. coli isolada de pollastres o de porcs, que no pas de bestiar boví. En la darrera dècada hi ha un augment de la prevalença de la resistència en E. coli isolada d’aviram sa. Prèviament, en el 2014, Kim et al. constaten un desplaçament en els genotips amb beta-lactamases d’ampli espectre (ESBL), de forma que blaCTX-M-14 desplaçà blaCTX-M-15 com a variant predominant. La majoria dels isolats resistents són, a més, multiresistents, de forma que són resistents no tan sols a la cefalosporina de tercera generació sinó també a fluoroquinolones i colistina. Aquests determinants de resistència són mitjançants per plàsmids IncF i Incl1, associats amb elements genètics mòbils com ISEcp1 o IS26: això fa que siguin altament transferibles. Els llinatges prevalents són ST752, ST457 i ST10. La multiresistència s’explicaria per megaplàsmids que combinen gens ESBL, mcr-1, gens resistència a metalls i de factors de virulència. D’aquesta forma l'E. coli multiresistent constitueix una amenaça emergent.

Esquemes d’alguns dels plàsmids isolats per Kim et al.

Escherichia coli

E. coli és l’espècie de bacteri més profundament coneguda. És un bacteri comensal facultatiu versàtil que habitat predominantment en els tractes gastrointestinals d’humans i animals. És un patogen oportunista, i se la considera una espècie sentinella en la monitorització de la resistència a agents antimicrobians. Darrera de no poques intoxicacions alimentàries hi ha la disseminació de gens de resistència a través de la cadena alimentària.

L’abús d’antibiòtics en la ramaderia intensiva genera una pressió selectiva en favor de l’aparició de soques resistents. L’Organització Mundial de la Salut considera les cefalosporines de tercera generació (3GC) com a antimicrobians d’importància crítica en el tractament d’infeccions bacterianes severes en medicina i veterinària. La proliferació de beta-lactamases d’ampli espectre (ESBLs) de tipus CTX-M posa en entredit la seva eficàcia.

Kim et al. ofereixen dades d’un seguiment de 14 anys (2010-2023) de soques d’E. coli resistents a 3GC de diversos animals domèstics de Corea del Sud.

El Sistema Veterinari Coreà de Monitorització de Resistència a Antimicrobians

Són 16 els laboratoris o centres que participen en aquesta monitorització. Treballen sobre carcasses bovines, porcines, de pollastre i d’ànec, així com de femta. Prenen mostres en hisop, i després proven de cultivar-les en àgar MacConkey. La identificació de soques d’E. coli les fan per MALDI-TOF.

En aquests 14 anys, s’han collit 15.397 isolats d’E. coli.

De cada isolat es fan proves de susceptibilitat a un ventall d’agents antimicrobians (cefoxitina, cloramfenicol, ciprofloxacina, colistina, gentamicina, àcid nalidíxic, estreptomicina, tetraciclina i trimetroprim/sulfametoxazol).

Per a un total de 214 soques resistents a 3GC, es realitzen PCRs per a identificar els tipus de gens blaCTX-M.

La transferibilitat dels gens bla era assajada en experiments d’aparellament sòlid, utilitzant E. coli J53 com a soca receptora.

PCR múltiplex i seqüenciació pel mètode de Sanger permeten determinar el context genètic dels gens ESBL.

El tipatge de seqüència multi-locus (MLST) fou realitzat sobre 214 soques resistents a 3GC. Aquest tipatge incloïa set gens de referència (adk, fumC, gyrB, icd, mdh, purA, i recA).

Alguns dels isolats d’E. coli foren seqüenciats en la plataforma Illumina.

Les tendències evolutives

La resistència a 3GC en E. coli és de baixa prevalença en bestiar boví, però és més habitual en porcs i pollastres. La resistència és més prevalent en soques procedents d’animals malalts que no pas d’animals sans. En els darrers anys la prevalença en pollastres sans ha passat del 5% al 10%.

Kim et al. han identificat un total de nou variants de gens blaCTX-M. A partir del 2014 constaten un augment de la prevalença de la variant blaCTX-M-55.

Els isolats que produeixen CTX-M tendeixen a presentar co-resistència envers altres agents antimicrobians.

La transferibilitat dels gens CTX-M és desigual. Això s’explica pel fet de trobar-se en diferents tipus de plàsmids. En conseqüència, també són diferents els ambients genètics.

Les soques resistents a 3GC són molt diverses genèticament: de 174 soques analitzades en resulten 64 tipus diferents. Per exemple, el gen blaCTX-M-55 es troba en llinatges diferents com ST457, ST2170 i ST10.

La seqüenciació genòmica de cinc soques resistents a 3GC posa de manifest que contenen megaplàsmids d’uns 500 kbp de mida. Aquests megaplàsmids contenen un ampli rang de gens de resistència a agents antimicrobians, així com de gens de resistència a metalls. Els genomes també contenen determinants de factors de virulència.

Kim et al. recorden que les cefalosporines de tercera generació eren aprovades a Corea per al tractament d’infeccions de bacteris gramnegatius en animals de granja. El seu ús és la pressió selectiva que promou l’aparició de gens ESBL. La cosa empitjora perquè hi ha transferència horitzontal de gens de resistència, la qual cosa acaba promovent l’aparició de soques bacterianes multiresistents. La transferència horitzontal és facilitada pel fet que la majoria de gens de resistència es troben en plàsmids amb elements mòbils.

Lligams:

- Evolutionary trends and genetic determinants of third-generation cephalosporin resistance in Escherichia coli from Korean livestock: a 14-year longitudinal study, 2010–2023. Ji-In Kim, Ji-Hyun Choi, Md. Sekendar Ali, Md. Sekendar Ali, Bo-Youn Moon, Hee-Seung Kang, Ha-Young Kim, Yu-Jeong Hwang, Yeon-Hee Lee, Min Young Kim, Jae-Myung Kim, Tatsuya Unno, Suk-Kyung Lim. Front. Microbiol. (2026).

La dinàmica de formació de cúmuls estel·lars

Astrofísica: Alex Pedrini i Angela Adamo són els primers autors d’un article publicat avui a Nature Astronomy en el que, a partir de dades dels Telescopis Espacials Hubble (HST) i Webb (JWST), s’aprofundeix en com la massa d’un cúmul estel·lar regula positivament la taxa de formació de nous estels. Aquest és un problema obert en la comprensió del procés astrogènic. L’escala temporal de sorgiment de cúmuls estel·lars a partir dels núvols natals és un paràmetre bàsic del cicle de formació d’estels dins de les galàxies. Amb l’HST i el JWST, Pedrini et al. han observat milers de cúmuls estel·lars joves de quatre galàxies properes: M51, M83, NGC 628 i NGC 4449. Una fracció important dels cúmuls observats són encara inclosos dins del gas natal, i no són encara visibles en la franja de llum visible. Pedrini et al. han estimat l’escala temporal necessària per a la dispersió del material interestel·lar. Hi ha una forta correlació entre l’escala temporal de dispersió i la massa del cúmul, de manera que els cúmuls massius emergeixen més ràpidament que els cúmuls de massa inferior. Els cúmuls massius tindrien un paper central en la promoció de l’escapament de radiació ionitzant cap al medi galàctic. Això significa d’altra banda restringir la finestra temporal de formació de planetes en cúmuls massius, ja que els discs protoplanetaris es veuen exposats a irradiació ultraviolada la qual limita l’acreció de gas.

Imatge elaboradora a partir de dades del HST i del JWST que mostra un complex astrogènic de la galàxia M51

L’astrogènesi

L’astrogènesi o formació d’estels consisteix en el col·lapse gravitacional de regions d’alta densitat de núvols moleculars gegants. Aquest col·lapse condueix a la formació de cúmuls de sistemes estel·lars.

En un cúmul o associació estel·lar són els estels massius (amb >15 masses solars) els responsables de la immensa majoria de l’energia i moment alliberat al medi circundant. En aquest alliberament participa una combinació de processos que rep el nom de retroalimentació estel·lar. La retroalimentació estel·lar condueix a la destrucció del núvol natal per fotoionització, vents estel·lars, pressió radiativa i explosions de supernova). Aquesta retroalimentació estel·lar explica la ineficiència relativa de l’astrogènesi en galàxies: tan sols una fracció de gas disponible en una galàxia arribarà a formar estels.

L’estudi de cúmuls estel·lars joves pot ajudar a entendre les escales temporals d’aquests processos. Ara bé, estudiar-ne els de la Via Làctia i la resta del Volum Local (menys de 10 megaparsecs) és complex. I estudiar-ne els de més enllà requereix una bona sensibilitat i resolució. Justament és això el que forneixen els telescopis espacials Hubble (HST) i Webb (JWST). Amb ells, Pedrini et al. han cartografiat poblacions de cúmuls estel·lars joves de galàxies properes en el context de regions astrogèniques. Hom pot distingir els cúmuls estel·lars joveníssims, caracteritzats per la presència de pols dels núvols natals, així com d’hidrogen ionitzat i la línia d’emissió de 3,3 μm dels hidrocarburs aromàtics policíclics.

Els cúmuls estel·lars joves emmergents

Pedrini et al. han emprat observacions de la NIRCam de JWST per identificar cúmuls estel·lars joves emergents a una escala de 4-8 parsecs en quatre galàxies properes. Adamo és la investigadora principal de Feedback in Emerging extrAgalactic Star clusTers (FEAST), projecte que seleccionà com a mostra aquestes quatre galàxies: M51, M83, NGC 628 (=M74) i NGC 4449. Cada galàxia té un ambient i metal·licitat característics.

Imatges d’arxiu de HST ajudaren a identificar cúmuls estel·lars joves òptics.

Pedrini et al. defineixen tres fases en un cúmul estel·lar jove:
- eYSCI: són fonts compactes i brillants on el component estel·lar encara roman associat a regions H II.
- eYSCII: l’associació a regions H II roma, però ja no hi ha detecció d’hidrocarburs aromàtics policíclics.
- oYSC: el cúmul estel·lar ja és visible òpticament. És un cúmul encara jove en el sentit que no ha complert encara els primers 10 milions d’anys d’existència.

L’escala temporal es pot mesurar com la fracció de cúmuls estel·lars joves que encara no han emergit (eYSC sobre el total de YSC) multiplicada per 10 milions d’anys.

Pedrini et al. han analitzat una població total de 8900 cúmuls estel·lars joves. Val a dir que tan sols una petita fracció d’aquests cúmuls tenen masses superiors a 10000 masses solars. No obstant, la població analitzada és representativa per a cúmuls de masses inferiors a 1000 masses solars.

Per als cúmuls estel·lars joves de masses inferiors a 1000 masses solars, és evident la relació positiva entre aquesta massa i la rapidesa amb la qual es passa de la categoria eYSC a oYSC, és a dir al punt de l’emergència del núvol natal. Per a cúmuls més massius sembla que la xifra de 4,9 milions d’anys per acomplir aquest procés ja no es pot superar gaire, però Pedrini et al. alerten que la mostra analitzada és insuficient per arribar a una conclusió ferma

Com més massiu és un cúmul estel·lar més ràpidament evoluciona cap a una situació en la qual s’atura l’astrogènesi. Ara bé, les quatre galàxies analitzades mostren diferències en aquesta relació. En la galàxia M51 la maduració dels cúmuls estel·lars és més lenta, i pot arribar als 9 milions d’anys en els cúmuls menys massius: és possible que això respongui a interaccions mareals amb una galàxia satèl·lit. En la galàxia NGC 628 hi ha menys contrast en l’escala temporal de cúmuls massius i cúmuls menys massius. En canvi, aquest contrast es ben pregon a la galàxia M83. La galàxia NGC4449, amb una metal·licitat mitjana d’1/3 de la metal·licitat solar, té un escala temporal de cúmuls estel·lars molt més breu que les altres galàxies espirals.

Pedrini et al. consideren que aquests resultats són rellevants per a la teoria de formació e planetes. Els discs protoplanetaris depenen força de l’ambient immediat. Així, els cúmuls estel·lars massius (de més de 10.000 masses solars) són hostils a la formació de discs protoplanetaris.

Lligams:

- The emerging timescale of young star clusters regulated by cluster stellar mass. Alex Pedrini, Angela Adamo, Daniela Calzetti, Arjan Bik, Thomas J. Haworth, Bruce G. Elmegreen, Mark R. Krumholz, Sean T. Linden, Benjamin Gregg, Helena Faustino Vieira, Varun Bajaj, Jenna E. Ryon, Ahmad A. Ali, Eric P. Andersson, Giacomo Bortolini, Michele Cignoni, Ana Duarte-Cabral, Kathryn Grasha, Natalia Lahén, Thomas S.-Y. Lai, Drew Lapeer, Matteo Messa, Göran Östlin, Elena Sabbi, Linda J. Smith & Monica Tosi. Nature Astronomy (2026).

La dieta vegetal dels maoris de Waikato en el segle XVIII

Antropologia: El Grup de Treball Waka Kotahi Tangata Whenua nasqué amb la intenció de garantir la representació de marae i hapu locals en el projecte de construcció de la Via Ràpida de Waikato en la zona de Taupiri Maunga, muntanya sagrada per als Waikato-Tainui. En el curs de la construcció es descobrí accidentalment un enterrament de tūpuna (ancestres). L’antròpologa Rebecca L. Kinaston és l’autora primera i corresponsal d’un article a Nature Communications on s’indaga en l’alimentació d’aquests ancestres del segle XVIII. Val a dir que les històries orals maori, els relats etno-històrics i dades arqueològiques ja indicaven a que l’horticultura del kūmara (Ipomoea batatas) i el taro (Colocasia esculenta) foren claus en el creixement demogràfic i el canvi cultural d’aquest període. Kinaston et al. han investigat la dieta, el lloc de residència i el sexe cromosòmic d’aquestes kōiwi tangata (restes humanes). Les dades arqueològiques assenyalen que ja des del segle XVI a la regió hi havia una horticultura intensiva. Les restes humanes investigades remuntarien al període 250-170 abans del Present, i es correspondrien a un enterrament secundari compartit en una fossa excavada durant el Període Tradicional de la història Māori, en un ric context artístic, arquitectònic, cosmològic i genealògica (whakapapa). Les anàlisis isotòpics i de pèptids d’esmalt indiquen que els set tūpuna seguien una dieta basada principalment en aliments vegetals. Dos infants (cromosòmicament mascle i femella) eren probablement locals i foren deslletats amb aliments vegetals en el segon o tercer any de vida. Així doncs, les investigacions refermen la idea de la centralitat de l’horticultura a Waikato durant el Període Tradicional, amb una dieta predominantment vegetal.

El riu Waikato al seu pas per Hamilton

El Període Tradicional Maori

Les dades arqueològiques situen el primer assentament humà d’Aotearoa a mitjan segle XIII. Aquests habitants procedien de la Polinèsia Oriental. Algunes històries maorís conviden a pensar en un poblament més antic, però coincideixen en contrastar la terra tropical d’origen d’aquests pobladors, Hawaiki, amb la climatologia temperada d’Aotearoa.

Els jaciments del Període Inicial (1250-1450 d.C.) d’Aotearoa assenyalen que els pobladors depenien d’una dieta variada de recursos animals marins i terrestres. Eren poblacions nòmades, que realitzaven circumnavegacions al voltant de les dues illes principals. També introduïren collites hortícoles procedents de la Polinèsia Oriental. Transformaren el paisatge a gran escala. La caça especialitzada en grans mamífers marins i aus terrestres (moa) adquirí gran rellevància.

En el Període Mitjà o Transicional (1450-1650 d.C.) i, encara més en el Període Tradicional (1650-1769 d.C.), hi hagué una tendència cap a un assentament més regionalitzat. A Te Ika-a-Maui (l’illa del Nord) hi hagué una intensificació hortícola més marcada que a Te Waipounamu (l’illa del Sud). Tot i amb tot, les activitats recol·lectores (mahinga kai) continuaren.

A la Conca del riu Waikato, al voltant de la ciutat de Hamilton (Kirikiriroa), les històries orals, els relats etno-històrics i el registre arqueològic ha permès definir el Complex Hortícola de Waikato. Des del segle XVI s’hi hauria fet una horticultura intensiva, gràcies als sòls al·lofànics derivats de tefra, rics en carboni orgànic i amb un bon drenatge i aireig.

Els principals tubercles cultivats pels maoris eren la kūmara i, en menor mesura, el taro i l’uhwikāho (Dioscorea alata). Tots ells foren introduïts a Aotearoa des de la Polinèsia Oriental, possiblement en diferents etapes. La base de la intensificació hortícola foren els aclariments de boscos ja iniciats des del 1250 d.C. A Waikato els horts eren establerts després d’abatre arbres i cremar-hi les soques. Els sòls eren adobats amb material lític (sorra i grava), que era extret del subsòl.

Els jaciments arqueològics assenyalen aquesta activitat hortícola, alhora que mostren una absència de restes faunístiques (de fauna marina, fluvial o terrestre).

Kinaston et al. presenten en aquest treball una investigació sobre les vides de set tūpuna que haurien viscut entre el 1700 i el 1780, i que foren enterrats en una fossa. En primer lloc fan una descripció del ritual de soterrament d’aquestes kōiwi tangata, i seguidament un estudi osteològic i una anàlisi d’esmalt dentari per fracció isotòpica i peptídica. També fan una determinació del sexe cromosòmic. Les dades permeten deduir pràctiques de deslletament i lloc de residència durant la infantesa.

Set kōiwi

Kinaston et al. presenten resultats de la distribució isotòpica de la col·làgena òssia de set kōiwi. Tan sols de dos individus (Kōiwi 2 i Kōiwi 4) presentaven primers molars permanents, i és d’ells que es publiquen dades de pèptids d’esmalt, de fracció isotòpica (δ13C i δ15N) de dentina i de fracció isotòpica (δ13C, 87Sr/86Sr) d’esmalt.

Pèptids d’esmalt

Tant de Kōiwi 2 com de Kōiwi 4 es recuperaren pèptids d’amelogenina de les mostres de dents. Kōiwi 4 presenta els pèptids AMEL-X i AMEL-Y, indicatius de sexe cromosòmic masculí. Kōiwi 2 tan sols presenta pèptids AMEL-X, i se’n dedueix un sexe cromosòmic femení.

Les fraccions isotòpiques δ13C i δ15N de col·làgena òssia

De tots set individus es van poder prendre mostres de col·làgena òssia de prou qualitat (amb un %N d’entre 11-16%; amb un %C > 30%; i una ratio C:N d’entre 2,9 i 3,6).

Kinaston et al. admeten que es tracta d’una mostra petita, de 3 adults i de 4 no-adults. Aventuren la dada que els adults tenien un valor de δ15N un 0,7‰ superior als no-adults, entre que el valor de δ13C seria més semblant. Els no-adults presentaven una edat osteològica d’entre 5 i 15 anys.

Les fraccions isotòpiques δ13C i δ15N de dentina

Les mostres de micropunxada de dentina segueixen un criteri de qualitat semblant al de la col·làgena, per bé que la ratio C:N s’hauria de situar entre 3,1 i 3,6.

Per als dos individus analitzats, Kōiwi 2 i Kōiwi 4 es fa una comparació dels valors de δ13C de la dentina coronal de la junció cemento-esmalt, i del carbonat de l’esmalt. Això permet una estimació de la contribució a la dieta de plantes C3 i de plantes C4/aliments marins durant el període d’infantesa (1,9-3,5 anys d’edat). Kōiwi 2 i Kōiwi 4 seguien una dieta basada en plantes terrestres C3.

La fracció isotòpica d’estronci de l’esmalt dentari.

La ratio 87Sr/86Sr és informativa d’origen geogràfic si hom atén al mapa isotòpic d’estronci d’Aotearoa. En efecte, la ratio depèn del lloc de residència en el període d’infantesa (1,9-3,5 anys d’edat). Kōiwi 2 i Kōiwi 4 haurien crescut probablement a Tamahere, o potser als Llacs de Rotorua. No obstant, Kinaston et al. pensen que l’edat primerenca de la mort (7-9 anys en el cas de Kōiwi 2; i 9-15 anys en el cas de Kōiwi 4) s’adiu amb un origen local a Tamahere.

Localitat i dieta vegetal

Les dades isotòpiques òssies i dentals dels set tūpuna de Tamahere indiquen una dieta basada principalment en vegetals. Cal pensar en una dieta basada en plantes C3 com la kūmara i, en menor mesura, taro i uwhikāho. Kinaston et al. descarten altres fonts vegetals atenent a un desgast dental no pas sever. Ara bé, aquesta dieta vegetal es tradueix en una taxa elevada de caries.

Els valors isotòpics de col·làgena òssia i de dentina representen principalment la proteïna de la dieta, ja que són els aminoàcids procedents dels aliments els qui es vehiculen preferencialment per a la síntesi de teixit. Les dades dels individus de Tamahere reflecteixen una relativa absència d’aliments rics en proteïna com carn o peix. Efectivament els valors baixos en la col·làgena de δ13C i δ15N indiquen una font proteica de baix nivell tròfic, concretament de plantes terrestre que fan la fotosíntesi C3. El consum de proteïna animal devia ser esporàdic, potser aus silvestres, o bé kurī (Canis familiaris) o kīore (Rattus exulans) alimentats amb kumara i altres tubercles.

Mig mil·lenni després de la colonització inicial d’Aotearoa, els maoris de Waikato ja havien desenvolupat plantacions prou productives com per collir emmagatzemar prou tubercles per a fer-ne el principal aliment durant tot l’any, per bé que el cultiu de la kūmara és estacional. A la regió hi hauria hagut uns 500 horts, i 200 llocs fortificats (pā). Un subproducte de l’activitat hortícola foren milers de fosses excavades prop dels rius Waikato i Waipā.

Aquesta dieta vegetal impactava en el deslletament dels infants. Kōiwi 2 mostra la caiguda en el valor de δ15N de la dentina entre el naixement i els 2,5 anys d’edat. Kōiwi 4 hauria seguit un deslletament complet cap als 3,2 anys d’edat.

L’enterrament en fossa on es trobaren les restes d’aquests individus era secundari i col·lectiu. La tradició oral explica aquests enterraments secundaris amb l’objectiu d’evitar que els enemics s’apoderessin de les restes d’enterraments primaris per robar-ne la força vital (mana). Les restes humanes analitzades no mostres signes de violència però sí marques de tall postmortem.

Lligams:

- Horticultural intensification and plant-based diets of 18^th century CE Waikato Māori in Aotearoa New Zealand. Rebecca L. Kinaston, Sian Keith, Beatrice Hudson, Jonny Geber, Torsten Kleffmann, Claudine Stirling, Malcolm Reid, David Barr, Robyn Kramer, Emma Sudron & Waka Kotahi Tangata Whenua Working Group. Nature Communications 17: 3040 (2026).

La combinació TXA11114+Levoxfloxacina contra el bacteri ‘Pseudomonas aeruginosa’ multiresistent

Farmacologia: Ajit Parhi i col·laboradors seus treballen per a TAXIS Pharmaceuticals. En un article a la revista Antibiotics, amb Jesus D. Rosado-Lugo, Pratik Datta i Ahmad Altiti com a primers autors, expliquen la descoberta de TXA11114, un inhibidor de la bomba d’extrusió, que potencia l’eficàcia de la levofloxacina conra el bacteri Pseudomonas aeruginosa. Les formes multiresistents de P. aeruginosa constitueixen una amenaça clínica. Bona part de la multiresistència d’aquests microorganismes s’expliquen per bombes transmembrana que tenen la capacitat de reduir les concentracions intracel·lulars d’antibiòtics. Rosado-Lugo et al. han identificat i caracteritzat una petita molècula, catalogada per la seva companyia com a TXA11114 que actua com un inhibidor d’aquestes bombes. Això fa que tingui la capacitat de restaurar l’activitat antibacteriana de la fluoroquinolona levofloxaciona contra P. aeruginosa multiresistent. Ho han avaluat en assaigs de concentració mínima inhibidora sobre panells d’isolats clínics d’aquest bacteri. També hi han aplicat assaigs d’acumulació de levofloxaciona o de bromur d’etidi, mesures de permeabilitat de membrana externa, i seqüenciació genòmica de mutants amb potenciació alterada. L’eficàcia in vivo l’han mesurada en models d’infecció en ratolí de cuixa i de pulmó. També han realitzat assaigs de citotoxicitat i perfils farmacocinètics. La combinació TXA11114-levofloxacina és capaç de reduir en més d’un ordre de magnitud la càrrega bacteriana en les infeccions murines: ho fa d’una manera més eficaç que la monoteràpia de levofloxacina. TXA11114 actua com a inhibidor de bombes, la qual cosa augmenta l’eficàcia no tan sols de la levofloxacina sinó també de antibiòtics beta-lactàmics, tetraciclines, cloramfenicol o trimetoprim-sulfametoxazol. Els autors tenen la intenció d’avaluar altres inhibidors de bombes i d’aclarir també quina és la diana molecular exacta de TXA11114.

TXA11114 és capaç d’inhibir bombes d’excreció, la qual cosa fa que augmenti els nivells intracel·lulars d’antibiòtics fins al punt de potenciar-ne l’activitat tant in vitro com in vivo

La lluita contra les resistència a agents antimicrobians

Els microorganismes resistents a antibiòtics provoquen anualment més d’un milió de morts de forma directa, i quatre milions més de forma associada. La tendència és que la taxa de resistència dels microorganismes infecciosos pugi.

En els patògens bacterians gramnegatius bona part de la resistència s’explica per múltiples determinants, ajudats per la impermeabilitat de la membrana externa (que és la base de la negativitat de la tinció Gram amb cristall violeta). Un exemple d’aquests bacteris és Pseudomonas aeruginosa, habitual en infeccions nosocomials i/o cròniques. Moltes soques d’aquesta espècie presenten resistències, i una minoria ho fan de manera múltiple o extensa.

La resistència es pot basar en una reducció de l’absorció d’antibiòtic, en una metabolització o inactivació enzimàtica, o una extrusió activa.

Bona part del sistemes d’extrusió són catalitzats per una família de transportadors tripartits RND (resistència-nodulació-divisió). Rosado-Lugo et al. tenen especial interès en inhibidors d’aquestes bombes, amb la idea de fer-los servir en combinació amb antibiòtics. A TAXIS Pharmaceuticals ja han identificat prèviament TXA01182 i TXA09155. Sobre aquestes molècules pensaren en la introducció de substituents β-fluor que n’augmentessin la lipofilicitat.

La síntesi d’anàlegs fluorinats

La monofluoració de TXA01182 en C-3 produeix TXA11114. Si el procés es fa en C-4, apareix TXA11164. La difluoració en C-3 i C-4 genera TXA12027. Aquests canvis produeixen alteracions en els valors de pKa.

La potenciació de la levofloxacina

Les molècules resultants de la fluoració foren combinades amb la levofloxacina en un assaig d’activitat antibacteriana contra P. aeruginosa ATCC 27853. L’assaig mostrava que tan sols TXA11114 tenia la capacitat de multiplicar per vuit l’activitat antibacteriana de la levofloxacina.

La potenciació d’altres antibiòtics

En altres assaigs, TXA11114 mostrà capacitat per potenciar l’acció d’altres antibiòtics contra P. aeruginosa. La potenciació més forta s’assolia amb tetraciclines.

La potenciació de l’acció de la levofloxacina contra isolats clínics de P. aeruginosa

TXA11114 era capaç de multiplicar per vuit o més l’activitat antibacteriana de la levofloxacina contra el 85% dels isolats clínics de CDC de P. aeruginosa. De 20 isolats multiresistents, 13 passaven a ésser susceptibles a levofloxacina gràcies a TXA11114.

TXA11114 no afecta la integritat de la membrana bacteriana

Rosado-Lugo et al. aplicaren un assaig de citometria de flux basada en iodur de propidi per assajar la permeabilització de la membrana interna de P. aeruginosa. La permeabilització de la membrana exterior era assajada amb nitrocefina.

Amb aquests assaigs van constatar que TXA11114 no produeix disrupcions de membrana en concentracions per sota de 25 μg/mL.

TXA11114 bloca l’extrusió de bromur d’etidi

TXA11114 té la capacitat d’inhibir l’extrusió de bromur d’etidi per part de P. aeruginosa ATCC 27853. Aquesta capacitat es pot seguir a través de la fluorescència induïda pel bromur d’etidi en reaccionar amb l’ADN bacterià.

P. aeruginosa DA7232 és altament resistent a la levofloxacina degut a mutacions en la ADN-girasa (gyrA-T83I) i la topoisomerasa IV (parC-S80L). No obstant, quan TXA11114 assoleix una concentració de 6,25 µg/mL n’hi ha prou amb 1 µg/mL de levofloxacina per inhibir aquesta soca bacteriana. La fluorescència indica que aquest efecte és degut a una acumulació intracel·lular de levofloxacina.

L’acció de TA11114 sobre el potencial de membrana interna i el contingut intracel·lular d’ATP

Les bombes RND requereixen per al seu funcionament un potencial de la membrana interna on són ancorades. Aquest potencial es pot visualitzar amb el fluorocrom DiOC2(3), que vira de verd a vermell si no hi ha potencial. TXA11114 no indueix despolarització de membrana.

TXA11114 tampoc no indueix una depleció d’ATP.

TXA11114 potencia l’acció de la levofloxacina en soques bacterianes que sobreexpressen bombes d’extrusió

La mutació de pèrdua de funció del gen nalB provoca en P. aeruginosa una sobreexpressió de la bomba d’extrusió MexAB-OprM. Aquesta és la base de la resistència d’alguns isolats clínics a cefalosporines, fluoroquinolones o aminoglucòsids.

TXA11114 és capaç de potenciar l’efecte de la levofloxacina en una d’aquestes soques, K1455.

TXA11114 prolonga l’efecte post-antibiòtic de la levofloxacina

Els agents antimicrobians, fins i tot una vegada eliminats del medi, indueixen un endarreriment del creixement bacterià durant un període. Això s’anomena ‘efecte post-antibiòtic’, que podem interpretar com el temps necessari per a recuperar-se’n de l’efecte.

En P. aeruginosa ATCC 27853, l’efecte post-antibiòtic de la levofloxacina és de 4,9 hores. Aquest període, però, podia allargar-se a 6,3 hores si hi havia hagut presència de TXA11114.

La inducció de resistència

L’exposició de P. aeruginosa ATCC 27853 a levofloxacina indueix la selecció de mutants espontàniament resistents a aquest antibiòtic. Ara bé, en presència de TXA11114, no apareix aquesta resistència espontània.

La resistència a TXA11114

L’exposició de P. aeruginosa ATCC 27853 a TXA11114 provoca l’aparició de colònies resistents a una baixa freqüència. Aquesta resistència s’adquireix per mutacions de pèrdua de sentit del gen ompH, que codifica per una xaperona de membrana exterior. Paradoxalment, aquests mutants tornen més susceptibles a un ventall d’antibiòtics.

TXA11114 promou la mort bacteriana per levofloxacina

TXA11114 per ella mateixa no afecta el creixement de P. aeruginosa. És en combinació amb levofloxacina que enforteix la cinètica bactericida.

El perfil farmacocinètica de TXA11114

TXA11114 és una molècula prometedora per la seva alta solubilitat aquosa, cosa que pot afavorir la seva biodisponibilitat oral. Té una semivida de més de 2 hores en plasma sanguini humà, de gos, de rata o de ratolí. Té una semivida de més d’1 hora en presència de microsomes hepàtics. La unió a proteïnes plasmàtics depassa el 98%. No mostra efectes citotòxics contra les línies cel·lulars HEK293T i A549.

El potencial cardiotòxic de TXA11114

Rosado-Lugo et al. han examinat la inhibició induïda per TXA11114 sobre els canals iònics Nav1.5, hERG i Cav1.2. Encara que els valors són baixos, caldria fer estudis a diferents concentracions.

El potencial nefrotòxic de TXA11114

Rates mascles adultes Sprague Dawley foren exposades a una injecció de TXA11114 (10 mg/kg, IV, QD). Les anàlisis de sang al cap de 24 hores no indicaven marcador de lesió renal.

El perfil farmacocinètic de la combinació TXA11114+levofloxacina

En un model d’infecció pulmonar en ratolí per P. aeruginosa, la farmacocinètica de TXA11114 no es veia afectada per la presència de levofloxacina.

El perfil de toxicitat aguda de TXA11114

En ratolins femella s’establí que la dosi màxima tolerable de TXA11114 era superior a 60 mg/kg.

La combinació TXA11114+levofloxacina en infeccions murines de cuixa i de pulmó

En la infecció a la cuixa per P. aeruginosa, TXA11114 no afectava la càrrega bacteriana. La levofloxacina per ella sola podia reduir la càrrega bacteriana, però ho feia encara millor en combinació amb TXA11114.

Quelcom semblant s’observava en la infecció de pulmó per aquest bacteri.

Lligams:

- TXA11114: Discovery of an In Vivo Efficacious Efflux Pump Inhibitor (EPI) That Potentiates Levofloxacin Against Pseudomonas aeruginosa. Jesus D. Rosado-Lugo, Pratik Datta, Ahmad Altiti, Yongzheng Zhang, Jun Lu, Yi Yuan, Ajit K. Parhi. Antibiotics 15: 346 (2026).

El naixement d’un catxalot

Zoologia: Alaa Maalouf és investigador principal al Projecte CETI, que treballa en la comprensió del llenguatge dels catxalots. En el marc d’aquest projecte fan un seguiment a través de drons de grups de catxalots. Fou així com documentaren el 8 de juliol del 2023 el comportament de diversos individus en el naixement d’un catxalot al Carib. El grup on vivia la mare era format per dos llinatges matrilineals. Una femella membre de la família de la mare dirigí l’assistència al part, i tots els altres individus es dedicaren a fer pujar el nounat.

Maalouf et al. expliquen que la cooperació entre individus sense parentiu durant el naixement expressa la complexitat social del catxalot. En el marc del seguiment amb drons d’un grup de catxalots comprovaren com altres femelles del grup ajudaven la mare, incloent-hi individus que no hi tenien relació familiar o social.

La cooperació en el catxalot

La cooperació en els cetacis odontocets és especialment viscuda en societats complexes. En aquestes societats els individus s’agregen en famílies o bandes al seu torn integrades en clans.

En el catxalot (Physeter macrocephalus) la unitat social bàsica consisteix en múltiples llinatges matrilineals que tenen cura en comú de les cries i de la cerca d’aliments fins a constituir una associació de llarg termini.

En els cetacis cada individu femella té un nombre petit de descendents, que requereixen un temps relativament llarg fins que no arriben a l’edat adulta. El moment del part és especialment sensible. Els nounats tenen poca flotabilitat, i requereixen el suport d’adults per poder arribar a la superfície i respirar.

Un part del 8 de juliol del 2023

El 8 de juliol del 2023, a les 09:50, l’equip de recerca del Projecte CETI detectà una reunió a la superfície de les onze balenes que formaven part de la ‘Unitat A’ que seguien prop de l’illa de Dominica. Sabien que aquesta Unitat A era formada per dos grups matrilineals, genèticament diferenciats (bo i compartir haplotip mitocondrial) i que habitualment s’alimentaven per separat. Resultava estrany veure’ls plegats i a la superfície durant força estona.

Dos drons aeris registraren l’esdeveniment. A les 11:12 havia començat ja el part, i les aletes del nou nat ja emergien de la mare (Rounder, balena #5714). El procés durà 34 minuts. Altres femelles adultes es posicionaven al costat d’ella. A les 11:46 l’aparició de plomes de sang, seguides de la visió del nou nat, provocà la reacció del grup: els individus es tornaven per aixecar el nounat fins a fer-lo emergir. Aquesta fase de post-part es perllongà durant una hora. Els catxalots romanien plegats. També hi hagué passades de dofins (Lagenodelphis hosei) i balenes pilot (Globicephala macrorhynchus).

No fou fins passades unes hores que la unitat es dispersà gradualment en petits grups.

Maalouf et al. desenvoluparen eines per extraure dades de posició, identitat i interaccions a partir de les imatges de drons. Hom disposa de dades des del 2005 sobre el comportament d’aquest grup. Normalment hi ha una forta homofília, és a dir que els individus es relacionen segons el parentiu. Però en el moment del part, els dos grups familiars eren barrejats.

Els individus més implicats en el part foren, naturalment, la mare, una seva mig-germana, una jove sense parentiu i una femella gran del mateix llinatge. Però tots els membres de la unitat participaren en el suport del nounat.

Lligams:

- Cooperation by non-kin during birth underpins sperm whale social complexity. Alaa Maalouf, Joseph DelPreto, Maxime Lucas, Simone Poetto, Jacob Andreas, Antonio Torralba, Shane Gero, Giovanni Petri, Daniela Rus, and David F. Gruber. Science 391: 1355-1360 (2026).

La geometria aritmètica (Gerd Faltings, Premi Abel 2026)

Avui l’Acadèmia Noruega de Ciències i Lletres ha anunciat la concessió del Premi Abel 2026 a Gerd Faltings «per la introducció d’eines potents en geometria aritmètica i per resoldre les conjectures diofantines de Mordell i Lang.». El premi té una dotació de 7,5 milions de corones noruegues, fornides pel Ministeri d'Educació.

Gerd Faltings

Gerd Faltings (*Buer, Gelsenkirchen, 28.7.1954) és fill d'un físic i d'una química. De primer s'orientà per la física però al final decidí estudiar matemàtiques en haver-hi guanyat concursos en secundària. Es graduà a la Universitat de Münster i, després del servei militar, realitzà la tesi doctoral sota la supervisió de Hans Joachim Nastold sobre la macaulyficació en àlgebra commutativa (1978). Realitzà un postdoctorat a Harvard sobre geometria algebraica d'inclusions toroidals (1979). S'habilità a Münster en geometria formal i cohomologia local. Com a professor a la Universitat de Wuppertal (1982) guanyà prestigi en demostrar la conjectura de Mordell i formular així el teorema segon el qual una corba de genus major d’1 sobre el camp dels nombres racionals té un nombre finit de punts racionals (1983). En el 1984 es casà amb la també matemàtica de la Universitat de Wuppertal Angelika Tschimmel. El 1985 esdevingué professor de Princeton, on naixerien les dues filles del matrimoni, Christina i Ulrike.

A Princeton investigà les compactificacions toroidals i la teoria p-àdica de Hodge. Amb Gisbert Wűstholz demostrà el teorema de Roth sobre aproximacions diofantines de nombres algebraics. Aquest i altres treballs en geometria algebraica li valgueren la Medalla Fields en el 1986. Més endavant encara demostraria la conjectura Mordell-Lang segons la qual les varietats algebraiques de tipus general no tenen subconjunts densos de punts racionals.

El 1994 retornà amb la família a Alemanya ingressant en l’Institut Max Planck de Matemàtiques de Bonn (MPI). Entre el 1995 i el 2023 fou director de l’MPI. Hi va treballar en espais de mòduls, introduint el concepte de cobertes gairebé d’étale. Ara, com a director emèrit del MPI, encara fa recerca en geometria aritmètica.

Conjectures diofantines de Morrell i Lang

Podem entendre les equacions diofantines com a equacions polinòmiques de nombres racionals. La teoria de Galois s’adreçà a la dimensió zero de les equacions diofantines. La dimensió una es correspon a les corbes, que poden classificar-se segons el seu genus: si l’esfera té un genus de 0, el torus té un genus d’1, de tal manera que podem dir que el nombre de genus equival als forats d’aquestes superfícies tridimensionals.

Si l’esfera o el disc tenen un genus de 0, el torus un genus d’1, i la tetera un genus de 2, el genus de 3 es correspondria a un pretzel. Podem dir que el genus d’una corba complexa és el nombre de forats de la superfície real de Riemann de dues dimensions corresponent.

El teorema de Hasse-Minkowski s’adreça al problema diofantí de corbes de genus zero.

Una corba de genus u es correspon a una corba el·líptica. Henri Poincaré (1854-1912) conjecturà en el 1901 que el grup de punts racionals d’una corba el·líptica segueix una generació finita. Aquesta conjectura fou demostrada per Louis J. Mordell (1888-1972) en el 1922, qui alhora conjecturà que una corba de genus dos o superior té únicament un nombre finit de punts racionals.

La conjectura de Mordell romangué com el problema diofantí obert central fins la demostració citada per Faltings del 1983 (Faltings, 1983). Per comptes de fer-ho a través de l’aproximació diofantina, Faltings ho aconseguí a través de la conjectura de John Tate (1925-2019) sobre cicles algebraics i la d’Igor Shafarevich (1923-2017) sobre varietats abelianes. Segons el teorema de Faltings, per a qualsevol corba plana llisa de grau quatre o superior hi ha un nombre finit de punts racionals. Un cas especial d’aquestes corbes són les corbes de Fermat xⁿ+yⁿ=zⁿ, per a un exponent n ≥ 4.

L’aproximació diofantina a la conjectura de Mordell que havien intentat André Weil (1906-1998) i Carl Ludwig Siegel (1896-1981) reeixí en el 1989 amb Paul Vojta. A partir del treball de Vojta, Faltings (1991) aconseguí demostrà la conjectura de Mordell-Lang de subvarietats de varietats abelianes. La conjectura de Mordell-Lang era una generalització de la conjectura de Mordell en el sentit que una varietat abeliana generalitza una corba el·líptica, en ésser una varietat projectiva completa amb una estructura de grup. Segons la conjectura de Mordell-Lang tots els punts racionals continguts en la unió d’un nombre finit de subconjunts d’una subvarietat es tradueixen en una subvarietat abeliana. La demostració de Faltings de la conjectura de Mordell-Lang es fonamenta en una aproximació diofantina (teorema del producte de Faltings) que generalitza el teorema de Klaus F. Roth (1925-2015) sobre l’aproximació de nombre algebraics per nombres racionals (Faltings & Wüstholz, 1994).

Geometria aritmètica

La teòrica clàssica de Hodge relaciona la topologia de varietats complexes amb la llur geometria diferencial. La teoria p-àdica de Hodge estudia les estructures naturals de la cohomologia de varietats algebraics sobre camps p-àdics. Si les accions de Galois codificaven la informació aritmètica d’aquests camps, les de Frobenius en codifiquen la informació geomètrica.

Faltings demostrà les principals conjectures formulades per Tate i per Jean-Marc Fontaine (1944-2019) en la teoria p-àdica de Hodge. A través de la correspondència p-àdica de Simpson, Faltings n’estengué l’abast a un context no-abelià. La cohomologia Betti de la teoria clàssica de Hodge té la seva correspondència en la cohomologia étale p-àdica i en la cohomologia de Rham.

El teorema de la puritat de Faltings i les extensions gairebé étale han permès el desenvolupament de la teoria p-àdica de Hodge i de l’àlgebra commutativa. Les corbes el·líptiques sobre els nombres complexos es parametritzen per isomorfismes amb punt de la corba modular, la qual resulta del quocient de pla mitjà-superior del grup de matrius d’integrals dos a dos de determinant u a través de transformacions fraccionals lineals.

Lligams:

- Endlichkeitssätze für abelsche Varietäten über Zahlkörpern. G. Faltings. Inventiones mathematicae (1983).

- Diophantine Approximation on Abelian Varieties. Gerd Faltings. Annals of Mathematics 133: 549-576 (1991).

- Diophantine approximations on projective spaces. Gerd Faltings & Gisbert Wüstholz. Inventiones mathematicae (1994).

La fundació de la informàtica quàntica (Charles H. Bennett & Gilles Brassard, Premi ACM Turing 2025)

L’Associació de Maquinària Computacional (ACM) ha anunciat fa unes hores que concedeix el Premi Turing del 2025 a Charles H. Bennett i a Gilles Brassard ‘pel llur rol essencial en l’establiment dels fonaments de la ciència de la informació quàntica i en la transformació de la comunicació segura i la computació’. El Premi A. M. Turing de l’ACM és considerat com el Nobel de la Informàtica, amb una dotació d’un milió de US$ fornida per Google, Inc. L’epònim és Alan Mathison Turing (1912-1954), considerat el pare de la matemàtica de la computació.

Charles H. Bennett

Charles H. Bennett (*NYC, 1943) es va graduar en química a la Brandeis University (1964). Es doctorà en el 1970 a Harvard amb una tesi de simulació computacional del moviment molecular, supervisada per David Turnbull (1915-2007) i Berni Alder (1925-2020). A Harvard també treballà amb James D. Watson (1928-2025) sobre el codi genètic, feina que continuà a l’Argonne National Laboratory en l’equip d’Aneesur Rahman (1927-1987). En el 1972 ingressà a la IBM Research, on treballà en el desenvolupament teòric d’un aparell reversible en termes de lògica i de termodinàmica capaç de computacions generals. Conclogué que la incapacitat de tal aparell, a l’estil del dimoni de Maxwell, de trencar la segona llei de la termodinàmica s’havia de trobar en el cost termodinàmic de destruir informació (Bennett, 1982). Encara avui treballa a IBM Research en la termodinàmica i mecànica quàntica de la criptografia i la teoria de la informació.

Gilles Brassard

Gilles Brassard (*Montréal, 20.4.1955) es va graduar a la Université de Montréal, on també realitzà un mestratge. Es va doctorar en ciència computacional en el 1979 a la Cornell University amb una tesi sobre criptografia supervisada per John Hopcroft (*7.10.1939). Llavors tornà a la Université de Montréal on desenvolupà la seva carrera docent i de recerca.

La informàtica quàntica

Bennett i Brassard són considerats fundadors de la ciència de la informació quàntica. Aquesta disciplina, a cavall de la física i de la ciència computacional, tracta els fenòmens de la mecànica quàntica com a recursos en el processament i transmissió d’informació.

Fou en el 1984 quan Bennett i Brassard presentaren un protocol de criptografia quàntica (Bennett & Brassard, 1984). Aquest protocol es coneix actualment amb les sigles dels autors i de l’any com a BB84, i és considerat el primer protocol pràctic de criptografia basada en la mecànica quàntica. En la comunicació a la Conferència Internacional de Computadors, Sistemes i Processament de Senyal de Bangalore del desembre del 1984, Bennett & Brassard mostraven que dues parts podien establir una clau d’encriptació secreta amb una seguretat garantida per les lleis de la física. Aquesta garantia implicava que un tercer agent, malgrat que fos dotat amb un poder computacional il·limitat a través d’un ordinador quàntica, no podria descobrir-la.

L’encriptació per sistemes informàtics té uns antecedents teòrics ben antics. Claude Shannon (1916-2001) mostrà en el 1949 que el secret perfecte en les comunicacions entre dos parts és tan sols possible si comparteixen prèviament una clau secreta que sigui, si més no, tan llarga com el propi missatge que ha de protegir. Hom anomena aquest sistema de xifratge ‘clau simètrica’, ja que emissor i receptor comparteixen la mateixa clau: la transmissió d’aquesta clau per un canal segur resulta problemàtica. Una alternativa és l’anomenada criptografia asimètrica o de clau pública, en la que s’empren un parell de claus, una pública i una privada. En aquest cas, les claus públiques són les que es disseminen sense problemes, i és a través d’un algoritme que es calcula a partir d’elles les claus privades. Els algoritmes poden basar-se en problemes matemàtics difícils de resoldre, com ara la descomposició factorial de nombres naturals molt elevats.

Els algoritmes utilitzats en l’encriptació poden resultar inassequibles per als ordinadors convencionals sofisticats, però la computació quàntica podia fer-los front si assolia una potència adequada. Fou aquesta amenaça, que en el 1984 era purament imaginària, la que empenyé el disseny de BB84. El sistema d’encriptació BB84 assoleix una seguretat en el marc de la teoria de la informació independent d’assumir tal o tal nivell de capacitat computacional. BB84, en efecte, recorre a una propietat fonamental de la informació quàntica, la de no poder ésser copiada o mesurada sense pertorbació.

El primer computador quàntic fou desenvolupat en el 1998. Des de llavors hi ha hagut una progressió cap a computadors quàntics de major escala, de forma que l’amenaça sobre els sistemes criptogràfics convencionals de clau pública s’ha tornat més palpable. Val a dir que, paral·lelament la criptografia quàntica també ha avançat en aquestes quatre dècades, i algunes variants de BB84 ja s’utilitzen en xarxes operatives de computació quàntica, tant a través de fibra òptica com per satèl·lit. També ho ha fet el desenvolupament de sistemes clàssics de criptografia resistents a computadores quàntiques.

La teleportació quàntica

Bennett et al. (1993) mostraren com un estat quàntic desconegut ‖φ〉es pot desensemblar en informació purament clàssica i correlacions EPR purament no-clàssiques, i més endavant reconstruir-lo a partir d’elles. Emissor i receptor han de disposar prèviament la compartició d’un parell de partícules correlacionades en EPR. L’emissor fa una mesura conjunta de la seva partícula EPR i del sistema quàntica desconegut, i tramet al receptor el resultat clàssic d’aquesta mesura. En saber-ho, l’emissor pot convertir l’estat de la seva partícula EPR en una rèplica exacta de l’estat ‖φ〉que el receptor havia destruït. Per horror d’EPR (acrònim d’Einstein-Podolsky-Rosen) som davant d’un sistema de teleportació quàntica. La correlació EPR és un entrellaçament quàntic, és a dir un comportament correlacionat entre partícules distants.

Bennett et al. (1996) abordaren el problema pràctic de protegir els estats quàntics de la interacció amb l’ambient amb un protocol de purificació o destil·lació d’entrellaçament (EPP). Aquest EPP és capaç d’enfortir un entrellaçament imperfecte fins a fer-lo d’alta qualitat, factor necessari en una comunicació quàntica escalable.

L’enginyeria quàntica ja ha dut a la pràctica les idees teòriques de la teleportació, la destil·lació d’entrellaçament o el codis de correcció d’errors quàntics. Es treballa activament en el disseny de computadors quàntics tolerants a fallades, en nous algoritmes quàntics o en sistemes de comunicació quàntica de llarga distància (repetidors quàntics).

Lligams:

- 2025 ACM Turing Award.

- The thermodynamics of computation—a review. Charles H. Bennett. International Journal of Theoretical Physics 21: 905-940 (1982).

- Quantum Cryptography, or Unforgeable Subway Tokens. Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Seth Breidbart & Stephen Wiesner. Advances in Cryptology (1982).

- Quantum Cryptography II: How to re-use a one-time pad safely even if P=NP. Charles H. Bennett, Gilles Brassard & Seth Breidbart. 15th Annual ACM Symposium on Theory of Computing (1982).

- Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing Charles H. Bennett, Gilles Brassard. Proceedings of the International Conference on Computers, Systems & Signal Processing, Bangalore, India, pp. 175-179 (1984).

- Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels. Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Claude Crépeau, Richard Jozsa, Asher Peres, and William K. Wootters. Phys. Rev. Lett. 70: 1895 (1993).

- Mixed State Entanglement and Quantum Error Correction. Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin, William K. Wootters. Phys. Rev. A 54: 3824 (1996)

- Entrellaçament fotònic i computació quàntica: Aspect, Clauster, Zeliniger, Premi Nobel de Física 2022.