dissabte, 29 de gener de 2022

Gossos de tota mida: selecció natural i artificial d’un al·lel de l’ARN llarg no-codificant IGF-AS

Genètica: Jocelyn Plassais, actualment investigador postdoctoral de l’Inserm i de la Université Rennes 1, fa recerca sobre els mecanismes moleculars de trets morfològics i de malalties genètiques en el cos, especialment sobre el paper que tenen els ARNs llargs no-codificants (lncRNAs). Al costat d’Elaine A. Ostrander, del Cancer Genetics and Comparative Genomics Branch del National Human Genome Research Institute de Bethesda, ha investigat el paper que juga un d’aquests lncRNAs en la regulació de la mida corporal de les races de gossos i, per extensió, dels cànids salvatges. Plassais i Ostrander són els autors corresponsals d’un article, aparegut aquesta setmana a Current Biology, en la que exposen la selecció natural i artificial experimentada per aquesta variant en cànids antics i moderns. Es tracta d’una variant ancestral del locus IGF1, un factor de creixement que regula la mida corporal de gossos antics i moderns. Variants al·lèliques d’IGF1 s’associen amb la mida corporal de gossos, llops i coiots. L’al·lel d’IGF1 associat a una mida gran aparegué en el llop fa més de 53.000 anys. A banda de la selecció natural, la selecció artificial humana sobre l’IFG1 ha tingut un paper central en el desenvolupament de races de petita mida. La recerca de Plassais et al. s’ha realitzat a través d’un catàleg de milers de genomes de cànids antics i moderns, centrat en variants genètiques que haguessin passat de gossos antics a gossos moderns.

Les races més grosses de gos poden fer quaranta vegades la massa de les races més petites. Aquesta diferència és la més gran que podem trobar entre adults d’una espècie de mamífer.

La variabilitat de mida del gos

Els gossos domèstics, classificats com una subespècie de llop (Canis lupus familiaris), són l’espècie de mamífer de mida més variable. Les races més grosses tenen una mida quaranta vegades superior a les races més petites. Ja en el registre arqueològic trobem indicis d’aquesta variabilitat, però tot sembla indicar que la variabilitat de mida de les races actuals de gossos és el resultat de la selecció de criadors en els darrers 200 anys. Aquesta selecció s’ha fet a consciència, en poblacions tancades destinades a la cria i seleccionades d’acord amb fenotips extrems.

Estudis anteriors, considerant més de 200 races domèstiques de gos, han identificat una vintena de gens que participen en la part heretable de la mida corporal. Són gens que regulen el processament de la insulina, el metabolisme dels àcids grassos, la senyalització per TGFβ (un factor de creixement) i la formació de l’esquelet. Al capdavall, la mida corporal és el resultat de factors hormonals i metabòlics.

D’aquesta vintena de gens, el primer de la llista és el del factor de creixement de tipus insulínic (IGF1). L’IGF1 és responsable de vora el 15% de la variació de mida corporal entre races de gossos.

Una qüestió pendent d’aquesta línia de recerca és la identificació d’al·lels d’IGF1 que siguin funcionalment associats amb la mida corporal. Per afrontar-la, Plassais et al. analitzaren 1431 seqüències genòmiques de 13 espècies de cànids, antics i moderns. La dimensió temporal permet reconstruir la història evolutiva d’al·lels ancestrals i derivats d’IGF1.

Plassais et al. identificaren una variant única amb un ARN llarg no-codificiant (IGF1-AS), que interactua amb el gen IGF1 generant un dúplex. Aquest al·lel derivat predomina en el llop gris modern, i també en les races domèstiques grosses. L’al·lel ancestral, que no forma aquest dúplex, és el predominant en els cànids salvatges més petits i en els gossos domèstics de mida petita. La formació del dúplex contribueix, doncs, a una mida corporal grossa. L’al·lel derivat hauria sorgit fa 50.000 anys i aconseguí imposar-se en els llops pleistocènics que donaren lloc als gossos domèstics. Però com que l’al·lel ancestral no s’arribà a extingir, pogué ressorgir com a conseqüència de la selecció artificial favorable a gossos de mida petita.

La metodologia

Plassais i Ostrander desenvoluparen i planificaren la recerca i redactaren l’article. Plassais realitzà els experiments, les anàlisis de dades i les figures. Les anàlisis estatístiques foren realitzades per Bridgett M. vonHoldt, Heidi G. Parker, Alberto Carmagnini, Nicolas Dubos, Thomas Derrien, Lauren M. Hennelly, Mikhail V. Sablin, Mietje Germonpre i Laurent Frantz. VonHoldt, Parker, Ilenia Papa, Kevin Bevant, Hennelly, D. Thad Whitaker, Alex C. Harris, Andrew N. Hogan, Heather J. Huson, Victor F. Zaibert, Anna Linderholm, James Haile, Thierry Fest, Bilal Habib, Benjamin N. Sacks, Norbert Benecke, Alan K. Outram, Sablin, Germonpre, Greger Larson i Frantz contribuïren a l’adquisició de mostres i dades.

Els autors agraeixen al University of Washington Burke Museum, Museum of Vertebrate Zoology, California Academy of Science, Museum of Southwestern Biology, Denver Museum of Nature and Science, Sam Noble Oklahoma Museum of Natural History, Museum of Comparative Zoology, i a la Princeton University accedir a la col·lecció de mesures de massa corporal de coiots. També tenen agraïment al CaniDNA biobank, a les mostres antigues de ZIN RAS i al Dog10K Consortium.

Plassais et al. analitzaren 1.431 genomes corresponents a 13 espècies diferents. Entre aquests genomes hi havia canins antics, races modernes de gos i cànids salvatges actuals. D’aquesta anàlisi derivà un catàleg de 1.297 genomes de gossos moderns, corresponents a 230 races domèstiques (1.156 gossos domèstics), amb l’afegit de 140 gossos feréstecs d’arreu del món i 1 dingo. En aquests 1.297 genomes identifiquen 64,92 milions de variants bial·lèliques (mutacions puntuals o petites delecions).

Amb dades de fins a quatre individus (dos mascles i dos femelles) per cadascuna de 179 races de gossos (456 individus en total), Plassais et al. calculen l’associació amb la mida corporal del locus que envolta el gen IGF1 en el cromosoma 15 (la regió 41.20-41.27 Mb de CFA15 en Canfam 3.1).

SNP rs22397284

Les 10 variants més associades mostren un alt grau de desequilibri de lligament, vinculat principalment a deu gossos de tres races no-europees (4 chow chows, 2 afganesos i 4 mastins tibetans). Entre aquests variants hi ha un polimorfisme mononucleotídic (SNP) intrònic (rs22437444) i el SNP rs22397284. L’SNP rs22397284 resultava d’especial interès pel fet d’ésser polimòrfic en cànids salvatges. De fet és la variant del locus IGF1 que mostra l’associació més significativa amb la massa corporal en cànids salvatges.

El 75% dels gossos domèstics que són homozigots per a l’al·lel C de rs22397284 pertanyen a races de menys de 15 kg de massa corporal. Per contra, el 75% dels que són homozigots per a l’al·lel T pertanyen a races de més 25 kg de massa corporal. Resultats semblants es troben en 144 variants de caniches o púdels de mida diferent, i en 138 de schnauzers. Els schnauzers gegants són sis vegades més grans que els schnauzers de miniatura en part gràcies a aquesta variant. Així doncs, els caniches i schnauzers de miniatura són en gran mesura homozigots per a l’al·lel C (amb una freqüència al·lèlica de més del 95%), mentre que en els schnazuers gegants l’al·lel T es troba fixat. En els púdels de mida estàndard, les freqüències al·lèliques de T i C són semblants.

Sobre una base de dades de 51 gossos (incloent-hi 13 de raça mixta) dels quals es coneix la mida corporal exacta i el nivell sèric d’IGF-1, Plassais et al. seqüencien la variant referida. Troben relacions significatives entre genotip, massa corporal i nivell sèric d’IGF-1, i una correlació directa entre la massa corporal i el nivell sèric d’IGF-1.

L’SNP rs22397284 es localitza en el darrer exon d’una seqüència que estructuralment es correspondria a un lncRNA de 1204 parells de nucleòtids. Aquesta seqüència es traduiria a un ARN anti-sentit respecte de l’ARN missatger del gen IGF1, i d’aquí el nom que li donen Plassais et al. de IGF1-AS. IGF1-AS seria una mecanisme regulador de la producció d’IGF-1. La presència d’una citosina (C) en la posició rs22397284 condueix a una subexpressió d’IGF-1 i la presència d’una timidina (T) a una sobreexpressió d’IGF-1: per això Plassais et al. s’hi refereixen, respectivament, com a “al·lel petit” i “al·lel gros” d’IGF1-AS.

La història de la variant d’IGF1-AS

Plassais et al. estenen l’anàlisi a 33 genomes de gossos antics publicats en la literatura (amb antiguitats d’entre 10.930 i 100 anys). Com es tracta d’ADN antic, apliquen una metodologia que tingui en compte possibles alteracions de la seqüència. En un gos siberià de trineu de fa 9500 anys troben els dos al·lels en heterozigosi. En el 50% dels genomes antics analitzats, l’al·lel petit (C) es troba en homozigosi, i en el 32% és l’al·lel gros (T) qui es troba en homozigosi. Així doncs, aquest polimorfisme (o bimorfisme) s’hauria mantingut des d’un mínim de 9500 anys. Val a dir que es tracta d’una transició que pot revertir-se i reaparèixer múltiples vegades en un mateix llinatge.

En els espècimens de gossos antics on ha estat possible estimar la massa corporal, Plassais et al. troben una correlació entre els al·lels referits i la massa corporal. Per exemple, el gos de trineu siberià de 9500 anys d’antiguitat (heterozigot CT) tindria una massa corporal de 24,8 kg a jutjar per la mida de la mandíbula. Tres gossos israelians de fa 2300 anys (homozigot CC) pesarien uns 14,6 kg. Un gos gros de Terranova de fa 4000 anys és homozigot TT.

La freqüència de l’al·lel gros (T) és més elevat en els gossos antics de latituds septentrionals (més enllà del paral·lel 55N, la freqüència és del 75%) que en meridionals (més al sud del paral·lel 45N, la freqüència és del 21%). Això concorda amb l’anomenada norma de Bergmann, segons la qual les poblacions i espècies de mida petita viuen en climes relativament més càlids que les poblacions i espècies grosses.

La variant IGF1-AS en el llop gris

Plassais et al. analitzen dades genòmiques de 68 llops grisos moderns i 9 llops grisos antics. Hi afegeixen també el genotipat de 46 llops grisos moderns. La variant també segrega en el llop gris. La freqüència de l’al·lel petit (C) arriba al 16% en els llops antics, i és present en un llop siberià de fa 53.000 anys (heterozigot CT).

Un llop pleistocènic de 16.500 anys d’antiguitat és homozigot per a l’al·lel gros (TT) i tindria una massa corporal estimada de 39,6 kg. El llop heterozigot de fa 52.500 anys tindria una massa corporal de 21,8 kg. Un altre llop heterozigot, de 16.900 anys d’antiguitat, tindria una massa de 38,1 kg.

La norma de Bergman sembla complir-se en els llops: la freqüència de l’al·lel petit (C) és superior en els llops de mida petita (25 kg) de latituds inferiors (Orient Mitjà i Àsia) respecte de la freqüència en els llops més grossos (40 kg) de latituds superiors (Amèrica del Nord, Europa o Sibèria).

La variant IGF1-AS en altres cànids

Plassais et al. incorporen a l’anàlisi 24 genomes addicionals d’11 espècies de cànids (4 coiots, 2 llops rojos, 5 llops daurats africans, 1 llop etíop, 3 gossos salvatges africans, 3 xacals daurats, 1 xacal d’esquena negra, 1 xacal bandejat, 2 dhols, 1 guineu grisa i 1 guineu andina), amb mides corporals que van dels 5 als 35 kg. La freqüència de l’al·lel petit en aquests genomes creix en latituds moderades i en temperatures ambientals més altes. Tots aquests cànids, excepte els 2 llops rojos, són homozigots per a l’al·lel petit (C), la qual cosa indicaria que aquest és l’al·lel ancestral.

En ampliar l’anàlisi a altres carnívors, Plassais et al. refermen l’opció que l’al·lel C és l’ancestral. La seqüència d’exons d’IGF1-AS té un grau de conservació del 60%-70% entre els grups de mamífers més afins als cànids. L’al·lel C és present en fures, pandes i gats.

La mida corporal del coiot a Amèrica del Nord varia des de les poblacions més petites de 9 kg de la costa oest fins a les poblacions més grosses de 16 kg de la costa est. Emprant dades de 79 coiots dels Estats Units, Plassais et al. troben una alta freqüència (93%) de l’al·lel petit en els coiots de l’oest, en contrast amb els de la costa est (freqüència del 47%). És possible que aquesta darrera freqüència al·lèlica sigui deguda a les hibridacions dels coiots amb llops.

En 28 coiots de l’estat de Pennsylvania hi ha una correlació entre la variant IGF1-AS i la massa corporal individual.

El rol de l’IGF1-AS en la regulació del creixement

La seqüència del darrer exó d’IGF1-AS se superposa a la del tercer exó del gen IGF1. L’SNP rs22397284 es troba a uns 200 nucleòtids més enllà del darrer nucleòtid comú entre IGF1 i IGF1-AS.

Entre l’ARNm d’IGF1 i l’ARNlnc d’IGF1-AS es formaria un dúplex de 182 parells de nucleòtids. Que a rs22397284 hi hagi una C o una T no afecta els nivells d’expressió ni del lncRNA d’IGF1-AS ni els de l’mRNA d’IGF1. Plassais et al. consideren que caldria investigar si l’al·lel C participa en el mecanisme regulador de la traducció de l’ARNm d’IGF1 que motiva la davallada d’expressió d’aquest factor de creixement. O, el que vindria a ser el mateix, si l’al·lel T interfereix en aquesta regulació i motiva una expressió superior d’IGF1 i la consegüent tendència a una mida corporal superior.

L’al·lel T hauria aparegut en els llops, com a mínim fa 53.000 anys. Les condicions del període glacial haurien comportat una selecció natural favorable d’aquest al·lel, en promoure una mida corporal superior. L’al·lel s’hauria arribat a fixar en les latituds més septentrionals.

Una pressió selectiva semblant en favor de l’al·lel T s’hauria verificat en els gossos domèstics del nord d’Euràsia. Però en els gossos del sud d’Euràsia, aquesta posició mantingué el bimorfisme, i això forní un element per a la selecció artificial per part dels criadors en la consecució de races de gossos de diferent mida.

Lligams:

- Natural and human-driven selection of a single noncoding body size variant in ancient and modern canids. Jocelyn Plassais, Bridgett M. vonHoldt, Heidi G. Parker, Alberto Carmagnini, Nicolas Dubos, Ilenia Papa, Kevin Bevant, Thomas Derrien, Lauren M. Hennelly, D. Thad Whitaker, Alex C. Harris, Andrew N. Hogan, Heather J. Huson, Victor F. Zaibert, Anna Linderholm, James Haile, Thierry Fest, Bilal Habib, Benjamin N. Sacks, Norbert Benecke, Alan K. Outram, Mikhail V. Sablin, Mietje Germonpre, Greger Larson, Laurent Frantz, Elaine A. Ostrander. Current Biology 32: 1-9 (2022).

diumenge, 23 de gener de 2022

A 100 segons de la catàstrofe

L’estiu del 2020, en una lletra al Lancet, James E. Muller i David G. Nathan, de la Harvard Medical School, parlaven de tres amenaces sobre la humanitat: la covid-19 com a representativa de les malalties infeccioses emergents, la guerra nuclear i l’escalfament global. “Els professionals de la salut”, deien, “han d’enviar un missatge als aquells als qui han jurat de protegir la vida: totes tres amenaces resulten de forces naturals que s’han fet perilloses per triomfs de la intel·ligència humana, i totes tres es poden resoldre per la intel·ligència humana”. Aquesta mateixa setmana, el Bulletin of the Atomic Scientists publicava la seva actualització del “Doomsday Clock”, per dir-nos que som a “100 segons de la mitjanit”. El comunicat arriba en un moment en el que la tensió a la Mar Negra entre Rússia i l’OTAN ens acosta a l’amenaça d’una guerra entre potències nuclears. Alhora, l’onada de la variant Òmicron del SARS-CoV-2 situa la pandèmia de covid-19 en un escenari ple d’incertesa. I, pel que fa al canvi climàtic, els avenços en l’atribució meteorològica ens condueixen a una certesa inquietant.

El Rellotge del Darrer Dia

Enguany es compleixen els 75 anys de la creació del Rellotge del Dia del Judici per part del Bulletin of the Atomic Scientists, publicació iniciada en el 1945 per Albert Einstein i investigadors de la Universitat de Chicago que havien participat en el Projecte Manhattan. El rellotge feia servir la imatge de l’Apocalipsi com a mitjanit, a la que ens adreçaven en un compte enrere semblant a l’assaig de la primera bomba nuclear del Projecte Manhattan.

El Rellotge vol transmetre la probabilitat d’una catàstrofe global causada per la mà de l’home. Si bé inicialment aquesta catàstrofe era associada a l’amenaça d’una guerra nuclear, en les darreres dècades ha pres rellevància el canvi global antropogènic, particularment el canvi climàtic.

En el 1947, el rellotge se situava a 7 minuts de la mitjanit (23:53). El primer assaig d’una bomba nuclear per part de la Unió Soviètica motivà que fos avançat en el 1949 uns 4 minuts (23:57). Els assaigs termonuclears conduïren a avançar-lo 1 minut més en el 1953 (23:58). La distensió relativa entre els Estats Units i la Unió Soviètica durant la segona meitat dels anys 1950 conduí el 1960 a retornar-lo a la posició primigènia (23:53). Com que la crisi dels míssils de Cuba (1961) conduí després a la signatura del Tractat de Prohibició Parcial dels Assaigs Nuclears, el rellotge fou endarrerit cinc minuts en el 1963 (23:48). La suma de noves potències nuclears (França i Xina) i guerres convencionals conduí en el 1968 a avançar-lo cinc minuts (23:53). La signatura del Tractat de No-Proliferació Nuclear va fer que s’endarrerís tres minuts en el 1969 (23:50). El Tractats SALT I i ABM entre els Estats Units i la Unió Soviètica conduïren a un nou endarreriment de dos minuts en el 1972 (23:48). El primer assaig nuclear d’Índia i l’armament dels Estats Units i de la Unió Soviètica suposaren que en el 1974 el rellotge s’avancés tres minuts (23:51). La guerra d’Afganistan i la tensió entre les dues potències conduí a un nou avançament de dos minuts en el 1980 (23:53). L’arribada de Ronald Reagan a la Casa Blanca i altres esdeveniments de l’any anterior provocaren un avançament ulterior de tres minuts (23:56) que el situava més a prop que mai de la mitjanit. En el 1984 s’avançà un minut més (23:57). El Tractat de Forces Nuclears de Rang Intermedi motivà, però, un endarreriment de tres minuts (23:54) en el 1988, complementat amb un minut més (23:50) en el 1990 davant de la caiguda del Teló d’Acer i la reunificació d’Alemanya. El Tractat START I entre els Estats Units i la Unió Soviètica produïa un endarreriment de 7 minuts (23:43), que situava el rellotge en el punt més allunyat de la mitjanit de la història. Però la despesa militar global continuava a nivells de la guerra freda en el nou món “unipolar”, de manera que en el 1995 el rellotge fou avançat tres minuts (23:46). En el 1998 s’avançà cinc minuts (23:51) més davant dels assaigs nuclears entre Índia i Pakistan i la frenada en la destrucció d’arsenal nuclear per part dels Estats Units i Rússia. En el 2002 l’escàs avançament en el desarmament nuclear global duia el rellotge dos minuts endavant amb valors ja propis de la guerra freda (23:53). El primer assaig nuclear de Corea del Nord en el 2007, juntament amb les ambicions d’Iran d’esdevindre una potència nuclear, i la retenció d’arsenal nuclear per part d’Estats Units i Rússia motivaren un avançament de dos minuts (23:55), però ara ja també s’afegia el canvi climàtic en el còmput. En el 2010 els escassos progressos en la reducció dels arsenals nuclears i en la mitigació del canvi climàtic motivaren un minut d’avançament (23:54). En el 2012 es realitzà un avançament d’un minut (23:55) per la manca d’acció política global en les dues matèries. En el 2015, el mateix motiu conduïa a un avançament de dos minuts (23:57).

En aquest punt hom pot pensar que es produeix una certa “inflació” en els càlculs del Rellotge del Judici Final. L’arribada de Donald Trump a la Casa Blanca (2017) va fer avançar el rellotge uns 30 segons (23:57:30). L’any següent s’avança 30 segons més (23:58) situant-lo al nivell més avançat de tota la història des del 1953. En la comparació cal recordar que, a més de l’amenaça nuclear, el Bulletin contemplava altres tecnologies disruptives com la biologia sintètica, la intel·ligència artificial o la guerra cibernètica.

L’any 2020 s’avançà el rellotge 20 segons (23:58:20). És el nivell més proper a la mitjanit (100 segons). Des de llavors no s’ha tocat, per tal de reflectir que som davant de la “situació més perillosa que la humanitat ha enfrontat mai”.

La situació a gener del 2022

En les dues revisions passades, les del 2021 i del 2022, el Rellotge del Dia Final no ha estat tocat. El responsable d’aquesta decisió és el Consell de Ciència i Seguretat del Bulletin, prèvia consulta amb el Consell d’Espònsors (en el que hi figuren 11 premis Nobel). No tocar el rellotge indica que es manté la vunerabilitat del món a una catàstrofe desencadenada per “armes nuclears, canvi climàtic i tecnologies disruptives en altres dominis”.

En el missatge d’enguany, el Bulletin mostra el seu desencís pel fet que l’arribada de Joe Biden a la Casa Blanca no hagi suposat revertir la cursa global cap a la catàstrofe. Les relacions entre els Estats Units, d’una banda, i Rússia i Xina de les altres, romanen tenses i això fa que les tres potències mantinguin els seus esforços de modernització i expansió nuclears.

Entre els punts de tensió geopolítica que se citen hi ha la cursa armamentística (nuclear i convencional) de Corea del Nord i el desplegament de tropes russes al llarg de la frontera amb Ucraïna.

Pel que fa al canvi climàtic, s’assenyala la distància existent entre els compromisos de reducció a llarg termini de gasos d’efecte hivernacle amb les accions de reducció de les emissions a curt i mig termini.

Pel que fa a la covid-19, s’assenyala el col·lapse de la campanya global de vaccinació, que hauria estat fonamental en l’aparició de noves variants de SARS-CoV-2 com Delta i Òmicron.

El report assenyala el rol que té internet en la difusió de desinformació, que posa en perill la presa democràtica de decisions racionals.

Els 100 segons fins a la mitjanit reflectirien doncs la “nova anormalitat” que persisteix des del 2019.

dissabte, 15 de gener de 2022

L’exolluna Kepler-1708b-i: una Superterra al voltant d’un Júpiter

Astronomia: David Kipping, professor ajudant d’astronomia a la Columbia University, ha liderat una investigació sobre 70 exoplanetes gegants “freds” (amb una certa distància orbital del seu estel) per identificar-hi possibles satèl·lits. En un article a Nature Astronomy

Kipping et al. postulen un candidat, Kepler-1708b-i. L’equip de Kipping ja havia identificat fa uns anys el primer candidat Kepler-1625b-i. Som, doncs, davant d’una línia de recerca basada en les dades del telescopi espacial Kepler que, després d’examinar la lluminositat de 530.506 estels detectà 2.662 planetes a través de la tècnica del trànsit (quan el planeta passa des del punt de vista del telescopi per damunt del disc estel·lar hi ha una caiguda de la lluminositat). Dels 70 planetes gegants examinats per Kipping et al., únicament passa tot el triatge Kepler-1708b. Kepler-1708b és una planeta de la mida de Júpiter que orbita un estel quiescent semblant al nostre Sol a una distància de 1,6 unitats astronòmiques. El senyal del satèl·lit Kepler-1708b-i és persistent (amb una robustesa de 4,8 sigmes). Kepler-1708b-i és un satèl·lit gegant, de 2,6 radis terrestres: una Superterra orbitant un Júpiter! Kepler-1708b-i orbita Kepler-1708b a una distància de 12 radis planetaris. Kipping et al. consideren, però, que caldrà validar aquest candidat amb observacions ulteriors.

Canvis en la intensitat lluminosa de l’estel Kepler-1708

La recerca d’exosatèl·lits

David Kipping realitzà la reducció, anàlisi i interpretació de dades i ha redactat la major part del text. Steve Bryson, del NASA Ames Research Center, de Mountain View (Califòrnia) realitzà l’anàlisi de centroide i la corresponent interpretació. Chris Burke, del Masachusetts Institute of Technology, realitzà l’anàlisi de KeplerPORTs. Jessie Christiansen i Kevin Hardegree-Ullman, del Caltech/IPAC-NASA Exoplanet Science Institute, de Pasadena, feren la validació vespa. Billy Quarles (de la Valdosta State University, de Geòrgia), Brad Hansen (de la UCLA) i Judit Szulágyi (de l’ETH de Zuric) redactaren la interpretació de la formació i evolució. Alex Teachey (de l’Academia Sinica de Taipei) assessorà sobre els càlculs de falsos positius i les morfologies de senyals.

Aquesta recerca s’ha finançat amb donants privats, i amb projectes de la NASA i del Consell Europeu de la Recerca. Les anàlisis es van fer en el marc d’un projecte del supercomputador de la NASA PLEIADES. S’han fet servir dades de la missió Kepler de la NASA i de la missió GAIA de l’ESA.

Enguany farà trenta anys de la primera detecció d’exoplanetes assumida pel consens científic. Des de llavors s’han registrat més de 4000 exoplanetes. Són tots planetes primaris, és a dir que orbiten directament al voltant de l’estel corresponent. Així com hi ha exoplanetes primaris, bé que n’hi ha d’haver d’exoplanetes secundaris, és a dir satèl·lits de planetes o llunes.

Una bona part dels exoplanetes coneguts s’ha identificat en trànsit sobre el disc estel·lar, per la reducció periòdica que produeixen sobre la lluminositat de l’estel. És amb aquesta tècnica que hom hauria de buscar exollunes. La detecció per trànsit, però, suposa un biaix cap a planetes d’òrbita tancada (“planetes calents”), en les quals és més difícil que es mantinguin satèl·lits per raons dinàmiques. De tota manera, en la llarga llista de planetes en trànsit identificats per la missió Kepler hi ha una petita mostra de període llarg (> 1 any). Són els planetes gegants de període llarg els més prometedors per a la recerca d’exollunes.

Kepler-1625b és un planeta de la mida de Júpiter situat a una distància del seu estel (Kepler-1625) d’1 unitat astronòmica. Variacions en la signatura del trànsit d’aquest planeta, estimades pel fotòmetre del Telescopi Espacial Hubble, permetien deduir la possible presència d’un satèl·lit de la mida de Neptú. Kepler-1625b-i seria una exolluna gegant, explicable potser per captura planetària i/o pel fet que Kepler-1625 era dotat inicialment d’un disc circumplanetari massiu.

Una selecció de setanta planetes

El 27 de març del 2018, Kipping et al. es descarregaren el NASA Exoplanet Archive (NEA). Cercaren objectes identificats per la missió Kepler i no descartats com a falsos positius que fossin prou grans (amb un radi planetari superior a 0,5 radis jovians). Un altre filtre són una temperatura superficial prevista inferior a 300 K i un període orbital superior a 400 dies. Amb tots aquests condicionants, extragueren 48 KOI (objectes d’interès Kepler). D’aquests 48 foren exclosos els que presentaven radis planetaris superiors a 2 radis jovians. Així els quedaven 41 candidats.

Dels candidats exigien que Kepler hagués observat almenys dos trànsits. Això tan sols ho complien 36 dels 41 candidats. Mitjançant una repesca basada en altres recerques, ampliaren la llista fins a arribar a 45 planetes gegants freds.

El 12 de juny del 2019 feren una nova cerca al ENA i aconseguiren d’incorporar 24 gegants freds addicionals. Ara la llista els arribava, amb les correccions oportunes, a 62 planetes. Noves addicions mesos més tard dugueren a establir un catàleg de 73 planetes gegants freds. Per motius de soroll de senyal hagueren de descartar tres, i se’n quedaren amb 70.

Dels 70 planetes es prenien arxius de corba de llum del Mikulski Archive for Space Telescopes procedents del DR25 del Kepler. Aquests 70 planetes orbiten al voltant de 69 estels (l’estel KIC-5437945 en tindria dos). Dels 69 estels es prengueren dades de paral·laxi de la Gaia (DR2).

La recerca d’exosatèl·lits mostrava inicialment tres candidats: KIC-8681125, KIC-7906827 i KIC-5351250 (=Kepler-150). El segon d’aquests tres candidats era el que mostrava robustesa. El planeta KIC-7906827.01 seria, doncs, un objecte genuí, i mereixeria la designació de Kepler-1708 b.

Pel que fa al satèl·lit Kepler-1708 b-i, Kipping et al. contemplen diverses alternatives però cap no els porta a rebutjar-lo. Queda pendent de si altres planetes del sistema podrien produir una explicació alternativa, cosa que es podria esclarir en el trànsit previst per al 24 de març del 2023.

Les superllunes

Kepler-1625 b-i i Kepler-1708 b-i serien els primers exemples coneguts de superllunes: satèl·lits d’una mida considerable respecte del planeta primari. Kepler-1625-b és de la mida d’un Neptú i Kepler-1708 b-i de la mida d’una super-Terra o d’un mini-Neptú. Kepler-1708 b-i segueix una òrbita coplanar més tancada, situat a 12 radis planetaris de Kepler-1708-b.

Hom podria suposar que Kepler-1708 b-i s formà originàriament com un planeta independent, i que interaccions mareals ulteriors amb Kepler-1708 b el satel·litzaren després. L’estel Kepler-1708 és un estel vell, d’uns 10.000 milions d’anys d’antiguitat, la qual cosa donaria prou temps a aquests dinàmiques de migració i satel·lització.

A banda de la captura directa, una superlluna també pot ésser el resultat de col·lisions entre planeta i planeta, o bé per acreció de material originari del disc circumplanetari. El primer cas és el que explicaria probablement l’origen de la nostra Lluna i el segon cas seria l’origen dels satèl·lits galileans del nostre Júpiter. Kipping et al. pensen que és poc probable que un impacte en un planeta gasós pugui donar lloc a una superlluna. Tampoc no seria probable una formació a partir del disc circumplanetari primordial.

Lligams:

- An exomoon survey of 70 cool giant exoplanets and the new candidate Kepler-1708 b-i. David Kipping, Steve Bryson, Chris Burke, Jessie Christiansen, Kevin Hardegree-Ullman, Billy Quarles, Brad Hansen, Judit Szulágyi, Alex Teachey. Nature Astronomy (2022).

dilluns, 10 de gener de 2022

La funció del clítoris en la corçana

En el dofí mular o corçana (Tursiops truncatus) s’observen còpules també en el període no-conceptiu. Hom suposa que la copulació, doncs, més enllà de la finalitat reproductiva contribueix a l’establiment i manteniment de vincles socials. Patricia L. R. Brennan, Jonathan R. Cowart i Dara N. Orbach parteixen d’aquest coneixement per demanar-se si, com passa en humans i en bonobos, el clítoris té un paper en fer plaent aquests contactes sexuals a les femelles. En un article a Current Biology presenten proves anatòmiques sobre la funcionalitat del clítoris de la corçana. En les femelles de dofí el clítoris es posiciona en l’aspecte anterior de l’entrada vaginal. En la corçana sembla que l’estimulació clitoral ocupa un lloc rellevant en les interaccions homosexuals entre femelles, amb fregaments amb morros, aletes o cues. Brennan et al. examinen trets funcionals del clítoris de la corçana com cossos erèctils amb llacunes, fibres extensibles de col·làgena o elastina, i terminacions sensorials. Per això suggereixen que el clítoris de la corçana és altament sensible a l’estimulació tàctil i probablement funcional.

Anatomia del clítoris de “Tursiops truncatus”

Un estudi anatòmic a partir d’onze cadàvers

Patricia L. R. Brennan és professora ajudant de ciències biològiques del Mount Hoyoke College de South Hadley, amb una línia de recerca en l’evolució morfològica d’estructures reproductives, conflicte sexual i selecció sexual post-copulativa.

Jonathan R. Cowart és investigador del Aquatic Animal Health Program del College of Veterinary Medicine de la University of Florida, a Gainesville, especialitzat en reproducció de mamífers marins.

Dara N. Orbach és professora ajudant de biologia marina al Department of Life Sciences de la Texas A&M University-Corpus Christi, especialitzada en anatomia funcional i ecologia comportamentual de mamífers marins.

El material d’aquesta recerca són clítoris procedents d’onze cadàvers de femella de corçana mortes de mort natural. Orbach i Brennan comptaren amb una autorització dels National Marine Fisheries Services.

Brennan et al. examinaren la presència, forma i configuració de cossos erèctils i la innervació del clítoris emprant disseccions, una tomografia computeritzada amb contrast de iode (DiceCT), talls histològics inclosos en parafina i una tinció immunohistoquímica amb el marcador de fibres nervioses perifèriques PGP 9.5.

El clítoris de la corçana és gran, ben desenvolupat i situat en l’entrada de l’orifici vaginal. El cos clitoral cranial conté l’obertura uretral que acaba caudalment en una caputxa clitoral. Aquesta caputxa es troba arronsada en femelles adultes. La reconstrucció per DiceCT evidencia un àrea considerable de teixit erèctil sota la caputxa que s’estén sota el cos clitoral. L’espai erèctil és de 124 mm3 en les cries, de 262 mm3 en les corçanes juvenils i de 3458 mm3 en les corçanes adultes.

Les papil·les dèrmiques, examinades per la tinció d’argent de Bielschowsky, mostren una abundància de terminacions nervioses lliures.

La túnica albuginea que envolta el teixit esponjós i cavernós és rica en col·làgena. Aquesta túnica manté la integritat estructural del teixit erèctil.

El teixit esponjós abunda en espais vasculars envoltats d’endoteli, petits vasos sanguinis i adipòcits. El cos cavernós presenta gran llacunes, col·làgena densament empaquetada i fibres musculars llises.

Tot plegat porta a Brennan et al. a remarcar les similituds del clítoris de la corçana amb el d’espècies amb clítoris funcionals com la humana. Dedueixen que les femelles de dofí molar experimentarien plaer quan el clítoris és estimular durant la copulació, comportaments homosexuals i masturbació.

Lligams:

Evidence of a functional clitoris in dolphins. Patricia L.R. Brennan, Jonathan R. Cowart, Dara N. Orbach. Current Biology (2022).