Christian Bentz i Ewa Dutkiewick analitzen signes convencionals de fa 40.000 anys

Paleoantropologia: L’article publicat aquesta setmana a la revista PNAS de Christian Bentz i d’Ewa Dutkiewicz, editat per Melinda Zeder, ha fet furor a les xarxes socials. És sabut que els éssers humans han gravat signes visuals en les superfícies de coves i en artefactes mòbils des de fa centenars milers d’anys. Però Bentz & Dutzkiewicz proposen que fa 40.000 això ja hauria conduït a un sistema de signes convencionals. Es refereixen a unes seqüències de signes geomètrics gravats sobre artefactes mòbils aurinyacians de Suàbia que tindrien una complexitat comparable a la dels primers signes protocuneiformes. Aquests signes s’aplicaven selectivament de forma que la densitat informativa seria superior en figures i inferior en eines. Les primeres poblacions caçadores-recol·lectores de l’home modern arribades a Europa ja disposarien d’un sistema de signes intencionals i convencionals sobre artefactes mòbils. La clau de l’estudi és la recerca sobre les propietats estatístiques del llenguatge i de l’escriptura humanes en comparació amb altres sistemes de signes.

Bentz & Dutkiewicz han analitzat un conjunt de 200 artefactes mòbils aurinyacians de Suàbia d’una antiguitat de 43.000-34.000 anys d’antiguitat que porten seqüències de signes geomètrics gravats intencionadament. Hi veuen un exemple d’emmagatzematge i compartició d’informació que ajudaria a distribuir coneixement necessari per a la supervivència i la coordinació de grups grans. En total han comptat diversos milers de signes geomètrics, sobre els que han aplicat algoritmes de classificació i models estatístics. Reconeixen la diferència clara entre aquests signes i l’escriptura moderna, però sí hi veuen una analogia amb les seqüències de signes de les primeres tauletes protocuneiformes. Les figures ornamentals d’ivori recollirien més informació que les eines d’aplicació quotidiana. No queda clar si aquesta informació és número-ideogràfica, però sí que seria prou complexa.

Suports extracorporals d’informació

La capacitat de les poblacions humanes d’emmagatzemar informació més enllà de la memòria cerebral personal es reflecteix en l’actualitat en símbols i en llenguatge escrit. Aquest és el fonament de l’Era de la Informació.

La presència de signes en el Paleolític remuntaria com a mínim a una antiguitat de 400.000 anys, però es faria molt més complexa amb l’anomenada ‘Revolució Cognitiva’. Aquesta transformació assenyalaria la transició cap al Paleolític Superior, fa uns 45.000 anys. En aquesta època l’home anatòmicament modern consolida la seva presència a l’Europa Oriental i Central. En aquestes regions vivia l’home de Neandertal. Entre els homes moderns trobem una diversitat d’objectes mòbils com eines i figures fetes d’ivori, d’os o de banya, classificades dins del tecnocomplex aurinyacià.

Els testimonis més rics de l’aurinyacià els trobem a la regió de la Dordonya, als sistemes de cova del Jura suabià i en una sèrie de jaciments de Bèlgica. Entre els artefactes trobats hi ha centenars d’objectes adornats amb seqüències de signes geomètrics.

Val a dir que en el Paleolític Mitjà, l’home de Neandertal fa 70.000-40.000 anys generava artefactes mòbils, com ara fets amb ossos de corb o de hiena, que porten incisions regulars que podrien representar informació numèrica. Encara abans, en el Paleolític Inferior, hi ha indicis d’aquests exogrames o sistemes de memòria artificial.

La novetat del Paleolític Superior consistiria en un augment quantitatiu d’aquestes marques geomètriques. Al llarg del període (fa 40.000-15.000 anys) augmentaria també la complexitat d’aquests sistemes.

Un conjunt de 260 artefactes mòbils de l’aurinyacià de Suàbia

Aquests artefactes tindrien una antiguitat d’entre 43.000 i 34.000 anys. Han estat trobats en coves de Suàbia. Consisteixen un ventall especialització d’eines per tallar carn, per treballar pells d’animals i per crear robes i cordes. També hi trobem els primers instruments musicals: flautes fetes d’os i ivori. També hi ha artefactes simbòlics com perles i penjolls d’ornamentació personal, que varien de lloc a lloc. O dotzenes de figuretes curosament tallades en l’ivori. Entre les figuretes trobem mamuts llanuts (Mammuthus primigenius), cavalls salvatges (Equus ferus), bisons (Bison priscus), óssos (Ursus spelaeus), lleons (Panthera spelaea), però també representacions antropomòrfiques de dones o criatures híbrides meitat humà i meitat lleó.

Bentz & Dutkiewicz es fixen en les seqüències de signes d’aquests artefactes portàtils. Defineixen ‘signe’ com aquella modificació d’una superfície que pot ésser percebuda i interpretada per un observador intel·ligent. Hi poden entrar marques de mossegada, de tallada, manipulacions de caire utilitari, etc. Però Bentz & Dutkiewicz es limiten als signes intencionals i no-utilitaris. Per ‘intencional’ entenen allò que no és el subproducte d’una altra activitat, com és el cas de les marques de tall que resulten de l’activitat escorxadora. Per ‘no-utilitari’ es refereixen als signes que no tenen funcions purament pràctiques vinculades a l’operació artesanal, com pot ésser els forats per fer-hi passar cordes, o incisions circulars per introduir mànecs a les puntes de llança. Com a tipus de signes intencionals i no-utilitaris trobem línies, punts, creus, estels, graelles i ziga-zagues.

Dutkiewicz ha fet la feina d’assignar els tipus de signes esmentats a caràcters UTF-8 atenent a anàlisis microscòpics.

Com a mostres comparatives, Bentz & Dutkiewicz empren tauletes procedents dels primers períodes del protocuneiforme de l’antiga Mesopotàmia: Uruk V (3500-3350 a.C.), Uruk IV (3350-3200 a.C.) i Uruk III (3200-3000 a.C.). També utilitzen una mostra de 89 llenguatges moderns expressats en 16 sistemes d’escriptura diferents.

En total resulta un cos de 3000 seqüències de signes sobre els que es fa una estatística de lingüística quantitativa: ratio tipus-objecte, entropies d’unigrama, taxes d’entropia, taxes de repetició, etc. Sobre això s’apliquen els algoritmes de classificació per distingir entre aurinyacià, protocuneiforme i escriptura moderna.

Les distribucions de trets estatístics

Les seqüències aurinyacianes i d’Uruk V tenen una entropia d’unigrama i una taxa d’entropia baixes que s’acompanyen d’una taxa de repetició relativament alta. Les seqüències d’Uruk IV i Uruk III presenten una major entropia alhora que una menor taxa de repetició. Els sistemes d’escriptura moderns són d’alta entropia i baixa taxa de repetició.

En termes de nombre de caràcters mentre l’aurinyacià en presenta una mitjana de 8 i l’Uruk V una mitjana de 7, Uruk IV puja a 13, Uruk III a 17 i l’escriptura moderna a 28.

L’anàlisi de components principals dels trets estatístics situa l’aurinyacià i l’Uruk V en la mateixa zona, amb una certa superposició amb Uruk IV i Uruk III, però ja ben diferenciats de l’escriptura moderna.

La classificació de les seqüències de signes

Les anàlisis de classificació MLP i KNN no són capaces de diferenciar entre l’aurinyacià i l’Uruk V. Sí ho fan entre l’aurinyacià i l’Uruk IV/III, i de manera perfecta entre l’aurinyacià i l’escriptura moderna.

La densitat d’informació

Les figuretes antropomorfes de l’aurinyacià són les que presenten una major densitat d’informació en els seus signes. Queden just per sota les figuretes zoomorfes. Més avall hi hauria les eines (amb un 15% menys d’informació que les figuretes d’ivori). Tubs/flautes i objectes ornamentals encara tenen menys densitat d’informació en els seus signes que les eines (un 10% menys).

Els objectes més grossos tendeixen a presentar una major densitat d’informació. El mateix passa amb els objectes gairebé complets. No hi ha diferències en termes de densitat d’informació entre els objectes de 40.000 anys d’antiguitat i els de 30.000.

La qüestió de la decoració

La regularitat de distància entre les marques és un element de valor decoratiu. Bentz & Dutkiewicz pensen que els sistemes de signes poden utilitzar-se com a decoració sense perdre valor informatiu, com passa amb la cal·ligrafia.

Els tipus de signes

La semiòtica distingeix entre els índexs, les icones i els símbols. Totes tres categories són ‘signes’. L’índex és un signe que es troba en relació causal directa amb l’objecte que representa. La icona representa un objecte a través d’una similitud amb ell. El símbol, en canvi, té una relació convencional i arbitrària (no-icònica) amb l’objecte.

Bentz & Dutkiewicz assumeixen que alguns signes aurinyacians serien índexs. Aquest seria el cas de les osques aplicades a flautes per indicar o s’han de realitzar els forats (amb una funció gairebé utilitària).

Altres signes aurinyacians serien icones. És el cas dels punts que presenten figurines de felins i de peixos, que imiten patrons observables en lleons i truites.

Quan els punts s’aparten de l’ús icònic originari passarien a la categoria de símbols, per exemple representant informació numèrica.

El significat dels signes aurinyacians

Els mateixos signes paleolítics han estat objecte d’interpretacions diferents pels estudiosos contemporanis. La presència de creus en figuretes de mamut o de cavall han estat interpretades com a icones de pèl, però també com a notacions numèriques o com a símbols de sacrifici ritual. Aquesta darrera interpretació té el suport de la presència de símbols rituals en figuretes zoomorfes realitzades per grups de caçadors-recol·lectors contemporanis.

Hom ha volgut en veure en marques de parets de coves o en artefactes portàtils la presència de calendaris lunars. Els mateixos signes han estat interpretats com a registres de cacera, anàlegs als trobats en el registre etnogràfic contemporani.

Una altra línia de recerca és la que ha posat de manifest similituds entre signes paleolítics i ideogrames sumeris, hitites, egipcis o xinesos. Els signes amb forma de branques del Paleolític podrien ésser anàlegs als ideogrames de gra o d’herba.

La hipòtesi dels ‘calendaris fenològics’ interpreta el signe Y com el de naixement, i les seqüències de línies i punts com a signes numèrics del pas del temps expressat en lunacions. Aquests calendaris fenològics ajudarien a programar l’activitat caçadora-recol·lectora en relació als canvis naturals com les migracions de preses.

La qüestió de l’escriptura

La definició filològica estàndard d’escriptura fa referència a un vincle estret entre el llenguatge parlat i les marques gràfiques que el representen.

Bentz & Dutkiewicz conclouen que els signes aurinyacians estudiats no són escriptura en el sentit estricte. Les seves propietats estatístiques són molt diferents a la dels sistemes d’escriptura del món contemporani.

La taxa de repetició adjacent d’un mateix signe és molt habitual en les seqüències aurinyacianes i molt rara en l’escriptura moderna, tant si es tracta d’un alfabet, d’un sil·labari o una logografia. De fet, en els llenguatges naturals hi ha una tendència evitar repeticions a diferents nivells: fonèmic, morfèmic, lèxic.

Dit això, Bentz & Dutkiewicz consideren que els signes aurinyacians representen un sistema de marques visibles convencionals destinat a la intercomunicació humana. Això explicaria la producció coherent dels mateixos signes per individus diferents en el decurs de llargues generacions. També tindria sentit que siguin emprats de manera més productiva en figuretes, i d’una forma selectiva: les creus apareixen en figuretes zoomorfes i en eines però no en figuretes antropomorfes; els punts apareixen més sovint en figuretes antropomorfes i de felins però no en eines.

Una taxonomia dels sistemes de signes

L’escriptura pròpiament dita, és a dir les seqüències de signes que representen llenguatge parlat, hauria aparegut, si més no, en cinc ocasions de forma independent: Mesopotàmia (2500 a.C.), Egipte, Xina, Amèrica Central i Pacífic Oriental (1500 d.C.).

El repte és trobar la relació entre aquests sistemes d’escriptura i els sistemes de signes del Paleolític.

El protocuneiforme reflectiria una transició d’una notació bàsicament numèrica a una de número-ideogràfica. La llista de signes d’Uruk V inclou 47 signes, dels quals 39 són numèrics i 8 són ideogràfics. La llista d’Uruk III (entre 150 i 350 anys posterior) inclou 838 signes, dels quals 733 són ideogràfics i 105 són numèrics.

En el període dinàstic arcaic (2500 a.C.) el protocuneiforme és adaptat per reflectir morfo-fonèticament la llengua sumèria. Això respondria a les necessitats d’una economia més complexa.

Les implicacions cognitives

El salt qualitatiu en la intel·ligència humana en el Paleolític Superior ha estat vinculat a una expansió de la capacitat d’informació. És interessant que la capacitat d’informació dels signes aurinyacians sigui comparable a la d’Uruk V.

Lligams:

- Humans 40,000 y ago developed a system of conventional signs. Christian Bentz, Ewa Dutkiewicz. PNAS (2026).

L’oligotrofització dels boscos boreals

Ecologia forestal: Kelley R. Bassett fa la tesi doctoral sobre canvis ambiental utilitzant dades de l’Inventari Nacional Suec de Boscos. En un article publicat aquesta setmana a la revista Nature, Basset et al. constaten que l’augment dels nivells atmosfèrics de diòxid de carboni (CO₂) en les darreres dècades ha reduït la disponibilitat nitrogen en els boscos boreals de Suècia. Seríem davant, doncs, d’un cas d’oligotrofització. És cert que les emissions antropogèniques de gasos amb efecte hivernacle, comporten una entrada neta de nitrogen a l’atmosfera, que contribueix a una eutrofització global. L’oligotrofització en els boscos boreals seria un contraexemple. Bassett et al. han reconstruït la cronologia de la proporció de nitrogen-15 (δ15N) en teixits vegetals representatius d’un àrea forestal sueca de 23,5 milions d’hectàrees en el període 1961-2018. Suècia és un país de contrastos latitudinals, i en un meridià de 1500 km trobem una variació en la deposició de nitrogen de l’ordre de quatre. En canvi, l’augment dels nivells atmosfèrics de CO₂ és latitudinalment uniforme. Per tot Suècia hi ha una davallada en la proporció de nitrogen-15, fins i tot en l’extrem nord, allà on la deposició de nitrogen atmosfèric és molt baixa. Els models lineals d’efectes mixtos indiquen que l’augment de CO₂ seria el principal predictor dels valors de δ15N, deixant enrere les variables de deposició de nitrogen, la temperatura o l’àrea basal forestal. Aquesta oligotrofització dels boscos boreals hauria d’ésser considerada quan modelem l’acció d’aquests ecosistemes com a embornals en el cicle global del carboni.

Bassett et al. han estudiat els patrons temporals de la proporció de nitrogen-15 i de la deposició de nitrogen en la fusta de Suècia

L’impacte de l’activitat humana en els cicles de carboni i nitrogen

El concepte original d’aquesta recerca fou formulat pel professor Michael Gundale, del Departament d’Ecologia i Gestió Forestal de la Universitat Sueca de Ciències Agrícoles, d’Umeå. Kelley R. Bassett, Gundale, Stefan F. Hupperts, Sandra Jämtgård, Jonas Fridman i Lars Östlund participaren en discussions sobre el disseny de l’estudi. Bassett gestionà tots els procediments d’arxiu i preparà les mostres per a l’anàlisi. Bassett realitzà totes les anàlisis estatístiques amb l’ajut de Hupperts en la gestió de dades i la programació en R. Bassett, Hupperts, Gundale, Jämtgård, Östlund i Steven S. Perakis analitzaren i interpretaren els resultats. Bassett redactà el primer esborrany de l’article, i tots els autors participaren en la discussió i revisió ulteriors.

Els autors agraeixen tot el personal de camp del NFI suec, del 1961 al 2018, la feina en la presa de mostres i recollida de dades. Agraeixen F. Johansson, M. Karlsson, T. Sundvall, P. Edlund i K. Spies l’ajut en els arxius. Agraeixen l’anàlisi de laboratori del Central Appalachians Stable Isotope Facility. A F. Maillard li agraeixen la revisió de l’article.

La recerca fou finançada amb la beca de Stiftelsen Gunnar och Birgitta Nordins fond (KSLA) a Bassett, i amb la de Brattås Stiftelsen, Troëdssons Stiftelsen, VR (2020-09308) a Gundale, i amb fons de la Fundació Wallenberg.

L’activitat humana té un impacte involuntari en forma de canvis ambientals, vehiculats en part per alteracions quantitatives en els cicles biogeoquímics del nitrogen i del carboni. Des del 1960, en especial, l’activitat humana ha decuplicat la taxa de creació de nitrogen reactiu (Nr). Això s’explica pel procés industrial de Haber-Bosch, per l’expansió de cultius lleguminosos i pel consum de combustibles fòssils. De fet, hom calcula que en el 2050 la creació de Nr s’haurà multiplicat per 18 des dels valors ‘pre-industrials’.

La producció humana global d’energia i aliments promou emissions de Nr, que resulten en la deposició de NHx i NOy en la superfície de la Terra. Això comporta un ‘enriquiment’ de N d’ecosistemes terrestres i aquàtics, que es tradueix en eutrofització i acidificació.

Més conegut encara és el fet que les activitats humanes han augmentat el nivell atmosfèric de CO₂ en més d’un 50% respecte dels valors preindustrials. Això comporta un estímul de la producció primària neta terrestre. En principi això no seria del tot negatiu, ja que els ecosistemes terrestres actuarien com a embornal de carboni. Ara bé, aquest augment de la productivitat primària neta interactua no tan sols amb el cicle del C sinó també el cicle del N, induint-hi una reducció de la disponibilitat de N. Això darrer conduiria a una limitació progressiva de N, és a dir a una oligotrofització d’ecosistemes terrestres. L’oligotrofització seria la conseqüència de l’estímul del CO₂ atmosfèric sobre el creixement vegetal i la captació de N: la disponibilitat de N en el sòl es veuria reduïda. Els teixits vegetals tendeixen llavors a augmentar la ratio C:N, la qual cosa estimula la immobilització de N microbià en el procés de descomposició detrítica. Tot plegat fa difícil preveure quina serà l’evolució del cicle del N en els diferents ecosistemes.

Disposar de sèries històriques de valors vegetals de δ15N pot ajudar a reconstruir la disponibilitat de nitrogen de diferents sòls i ecosistemes. Quan la disponibilitat de nitrogen és alta, els valors de δ15N són superiors. Això s’explica per la fraccionalització isotòpica entre el nitrogen-14 (majoritari) i el nitrogen-15 (nitrogen pesant) en processos ecosistèmics com la captació de nitrogen per les plantes, la volatilització d’amoni del sòl, la nitrificació, la lixiviació de nitrats o la desnitrificació. En boscos, el fongs micorrízics tendeixen a acumular nitrogen-15, i transfereixen als arbres una quantitat relativa superior de nitrogen-14.

Una cronologia de δ15N

Bassett et al. han analitzat els valors de δ15N de 1609 mostres de nuclis de fusta obtinguts d’arbres per perforació entre el 1961 i el 2018. La dendrocronologia d’aquests nuclis fa que el temps representat pels diferents anells vagi del 1950 al 2017. L’àrea forestal representada per aquestes mostres és de 23,5 milions d’hectàrees.

La variable que més els interessa és δ15N. Pensen que el %N de la fusta no seria un bon indicador de limitació de N, ja que els nivells de nitrogen de la fusta és, en general, massa baix.

Les determinacions isotòpiques es dugueren a terme al Central Appalachians Stable Isotope Facility (CASIF), a Frostburg, Maryland.

Les dades de temperatura mensual provenien de CRU TS v4.07. Les de CO₂ provenien de l’estació de Pallas-Sammaltunturi, a Finlàndia. Les dades de deposició de nitrogen provenien de ISIMIP3a.

Les mostres analitzades tenen un gradient latitudinal de 1500 km. En aquest gradient trobem diversos nivells de deposició de Nr: en l’actualitat a l’extrem meridional els valors de deposició són quatre vegades superiors als que trobem en l’extrem septentrional. Val a dir que les polítiques de reducció d’emissions ja han tingut un impacte a la Suècia meridional en els valors de deposició total de Nr i de NOy.

Les mostres de fusta analitzades corresponen a dues espècies: Picea abies (L.) H. Karst i Pinus sylvestris L. Els arbres pertanyien a classes d’edat similars (de 41 a 60 anys).

Bassett et al. dividiren Suècia en quatre regions: Nord, Central, Sud-Oriental i Sud-Occidental. Si al Nord la deposició de Nr és de ≤3 N kg ha⁻¹ any⁻¹, a la regió sud-occidental més industrialitzada fou de 12 N kg ha⁻¹ any⁻¹ en el pic de final dels anys 1990.

Els valors de δ15N tendien a davallar a un ritme anual entre −0,01‰ i −0,07‰.

Els factors darrera de la variació de δ15N

Bassett han construït models d’efectes mixtos lineals per comparar la capacitat explicativa de diferents variables: nivell atmosfèric de CO₂, deposició atmosfèrica de Nr, temperatura mitjana anual, canvi de temperatura i àrea basal total.

Els models indicaven que el CO₂ és el predictor més fort dels valors de δ15N. Per a P. sylvestris un augment d’1 ppm en la concentració atmosfèrica de CO₂ es tradueix en una davallada de δ15N de −0.04 ± 0.005‰. Per a P. abies, la davallada equivalent és menys marcada (−0.028 ± 0.005‰). Així doncs l’augment de CO₂ promou l’oligotrofització de l’ecosistema forestal boreal de Suècia. La diferència entre espècies podria explicar-se pel fet que P. sylvestris té una taxa superior en el recanvi d’acícules, la qual cosa fa que sigui inferior en termes d’eficiència d’ús de N.

Bassett no troben relació entre variables de deposició de Nr amb els valors de δ15N. Sí que hi ha una feble correlació positiva entre la deposició de N total i els valors de δ15N.

La correlació positiva entre la temperatura decadal o anual i els valors de δ15N podria atribuir-se al fet que una major temperatura ambiental accelera el cicle de nitrogen i la fraccionació isotòpica d’aquest element.

Les implicacions de l’oligotrofització dels boscos boreals

No és el primer estudi que troba un declivi en les cronologies de δ15N dels boscos boreals. Els resultats de Bassett et al. indiquen que el principal responsable d’aquest declivi és l’augment dels nivells atmosfèrics de CO₂.

Els boscos boreals tenen un paper important en el cicle global de C. Constitueixen un important reservori de C terrestre: si bé suposen tan sols el 17% de la superfície emergida, emmagatzemen el 32% del C terrestre.

L’augment dels nivells atmosfèrics de CO₂ estimula la fotosíntesi, el creixement i la demanda de N de les coníferes. L’acumulació superior de biomassa capta més N del sòl. D’altra banda, l’efecte ‘fertilitzant’ del CO₂ condueix a un augment de la ratio C:N en els teixits vegetals, de manera que la fullaraca també tindrà una ratio C:N més elevada, la qual cosa estimula la demanda N dels microorganismes descomponedors i també la immobilització de N per part de la microbiota del sòl.

Les dades forestals de Suècia indiquen que des dels anys 1950 hi ha hagut una tendència a l’augment de la biomassa de pins i avets a totes les regions. Ara bé, en les darreres dècades aquest augment comença a frenar-se possiblement per la disminució de disponibilitat de N i per una major exposició a sequeres i malalties.

En calcular el balanç de C del bosc boreal cal recordar que l’estoc de carboni dels sòls boreals és cinc vegades superior a l’estoc de carboni de la biomassa de les parts aèries de la vegetació. En qualsevol cas, la interferència en el cicle del N pot posar en perill el rol dels boscos boreals com a embornal en el cicle del C.

Lligams:

- Rising atmospheric CO2 reduces nitrogen availability in boreal forests. Kelley R. Bassett, Stefan F. Hupperts, Sandra Jämtgård, Lars Östlund, Jonas Fridman, Steven S. Perakis & Michael J. Gundale. Nature 650: 629-635 (2026).

- Riksskogstaxeringen, a la pàgina web de la Sveriges Lantbruksuniversitet.

El genoma de ‘Psychrobacter’ SC65A.3, un bacteri preservat en una cova de glaç de 5000 anys d’antiguitat

Bacteriologia: Anomenem ‘psicròfils’ als organismes adaptats a viure en ambients freds, com ara els que trobem en la criosfera. Encara que sembli impossible, en un ambient com el de la Cova de Glaç de Scărișoara, amb una antiguitat de 5000 anys, hom ha pogut isolar una soca bacteriana designada com a Psychrobacter sp. SC65A.3. En un article a Frontiers in Microbiology, Victoria Ioana Paun et al. reporten la seqüenciació genòmica completa i la caracterització funcional d’aquest bacteri. El més sorprenent és que aquest bacteri psicròfil antic mostra alhora un fenotip de resistència a fàrmacs antimicrobians moderns i una activitat contra altres microorganismes. Paun et al. han enfocat la llur anàlisi a la caracterització de l’extremotolerància (i no tan sols la tolerància al fred extrem), la susceptibilitat a antibiòtics i el perfil bioquímic. El bacteri SC65A.3 és un poliextremòfil. És psicròfil en el sentit que prefereix el fred, fins al punt que no pot créixer a una temperatura ambiental superior a 15 °C! És halòfil en el sentit que pot tolerar concentracions de clorur de sodi (NaCl) de 1,9 M (!) i de clorur de magnesi (MgCl₂) de 0,9 M. L’anàlisi filogenètica el situaria dins de l’espècie halopsicròfila P. cryohalolentis. Els assaigs funcionals mostren que aquest bacteri té una àmplia activitat hidrolítica i té la capacitat de resistir 10 antibiòtics de 8 classes diferents (cefalosporines de tercera generació, fluoroquinolones, aminoglucòsids i rifampicina). L’anàlisi de tot el seu genoma resultà en la identificació de més d’un centenar de gens associats a la resistència contra antimicrobians, com ara ampC, gyrA, gyrB, parC, parE, dfrA, rpoB, tetA, tetC o mcr-1. També presenta múltiples gens de resistència a metalls pesants i per a l’excreció de múltiples fàrmacs. Té gens per glucopèptids antimicrobians i per a la bacitracina, la qual cosa explica que tingui la capacitat d’inhibir 14 patògens del grup ESKAPE (MRSA, Enterococcus faecium, Enterobacter, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae i Acinetobacter baumannii). També presenta 45 gens de resposta a l’estrès relacionats amb l’adaptació al fred, com ara htpX, htpG o pka. Aquest antic psicrobacteri té doncs un perfil dual de resistència a antimicrobians i d’activitat antimicrobiana. Aquest perfil encaixaria més en ambients on hi ha una biomassa i una activitat microbianes més considerable, però Paun et al. remarquen que les coves de glaç poden constituir un reservori de resistomes antics i de trets bioactius.

Fotografia de la Cova de Glaç de Scărișoara feta per V. I. Paun

Criosfera i microbis psicròfils

En aquesta recerca han participat Victoria Paun (del Departament de Microbiologia de l’Institut de Biologia de Bucarest de l’Acadèmia Romanesa), Corina Itcus (IB Bucarest), Paris Leonardo Lavin (Universidad de Antofagasta), Mariana Carmen Chifiriuc (Universitat de Bucarest) i Cristina Purcarea (IB Bucarest).

Vora el 20% de la superfície de la Terra és ocupada per hàbitats congelats. Una porció encara superior de la biosfera és exposada a baixes temperatures. Els microbis adaptats al fred poden explotar aquests hàbitats.

En l’actual context de canvi climàtic antropogènic accelerat, una part important de la criosfera es troba en recessió. Paun et al. ens recorden que els hàbitats glaçats serveixen de reservori de microorganismes psicrofílics, amb tot el que comporta en termes de diversitat genòmica i funcional. Els microorganismes psicrofílics tenen la capacitat de romandre estables i actius a temperatures baixes, una propietat que els fa d’interès en bio-nanotecnologia i en altres indústries. Són aquestes aplicacions les que esperonen el finançament de projectes de recerca sobre microbiomes en dipòsits perennes de glaç en coves. Aquests projectes treuen inspiració de tota la feina que s’ha anat realitzant en les darreres dècades sobre el microbioma del permafrost, el sòl permanentment glaçat, o de la plaques de gel polar, de la mar glaçada, de llacs glaçats o de neus.

La Cova de Glaç de Scărișoara, a Romania, és un exemple ben estudiat de cova de gel. Consisteix en un bloc de glaç perenne de 100.000 m³, amb una datació aproximada de 13.000 anys. En aquest dipòsit de glaç perenne hom ha pogut detectar una comunitat microbiana rica i complexa. La distribució d’aquesta comunitat dependria de les condicions climàtiques durant la formació del gel i del contingut de carboni orgànic dins del substrat del gel. El grup de Paun ha pogut isolar i caracteritzar tota una sèrie de soques bacterianes psicrotròfiques i psicrofíliques.

Pot semblar paradoxal que el grup de Paun sigui especialment interessat en la resistència a agents antimicrobians d’aquests bacteris psicròfils antics. Al capdavall, associem els agents antimicrobians a la clínica moderna, a l’ús de la penicil·lina i altres antibiòtics des de fa poc més de vuitanta anys. Però cal no oblidar que els antibiòtics foren descoberts a la natura i és lògic doncs que la resistència als antibiòtics sigui també un fenomen antic i natural. Durant milions d’anys hi ha hagut una coevolució entre els processos de síntesi d’antibiòtics per fongs i bacteris, i els mecanismes de resistència (alteració, control d’entrada i de sortida, inactivació enzimàtica, etc.).

Quan diem que els microorganismes resistents són un fenomen emergent, en realitat volem dir que l’ús clínic massiu d’antibiòtics ha suposat una pressió selectiva enorme en favor de la proliferació dels gens preexistents de resistència a antibiòtics. No és tan sols que aquesta pressió selectiva faci proliferar els microorganismes que en són portadors, sinó que també promou indirectament la transferència horitzontal d’aquests gens. S’ha establert una cursa entre la introducció de nous antibiòtics en medicina i veterinària i la resistència antimicrobiana. En afluixar la primera, la segona esdevé una crisi global en termes de medicina humana i veterinària, de seguretat alimentària i de salut ambiental.

Els ambients de permafrost poden constituir reservoris d’antics mecanismes de resistència. Com passa en els ambients extrems, hi ha una notable diversitat metabòlica. Alguns grups de recerca s’esforcen en trobar-hi nous agents antimicrobians, però també nous compostos antitumorals.

La Cova de Glaç de Scărișoara acull el bloc de glaç més gran i més antic conegut del subsòl. L’antiguitat del gel que l’integra segueix una cronoseqüència que puja fins a 13.000 anys d’antiguitat.

Entre els microorganismes que acull n’hi ha del gènere Psychrobacter. Aquest gènere fou descrit en el 1986 amb l’espècie tipus P. immobilis, situat en la família de les Moraxellaceae dins de la classe de les Gammaproteobacteria. Aquest gènere hauria evolucionat d’ancestres mesofílics adquirint una adaptació a ambients freds i salins. Actualment es coneix mig centenar d’espècie de Psychrobacter. Són bacteris de tinció Gram variable, amb morfologia de cocobacil, sense motilitat, i que formen colònies de color crema o taronja. Encara que prefereixen temperatures baixes i salinitat fortes, algunes soques poden tolerar temperatures de fins a 37 °C i salinitats baixes. Són bacteris estrictament aerobis, amb activitat catalasa i oxidasa. Poden utilitzar com a fonts de carboni una diversitat d’aminoàcids i d’àcids orgànics, però no són gaire versàtils bioquímicament. Algunes espècies (P. sanguinis, P. arenosus, P. faecalis, P. pulmonis and P. phenylpyruvicus) han estat descrites en infeccions oportunistes humanes, i d’altres (P. immobilis, P. glacincola) en peixos. L’interès biotecnològic d’aquest gènere se centra en els seus enzims actius sota el fred, com ara anhidrases carbòniques amb aplicacions en bioremediació, o com els implicats en la biosíntesi de terpenoides o la degradació de benzoats, la detoxificació de mercuri o la resistència a toxines.

Paun et al. ens parlen en aquest estudi d’una soca isolada d’una zona de la Cova de Glaç de Scărișoara de 5000 d’antiguitat.

Isolament, identificació i caracterització

La soca bacteriana Psychrobacter SC65A.3 fou isolada de glaç d’una antiguitat de 5.000 anys que fa part del nucli de glaç de 25,33 metres extret de la Cova de Scărișoara. L’isolament es va fer a 4 °C en un medi de cultiu R2B.

En medi sòlid TSA la soca fou incubada durant 14 dies a diverses temperatures (4 °C-37 °C). En medi LB sota agitació a 15 °C la soca fou incubada en diferents concentracions de NaCl (0-4 M) and MgCl₂ (0–4 M).

L’ADN genòmic fou isolat en un kit de Qiagen. Mitjançant la seqüenciació del gen 16S rRNA se’n va fer la identificació.

La susceptibilitat a antimicrobians fou assajada pel mètode de Kirby-Bauer, tenint en compte 28 antibiòtics de 17 classes diferents.

L’activitat antimicrobiana fou assajada per un mètode de difusió modificada sobre dues soques de referència i 20 soques patògens clínic isolades de la Col·lecció de la Universitat de Bucarest.

La caracterització bioquímica es va fer amb les tires API ZYM i API 20NE de BioMérieux a 15 °C.

La seqüenciació genòmica completa es va realitzar a Macrogen, a Corea del Sud.

Les anàlisis filogenètiques dels gens 16S rRNA i gyrB es van fer a la plataforma www.phylogeny.fr.

Característiques generals

A una alçada de 1706–1716 cm, el gel del nucli utilitzat té una antiguitat de 5335 ± 54 anys. El cultiu d’una mostra d’aquest gel en medi R2A a 4 °C donà lloc a una colònia amb una pigmentació entre taronja i rosa. La colònia fou seleccionada i purificada. Identificada amb el codi SC65A.3 podia créixer en medis R2A, TSA, MH i LB. En TSA, la soca podia créixer en temperatures entre 4 °C i 15 °C. A 15 °C en medi LB podia tolerar salinitats de fins a 1,9 M NaCl and 0,9 M MgCl₂.

L’anàlisi per BLAST situava la soca SC65A.3 en el gènere Psychrobacter.

Caracterització funcional

L’anàlisi en el sistema API ZYM mostrava una producció notable de lipasa C14, de fosfatasa alcalina, lipasa esterasa C 8 i de naftol-AS-BI-fosfohidrolasa.

L’anàlisi en el sistema API 20NE mostrava la presència de reducció de nitrat, d’hidròlisi d’urea, assimilació de citrat o de β-glucosidasa.

Dels 28 antibiòtics assajats, la soca era resistent a clindamicina, lincomicina, vancomicina o metronidazol. Això correspondria a un fenotip multiresistent.

Pel que fa a l’activitat antimicrobiana contra 22 patògens, la soca mostrava activitat contra 12.

El genoma

El genoma de SC65A.3 seria de 3.046.103 bases, amb un GC del 42,52%. Contenia 2536 gens codificants de proteïna, 15 gens d’ARNr i 50 gens d’ARNt. En aquesta llista trobem un locus CRISPR i 2 gens de resistència a antibiòtics.

L’anàlisi filogenètica situaria SC65A.3 dins de Psychrobacter cryohalolentis.

El genoma contindria 45 gens associats a l’adaptació termal, dels quals 29 amb processos de xoc tèrmic, i 16 de resposta al xoc per fred. D’aquests 45 gens, 21 corresponen a xaperones implicades en modificacions post-traduccionals i recanvi proteic.

El genoma contindria 107 gens associats a la resistència a antimicrobians. Hi trobem gens de beta-lactamases, gens resistència a tetraciclina, a fluoroquinolones, aminoglucòsids, etc.

El genoma contindria 11 gens potencialment implicats en l’activitat antimicrobiana. Entre les substàncies antimicrobianes detectades hi hauria la sublancina, la picromicina, la butirosina, la rebecamicina, la bacitracina, etc.

La potencialitat biotecnològica d’un poliextremòfil

SC65A.3 és un poliextremòfil que hauria romàs atrapat en el gel durant 5000 anys. Combinaria la psicrofília amb una halofília moderada. La psicrofília el fa especialment interessant pel que fa als seus enzims i proteïnes actives, amb aplicacions en biotecnologia, farmàcia i processos ambientals.

Però allò més interessant és la combinació d’una bona capacitat de resistència a antimicrobians i la producció d’un ventall de substàncies antimicrobianes. Aquest és un perfil típic de bacteris competitius, que han de posar ratlla al creixement de competidors, i alhora resistir la producció de toxines que aquests generen. Així disposa de tot un mecanisme afavoridor de l’excreció de toxines.

Paun et al. recorden la importància de monitoritzar els hàbitats naturals com a font de gens de resistència a agents antimicrobians. La idea que el desglaç pugui alliberar microorganismes perillosos per a la salut humana, animal o ambiental no és pura literatura de terror.

Lligams:

- First genome sequence and functional profiling of Psychrobacter SC65A.3 preserved in 5,000-year-old cave ice: insights into ancient resistome, antimicrobial potential, and enzymatic activities. Victoria Ioana Paun, Corina Itcus, Paris Lavin, Mariana Carmen Chifiriuc, Cristina Purcarea. Front. Microbiol. (2026).

- Bacteria frozen in ancient underground ice cave found to be resistant against 10 modern antibiotics. Deborah Pirchner. Frontiers News.

Estructura i dinàmica de l’ExHOS en l’exocitosi constitutiva

Biologia cel·lular: El laboratori d’Oriol Gallego fa sobretot recerca en la dinàmica de membranes del llevat Saccharomyces cerevisiae, posant la biofísica al servei d’aquesta mena de processos de la biologia cel·lular. L’exocitosi constitutiva és el procés pel qual hi ha un tràfic de vesícules secretòries cap a la membrana citoplasmàtic, on, en fusionar-s’hi, aboquen el seu contingut al medi extracel·lular. La conducció de cada vesícula secretòria cap a la membrana plasmàtica va a càrrec d’un complex que rep el nom d’exocist. Això requereix l’existència d’una estructura superior que coordini l’acció dels diferents exocists. En un article acceptat a la revista Cell, amb Marta Puig-Tintó com a primera autora, s’explora aquesta estructura superior, coneguda per l’acrònim ExHOS. Puig-Tintó et al. integren resultats de microscòpia de super-resolució i de tomografia crioelectrònica en un model del paisatge conformacional continu de l’ExHOS, anotant-hi funcionalment les diferents conformacions. Set exocists formen un anell flexible de ExHOS que vehicula vesícules fins a menys de 45 nm de la membrana plasmàtica. Si l’ExHOS té un radi inicial de 19 nm, s’expandeix ràpidament fins empènyer la vesícula cap a la membrana plasmàtica. Segueix llavors una estabilització de l’ExHOS que posa la vesícula a 4 nm de la membrana plasmàtica. Després de produir-se la fusió de l’endomembrana vesicular i de la membrana plasmàtica, quan l’ExHOS té un radi de 38 nm, la proteïna Sec18 intervé en la desagregació de l’ExHOS.

Tomografia electrònica de Sasha Meek en la que es distingeixen un grup de vesícules esfèriques prop de la superfície cel·lular

L’ExHOS i l’exocist en l’exocitosi constitutiva

L’exocitosi constitutiva és el transport ininterromput de vesícules de secreció cap a la membrana citoplasmàtica, que culmina amb la fusió de la membrana vesicular amb ella, i l’abocament del contingut al medi extracel·lular. Aquest és un procés cel·lular essencial per a gairebé tots els organismes eucariòtics, ja que l’exocitosi juga un paper crític en l’homeostasi de membranes cel·lular, i en el creixement i divisió cel·lulars.

L’ancoratge de les vesícules de secreció a la membrana plasmàtica és un element central de l’exocitosi. És aquest ancoratge el que garanteix l’especificitat de la interacció entre les vesícules i la membrana plasmàtica.

El principal component de l’ancoratge és l’exocist, un complex proteic heterooctamèric. L’exocist interactua amb tot un ventall de proteïnes que participen en la regulació de l’exocitosi, com ara la Sec4 (una guanosin-trifosfatasa) o la Sec2 (un factor de bescanvi del guanilnucleòtid de la Sec4). La interacció de l’exocista amb la Sec9 (SNARE) condueix a la formació del complex exocític trans-SNARE, que juga un paper en la fusió de membranes. La fusió de membranes permet l’alliberament de la càrrega vesicular a l’espai extracel·lular. La Sec18 (una ATPasa) i la Sec17 participen llavors en la desagregació del complex SNARE, els components del qual seran reciclats en un nou procés d’ancoratge i fusió.

Experiments in vitro han ajudat a determinar que el complex d’ancoratge mesura 32 nm de llarg i 13 nm d’amplada. L’octàmer consisteix en dos mòduls tetramèrics:
- el mòdul I conté les subunitats Sec3, Sec5, Sec6 i Sec8.
- el mòdul II conté les subunitats Sec10, Sec15, Exo70 i Exo84.

La Sec15 interactua amb Sec4-Sec-2, mentre que l’extrem C-terminal de la Sec6 ho fa amb la Sec9.

L’ancoratge de cada vesícula individual depèn de la participació de diverses còpies de l’exocist. Aquesta estructura d’ordre superior rep el nom d’ExHOS.

Puig-Tintó et al. han bastit en S. cerevisiae un sistema de seguiment de partícules a dos colors de proteïnes exocítiques, que combinen amb microscòpia de super-resolució i microscòpia electrònica i òptica crio-correlativa.

La modelització de l’ancoratge a través del radi vesicular i el nombre de còpies d’exocist que hi participen

L’exocitosi consisteix en la interacció i transformació de membranes biològiques, concretament la de les vesícules secretòries i la de la membrana citoplasmàtica. Aquestes membranes consisteixen una bicapa lipídica, formada majoritàriament per fosfolípids, amb un gruix de 6-7 nm, en la qual trobem associades tot un ventall de glicoproteïnes.

Puig-Tintó et al. han treballat amb cèl·lules de llevat vitrificades, examinades per microscòpia electrònica d’escaneig per corrent iònic (FIB-SEM) i per tomografia crio-electrònica. Així poden de manifest l’ultrastructura tridimensional de les membranes. En les imatges han captat 175 vesícules adjacents a la membrana citoplasmàtic, en el sentit que s’hi trobaven a menys de 70 nm. Són vesícules esfèriques amb una radi mitjà de 41 ± 4 nm. Aquestes vesícules es troben preferencialment a una distància de la membrana citoplasmàtica de menys de 45 nm. Aquesta acumulació proximal seria vehiculada per un mecanisme que Puig-Tintó et al. atribueixen a un ancoratge mediat per exocist.

Per tal de determinar l’estequiometria dels exocists que participen en aquest ancoratge, Puig-Tintó et al. recorren a subunitats fusionades amb la proteïna fluorescent verda (GFP), de forma que les puguin seguir a través d’un assaig ratiomètric d’intensitat de fluorescència en llevats vius. Com a referència empren la Cse4-GFP. Troben que el nombre d’exocists presents en un esdeveniment d’exocitosi és de 7 ± 1, cosa que s’adiu amb el nombre de Sec3, Sec5, Sec6, Sec8 i Exo70 detectats en clústers d’exocists en una línia cel·lular de ratolí (NMuMG). L’estequiometria de cadascuna de les subunitat seria de 1 a 1.

Puig-Tintó et al. empren aquesta dada per modelitzar com un grup de 6 a 8 exocists pot ancorar vesícules de 41 nm de radi situades a diferents distància de la membrana citoplasmàtica. Cal que l’ExHOS que formen es pugui unir simultàniament a la vesícula i a la membrana citoplasmàtica. Assumeixen que cada exocist es pot representar com un cilindre de 13 nm de diàmetre i 32 nm d’altura. L’ExHOS es pot descriure per la localització radial de cada exocist respecte de l’eix central de la interfície vesícula-plasmalemma.

Un primer mecanisme possible seria que els 6-8 exocists que ancoren una vesícula adoptin conformacions heterotípiques, és a dir que es disposin de manera desigual entre la vesícula i el plasmalemma, amb unes distàncies d’entre 6,5 i 50 nm.

Un mecanisme alteratiu també plausible seria el d’una conformació homotípica de tots els exocists. Ací doncs, el radi d’ExHOS coincidiria amb la distància de casa exocist. El radi de l’anell ExHOS dependria del nombre de complexos que s’hi poden acomodar, així com de la distància d’ancoratge de la vesícula a la membrana citoplasmàtica. Un ExHOS format per 6 exocists que ancorés la vesícula a 34 nm de la membrana citoplasmàtic, tindria un radi de 15 nm. En canvi, si ho fes a 4 nm de la membrana citoplasmàtic, hauria de tindre un radi de fins a 50 nm.

Un ExHOS anular aportaria les forces laterals isotròpics necessàries per al desplaçament ortogonal de la vesícula cap a la membrana citoplasmàtic, és a dir per a l’apropament previ a la fusió de membranes.

Els exocists s’organitzaren en estructures anulars de radi variable

Puig-Tintó et al. empren la microscòpia de localització de molècula individual (SMLM) per estudiar in situ l’organització d’ExHOS. Aquesta microscòpia té una resolució de 20 nm. Treballen sobre llevats fixats que expressaven endògenament subunitats d’exocists del mòdul I (Sec5, Sec6 i Sec8) fusionades amb la proteïna fluorescent fotointerrumpible mMaple, i la subunitat Exo84 del mòdul II fusionada amb la GFP. Ajustant el plànol focal en el fons de les cèl·lules poden aconseguir projeccions bidimensionals d’agregats d’exocist-mM-GFP. Amb la correlació entre l’SMLM i la microscòpia de camp ample de difracció limitada (DL) poden segmentar 136 clústers d’exocist-mM-GFP. Estimen que cada clúster conté 5,8 ± 3,4 exocists.

En alguns dels clústers s’observen formes d’anell. Una reconstrucció sintètica de les imatges atenent a les dues possibilitats d’un ExHOS heterotípic (amb forma de clapa) o homotípic (amb forma d’anell), amb radis de 20-50 nm, indica que les imatges experimentals s’assemblen més a aquesta segona possibilitat.

Les dades de crio-ET, les prediccions computacionals i les imatges SMLM-DL indicarien, doncs, que vora 7 exocists de mitjana poden disposar-se en un ExHOS en forma d’anell que adopta radis diferents sobre la membrana citoplasmàstica. El que no queda clar és si aquesta distribució és estocàstica o hi ha un mecanisme dinàmic regular.

El dinamisme de la maquinària exocítica

Per a respondre aquesta qüestió, Puig-Tintó et al. examinen la correlació temporal dels clústers d’exocists amb altres proteïnes de la maquinària exocítica. Empren un assaig ratiomètric d’intensitat de fluorescència sobre llevats vius que expressen proteïnes de fusió com la Sec2-mNeonGreen (implicada en el transport de vesícules), la mNG-Sec9 (implicada en la fusió de vesícules) o la Sec18-mNG (implicada en el reciclatge de proteïnes). De mitjana, cada esdeveniment exocític consisteix en 8 ± 1 còpies de Sec2-mNG, 9 ± 1 còpies de mNG-Sec9 i 37 ± 5 còpies de Sec18-mNG. Això indicaria una estequiometria ∼1:1 entre l’exocist, la Sec2, la Sec9 i el complex Sec17-Sec18 (format per 4 còpies de Sec17 i 6 còpies de Sec18).

Les imatges sobre llevats vius tenen una resolució temporal de 115-120 ms quan es tracta de quantificar la dinàmica d’aquestes proteïnes marcades amb fluorescència. La microscòpia de difracció limitada de dos colors del pla equatorial de llevats que expressen Exo84-mCherry, Sec2-mNG, mNG-Sec9 o Sec18-mNG els permeté el seguiment de 90 esdeveniments exocítics. La vida mitjana d’un clúster d’exocist-mCh és de 9,4 ± 0,5 s. Més del 90% d’aquests clústers d’exocist-mCh colocalitzen amb clústers de marcadors de mNG. El 90% dels clústers de Sec2-mNG immobilitzats en la membrana citoplasmàtica coincideixen en temps i espai amb la detecció de clústers immòbils d’exocists-mCh.

En aquests experiments el senyal Sec2-mNG s’associa amb l’agregació d’exocists-mCh, en correspondència amb la iniciació de l’ancoratge. Llavors la SNARE mNG-Sec9 soluble s’incorporaria a l’esdeveniment exocític al cap de 3,1 ± 0,2 s. Al cap de 5,5 s ho farien Sec2-mNG i mNG-Sec9. L’alliberament de Sec2-nNG precedeix en 0,8 ± 0,6 s, la disgregació dels clústers d’exocists-mCh. El recrutament de Sec18-mNG té lloc 9,1 ± 0,5 s després de l’inici de l’ancoratge, de forma que hi ha una finestra de 0,3 segons de colocalització en l’exocist-mCh. Desagregats els clústers d’exocists-mCh, al cap de 2,5 ± 0,1 s desapareix el senyal mNG-Sec9, i al cap de 4,3 ± 0,1 s ho fa el de Sec18-mNG. Si comptem des de la biogènesis dels clústers estàtics d’exocist-mCh associats a la membrana citoplasmàtica fins a l’alliberament de la Sec18-mNG, el procés d’exocitosi tindria una durada mitjana de 13,7 ± 0,6 s. Sec2 participaria en els primers 8,6 segons. Sec9 ho faria des del segon 3,1 al segon 9,4. Sec18 ho faria del segon 9,1 al segon 9,4.

L’expansió radical de l’anell ExHOS durant l’exocitosi

El seguiment de la dinàmica estructural de l’ExHOS exigeix correlacionar les imatges puntuals de SMLM amb les imatges DL dels marcadors temporals Sec2-GFP i mNG-Sec9.

Els clústers d’exocists-mM que colocalitzen amb Sec2-GFP tenen una forma de clapa o pegat, amb un radi de 32 ± 2 nm.

Els clústers d’exocists-mM que colocalitzen amb mNG-Sec9 tenen una forma d’anell amb un radi de 37 ± 1 nm.

El model computacional d’un ExHOS que conté entre 6 i 8 exocists homotípics indica un radi que varia entre 15 i 22 nm en la fase compacta corresponent a l’ancoratge de la vesícula a 32-34 nm de la membrana citoplasmàtica. Després el radi fluctua entre 28 i 50 nm, en una fase expandida que situa la vesícula a 4 nm de la membrana citoplasmàtica.

Puig-Tintó et al. exploren si la transició estructural de la forma compacta a l’expandida segueix una cinètica de primer ordre. Si fos el cas, seguiria una taxa constant de 0,38 ± 0,06 s⁻¹. L’ExHOS començaria com un anell de 19 nm de radi per expandir-se radialment amb una semivida de 3 segons.

Sec18 participa en la dissociació de l’ExHOS estacionari i controla la iniciació de nous esdeveniments exocítics

En llevats als que s’indueix una depleció parcial de Sec18 marcada al domini FRB, hi ha una acumulació de mNG-Sec9 en els clústers, que augmenten la semivida en un factor de 2,5. Això comporta que el 94% ± 4% dels ExHOS d’aquestes cèl·lules siguin expandits, amb un radi de 38 ± 1 nm. Sec18, doncs, és requerida per a la desagregació de l’ExHOS.

Mitjançant la tècnica PICT és possible seguir en cèl·lules vives les interaccions proteïna-proteïna. En llevats que expressen Sec15-FRB i Sec18-mNG, s’evidencia que Sec18 interactua directament amb l’exocist.

L’espectrometria de masses acoblades a purificació per afinitat (AP-MS) indica que Exo84-GFP interactua amb totes les subunitats de l’exocist, i també amb Sec18.

Sec18 permetria, doncs, el reciclatge d’exocists per tal que puguin formar ExHOS en noves vesícules.

La ultraestructura de l’ancoratge i de la fusió

La microscòpia crio-electrònica (crio-CLEM) permet Puig-Tintó et al. de resoldre la ultraestructura de les membranes implicades en l’exocitosi constitutiva. Ho fan en llevats que expressen Sec5, Exo70 i Exo84 fusionades amb mNG.

A través de 95 clústers d’exocists-mNG retratats en tomogrames, Puig-Tintó et al. troben 76 casos amb correlació entre la presència d’una vesícula aïllada i el clúster.

En llevats que expressen Sec9 fusionada amb mScarlet3 (mSc3-Sec9) la crio-CLEM indica correlació entre vesícules aïllades i l’exocist. Aquestes vesícules es troben a menys de 7 nm de la membrana citoplasmàtica.

Les vesícules ancorades s’acumularien en tres estats metastables:
- MS1, amb un 15% de vesícules, se situaria a 27 ± 1,4 nm de la membrana citoplasmàtica.
- MS2, amb un 42% de vesícules, se situaria a 18 ± 2,8 nm de la membrana.
- MS3, amb un 38% de vesícules, se situaria a 5 ± 2,7 nm de distància.

Les vesícules durant l’ancoratge s’acostarien a la membrana citoplasmàtica en tres salts:
- el primer salt seria el més ràpid, i situaria la vesícula fins a 43 nm de la membrana citoplasmàtica, corresponent a l’estat MS1.
- el segon salt seria una aproximació més petita, corresponent a la transició de MS1 a MS2.
- el tercer salt seria el pas de MS2 a MS3. Al cap 7,5 segons de l’inici de l’ancoratge es produiria la fusió de la vesícula amb la membrana citoplasmàtica.

Un model de l’estructura i funcionament de l’ExHOS

L’ancoratge començaria en el moment que un clúster de 7 ± 1 exocists es disposa en un ExHOS de forma anular en un radi de 19 nm. Segueix una expansió radial de l’ExHOS que empeny ràpidament la vesícula cap a l’estat MS1 (a 27 nm de la membrana citoplasmàtica). Quan l’ExHOS arriba a 33 nm de radi, la vesícula passa a l’estat MS2 durant 2 segons. El pas a MS3 és propiciat per l’entrada de Sec9. Arribada la fusió de la vesícula, després d’un període de 1,9 segons comença la desagregació de l’ExHOS per la Sec18.

Esquema de la dinàmica estructural de l’ExHOS en l’exocitosi constitutiva del llevat

Lligams:

- Continuum architecture dynamics of vesicle tethering in exocytosis Marta Puig-Tintó, Sebastian Ortiz, Sasha Meek, Raffaele Coray, Altair C. Hernández, Anna Castellet, Eric Kramer, Laura I. Betancur, Philipp Hoess, Markus Mund, Mercè Izquierdo-Serra, Baldo Oliva, Alex de Marco, Jonas Ries, Daniel Castaño-Díez, Carlo Manzo, Oriol Gallego. Cell (2026).

- Descobreixen el nanomissatger que manté les cèl·lules en funcionament, notícia a la pàgina web de la Universitat Pompeu Fabra.

DROP-AD: marcadors d’Alzheimer en una gota de sang

Neuroquímica: El coneixement de la patologia molecular de la malaltia d’Alzheimer ha permès definir una sèrie de marcadors diagnòstics accessibles per neuroimatge o per anàlisi del fluid cerebroespinal (=líquid cefalorraquidi). Potencialment també es poden rastrejar marcadors d’Alzheimer en mostres de sang venosa de molt bona precisió. Una punció venosa per extraure sang és un mètode molt menys invasiu que la punció lumbar per extraure fluid cerebroespinal o, fins i tot, que l’exploració per neuroimatge. Ara bé, el processament i conservació requerit d’aquestes mostres de sang és molt exigent, la qual cosa limita el seu ús no tan sols en un entorn clínic sinó fins i tot en recerca. El projecte DROP-AD vol facilitar aquesta aplicació mitjançant la detecció de marcadors d’Alzheimer en taques de plasma assecat (DPS) o en taques de sang assecada (DBS). Aquestes taques s’obtenen a partir de sang capil·lar, que s’apliquen directament (DBS) o després d’una centrifugació (DPS). La conservació de les taques és més senzilla per detectar-hi després marcadors com la proteïna tau fosforilada en l’aminoàcid 217 (p-tau217), la proteïna acídica fibril·lar glial (GFAP) o el neurofilament lleuger (NfL). Huber et al., en un article a Nature Medicine publicat ahir, han aplicat el DROP-AD en un estudi amb 337 participants de 7 centres, dels quals 304 participants aportaren mostres de sang capil·lar (DPS o DBS) o de plasma de sang venosa. Huber et al. troben una bona correlació entre els nivells de p-tau217 de DPS i de plasma venós. Els valors de p-tau217 en DPS augmenten en relació a la severitat de la malaltia d’Alzheimer. També són un bon predictor de la positivitat del biomarcador en fluid cerebroespinal. També hi ha bona correlació en la detecció de GFAP i NfL en DBS i DPS. En persones amb síndrome de Down (trisomia del cromosoma 21) els valors d’aquests biomarcadors en sang capil·lar són més elevats en aquells que tenen demència respecte dels que no tenen aquests símptomes. Huber et al. també constaten una alta concordança entre els valors obtinguts en mostres recollides sota supervisió i mostres recollides pel propi participant. Això convida a pensar en DROP-AD com una eina de test d’Alzheimer en contextos de recerca. Els autors, però, consideren que caldrà encara refinar la metodologia de presa de mostres i anàlisi per poder utilitzar DROP-AD en anàlisi clínica.

Huber et al. han assajat en 337 pacients de 7 centres el potencial de DROP-AD en un entorn de recerca per detectar aquesta malaltia a partir d’una gota de sang.

L’anàlisi sang en el diagnòstic de la malaltia d’Alzheimer

En els darrers anys hom ha desenvolupat l’ús de biomarcadors sanguinis per la identificació de la patologia de la malaltia d’Alzheimer. Així doncs, hom ja els ha inclòs en els criteris diagnòstics en recerques epidemiològiques i, cada vegada més, en la mateixa pràctica clínica.

La malaltia d’Alzheimer és un tipus de demència incurable, degenerativa i terminal que, a nivell molecular, ha estat descrita com una proteïnopatia neurològica per acumulació de plaques beta-amiloides i cabdells neurofibril·lars en el cervell. Entre les proteïnes implicades hi ha la proteïna tau. La forma fosforilada de la proteïna tau en el residu 217 (p-tau217) és un dels biomarcadors d’Alzheimer en sang perifèrica. La p-tau217 es pot detectar en sang per mètodes immunològics o per tècniques d’espectrometria de masses. Alguns dels mètodes de detecció de p-tau217 en sang ja han estat aprovats clínicament per a usos diagnòstics. Aquestes anàlisis de sang són especialment útils (per raó de temps i de costos) per a identificar individus que poden beneficiar-se de tractaments emergents o experimentals i/o per fer un seguiment de la progressió de la malaltia.

En un futur proper, l’anàlisi de p-tau217 en sang perifèric podria ajudar a avaluar el risc d’amiloidosi cerebral, i a fer que els pacients amb un risc molt alt o amb un risc molt baix no haguessin de sotmetre’s ni a la tomografia d’emissió de positrons ni a una punció per a extraure líquid cerebroespinal.

Un altre marcador en sang de la malaltia d’Alzheimer és GFAP. Aquesta proteïna és un marcador d’astrogliosi, i es relacionaria amb l’inici de la deposició de plaques beta-amiloides.

Encara un altre marcador és el neurofilament lleuger (NfL). És un marcador de degeneració axonal, procés comú a la malaltia d’Alzheimer i a altres malalties neurodegeneratives.

Les guies clíniques actuals ja recomanen l’anàlisi de biomarcadors d’Alzheimer en sang per a persones que tenen símptomes de demència. En contextos de recerca epidemiològica o en medicina preventiva podria ser interessant aplicar aquests tests en gent gran sense alteracions cognitives, o en persones amb síndrome de Down. És per això que recentment s’ha desenvolupat una plataforma automatitzada d’immunoassaig per a marcadors sanguinis d’Alzheimer. L’immunoassaig automatitzat redueix costos respecte la immunoprecipitació acoblada a l’espectrometria de masses. Ara bé, tant en un cas com en l’altre cal seguir un protocol precís en l’extracció i emmagatzematge de mostres de sang venosa.

El projecte DROP-AD nasqué pensant en aquesta darrera limitació. La recol·lecció de sang capil·lar sobre cartes, tant si es tracta de dipositar-hi una gota de sang (DBS) com de dipositar-hi una gota de plasma (DPS, és a dir del sobrenedant ulterior a la centrifugació de la sang), és molt més senzilla que la venopunció. La DBS o DPS es poden conservar a temperatura ambient, mentre que la sang obtinguda per venopunció s’ha de centrifugar immediatament i el plasma resultant s’ha de mantindre en fred fins a l’anàlisi. La DBS la pot aconseguir el propi subjecte després de punxar-se en la punta d’un dit.

Huber et al. presenten ara dades de DROP-AD obtingudes en set centres diferents d’Europa sobre 337 participants. Les mostres eren sang capil·lar obtingudes per punxades en dit. Els biomarcadors analitzats eren p-tau217, NfL i GFAP. Com a referents empraven les dades de biomarcadors aconseguides dels mateixos participants en sang venosa i en fluid cerebroespinal.

Set centres participants

En aquest estudi han participat set centres europeus. La recol·lecció de la sang capil·lar la feia personal format de cada centre. Les cartes amb la sang seca eren trameses sense control de temperatura al Laboratori de Neuroquímica de la Universitat de Goteborg. Les mostres de plasma de sang venosa eren guardades en ultracongelació (−80 °C) i eventualment trameses a Goteborg en paquets amb gel sec.

Els participants de l’estudi van aportar consentiment informat per escrit abans de l’enrolament. L’estudi fou aprovat per comitès ètics locals.

La cohort de Barcelona és la de Ace Alzheimer Center. Incloïa persones que reportaven problemes cognitius que foren recrutades entre setembre del 2022 i abril del 2024. La Fundació ACE feia el diagnòstic clínic amb una avaluació neuropsicològica (NBACE). A les persones amb MCI o demència se’ls oferia la realització d’una punció lumbar. Les mostres de sang o de CSF es prenien el mateix dia en dejuni. L’aprovació de l’estudi fou a càrrec dels Comitès Ètics de l’Hospital Universitari de Bellvitge.

La cohort de Goteborg és la de H70 Clinical Studies. Els participants eren recrutats a la clínica de la memòria de l’Hospital Universitari Sahlgrenska entre juny del 2023 i abril del 2024 en persones amb símptomes cognitius.

La cohort de Malmö és formada pels assaigs clínics BioFINDER Primary Care i BioFINDER Preclinical AD, en participants enrolats entre desembre del 2023 i novembre del 2024.

La cohort de Brescia és formada pel Centre de Malalties Neurodegeneratives de la Universitat de Brescia. Es tracta de pacients amb demència i de controls formats per familiars.

La cohort d’Exeter és formada per la University of Exeter Medical School, amb adults majors de 50 anys amb un índex de massa corporal superior a 25 en el marc del PROTECT-UK de suplementació amb polifenols. És en aquesta cohort on als pacients se’ls oferia la possibilitat de fer-se una segona extracció de sang capil·lar per ells mateixos sense supervisió.

La cohort de Copenhague és formada a la clínica de memòria del Rigshospitalet.

La cohort del Sant Pau era formada amb persones amb síndrome de Down recrutades a la Unitat de Memòria de l’Hospital de Sant Pau en el marca del DABNI (Down Alzheimer Barcelona Neuroimaging Initiative).

La sang capil·lar era dipositada en les cartes Capitainer SEP-10 (Capitainer AB), Capitainer B50 (Capitainer AB) i Telimmune Plasma Separation Card (Novilytic).

Els 337 participants tenien una edat mitjana de 70,8±11,7 anys. El 53,4% (167) eren dones.

Els valors de p-tau217 en plasma sec de sang capil·lar i en plasma de sang venosa

De 252 participants (d’edat de 72,7±9 anys, i 56,7% dones), hi havia dades de mostres de plasma de sang capil·lar seca (DPS) i de plasma de sang venosa. La correlació de rang de Spearman era de 0,74, amb un interval de confiança del 95% de 0,678-0,791.

La correlació era particularment alta en la cohort de Goteborg (0,904) i en la de Brescia (0,838). En canvi, era força més baixa en la de Malmö (0,429), l’únic centre on empraven un assaig diferent per al plasma venós. La cohort de Barcelona (que amb 133 participants és la més grossa) tenia una valor de correlació intermedi.

En estratificar les concentracions plasmàtiques de p-tau217 en tercils, Huber et al. troben correlacions en els dos tercils superiors, però no pas en el tercil inferior. Val a dir que en aquest tercil inferior tots els participants havien donat negatiu en la detecció de Aβ42/p-tau181 en fluid cerebroespinal.

L’edat i el sexe no afectaven la correlació entre els valors venosos i capil·lars de p-tau181.

Per a 209 participants s’investigà la relació entre DPS p-tau217 i l’escala MMSE (Mini Mental State Evaluation): la correlació és negativa (-0,374). La correlació entre la p-tau217 venosa i l’escala MMSE era similar (-0,410)

Per a 249 participants s’investigà la relació entre DPS p-tau217 i l’edat: la correlació era positiva (0,334). La correlació entre la p-tau217 venosa i l’edat era semblant (0,317).

La precisió diagnòstica de p-tau217 en sang capil·lar seca

Els valors de DPS p-tau217 eren significativament superiors en persones diagnosticades amb alteració cognitiva lleu (MCI) o amb malaltia d’Alzheimer (AD) respecte de les persones sense alteració cognitiva (CU) o amb demències no-AD.

Els valors de DPS p-tau217 també eren superiors en el grup de participants amb biomarcadors Aβ42/p-tau181 en fluid cerebroespinal (CSF).

Per a 176 participants es disposaven de dades de DPS p-tau217 i de CSF Aβ42/p-tau181. El 56,3% d’aquests participants donaven positiu per a CSF Aβ42/p-tau181. Si considerem positius valors de DPS p-tau217 superiors a 0,01 pg ml⁻¹, el valor predictiu positiu de la tècnica és de 0,738 i el valor predictiu negatiu de 0,833, amb una especificitat del 58,4%.

Els valors de GFAP i NfL en sang capil·lar seca

Per a 240 participants (d’edat de 69,9±10,8 anys; 48,8% dones) hi havia almenys una dada de mètodes de sang capil·lar seca (DBS).

La correlació dels nivells de GFAP en DBS i en sang venosa era forta (0,773). També hi ha correlació entre nivells de GFAP i edat (0,392), i entre nivells de GFAP i MMSE (-0,448).

La correlació dels nivells de NfL en DPS i en sang venosa era forta (0,83). També hi ha correlació entre nivells de NfL i edat (0,429), i entre nivells de NfL i MMSE (-0,269).

p-tau217 i GFAP en persones amb síndrome de Down

Per a 31 participants amb síndrome de Down hi havia dades de biomarcadors. Com passa amb la població euploide, entre ells hi ha una correlació entre els valors de sang capil·lar seca i de sang venosa. Aquests biomarcadors augmenten en els participants amb demència.

L’automostra de sang capil·lar seca

Per a 30 participants hi havia mostres de sang capil·lar seca recollides sota supervisió i mostres recollides pel propi participant sense supervisió. Els valors de biomarcadors p-tau217 i GFAP eren concordants en tots dos casos.

DROP-AD en la recerca i en la clínica

El projecte DROP-AD és especialment adreçat a entorns de recerca. Ofereix una alternativa a l’obtenció de mostres per venopunció, simplificant la recol·lecció de mostres.

La correlació entre les concentracions de p-tau217 en sang capil·lar seca i en sang venosa són fortes, però hi ha variabilitat entre els set centres que han participat en l’estudi. En la sang capil·lar seca els valors dels biomarcadors són inferiors als de la sang venosa, degut probablement a la dilució de mostra de sang capil·lar amb la solució tamponada.

Huber et al. pensen que DROP-AD pot ésser especialment indicada per a persones amb síndrome de Down. Tot i amb tot, no recomanen l’ús en contextos clínics de presa de decisions o de gestió de pacients. Per fer-ho hauran de refinar la metodologia i validar-la.

Lligams:

- A minimally invasive dried blood spot biomarker test for the detection of Alzheimer’s disease pathology. Hanna Huber, Laia Montoliu-Gaya, Wagner S. Brum, Jakub Vávra, Yara Yakoub, Haley Weninger, Luisa Sophie Braun-Wohlfahrt, Joel Simrén, Mercé Boada, Agustín Ruiz, Amanda Cano, Adelina Orellana, Sergi Valero, Laia Cañada, Natalia Tantinya, Ana Belen Nogales, Pilar Sanz-Cartagena, Anna Dittrich, Ingmar Skoog, Millie Sander-Long, Clive Ballard, Megan Richards, Mary O’Leary, Frederikke Kragh Clemmensen, Hannah H. D. Wandall, Daniele Altomare, Valentina Cantoni, Erik Stomrud, Sebastian Palmqvist, Alberto Lleo, Daniel Alcolea, Maria Carmona Iragui, Aida Sanjuan Hernandez, Bessy Benejam, Laura Videla Toro, Alpana Singh, Marisa N. Denkinger, Anja Hviid Simonsen, Silke Kern, Anne Corbett, Juan Fortea, Lee Honigberg, Barbara Borroni, Oskar Hansson, Xavier Morató, Kaj Blennow, Henrik Zetterberg & Nicholas J. Ashton. Nature Medicine (2026).

Bon any 2026! Bon segon quart de segle!

El 18 de gener d’enguany ja hauré viscut més temps en el segle XXI (definit a partir de l’1 de gener del 2001) que en el segle XX. I és que acabem de tancar el primer quart del segle XXI (el primer quarantè del mil·lenni III). Diguin el que diguin les agendes del 2025 o les del 2030, el cas és que aquest quart de segle ha estat marcat per terrorismes, antiterrorismes, revolucions, contrarevolucions, guerres fredes i guerres calentes. Algú dirà que aquesta és la normalitat viscuda en el darrer quart de mil·lenni (enguany la Declaració d’Independència dels Estats Units d’Amèrica fa 250 anys), la de la modernitat revolucionària, el ritme de la qual no pot fer altra cosa que accelerar. Prenguem pausa, i visquem cadascun dels 365 dies del 2026 segons la seva especificitat.

Membres d’una cavallada de l’Estarell (Ordino). Enguany és dedicat a les terres de pastura i als pastors

2026: Any Internacional de les Pastures i dels Pastors

Les Nacions Unides declararen el 2026 com l’Any Internacional de les Pastures i dels Pastors (#IYRP2026). La resolució fou aprovada per la 76à Assemblea General el 15 de març del 2022. L’Organització per a l’Agricultura i l’Alimentació (FAO)

Les pastures cobreixen vora la meitat de la terra emergida. Constitueixen ecosistemes amb un ric patrimoni florístic i faunístic, i alhora han estat durant mil·lennis el sosteniment de comunitats pastorals.

Els pastors mantenen ramats, contribueixen a la seguretat alimentària i són tenidors d’un patrimoni cultural i un coneixement local i indígena valuosos per a la preservació d’ecosistemes.

La intenció de #IYRP2026 és conscienciar de la importància de les pastures i dels pastors, promoure un investiment responsable en el sector i reivindicar polítiques adaptades al sector. Això passa per garantir l’accés dels pastors a la terra i a recursos naturals, a rebre suport en la mobilitat (transhumància), a una governança inclusiva i respectuosa de les tradicions. Al mateix temps la FAO demana una gestió de les pastures orientada a la restauració dels ecosistemes, amb una atenció a la salut animal i a fer que la cadena de valor sigui equitativa.

És en el marc dels Objectius de Desenvolupament Sostenible que caldria gestionar els conflictes entre la ramaderia extensiva i els programes de conservació de la fauna salvatge, així com les tensions entre els grups pastorals i les comunitats agrícoles sedentàries.

2026: Any Internacional de Voluntaris per al Desenvolupament Sostenible

La 78a Assemblea General de Nacions Unides aprovà el 18 de desembre del 2023 una resolució per declarar el 2026 com a Any Internacional de Voluntaris per al Desenvolupament Sostenible. El punt de partida era la resolució 70/1 del 25 de setembre del 2015 que establia l’Agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible. També tenia en compte el Marc Sendai de Reducció del Risc de Desastres 2015-2030.

Fa 25 anys, el 2001, fou l’Any Internacional de Voluntaris. Llavors com ara, el reconeixement s’estén tant als voluntaris informals com als formals.

2026: Any Internacional de la Dona Pagesa

La 78a Assemblea General de Nacions Unides adoptà el 2 de maig del 2024 una resolució que declarava el 2026 com a Any Internacional de la Dona Pagesa (IYWF2026). La finalitat és remarcar el paper essencial que juguen les dones en els sistemes agroalimentaris, des de la producció fins al comerç, sovint negligit per la major visibilitat que tenen els seus pares, marits, germans o fills.

La cerimònia inaugural del IYWF2026 tingué lloc el dijous 4 de desembre a la seu central de la FAO a Roma, dins del marc de la 179ª Sessió del Consell d’aquest organisme.

L’Any Internacional farà referència a pageses, productores, camperoles, temporeres, pescadores, abellaires, pastores, forestals, obreres, comercials, científiques i emprenedores, incloent-hi dones joves i grans, indígenes, de comunitats rurals, amb discapacitats, refugiades i desplaçades, etc. S’inclou tant el treball com l’informal, tant les que són propietàries de la terra com les empleades. No s’obliden les tasques de direcció ni el treball de cures i domèstic.

L’any gregorià 2026 i els altres

L’Any del Senyor del 2026 és un any comú (de 365 dies), amb lletra dominical D (en el sentit que comença en dijous) i cicle litúrgic A (com que 2026 mod 3 = 3, les lectures se centraran en l’Evangeli segons Sant Mateu entre el 30 de novembre del 2025 i el 28 de novembre del 2026). El 2026 arrenca en data juliana JD2.461.041,5 i en el segon Unix 1.767.225.600. En el compte llarg maia el 2026 comença en 13.0.13.3.19 (17 Kankin 5 Cauac). D’acord amb la ISO-8601 la primera setmana del 2026 comença dilluns 29 de desembre del 2025: en total l’any serà de 53 setmanes, la darrera de les quals clourà el diumenge 3 de gener del 2027. La lluna arrenca l’any 2026 amb una edat de 12 dies, i el nombre auri de l’any és 13 (2026mod19 = 12). El Diumenge de Pasqua serà el 5 d’abril per al calendari gregorià (i el diumenge següent, 12, per al calendari julià). Pel que fa a la Pasqua Hebrea, el 15 de Nisan de l’any comú regular del 5786 del món es correspondrà al dijous 2 d’abril.

L’any 2026 és l’era 2064, l’any 2779 de la fundació de Roma, l’any 3192 de la Discòrdia, l’any 6026 de la Llum i l’any 12026 de l’Holocè. El Cap d’Any Lunar serà dimarts 17 de febrer, quan entrarem en el signe del cavall de foc (丙午年/ མེ་ཕོ་རྟ་ལོ་). L’equinocci vernal del 2026 (20 de març) marcarà l’inici de l’any 183 de l’era bahá’í. L’equinocci autumnal del 2026 (21 de juny) assenyalarà l’inici de l’any 7535 del món segons el còmput bizantí, del 2019 de l’Encarnació segons el còmput etíop, de l’any 1743 dels Màrtirs i de l’any 235 de la República Francesa. La lluna nova de juny (dimecres 17) marcarà l’inici de l’any 1448 de l’hègira, de forma que el mes de Ramadà del 1447 AH haurà anat del 18 de febrer al 19 de març. La lluna nova de setembre (dissabte 12) indicarà l’inici de l’any 5787 del món segons el còmput hebreu. A grans trets l’any 2026 AD es correspon a l’any 6776 de la fundació d’Assur, al 5127 de Kali Yuga, al 4359 de l’era coreana, al 2976 de l’era amaziga, al 2570 de l’era budista, al 2083 de la Vikram Samvat, al 1960 de l’era javanesa, al 1948 de l’era saka balinesa, al 1475 de l’era armènia (ԹՎ ՌՆՀԵ), al 1433 de l’era bengalí, al 1405 de l’era islàmica iraniana, al 1388 de l’era birmana, al 1027 de l’era igbo, al 558 de l’era nanakshahi, al 115 de l’era iutxe i de l’era republicana xinesa (民國115年). El 8 de setembre els britànics entrarien en l’any 5 Cha. 3, i el primer de maig els japonesos ho haurien fet a l’any 8 de l’era Reiwa (令和８年). El 19 de juny els espanyols entraríem en l’any 13 del regnat de Felip VI.

L’any 2026 astronòmic

Enguany el periheli, màxim apropament de la Terra al Sol, es produirà dissabte 3 de gener a les 17:15UTC (147.099.894 km = 0,98330 UA). L’afeli, màxim allunyament, tindrà lloc dissabte 6 de juliol a les 17:30UTC (152.087.774 km = 1,01664 UA).

Els equinoccis seran divendres 20 de març a les 14:46UTC i dimecres 23 de setembre a les 00:05UTC. Els solsticis seran diumenge 21 de juny a les 08:24UTC i dilluns 21 de desembre a les 19:50UTC.

Tindrem novilunis el 18 de gener (19:52UTC), el 17 de febrer (12:01UTC), el 19 de març (01:23UTC), el 17 d’abril (11:51UTC), el 16 de maig (20:01UTC), el 15 de juny (02:54UTC), el 14 de juliol (09:43UTC), el 12 d’agost (17:36UTC), l’11 de setembre (03:27UTC), el 10 d’octubre (15:50UTC), el 9 de novembre (07:02UTC) i el 9 de desembre (00:51UTC). D’aquesta manera el 2026 serà any de 12 lunacions (de la 1275 a la 1286 en la numeració d’Ernest W. Brown).

El 2026 serà any de dos eclipsis solars, un d’anular i un de total, aquest darrer visible des de Catalunya:
- dimarts 17 de febrer del 2026, amb màxim a les 12:12:04UTC. Serà un eclipsi solar anular, visible com a eclipsi parcial al sud d’Àfrica, al sud d’Amèrica, al Pacífic Sud, a l’Atlàntic Sud, a l’Índic Sud i a l’Antàrtida. El màxim d’ocultació serà de 0,963. L’eclipsi és el 61 dels 71 que integren el Saros 121. El millor indret per veure’l serà l’estació franco-italiana de recerca Concordia, on la fase d’anularitat tindrà una durada de 2 minuts i 5 segons.
- dimecres 12 d’agost del 2026, amb màxim a les 17:46:06UTC. Serà un eclipsi solar total visible com a parcial a Europa, nord d’Àsia, nord i oest d’Àfrica, bona part d’Amèrica del Nord, i parts del Pacífic, Atlàntic i Àrtic. La magnitud serà de 1,0386. És el 48è eclipsi dels 72 que integren el Saros 126. A Barcelona l’eclipsi parcial començarà a les 19:35:05CEST, quan el Sol ja haurà declinat a 13,6°. El màxim d’eclipsi tindrà lloc a les 20:29:18CEST, amb el Sol a una altitud de 3,8°, i quedat convertit en un finíssim tall de síndria. El Sol encara restarà parcialment eclipsat en el moment de l’ocàs, que es produirà el 20:54:48. A la pàgina web eclipsicatalunya.cat hi ha informació sobre els punts d’observació de totalitat a Catalunya, així com les mesures de seguretat. Això darrer és ben important, ja que en ésser un eclipsi centrat en l’hora del capvespre pot haver-hi una falsa sensació d’innocuïtat.

En el 2025 tindrem dos eclipsis, un de total i un altre de parcial, i només aquest darrer serà visible des de Barcelona:
- Entre el dilluns 2 i el dimarts 3 de març tindrem un eclipsi lunar total de lluna de sang, que assolirà el màxim el dia 3 a les 11:33:46UTC. L’eclipsi es podrà veure a l’est d’Europa, Àsia, Austràlia, Amèrica del Nord, Amèrica del Sud, Pacífic, Atlàntic, Índic, Àrtic i Antàrtida. La magnitud de l’eclipsi serà de 1,1526. Aquest eclipsi és el 27è dels 71 del Saros 133.
- el dijous 27 i el divendres 28 d’agost tindrem un eclipsi lunar parcial, que assolirà el màxim (0,93) el 28 d’agost a les 04:12:53UTC. A Barcelona la fase de penombra començarà a les 03:23CEST quan la Lluna es trobi a una altitud de 33,2°. L’entrada a l’ombra es produirà a les 04:33CEST, a una altitud de 25,6°. El màxim tindrà lloc a les 06:12CEST, a una altitud de 10,9°, sense cobrir tota la Lluna però gairebé. La Lluna, encara en eclipsi parcial, es pondrà a les 07:21CEST. Aquest eclipsi és el 30è dels 83 que integren el Saros 138.

Entre les principals conjuncions del 2026 podem citar, d’acord amb l’almanac d’Astropixels.com:
- el 6 de gener a les 16:20UTC la Lluna se situarà a 0,5°N de Regulus.
- el 14 de gener a les 19:28UTC la Lluna se situarà a 0,6°S d’Antares.
- el 3 de febrer a les 02:48UTC la Lluna se situarà a 0,4°N de Regulus.
- l’11 de febrer a les 03:19UTC la Lluna se situarà a 0,7°S d’Antares.
- el 18 de febrer a les 23:03UTC, la Lluna ocultarà Mercuri.
- el 2 de març a les 12:00UTC, la Lluna se situarà a 0,4°N de Regulus.
- el 10 de març a les 11:32UTC la Lluna se situarà a 0,7°S d’Antares.
- el 29 de març a les 19:00UTC, la Lluna se situarà a 0,4°N de Regulus.
- el 6 d’abril a les 19:21UTC, la Lluna se situarà a 0,6°S d’Antares.
- el 20 d’abril a les 10UTC, Mercuri se situarà a 0,5°S de Saturn.
- el 26 d’abril a les 00:37UTC, la Lluna se situarà a 0,2°N de Regulus.
- el 4 de maig a les 02:20UTC, la Lluna se situarà a 0,5°S d’Antares.
- el 23 de maig a les 07:41UTC, la Lluna ocultarà Regulus.
- el 31 de maig a les 08:32UTC, la Lluna se situarà a 0,4°S d’Antares.
- el 19 de juny a les 14:31UTC, la Lluna se situarà a 0,3°S de Regulus.
- el 27 de juny a les 14:32UTC, la Lluna se situarà a 0,5°S d’Antares.
- el 9 de juliol a les 14:36UTC, Venus se situarà a 0,9°S de Regulus.
- el 17 de juliol a les 00:07UTC, la Lluna se situarà a 0,5°S de Regulus.
- el 24 de juliol a les 21:00UTC, la Lluna se situarà a 0,6°S d’Antares.
- el 21 d’agost a les 04:18UTC, la Lluna se situarà a 0,6°S d’Antares.
- el 8 de setembre a les 18:13UTC, la Lluna ocultarà Júpiter.
- el 9 de setembre a les 19:36UTC, la Lluna se situarà a 0,5°S de Regulus.
- el 14 de setembre a les 11:10UTC, la Lluna ocultarà Venus.
- el 17 de setembre a les 12:18UTC, la Lluna se situarà a 0,6°S d’Antares.
- el 26 de setembre a les 01:49UTC, Mercuri se situarà a 0,8°N de Spica.
- el 6 d’octubre a les 10:18UTC, la Lluna ocultarà Júpiter.
- el 7 d’octubre a les 02:57UTC, la Lluna se situarà a 0,6°S de Regulus.
- el 14 d’octubre a les 20:25UTC, la Lluna se situarà a 0,4°S d’Antares.
- el 2 de novembre a les 23:11, la Lluna ocultarà Júpiter.
- el 3 de novembre a les 08:40UTC, la Lluna se situarà a 0,8°S de Regulus.
- el 10 de novembre a les 13:49UTC, Venus se situarà a 0,1°S de Spica.
- l’11 de novembre a les 03:58UTC, la Lluna se situarà a 0,3°S d’Antares.
- el 24 de novembre a les 11:18UTC, la Lluna se situarà a 0,9°N de les Plèiades.

Les màximes elongacions de Mercuri seran el 19 de febrer (vespertina, 18°), el 4 d’abril (matutina, 28°), el 15 de juny (vespertina, 25°), el 2 d’agost (matutina, 20°), el 12 d’octubre (vespertina, 25°), el 21 de novembre (matutina, 20°).

Venus comença l’any com a estel matutí, però el 6 de gener ja entrarà en conjunció superior per a passar al cel vespertí. L’elongació màxima vespertina serà de 46°, que assolirà el 15 d’agost. La conjunció inferior serà el 24 d’octubre, de forma que Venus tancarà l’any com a estel matutí.

Mart comença el 2026 com a estel matutí en Sagitari, però amb una elongació ben petita ja que farà la conjunció amb el Sol el 9 de gener. Mart acabarà l’any com a estel vespertí en la constel·lació del Lleó.

El 25 d’abril serà el segon solstici de l’any marcià 38, amb el qual l’hemisferi nord entrarà en l’hivern i l’hemisferi sud en l’estiu. El 30 de setembre serà l’equinocci que marca l’entrada de l’any marcià 39, amb l’inici de la primavera de l’hemisferi nord, i de la tardor de l’hemisferi sud.

El 26 de març, a les 07UTC, Mart passarà pel periheli, acostant-se al Sol a una distància de 1,38126 UA.

Júpiter comença l’any 2026 com a estel matutí en la constel·lació dels Bessons. El 10 de gener a les 08UTC farà l’oposició al Sol, assolint una magnitud de -2,68 i un diàmetre aparent de 47 segons d’arc. Passat llavors al cel vespertí anirà perdent elongació fins a la conjunció amb el Sol del 29 de juliol. Així doncs, Júpiter acabarà l’any com a estel matutí en la constel·lació del Lleó, on haurà fet conjunció amb Mart el 14 de novembre.

Saturn comença el 2026 com a estel vespertí entrant en la constel·lació dels Peixos. La conjunció amb el Sol serà el 25 de març a les 08UTC. Convertit en estel matutí iniciarà el moviment retrògrad el 26 de juliol i arribarà a l’oposició amb el Sol el 4 d’octubre. Llavors tindrà les millors condicions de visibilitat, amb una magnitud de +0,32 i un diàmetre aparent de 19,7 segons d’arc. Amb un pla d’inclinació de 7°, els anells són encara poc aparents. Convertit de nou en estel vespertí, Saturn conclourà el moviment retrògrad el 10 de desembre, i clourà l’any a la constel·lació de Peixos, per bé que en una zona adscrita a la veïna Balena.

En el 2026 Urà continua a la constel·lació del Bou. El 22 de maig a les 17UTC farà la conjunció amb el Sol. L’oposició serà el 25 de novembre a les 23UTC. Llavors tindrà la major visibilitat al telescopi, amb una magnitud aparent de +5,58 i un diàmetre de 3,82 segons d’arc.

En el 2026 Neptú segueix a la constel·lació de Peixos. Farà conjunció amb el Sol el 22 de març a les 10UTC. L’oposició serà el 26 de setembre a les 00UTC, quan la magnitud aparent serà de +7,81 i el diàmetre aparent de 2,36 segons d’arc.

Pel que fa als perihelis cometaris previstos més destacats del 2026 tenim:
- 24P/Schaumasse, al gener.
- C/2025 R3 (PanSTARRS), a l’abril.
- 10P/Tempel 2, el juliol.

Les onze pluges d’estels més destacades seran:
- el 3 de gener a les 22UTC, els quadràntids.
- el 22 d’abril a les 19UTC, els lírids.
- el 5 de maig a les 08UTC, els eta-aquàrids.
- el 28 de juliol a les 10UTC, els delta-aquàrids.
- el 13 d’agost a les 02UTC, els perseids.
- el 21 d’octubre a les 18UTC, els oriònids.
- el 5 de novembre a les 19UTC, els S-tàurids.
- el 12 de novembre a les 18UTC, els N-tàurids.
- el 18 de novembre a les 00UTC, els leònids.
- el 14 de desembre a les 13UTC, els gemínids.
- el 22 de desembre a les 22UTC, els úrsids.

Pel que fa al calendari cosmonàutic destaquen:
- el 5 de febrer és la data més propera prevista per al llançament de la NASA Artemis II. Serà el primer vol tripulat en acostar-se a la Lluna des del 1972, assolint-hi una distància mínima de 10300 km.
- el 15 de novembre la sonda Voyager 1 superarà la distància d’1 dia-llum de la Terra. Li hauran calgut gairebé 18000 dies per assolir-ho (0,00005c).

El nostre 2026 i el d’altres

En el calendari electoral del 2026 destaquem:
- 11 de gener: eleccions parlamentàries a Benin.
- 11 de gener: eleccions generals a Myanmar.
- 15 de gener: eleccions generals a Uganda.
- 18 de gener: eleccions presidencials a Portugal.
- 1 de febrer: eleccions generals a Costa Rica.
- febrer: eleccions generals a Bangladesh.
- febrer: eleccions parlamentàries a Laos.
- 5 de març: eleccions generals a Nepal.
- 8 de març: eleccions parlamentàries a Colòmbia.
- 15 de març: eleccions legislatives a Vietnam.
- 29 de març: eleccions parlamentàries a Eslovènia.
- 12 d’abril: eleccions generals a Perú.
- 12 d’abril: eleccions presidencials a Benin.
- abril: eleccions parlamentàries a Hongria.
- abril: eleccions presidencials a Djibouti.
- abril: eleccions presidencials a Líbia.
- 31 de maig: eleccions presidencials a Colòmbia.
- maig: eleccions generals a Líban.
- 1 de juny: eleccions generals a Etiòpia.
- 7 de juny: eleccions parlamentàries a Armènia.
- juny: eleccions parlamentàries a Algèria.
- juliol: eleccions presidencials a São Tomé e Príncipe.
- 13 d’agost: eleccions generals a Zàmbia.
- 30 d’agost: eleccions presidencials a Estònia.
- 30 d’agost: eleccions generals a Haití.
- 13 de setembre: eleccions generals a Suècia.
- 20 de setembre: eleccions legislatives a Rússia.
- setembre: eleccions generals a Marroc.
- setembre: eleccions parlamentàries a São Tomé e Príncipe.
- 3 d’octubre: eleccions parlamentàries a Letònia.
- 4 d’octubre: eleccions generals a Brasil.
- 4 d’octubre: eleccions generals a Bòsnia.
- 27 d’octubre: eleccions legislatives a Israel.
- 31 d’octubre: eleccions generals a Dinamarca.
- octubre: eleccions presidencials a Cap Verd.
- 3 de novembre: eleccions de mig mandat als Estats Units.
- novembre: eleccions presidencials a Bulgària.
- 19 de desembre: eleccions generals a Nova Zelanda.
- 22 de desembre: eleccions generals a Sudan del Sud, les primeres des de la independència del 2011.
- desembre: eleccions presidencials a Gambia.
- eleccions presidencials a la República del Congo.
- eleccions parlamentàries a Cap Verd.

El 6 de gener, Dia de l’Epifania, conclourà el Jubileu 2025.

La presidència del Consell de la Unió Europea serà assumida per Xipre en el primer semestre. L’1 de juliol la presidència passarà a Irlanda, en el que serà el primer semestre del 14è torn.

L’1 de gener Bulgària adoptarà l’euro esdevenint el 21è estat membre de l’Eurozona.

En el 2026 la Cimera de l’ASEAN se celebrarà a Filipines.

El 22 de gener els Estats Units d’Amèrica abandonaran l’Organització Mundial de la Salut.

El 5 de febrer expira el Tractat New START de reducció d’armes ofensives estratègiques.

El 28 de gener Sarah Mullally esdevindrà l’arquebisbe primada de l’Església d’Anglaterra.

Entre les convocatòries esportives podem citar:
- 6-22 de febrer: els Jocs Olímpics d’Hivern de Milan-Cortina d’Ampezzo.
- febrer-març: la Copa del Món Masculina T20 de criquet, d’Índia-Sri Lanka.
- 6-15 de març: els Jocs Paralímpics d’Hivern de Milan-Cortina d’Ampezzo.
- 20-22 de març: els Campionat Mundial d’Atletisme Indoor a Toruń.
- 11 de juny-19 de juliol: la Copa del Món de Futbol, coorganitzada per Canadà, Mèxic i Estats Units.
- 23 de juliol-2 d’agost: els Jocs de la Commonwealth, a Glasgow.
- 4-13 de setembre: la Copa del Món de Bàsquet Femení, a Berlin.
- 5-27 setembre: la Copa del Món Sub-20 de Bàsquet Femení, a Polònia.

Entre les convocatòries culturals hi haurà:
- 17 de febrer: Cinquantenari de la mort de la poeta Clementina Arderiu.
- 12-16 de maig: Concurs de Cançó d’Eurovisió, a Viena.
- 27 de maig: Cinquantenari de les Primeres Jornades Catalanes de la Dona.
- maig: Cinquantenari de la inauguració de La Bresola.
- 10 de juny: Centenari de la mort de l’arquitecte Antoni Gaudí.
- 22 de juny: Cinquantenari del Míting de la Llibertat.
- 22 de juny: Centenari del naixement de la pedagoga Marta Mata.
- 21 d’agost: 150è aniversari de la mort de l’enginyer i urbanista Ildefons Cerdà.
- 19 de setembre: 150è aniversari del naixement de Josep Irla.
- 19 de novembre: estrena del videojoc Grand Theft Auto VI.
- 29 de desembre: 150è aniversari del naixement del compositor Pau Casals.
- 150 anys de la creació del Centre Excursionista de Catalunya.
- Setè Centenari de la Fundació del Monestir de Pedralbes.
- Centenari del naixement de Cassià Maria Just.

El nostre 2026 ja no podrà ésser el de la franquícia de Star Trek. En efecte, en aquesta franquícia és en el 2026 quan Buck Bokai va superar el record de Joe DiMaggio amb més partits consecutius amb un hit en una sola temporada (1941). DiMaggio havia superat el record de Willie Keeler de la temporada del 1897, amb 44 jocs seguit puntuant-hi al menys una vegada. DiMaggio, entre el 15 de maig i el 16 de juliol ho va fer en 56 jocs. Keeler i DiMaggio són presents en la línia temporal de Star Trek, però Bokai no hi és pas en la nostra, car en la línia temporal de Star Trek el seu debut fou en el 2015. Veurem si algun jugador del nostre 2026 s’acosta a DiMaggio, encara que tal com és el beisbol modern sembla com més va més difícil.

Les portes d’entrada de virus en epitelis bovins visualitzades amb PixF

Histologia: El grup de recerca de Ratul Chowdhury i Rahul Kumar Nelli del College of Veterinary Medicine de la Iowa State University treballa, entre d’altres coses, en virus que afecten la cabana bovina. Ning-Chieh Twu, del mateix grup, és interessat en les interaccions virus-hoste. Com a model en les seves investigacions empren el virus de la grip A, tenint en ment els brots recents de grip aviària H5N1 d’alta patogenicitat que hi ha hagut en granges bovines dels Estats Units. També treballen amb el coronavirus SARS-CoV-2, també reportat en granges bovines. Twu et al. publiquen aquesta setmana a Scientific Reports un estudi que investiga la distribució espacial de receptors d’aquests virus en teixits bovins emprant PixF. PixF és una eina d’anàlisi d’imatges. L’apliquen sobre teixits respiratoris (tràquea i pulmó) i digestius (intestí prim i intestí gros) de bous creuats Holstein-Angus. Amb una tinció histoquímica de lectina amb receptors d’àcid siàlic α2,6-Gal (del saüc Sambucus nigra) i α2,3-Gal (de Maackia amurensis) identifiquen receptors del virus de la grip. Amb immunofluorescència indirecta detecten ACE2. TMPRSS2, APN, DPP4 i CEACAM1, que actuen com a receptors de coronavirus. PixF ofereix un marc de processament d’imatge per a quantificar i mapar l’expressió de receptors. Així, Twu et al. troben un predomini de receptors SA α2,3-Gal en regions epitelials, mentre que els receptors SA α2,6-Gal es troben limitats a teixits glandulars del tracte respiratori. TMPRSS2, APN i DPP4 tenen una alta expressió en l’epiteli de mucoses respiratòries. ACE2, TMPRSS2 i DPP4 tenen una alta expressió en l’epiteli de la mucosa intestinal. CEACAM1 té una baixa expressió general. El més rellevant és que PixF ofereix una informació quantitativa i localitzada de la distribució de receptors virals, essencial per a entendre les interaccions hoste-patogen.

Microfotografies confocals que mostren la distribució de receptors de coronavirus en els tractes respiratori i intestinal de bestiar boví

Receptors virals

Les pandèmies de grip i de malalties coronavirals s’expliquen per l’elevat contagi respiratori en humans d’aquestes infeccions. Molts coronavirus també poden donar lloc a infeccions entèriques, la qual cosa ha estat la base d’epizooties en animals de granja. El concepte d’Una Sola Salut ens recorda permanentment que aquests són virus zoonòtics, que poden mutar i evolucionar ràpidament. Troben reservoris no tan sols en la població humana i en la cabana domèstica, sinó també en la fauna salvatge, terrestre i marina, en mamífers i aus.

Es tracta de virus d’ARN, amb una alta taxa de mutació que s’explica pel procés de replicació genòmica. Un aspecte central en el cicle víric és la interacció entre la partícula vírica i la membrana de cèl·lules susceptibles d’infecció. Els virus de la grip empren com a receptors els àcids siàlics (SA) tant en l’adhesió inicial a la cèl·lula com en l’entrada ulterior.

Els virus de la grip A d’origen aviari s’uneixen preferentment a receptors d’àcid siàlic enllaçats a galactosa per un enllaç α2,3 (SA α2,3-Gal). En pollastres, concretament, la preferència és per a SA α2,3-Gal-β (1–4) N-acetilglucosamina (GlcNAc). En ànecs, en canvi, la preferència és per a SA α2,3-Gal-β (1–3) N-acetilgalactosamina (GalNAc).

Els virus de la grip A d’origen humà o porcí s’uneixen preferentment a receptors SA amb un enllaç α2,6-galactosa (SA α2,6-Gal).

Val a dir que els àcids siàlics també funcionen com a receptors o co-receptors potencials d’altres famílies de virus, com els Coronaviridae, els Paramyxoviridae, els Flaviviridae, els Picornaviridae, els Reoviridae, els Parvoviridae, els Adenoviridae, els Papillomaviridae, els Polyomaviridae, els Caliciviridae, etc.

Els coronavirus, a banda de l’àcid siàlic, empren diversos receptors cel·lulars, com l’ACE2 (enzim convertasa 2 de l’angiotensina), APN (aminopeptidasa N), CEACAM1 o DPP4 (dipeptidil-peptidasa 4). La interacció amb aquests receptors és cabdal per determinar el rang potencial d’espècies on pot circular cada coronavirus. Per això tenen gran interès les tècniques de tinció i imatge que posen de manifest la distribució d’aquests receptors virals en cèl·lules i teixits de l’hoste. La tinció dual amb tints fluorescents pot ajudar a fer anàlisis de co-expressió. La microscòpia confocal forneix resolucions d’imatge per a aquests senyals fluorescents (habitualment d’emissió verda i vermella). L’anàlisi píxel a píxel pot identificar els casos de veritable co-localització dels dos senyals.

Twu et al. han desenvolupat una eina d’anàlisi de fluorescència basada en píxels per a una ràpida caracterització d’imatges. L’anomenen ‘PixF’, i amb ella mesuren la intensitat espacial de l’emissió vermella i verda de cada punt de la imatge. PixF ofereix una visualització en tres dimensions, on els eixos x i y representen el pla del tall histològic i z és el valor d’intensitat absoluta de la fluorescència.

Twu et al. són conscients que PixF no és capaç de suplir tota la funcionalitat de plataformes com ImageJ, CellProfiler o Imaris. L’objectiu de PixF és la velocitat i l’accessibilitat que pot oferir en segons sobre centenars d’imatges.

La plataforma PixF

Twu et al. recolliren mostres de tràquea, pulmó, intestí prim i intestí gros de tres bous de tres anys del creuament Holstein-Angus sacrificats en el Iowa State University Meat Laboratory. Els teixits eren fixats en 10% de formalina neutra tamponada i inclosos en blocs de parafina. Els talls de 4 μm eren transferits a portaobjectes i preparats per a anàlisi.

La tinció amb lectina posa de manifest els àcids siàlics:
- la lectina SNA de Sambucus nigra interactua amb α2,6 SA.
- la lectina MAL-I de Maackia amurensis interactua amb SA α2,3-Gal-β (1–4) GlcNAc.
- la lectina MAL-II de Maackia amurensis interactua amb SA α2,3-Gal-β (1–3) GalNAc.
Prèviament els portaobjectes eren desparafinats i blocats amb biotina i streptavidina. Les lectines eren marcades amb isotiocianat de fluoresceïna (FITC).

L’assaig d’immunofluorescència per a la detecció de SA es feia amb un anticòs policlonal anti-Neu5Gc.

L’ús d’anticossos específics marcats amb fluorocrom (immunofluorescència indirecta) posa de manifest receptors de coronavirus.

Els portaobjectes, després de la immunotinció, eren mantinguts en la foscor durant 24 hores, i llavors se’n prenien imatges amb un microscopi confocal.

En l’anàlisi PixF hi havia un pas inicial de definició dels mapes de color que tradueixen la fluorescència a l’escala RGB. Els canals vermell i verd reporten els senyals dels dos fluorocroms emprats, i el canal groc reporta la superposició dels dos senyals.

La distribució de l’àcid siàlic en el tracte respiratori boví

En l’epiteli del tracte respiratori trobem un predomini de receptors SA α2,3-Galβ (1–3). Això el fa potencialment susceptible a virus de la grip aviària. Troben aquests receptors especialment en la membrana apical de cèl·lules de l’epiteli pseudoestratificat ciliat de tràquea i bronquis, però també en bronquiols i alvèols.

Els receptors SA α2,6-Gal es troben relativament confinats en les cèl·lules calciformes (secretores de mucus), en les cèl·lules basals i en les glàndules submucoses. Aquests són els receptors típics de virus de la grip A d’origen mamífer.

La distribució d’àcid siàlic en el tracte intestinal boví

En el tracte intestinal boví hi ha una expressió abundant de receptors SA α2,3-Gal. En canvi, SA α2,6-Gal es troba relativament restringit a la regió subepitelial i a les cèl·lules calciformes.

La distribució de receptors de coronavirus en els tractes respiratori i intestinal

Hi ha una forta expressió d’ACE2 en l’epiteli de la tràquea, dels alvèols i dels budells. És menor aquesta expressió en l’epiteli de bronquis i bronquiols.

TMPRSS2, APN i DPP4 són àmpliament expressats en l’epiteli respiratori, i especialment en els alvèols. En l’epiteli intestinal, TMPRSS2 i DPP4 tenen una expressió uniforme, tant en la regió de les vellositats com en les criptes. CEACAM1 és present en el tracte respiratori però no se’l detecta en el tracte intestinal.

L’aplicació de PixF en predicció virològica

El bestiar boví és susceptible als virus de la grip C i grip D, al coronavirus boví (BCoV) i al SARS-CoV-2. Aquests virus poden produir afectacions respiratòries i gastrointestinals.

L’àcid siàlic és el receptor que permet l’adhesió i entrada del virus de la grip A. Però també són molts altres els virus, bacteris, fongs i paràsits que hi interactuen.

Entre el virus de la grip A es distingeixen habitualment entre els virus d’origen aviar i equí, que tenen una afinitat preferent per SA α2,3-Gal, i els virus d’origen humà i porcí, que tenen una afinitat preferent per SA α2,6-Gal. Els porcs, amb presència simultània dels dos receptors, poden actuar com a reservori de contacte entre els dos tipus de virus de grip A. Ara bé, Twu et al. ens recorden que també en teixits bovins coexisteixen els dos tipus de receptors, la qual cosa fa que també la cabana bovina sigui un lloc potencial de recombinació de virus de grip A d’origen diferent.

Cal recordar, però, que la distribució de receptors cel·lulars varia segons l’edat, sexe, raça i estat de salut de cada animal, i que és alhora específica de teixit. A això hem d’afegir l’efecte del tipus d’anticòs, temps d’incubació i tècnica d’imatge per visualitzar-los.

PixF es troba actualment en l’estadi de versió beta. Té aplicacions potencialment en la patologia i radiologia diagnòstiques. El Laboratori de Chowdhury la posa en forma de pàgina web a disposició d’investigadors i clínics. Confien que també pot ésser una eina d’aprenentatge per als qui s’inicien en l’àmbit de processament de microfotografies d’immunofluorescència.

Lligams:

- Spatial mapping of influenza and coronavirus receptors in the respiratory and intestinal tract epithelium of beef cattle using advanced PixF image analysis. Ning-Chieh Twu, Yee Chuen Teoh, Curwen Pei Hong Tan, Riza Danudoro, Xiaoyi Cheng, Raquel Espin-Palazon, Todd Bell, Luis Giménez-Lirola, Ratul Chowdhury, Rahul Kumar Nelli. Scientific Reports 15: 44029 (2025).

- Pixel Analytics Suite (PixF), de Chowdhurylab.