dimarts, 31 de desembre del 2024

Bon any 2025! Bon Jubileu MMXV!

Arribem a l’any que culmina el primer quart del segle XXI, encara que no mancaran els qui el consideraran el primer any del segon quart. Fos com fos, el 2025 adquireix una simbologia especial per a la cohort a la que va dedicada ‘Jonas qui aura 25 ans en l'an 2000’, el film del realitzador ginebrí Alain Tanner (1929-2022), en un fil reprès per ell mateix a ‘Jonas et Lila, à demain’ (1999). Jonas farà enguany els 50, i ja serà força més gran que no pas era Tanner en el 1976!

El lema de Iubilaeum A. D. MMXXV és ‘Peregrinantes in Spem’, pelegrins en esperança. Els quatre colors que abracen la creu són el blau de la servitud, el verd de l’administració, el groc de la predicació i el vermell de la comunitat.

El Jubileu de l’Any 2025

El 2025 és Any jubilar o Any sant. Segueix una tradició de l’Església de Roma, establerta en el 1300. D’acord amb l’Any jubilar establert en l’Antic Testament se seguí inicialment una periodicitat de 50 anys, i així fou celebrat el Jubileu del 1350. Però en considerar que cinquanta anys era un període massa llarg, el següent se celebrà en el 1390, i es proposà d’adoptar una periodicitat de 33 anys, com l’edat de Crist. El cas és que 1400 esdevingué Any de Jubileu igualment, mentre que el 1423 també ho fou. En el 1450 el Papa Nicolau V proclamà la intenció de recuperar la periodicitat de 50 anys, i en el 1470 el papa Pau II fixà la periodicitat ordinària de 25 anys que s’ha mantingut en les darreres vint-i-una ocasions.

El primer acte del Jubileu del 2025 fou l’obertura de la Porta Santa de la Basílica Papal de Sant Pere, que es va fer a les 19:00CET del 24 de desembre del 2024.

Paga la pena recordar que enguany es commemoren el 17è Centenari del Primer Concili de Nicea, considerat el primer concili ecumènic. Amb aquest motiu hi ha prevista una reunió ecumènica a Nicea entre l’Església Ortodoxa Bizantina i l’Església Catòlica Romana.

2025: Any Internacional de la Pau i la Confiança

El 21 de març del 2024 l’Assemblea General de Nacions Unides aprovà una resolució que proclama el 2025 com a Any Internacional de la Pau i la Confiança. Aquesta consideració també la tingué el 2021 (Any Internacional de la Pau), i el cert és que cinquè quinquenni del segle XXI ha viscut en la guerra i en la desconfiança.

L’Any Internacional de la Pau i la Confiança vol mobilitzar els esforços de la comunitat internacional per a promoure la pau i la confiança entre les nacions mitjançant el diàleg polític, les negociacions, l’entesa mútua i la cooperació. L’objectiu és una pau, una solidaritat i una harmonia sostenibles.

Turkmenistan prepara per al desembre del 2025 el Fòrum Internacional sobre la Pau i la Confiança, acte central i culminant d’aquest any internacional.

Any Internacional de la Preservació de Glaceres

SnowFunPark - Aletschgletscher - Jungfraujoch

La Gran Glacera Aletsch és la més gran dels Alps. Aquesta imatge és del 2018, i hom calcula que en el 2100 la massa de la glacera s’haurà reduït en un 90%.

El 14 de desembre del 2022 l’Assemblea General de Nacions Unides adoptà la resolució 77/158 que declara el 2025 com l’Any Internacional de la Preservació de Glaceres i el 21 de març de cada any com el Dia Mundial de les Glaceres.

L’Any vol remarcar la importància de les glaceres, tenint especialment en compte les comunitats que en depenen, les quals haurien de rebre els serveis hidrològics, meteorològics i climàtics que necessiten. El retrocés general de la criosfera, degut en bona part al canvi climàtic antropogènic, marca la situació de moltes regions muntanyoses del món, però l’Any també recorden que les glaceres tenen un paper crucial com a font global d’aigua dolça i en l’aportació de nombrosos serveis ecosistèmics que van més enllà del seu entorn immediat.

L’acte oficial de llançament de l’Any Internacional de Preservació de Glaceres tindrà lloc el 21 de gener del 2025. Consistirà en una sessió d’alt nivell acompanyada d’una sèrie d’esdeveniments en-línia de conscienciació, estímul d’accions i de finançament. La sessió d’alt-nivell és co-organitzada per l’Organització Meteorològica Mundial i l’UNESCO, amb el suport de Tajikistan i França.

Any Internacional de les Cooperatives

Societat Cooperativa Agrícola de Corbera d'Ebre - Carrer Ponent, 21

Les cooperatives són empreses els propietaris de les quals són els seus membres, que la gestionen per a autoabastir-se de productes, serveis o treball, i els rendiments de les quals són compartits per aquests mateixos membres

El 20 de juny del 2024 l’Assemblea General de Nacions Unides declarà el 2025 com l’Any Internacional de les Cooperatives sota el lema ‘Les Cooperatives Construeixen un Món Millor’.

Aquest lema traspua la idea que el model cooperatiu és una solució crucial per a tota una sèrie de reptes globals i, en particular, per a la implementació dels Objectius de Desenvolupament Sostenible.

L’hoste oficial de l’Any serà el Comitè per a la promoció i avenç de cooperatives (Copac). Els objectius són: a) conscienciar el públic de la contribució de les cooperatives al desenvolupament sostenible; b) enfortir l’ecosistema emprenedor per a les cooperatives; c) promoure la creació d’ambients legals i polítics per a les cooperatives; d) promoure la implicació del jovent en el moviment cooperatiu.

Any Internacional de la Ciència i Tecnologia Quàntiques

Esquema de l’experiment amb el qual en el 1922 Otto Stern i Walther Gerlach demostraren el caràcter quàntic del comportament d’àtoms d’argent a través d’un camp magnètic. En el 1924 Wolfgang Pauli mostrà que el comportament dels àtoms era atribuïble als electrons de la capa superior. En el 1925, enguany fa 100 anys, Samuel Goudsmit i George Uhlebeck, sota la direcció de Paul Ehrenfest formularen la teoria de l’espín electrònic per explicar el resultat d’aquest experiment i d’altres de similars que desafiaven la física clàssica.

El 7 de juny del 2024 l’Assemblea General de Nacions Unides adoptà la resolució 78/287, que proclamava el 2025 com a Any Internacional de Ciència i Tecnologia Quàntiques. La resolució recordava que enguany és el centenari del desenvolupament dels mètodes de la mecànica quàntica.

Entre les organitzacions adherides hi ha la Unió Internacional de Física Pura i Aplicada (IUPAP), la Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC), la Unió Internacional de Cristal·lografia (IUCr) i la Unió Internacional d’Història i Filosofia de la Ciència i Tecnologia (IUHPST).

El fonament de la mecànica quàntica és la constatació que la matèria i l’energia no són entitats contínues sinó que interactuen en ‘paquets’, amb un comportament dual de corpuscle i ona.

L’Any Internacional vol fer visible especialment sis àmbits:
- el rol de la fotònica quàntica i de la química quàntica en la salut i el benestar.
- la importància d’una ciència oberta i d’equitat de gènere en garantir unes solucions quàntiques accessibles a tothom.
- el rol de la ciència quàntica en el desenvolupament de nous materials per a la indústria i la infrastructura.
- el rol de la ciència i de les tecnologies quàntiques, particularment de la informació quàntica, en l’economia i les finances del futur.
- el rol de la física quàntica en el desenvolupament de sensors i computadors aplicables a l’acció ambiental i climàtica.
- el rol de l’enginyeria quàntica en el desenvolupament de fonts d’energia i de llum.

L’any gregorià 2025 i els altres

L’Any del Senyor del 2025 és un any comú (de 365 dies), amb lletra dominical E (en el sentit que comença en dimecres) i cicle litúrgic C (com que 2025 mod 3 = 3, les lectures se centraran en l’Evangeli segons Sant Lluc). Com a any divisible per 25, el 2025 és, com hem dit abans, Any de Jubileu Ordinari. El 2025 arrenca en la data juliana 2.460.676,5 i en el segon Unix 1.735.689.600. En el compte llarg maia el 2025 comença en 13.0.12.3.14. D’acord amb la ISO-8601 la primera setmana del 2025 comença dilluns 30 de desembre del 2024: en total l’any serà de 52 setmanes, la darrera de les quals clourà diumenge 28 de desembre del 2025. La lluna arrenca l’any 2025 amb una edat d’1 dia i el nombre auri de l’any és 12 (2025mod19 = 11). El Diumenge de Pasqua serà el 20 d’abril, amb coincidència dels calendaris gregorià i julià. Pel que fa a la Pasqua Hebrea, el 15 de Nisan de l’any comú complet de 5785 del món serà el 12 d’abril.

L’any 2025 és l’era 2063, l’any 2778 de la fundació de Roma, l’any 3191 de la Discòrdia, l’any 6025 de la Llum i l’any 12025 de l’Holocè. El Cap d’Any Lunar serà dimecres 29 de gener, quan entrarem en el signe de la serp de fusta (乙巳年). L’equinocci vernal del 2025 (20 de març) marcarà l’inici de l’any 182 de l’era bahá’í. L’equinocci autumnal del 2025 (22 de setembre) assenyalarà l’inici de l’any 7534 del món segons el còmput bizantí, del 2018 de l’Encarnació segons el còmput etíop, de l’any 1742 dels Màrtirs i de l’any 234 de la República Francesa. La lluna nova de juny (divendres 27) marcarà l’inici de l’any 1447 de l’hègira, de forma que el mes de Ramadà del 1446 AH haurà anat de l’1 al 30 de març del 2025. No caldrà esperar més que a la lluna nova de setembre (dimarts 23) per començar l’any 5786 del món segons el còmput hebreu. A grans trets l’any 2025 AD es correspon a l’any 6775 de la fundació d’Assur, al 5126 de Kali Yuga, al 4358 de l’era coreana, al 2975 de l’era amaziga, al 2569 de l’era budista, al 2082 de la Vikram Samvat, al 1959 de l’era javanesa, al 1947 de l’era saka balinesa, al 1474 de l’era armeniana (ԹՎ ՌՆՀԴ), al 1432 de l’era bengalí, al 1404 de l’era islàmica iraniana, al 1387 de l’era birmana, al 1026 de l’era igbo, al 557 de l’era nanakshahi, al 114 de l’era iutxe i de l’era republicana xinesa (民國114年). El 8 de setembre els britànics entrarien en l’any 4 Cha. 3, i el primer de maig els japonesos ho farien a l’any 7 de l’era Reiwa (令和7年). El 19 de juny els espanyols entraríem en l’any 12 del regnat de Felip VI.

L’any 2025 astronòmic

Enguany el periheli, màxim apropament de la Terra al Sol, es produirà dissabte 4 de gener a les 13:28UTC (147.103.686 km = 0,9833 UA). L’afeli, màxim allunyament, tindrà lloc dijous 3 de juliol a les 20:54UTC (152.087.738 km = 1,0166 UA).

Els equinoccis seran dijous 20 de març a les 09:01UTC i dilluns 22 de setembre a les 18:19UTC. Els solsticis seran dissabte 21 de juny a les 02:42UTC i diumenge 21 de desembre a les 15:03UTC.

Tindrem novilunis el 29 de gener (12:36UTC), el 28 de febrer (00:45UTC), el 29 de març (10:58UTC), el 27 d’abril (19:31UTC), el 27 de maig (03:02UTC), el 25 de juny (10:31UTC), el 24 de juliol (19:11UTC), el 23 d’agost (06:06UTC), el 21 de setembre (19:54UTC), el 21 d’octubre (12:25UTC), el 20 de novembre (06:47UTC) i el 20 de desembre (01:43UTC). D’aquesta manera el 2025 serà un any de 12 lunacions (de la 1263 a la 1274 en la numeració d’Ernest W. Brown).

El 2025 serà any de dos eclipsis solars, tots dos parcials, el primer visible des de Barcelona:
- dissabte 29 de març del 2025, amb màxim a les 10:47:27UTC. Serà un eclipsi solar parcial visible des d’Europa, nord d’Àsia, l’Àfrica nord-occidental, bona part d’Amèrica del Nord i al nord de Sud-Amèrica, a més de l’Atlàntic i de l’Àrtic. El màxim d’ocultació serà de 0,9376. L’eclipsi és el 21 dels 71 que integren el Saros 149. A Barcelona l’eclipsi començarà a les 11:02:16CET, i arribarà a un màxim a les 11:48:49CET fent una mossegadeta al disc solar, que clourà a les 12:36:40UTC. Paga la pena recordar que en el que va de segle els 29 de març de Barcelona són nuvolats en el 65% de les ocasions.
- diumenge 21 de setembre del 2025, amb màxim a les 19:41:59UTC. Serà un eclipsi solar parcial visible des del sud d’Austràlia, l’Antàrtida i zones del Pacífic i de l’Atlàntic, però no pas a Barcelona. El màxim d’ocultació serà de 0,855. És el 7è eclipsi del 71 que integren el Saros 154.

En el 2025 tindrem dos eclipsis lunars totals, tots dos visibles des de Barcelona:
- entre el dijous 13 i el divendres 14 de març tindrem un eclipsi lunar total de lluna roja que assolirà el màxim a les 06:58:43UTC del dia 14. L’eclipsi es podrà veure a Europa, la major part d’Àsia, la major part d’Austràlia, bona part d’Àfrica, Amèrica, l’Antàrtida, i dels oceans Pacífic, Atlàntic i Àrtic. A Barcelona la lluna plena entrarà en la penombra a les 04:57CET, i l’eclipsi parcial començarà a les 06:09UTC. L’eclipsi serà interromput quan la Lluna creui l’horitzó, ocultada en un 78%, i en aquest sentit per a nosaltres serà un eclipsi lunar parcial. Aquest eclipsi serà el 53è dels 72 que integren el Saros 123.
- el diumenge 7 i el dilluns 8 de setembre tindrem un eclipsi lunar total de lluna roja que assolirà el màxim a les 18:11:47UTC del dia 7. Serà l’eclipsi lunar total més llarg des del 2022. L’eclipsi es podrà veure a Europa, Àsia, Austràlia, Àfrica, l’oest nord-americà, l’est sud-americà, l’Antàrtida, el Pacífic, l’Atlàntic, l’Índic i l’Àrtic. A Barcelona la lluna ja sortirà totalment eclipsada a les 20:11CEST del diumenge 7; començarà a sortir de l’ombra a les 20:52CEST per completar aquesta sortida a les 21:56CEST; la sortida completa de la penombra serà a les 22:55CEST. Aquest eclipsi serà el 41è dels 71 que integren el Saros 128.

Entre les principals conjuncions del 2025 podem citar, d’acord amb l’almanac d’Astropixels:
- el 4 de gener a les 17:18UTC la Lluna ocultarà Saturn.
- el 10 de gener a les 01:01, la Lluna se situarà a 0,3°N de les Plèiades.
- el 14 de gener a les 03:42UTC la Lluna ocultarà Mart.
- el 21 de gener a les 03:53UTC, la Lluna se situarà a 0,1°S de Spica.
- el 24 de gener a les 23:34UTC, la Lluna se situarà a 0,3°S d’Antares.
- el 6 de febrer a les 06:43UTC, la Lluna se situarà a 0,5°N de les Plèiades.
- el 9 de febrer a les 19:36UTC, la Lluna ocultarà Mart.
- el 17 de febrer a les 12:01UTC, la Lluna se situarà a 0,3°S de Spica.
- el 21 de febrer a les 08:21UTC, la Lluna se situarà a 0.4°S d’Antares.
- l’1 de març a les 04:03UTC, la Lluna ocultarà Mercuri.
- el 5 de març a les 12:32UTC, la Lluna se situarà a 0,6°N de les Plèiades.
- el 16 de març a les 19:16UTC, la Lluna se situarà a 0,3°S de Spica.
- el 20 de març a les 15:58UTC, la Lluna se situarà a 0,5°S d’Antares.
- l’1 d’abril a les 20:28UTC, la Lluna se situarà a 0,6°S de les Plèiades.
- el 13 d’abril a les 01:39UTC, la Lluna se situarà a 0,3°S de Spica.
- el 16 d’abril a les 22:19UTC, la Lluna se situarà a 0,4°S d’Antares.
- el 29 d’abril, a les 06:35UTC, la Lluna se situarà a 0,5°N de les Plèiades.
- el 10 de maig a les 07:43UTC, la Lluna se situarà a 0,4°S de Spica.
- el 14 de maig a les 04:10UTC, la Lluna se situarà a 0,3°S d’Antares.
- el 6 de juny a les 14:15UTC, la Lluna se situarà a 0,5°S de Spica.
- el 10 de juny a les 10:25UTC, la Lluna se situarà a 0,3°S d’Antares.
- el 17 de juny a les 02:05UTC, Mart se situarà a 0,7°S de Regulus.
- el 23 de juny a les 04:43UTC, la Lluna se situarà a 0,6°N de les Plèiades.
- el 30 de juny a les 01:05UTC, la Lluna ocultarà Mart.
- el 3 de juliol a les 21:39UTC, la Lluna se situarà a 0,8°S de Spica.
- el 7 de juliol a les 17:37UTC, la Lluna se situarà a 0,4°S d’Antares.
- el 20 de juliol a les 10:27UTC, la Lluna se situarà a 0,7°N de les Plèiades.
- el 4 d’agost a les 01:40 la Lluna se situarà a 0,6°S d’Antares.
- el 12 d’agost a les 07UTC, Venus se situarà a 0,9°S de Júpiter.
- el 16 d’agost a les 16:09UTC, la Lluna se situarà a 0,9°N de les Plèiades.
- el 31 d’agost a les 09:55UTC la Lluna se situarà a 0,7°S d’Antares.
- el 19 de setembre a les 08:57UTC, Venus se situarà a 0,4°N de Regulus.
- el 19 de setembre a les 11:46UTC, la Lluna ocultarà Venus.
- el 27 de setembre a les 17:34UTC, la Lluna se situarà a 0,6°S d’Antares.
- el 10 d’octubre a les 05:20UTC, la Lluna se situarà a 0,9°N de les Plèiades.
- el 25 d’octubre a les 00:15UTC, la Lluna se situarà a 0,5°S d’Antares.
- el 6 de novembre a les 15:26UTC, la Lluna se situarà a 0,8°N de les Plèiades.
- el 4 de desembre a les 02:54UTC, la Lluna se situarà a 0,8°N de les Plèiades.
- el 10 de desembre a les 06:32UTC, la Lluna se situarà a 0,8°N de Regulus.
- el 18 de desembre a les 12:29UTC, la Lluna se situarà a 0,4°S d’Antares.
- el 31 de desembre a les 13:21UTC, la Lluna se situarà a 0,9°N de les Plèiades.

Les màximes elongacions de Mercuri seran el 7 de març (vespertina, 18°), el 21 d’abril (matutina, 27°), el 4 de juliol (vespertina, 26°), el 19 d’agost (matutina, 19°), el 29 d’octubre (vespertina, 24°) i el 7 de desembre (matutina, 21°).

Venus comença l’any com a estel vespertí, arribant a una elongació màxima de 47° el 5 de gener. Farà conjunció inferior el 23 de març a les 01UTC. Passat llavors al cel matutí arribarà a una elongació màxima (46°) l’1 de juny. Acabarà l’any com a estel matutí.

Mart comença l’any 2025 com a estel matutí entre Capricorn i Aquari, amb un moviment retrògrad que conservarà fins el 24 de febrer. El 16 de gener a les 01UTC farà oposició, situant-se a una distància de la Terra de 96.280 milions de quilòmetres, la qual cosa farà que tingui una magnitud aparent de -1,38 i un diàmetre aparent de 14,55 segons d’arc. Convertit en estel matutí acabarà l’any a Sagitari, ben acostat a la conjunció amb el Sol.

El 29 de maig serà el primer solstici de l’any marcià 38, amb el qual l’hemisferi nord entrarà en l’estiu i l’hemisferi sud en l’hivern. El 29 de novembre serà l’equinocci que marqui l’entrada de l’hemisferi nord en la tardor i la de l’hemisferi sud en la primavera.

El 16 d’abril del 2025, a les 22UTC, Mart passarà per l’afeli, situant-se a una distància màxima del Sol de 1,66606 UA.

Júpiter comença l’any 2025 com a estel vespertí en la constel·lació del Bou, amb un moviment retrògrad que conservarà fins el 4 de febrer. Farà conjunció amb el Sol el 24 de juny a les 15UTC. Passat al cel matutí clourà l’any a la constel·lació dels Bessons, ja a prop de la següent oposició.

Saturn comença el 2025 com a estel vespertí en la constel·lació de l’Aiguader. Farà conjunció amb el Sol el 12 de març a les 10UTC. Convertit en estel matutí iniciarà el moviment retrògrad el 15 de juliol i arribarà a l’oposició amb el Sol el 21 de setembre a les 05UTC. Llavors tindrà les millors condicions de visibilitat, amb una magnitud de +0,61 i un diàmetre aparent de 19,45 segons d’arc. Val a dir que degut a l’orientació del planeta, els anells de Saturn seran pràcticament invisibles al telescopi durant la major part de l’any, inclosa l’oposició. Convertit en estel vespertí Saturn abandonarà el moviment retrògrad el 19 de desembre i conclourà l’any entrant en la constel·lació dels Peixos.

En el 2025 Urà es trobarà en la constel·lació del Bou. El 18 de maig a les 01UTC farà la conjunció amb el Sol. L’oposició serà el 21 de novembre a les 13UTC. Llavors tindrà la millor visibilitat al telescopi amb una magnitud aparent de +5,60 i un diàmetre angular de 3,81 segons d’arc.

En el 2025 Neptú es troba en la constel·lació de Peixos. Farà conjunció amb el Sol el 19 de març a les 22UTC. L’oposició serà el 23 de setembre a les 11UTC, 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 de l’any tenim:
- el cometa C/2024 G3 (ATLAS) creuarà el periheli ben arran del Sol el 13 de gener. El pic de magnitud aparent previst és de -1,4.
- el cometa 29P/Schwassmann-Wachmann 1 no passarà pel periheli fins el 2035, però en la seva òrbita força circular pot experimentar erupcions en qualsevol moment.
- el cometa 210P/Christensen passarà pel periheli el 22 de novembre del 2025 amb un pic de magnitud estimat en +9,1.
- el cometa 24P/Schaumasse no passarà pel periheli fins el 8 de gener del 2026 però al desembre del 2025 podria arribar a un pic de magnitud de +8,0.
- el cometa C/2024 E1 (Wierzchos) no passarà pel periheli fins el 20 de gener del 2026 però podria assolir un pic de magnitud a final del 2025 de +6,5.

Les onze pluges d’estels més destacades tindran el pic en el 2025 en:
- el 3 de gener, a les 15UTC, els quadràntids.
- el 22 d’abril, a les 13UTC, els lírids.
- el 5 de maig, a les 02UTC, els eta-aquàrids.
- el 28 de juliol, a les 04UTC, els delta-aquàrids, afavorits per una lluna creixent jove.
- el 21 d’agost, a les 20UTC, els perseids.
- el 21 d’octubre, a les 12UTC, els oriònids.
- el 5 de novembre, a les 13UTC, els S-tàurids, deslluïts per la lluna plena.
- el 12 de novembre a les 12UTC els N-tàurids.
- el 17 de novembre a les 18UTC, els leònids afavorits per una lluna molt minvant.
- el 14 de desembre a les 07UTC, els gemínids.
- el 22 de desembre a les 16UTC, els úrsids, afavorits per una lluna creixent molt jove.

Pel que fa al calendari cosmonàutic destacarem:
- l’11 de gener hi ha previst l’IFT-7, setè vol de prova de SpaceX Starship en el que es posarà per primera vegada el vehicle Block 2. Segons com siguin els resultats podrien seguir en el mateix 2025 l’IFT-8 i, fins i tot, l’IFT-9.
- el setembre és la data de llançament més propera prevista per a la missió Artemis II, però molt probablement quedi per més endavant. Artemis II serà la primera missió tripulada a la Lluna des del 1972.

El nostre 2025 i el d’altres

En el calendari electoral del 2025 destaquen:
- 24 de gener: eleccions a l’assemblea de Gilgit Baltistan.
- 26 de gener: eleccions presidencials a Bielorússia.
- 9 de febrer: eleccions generals a Equador. Si cal segona ronda aquesta es faria el 13 d’abril.
- 9 de febrer: eleccions generals a Lichtenstein.
- 9 de febrer: eleccions legislatives a Kosovo.
- 15 de febrer: eleccions presidencials a Abjàsia.
- 23 de febrer: eleccions federals alemanyes.
- 2 de març: eleccions estatals a Hamburg.
- 8 de març: eleccions estatals a Austràlia Occidental.
- 6 d’abril: eleccions generals a Groenlàndia.
- 13 d’abril: eleccions municipals a Finlàndia.
- 1 de maig: eleccions locals al Regne Unit.
- 12 de maig: eleccions generals a Filipines.
- 18 de maig: eleccions presidencials a Polònia.
- 24 de maig: eleccions federals a Austràlia.
- 25 de maig: eleccions generals a Surinam.
- maig: eleccions municipals a Uruguai.
- maig: eleccions locals a Croàcia.
- juny: eleccions municipals a Letònia.
- juliol: eleccions prefecturals a Tòkio.
- 17 d’agost: eleccions generals a Bolívia.
- agost: eleccions general a Gabon.
- 8 de setembre: eleccions legislatives a Noruega.
- 14 de setembre: eleccions a Rússia que afectaran alguns escons de la Duma, 17 governacions i 11 parlaments regionals, entre d’altres.
- 27 de setembre: eleccions generals a Seychelles.
- setembre: eleccions locals i regionals a Itàlia.
- 5 d’octubre: eleccions presidencials a Camerun.
- 20 d’octubre: eleccions federals canadenques, si no és que es convoquen abans.
- 26 d’octubre: eleccions legislatives a Argentina.
- octubre: eleccions legislatives txeques.
- octubre: eleccions presidencials a la República d’Irlanda.
- octubre: eleccions presidencials a Costa d’Ivori.
- octubre: eleccions generals a Tanzània.
- octubre: eleccions municipals a Estònia.
- octubre: eleccions locals a Geòrgia.
- 3 de novembre: eleccions generals a Yukon.
- 4 de novembre: eleccions als Estats Units, bàsicament de governadors i legislatures estatals.
- 18 de novembre: eleccions locals a Dinamarca.
- 23 de novembre: primera ronda de les eleccions generals xilenes. Si cal segona ronda, aquesta es faria el 21 de desembre.
- 23 de novembre: eleccions generals a Singapur, si no es que es convoquen abans en dissoldre el Parlament actual abans del 24 d’agost.
- 24 de novembre: eleccions generals a Terranova i Labrador.
- novembre: eleccions general a Sant Vicent i les Granadines.
- desembre: eleccions general a la República Centrafricana.
- eleccions legislatives a Burundi.
- eleccions legislatives a Comoros.
- eleccions legislatives a Egipte.
- eleccions generals a Malawi.
- eleccions generals a Níger.
- eleccions presidencials a Togo.
- eleccions generals a Belize.
- eleccions generals a Guyana.
- eleccions generals a Honduras.
- eleccions generals a Jamaica.
- eleccions generals a Trinidad i Tobago.
- eleccions legislatives i regionals a Veneçuela.
- eleccions a Índia, destacadament de les assemblees legislatives de Delhi i de Bihar.
- eleccions legislatives a Iraq.
- eleccions a la Cambra de Consellers del Japó.
- eleccions legislatives a Kirgizstan.
- eleccions legislatives a Tajikistan.
- eleccions legislatives a Albània.
- eleccions estatals a Burgenland.
- eleccions estatals a Viena.
- eleccions legislatives a Moldova.
- eleccions locals a Macedònia del Nord.
- eleccions locals a Portugal.
- eleccions legislatives a Micronèsia.
- eleccions legislatives a Nauru.
- eleccions locals a Nova Zelanda.
- eleccions generals Tonga.

La cimera del G20 d’enguany tindrà com a amfitriona Sud-Àfrica. Serà la primera nació africana en acollir aquesta cimera.

La COP 30 de Nacions Unides sobre el Clima tindrà com a amfitrió el Brasil.

Dilluns 20 de gener Donald Trump prendrà possessió com a 47è president dels Estats Units.

A partir del 23 de gener el matrimoni homosexual serà oficialment legal a Tailàndia.

El 31 de març hi ha prevista l’entrada en vigor del florí caribeny com a moneda de curs legal a Curaçao i Sint Maarten en substitució de l’actual florí de les Antilles Neerlandeses.

L’1 de gener, Romania i Bulgària entraren a l’Espai Schengen. L’1 de juliol hi ha prevista l’entrada de Bulgària a l’Eurozona.

Enguany hi haurà moviments de termes municipals. Per exemple, el primer de gener la municipalitat de Pertunmaa serà integrada a la municipalitat de Mäntyharju.

El 3 d’octubre, el príncep regent Guillem esdevindrà Gran Duc de Luxemburg, arran l’abdicació del seu pare, el gran duc Enric.

El 14 d’octubre Microsoft retirarà el suport al sistema operatiu Windows 10.

Entre les convocatòries esportives podem citar:
- el Campionat Mundial Masculí de Hanball tindrà lloc a Croàcia, Dinamarca i Noruega entre el 8 de gener i el 2 de febrer.
- els Jocs Mundials Universitaris d’Hivern s’inauguraran a Torí el 13 de gener.
- els Jocs Mundials d’Hivern de Special Olympics tindran lloc a Torí entre el 8 i el 17 de març.
- la Copa del Món de Clubs de la FIFA se celebrà als Estats Units entre el 15 de juny i el 13 de juliol.
- el Campionat Mundial d’Esports Aquàtics se celebrà a Singapur entre l’11 de juliol i el 3 d’agost.
- els Jocs Mundials Universitaris d’Estiu se celebraran a la Regió Metropolitana del Rin-Ruhr entre el 16 i el 27 de juliol.
- els Jocs Mundials del 2025 se celebraran a Chengdu entre el 7 i el 17 d’agost.
- el Campionat Mundial d’Atletisme se celebrarà a Tòkio entre el 13 i el 21 de setembre.
- els primers Esports Olympics se celebraran enguany a Aràbia Saudita.

Entre les commemoracions culturals i històriques tindrem:
- 1 de gener: Centenari del naixement de l’esquiadora Pepeta Planas i Capdevila.
- gener: 50è aniversari de la proposta del Col·legi d’Advocats de Barcelona de celebrar un Congrés de Cultura Catalana.
- 5 de febrer: 150è aniversari del naixement del pianista Ricard Viñes.
- 10 de febrer: 150è aniversari del naixement de la compositora Maria Lluïsa Ponsa.
- 12 de març: 150è aniversari del naixement de Juli Garreta.
- 9 d’abril: Centenari del naixement de l’actriu Josefina Güell i Saumell.
- 13 d’abril: inauguració de l’Expo 2025 a Osaka, que es tancarà el 13 d’octubre.
- 18 d’abril: Mil·lenari de la coronació de Boleslau I de Polònia.
- 29 d’abril: 50è aniversari de la mort de l’historiador Agustí Duran i Sanpere.
- 30 d’abril: Tricentenari de la signatura de la Pau de Viena entre l’emperador Carles VI i el rei Felip V d’Espanya.
- 2 de maig: Cinquantenari de la mort de Conxita Badia.
- 5 de maig: Centenari del naixement del compositor Josep Cercós i Fransí.
- 17 de maig: Final del Concurs de Cançons d’Eurovisió, que enguany es farà a Basilea.
- 23 de maig: Centenari del naixement de Josep Maria Llompart.
- 31 de maig: Centenari del naixement de Paco Candel.
- 14 de juliol: Centenari del naixement de la matemàtica Maria Assumpció Català i Poch.
- 6 d’agost: Centenari del naixement de Conchita Ramos.
- 5 de setembre: Centenari del naixement del filòsof marxista Manuel Sacristán.
- 20 de desembre: Centenari del naixement d’Oriol Bohigas.
- Centenari del naixement de l’actriu Mercè Bruquetas.
- 650è aniversari de l’Atles Català, obra cartogràfica atribuïda a Cresques Abraham (1325-1387).
- Mil·lenari de la fundació del monestir de Santa Maria de Montserrat per part de l’abat Oliba de Ripoll.
- Llançament de Grand Theft Auto VI.

Com a any divisible per 25, el 2025 ha estat seleccionat sovint en el passat com a entorn futurista. Fa un quart de segle el nostre any apareixia en el títol del videojoc ‘Undercover AD2025 Kei’, dirigit per Takashi Yoneda, i llençat per Dreamcast el 27 de gener del 2000. La protagonista és una dona policia, la Kei del títol, que, amb el suport del seu col·lega i marit, ha de respondre a una alerta terrorista en un hotel. Un dels primers a caure és precisament el seu home, i Kei cerca la revenja a una missió encoberta contra el líder terrorista Lon Wei. En un 2025 real que es mou entre guerres, revolucions i terrorisme de bandits i de serenos, els problemes de Kei semblen poca cosa.

dimecres, 18 de desembre del 2024

El gorgonopsi del Torrent de na Nadala DA21/17-01-01 i el possible origen dels teràpsids a la Pangea Equatorial

Paleontologia: Els teràpsids són el clade de sinàpsids eupelicosauris que esdevingué entre els vertebrats tetràpodes dels ecosistemes terrestres del Permià Mitjà i Superior. Dels teràpsids en l’actualitat no hi ha cap altre grup que els mamífers, sorgits a principi del Mesozoic, però que no assoliren un nou domini entre els vertebrats tetràpodes fins el Cenozoic. L’origen dels teràpsids cal trobar-lo en el Permià Inferior. Rafel Matamales-Andreu proposa com a autor primer i corresponsal d’un article publicat a Nature Communications que l’espècimen catalogat com a DA21/17-01-01, trobat al jaciment del Torrent de na Nadala 2, seria el més antic entre els teràpsids registrats. En la identificació l’inclouen en el grup dels gorgonopsis. En aquella època les terres que actualment configuren Mallorca se situaven en el tròpic. Amb l’ús de models de rellotge relaxat, Matamales-Andreu et al. ofereixen una periodització de l’origen i primera diversificació dels teràpsids. L’extinció massiva d’Olson, fa 273 milions d’anys, obrí una finestra que possibilità la radiació de tots els grans grups de teràpsids en qüestió de 10 milions d’anys. El gorgonopsi de Banyalbufar va viure en un bioma d’estius humits, i Matamales-Andreu et al. suggereixen que l’origen dels teràpsids hauria tingut lloc en la regió tropical i no pas en una regió temperada de Pangea.

Matamales-Andreu et al. consideren l’espècimen DA21/17-01-01, trobat a Banyalbufar, com un gorgonopsi.

L’origen dels teràpsids

Entre les espècies descrites de teràpsids la més antiga és Raranimus dashankouensis, descrits en dipòsits de l’Àsia central-oriental de l’estatge Roadià, de fa 270-268 milions d’anys. El grup germà dels teràpsids hauria aparegut abans del període Permià, durant l’època Pensilvaniana del Carbonífer, fa 320 milions d’anys. Això ens deixa un forat de 40 milions d’anys on perdem el rastre del llinatge dels teràpsids.

Cal pensar que durant aquests 40 milions d’anys, els teràpsids, i els sinàpsids en general, no eren pas tan abundants com ho serien a final del Permià. Pel que fa al Permià Inicial les formacions geològiques amb fòssils de tetràpodes més conegudes són els ‘jaciments rojos’ del sud-oest dels Estats Units i jaciments de la Conca Europea Central. En aquella època aquestes regions es trobaven a una latitud intertropical. En aquests jaciments encara és hora de trobar-hi un fòssil inequívoc de teràpsid.

Els jaciments que millor han preservat la fauna teràpsida del Permià Mitjà i Superior es troben en la zona occidental dels Urals i a l’Àfrica Austral. En aquella època, els Urals es trobaven en la regió temperada de l’hemisferi nord, mentre que el sud d’Àfrica era a la regió temperada de l’hemisferi sud.

Un gorgonopsi de la Pangea equatorial

Matamales-Andreu et al. pensen que DA21/17-01-01 és inequívocament un teràpsid. L’espècimen dataria o bé del Cisuralià superior (Permià Inicial) o del Guadalupià inferior (Permià mitjà). Seria el teràpsid inequívoc equatorial més antic conegut. Es tractaria, concretament, d’un gorgonopsi, és a dir d’un teràpsid derivat i no pas primitiu.

Matamales-Andreu et al. el situen, doncs, en el grup dels Synapsida (Osborn, 1903), i dins d’aquests en els Therapsida (Broom, 1905), i dins d’ells en els Gorgonopsia (Seeley, 1894), però no gosen anar-hi més enllà.

DA21/17-01-01 consisteix en un esquelet parcial i desarticulat. Entre els fragments hi ha una part del sostre del musell, part del basicrani, el pterigoide, un possible ectopterigoide, un possible hioide, el dentari esquerre, un ullal superior, quatre dents incisives, quatre vèrtebres presacrals, dues vèrtebres caudals proximals, vuit vèrtebres caudals distals, dues costelles dorsals, el fèmur esquerre, la tíbia esquerra, la fíbula esquerra, el calcani esquerre, l’astràgal esquerre, un tarsal, quatre metatarsals, tres primeres falanges, una segona falange, una falange penúltima i una falange unglal. Tots aquests ossos foren trobats prop de la base del llit NA2 (Torrent de na Nadala 2, Banyalbufar, Mallorca), excepte una de les vèrtebres presacrals, que fou extreta de la part superior del llit, a uns 4 cm per damunt, en un horitzó de conglomerat.

DA21/17-01-01 és l’esquelet d’un petit gorgonopsi. Matamales-Andreu et al. estimen que la longitud del seu crani era de 18 cm. La identificació la fan d’acord amb els fragments cranials, de la columna vertebral (inclosa part de la cua) i de l’extremitat posterior esquerra.

Per exemple, el pterigoide de la base craniana té una forma d’ala i altres trets compartits amb gèneres de gorgonopsis primitius com Eriphostoma i Gorgonops. El dentari esquerre indica que el recompte dental era i4/c1/pc5. Hi apareixen trets típics dels gorgonopsis com una símfisi mandibular fortament inclinada, un diastema entre l’ullal i les dents postcanines, una filera de dents postcanines relativament breu i amb un angle anterodorsal-postventral. Aquesta combinació de característiques distingeix els gorgonopsis d’altres sinàpsids permians. L’ullal de DA21/17-01-01 és serrat mesiodistalment, i amb una alta compressió labiolingual.

Les vèrtebres preservades són semblants a la d’altres gorgonopsis. El fèmur és feblement corbat, amb un cap notablement desviat, tret compartit amb gorgonopsis petits típics com ara Cyonosaurus.

Matamales-Andreu et al. remarquen el caràcter incompletament preservat de DA21/17-01-01. Més enllà de dir que és un gorgonopsi, assenyalen que no faria part dels gorgonopsi Rubidgeinae (Arctops, Clelandina o Rubigdea), ni tampoc dels gèneres Inostrancevia o Eriphostoma.

Atenent als ossos de l’extremitat inferior i a la fusió dels ossos basicranials, DA21/17-01-01 seria un individu madur.

La símfisi mandibular de DA21/17-01-01 indicaria que no es tracta d’un gorgonopsi molt primitiu com ara és Nochnitsa. Però altres trets cranials de DA21/17-01-01 serien compartits amb els primers gorgonopsis, i particularment amb els primers membres del ‘clade africà’.

Matamales-Andreu et al. no aventuren la descripció d’una espècie nova, perquè en DA21/17-01-01 no hi ha trets diagnòstics distintius.

La cronologia dels primers teràpsids

El llit NA2 que conté els ossos de DA21/17-01-01 es correspondria bé a l’estatge Artinskià o a l’estatge Kungurià de la sèrie cisuraliana del Permià Inferior. La transició entre els dos estatges hauria ocorregut fa uns 276 milions d’anys. L’adscripció de NA2 a aquests estatges es fonamenta en l’anàlisi magnetostratigràfica, en la palinologia de la Formació superior de Pedra de s’Ase i en la tipologia de les petjades fòssils de tetràpodes dels estrats més propers (on trobem l’icnogènere Dimetropus, però no Erpetopus o Brontopus).

Si hom assum per a DA21/17-01-01 una edat mínima superior al Wordià mitjà (269 milions d’anys d’antiguitat) seria un dels gorgonopsis més antics coneguts. Si acceptem una major antiguitat, i el situem en l’Artinskià (fa 290 milions d’anys), DA21/17-01-01 no seria tan sols el gorgonopsi més antic registrat sinó també el teràpsid més antic registrat.

Fins i tot si acceptem una antiguitat de 290 milions d’anys, DA21/17-01-01 ens deixa encara un gap de 30 milions d’anys anteriors en el curs del qual hi haurien aparegut ja els primers teràpsids. És matèria de debat si aquest buit s’explica perquè abans de la radiació del Permià mitjà els teràpsids serien un grup molt minoritari, poc divers i poc escampat.

Matamales-Andreu et al. apliquen models mecanístics d’evolució a restes conegudes de gorgonopsis, biarmosuquis, anomodontis, dinocèfals i esfenacodòntids. En aquesta anàlisi, els esfenacodonts o ‘pelicosaures’ fan de grup germà dels teràpsids. Matamales-Andreu et al. creuen que la separació dels teràpsids i els pelicosaures hauria tingut lloc fa 294 milions d’anys, en l’estatge Asselià (el primer estatge del Permià). Segons això no tindria sentit cercar l’origen dels teràpsids en l’època Pensilvaniana (la darrera època del Carbonífer), i el gap de 30 milions d’anys abans esmentat quedaria reduït a uns 15 milions. L’anàlisi de Matamales-Andreu et al. situa la radiació dels principals clades dels teràpsids (dinocefalians, anomodonts, biarmosuquians, gorgonopsians o terocefalians) en 278 milions d’anys abans del present. Fora d’aquesta radiació se situaria Raranimus, gènere del primer Guadalupià, que conservaria els trets dels primers teràpsids.

Matamales-Andreu et al. estimen en 10 milions d’anys (fa 278-268 milions d’anys, entre el Cisuralià tardà i el Guadalupià inicial) el període de radiació en el qual s’haurien separats els principals clades de teràpsids. Everett C. Olson (1910-1993) fou dels primers en identificar el caràcter sobtat del trànsit d’una fauna tetrapodal dominada pel pelicosaures en el Permià Inicial a una fauna dominada pels teràpsids en el Permià Mitjà. Aquest període d’augment de recanvi de tetràpodes es coneix actualment com l’extinció d’Olson, i es considera una extinció massiva que va anar molt més enllà de l’extinció de sinàpsids com els Ophiacodontidae o els Edaphosauridae, o d’altres tetràpodes primigenis com els Molgophidae o els Trimerorhachidae. Durant l’extinció d’Olson s’extingiren també moltes espècies d’Sphenacodontidae i d’Eryopidae. Potser foren els canvis en la flora arran de l’extinció d’Olson els que facilitaren l’aparició de llinatges d’herbívors robustos com els pareiasaures. Hom assum que aquest canvi en la fauna d’herbívors promogué canvis morfològics i funcionals en la mandíbula dels sinàpsids carnívors. Els més reeixits entre aquests sinàpsids carnívors foren teràpsids capacitats de ferir i immobilitzar una presa relativament gran. Els pelicosaures, que prenien i sostenien herbívors relativament més petits, quedaren desplaçats.

També podem pensar que l’extinció d’Olson, en eliminar competidors, deixà espai als teràpsids per radiar en nous morfotips durant el Permià mitjà.

Segons Matamales-Andreu et al. en el Kungurià (273-283 milions d’anys) hom podria trobar els membres més antics dels clades posteriors de teràpsids. En canvi, en l’Artinskià (285-295) ja seria més difícil trobar res més que els teràpsids troncals més primitius, i per tant més difícils de distingir dels pelicosaures. Tant en un cas com en l’altre, la recerca hauria d’encarar-se cap a les regions tropicals del domini continental adjacent al nord-oest de la Mar de Tetis. Aquestes regions se situen actualment al nord d’Àfrica i al sud d’Europa.

Fins ara, els sinàpsids del Permià segueixen un patró biogeogràfic en el que els pelicosaures ocupen latituds tropicals durant el Permià Inferior, i els teràpsids ocupen latituds extratropicals (boreals i australs) durant el Permià Mitjà-Superior. DA21/17-01-01 seria un contraexemple de teràpsid tropical, ja que en aquella època les terres de l’actual Mallorca se situaven a la Pangea equatorial, i tenien un clima d’estius humits. DA21/17-01-01 ocuparia en aquest ecosistema la posició de depredador apical, caçant captorínids moradisaurins i petits pelicosaures.

Matamales-Andreu et al. hipotetitzen que els teràpsids s’haurien originat i començat a diversificar-se en els tròpics. Seria en els tròpics on els teràpsids adquiriren una locomoció, respiració i manipulació més eficients, i una taxa de creixement més elevada, respecte dels sinàpsids anteriors. Aquests trets els permeteren caçar les preses més grans pròpies del Permià Mitjà, i també acabar per colonitzar latituds extratropicals.

Henry Sutherland Sharpe imaginava així en el 2023 el gorgonopsi descrit per Rafel Matamales-Andreu, Cristian F. Kammerer, Kenneth D. Angielczyk, Tiago R. Simões, Eudald Mujal, Àngel Galobart i Josep Fortuny.

Els autors d’aquesta recerca agraeixen l’assistència en el treball de camp de Sebastià Matamalas i Chabier De Jaime. Agraeixen també a Marina Rull i Xènia Aymerich la preparació de l’espècimen realitzada a l’Institut Català de Paleontologia (ICP) de Cerdanyola del Vallès; a Enric Vicens per facilitar l’equipament fotogràfic de la Unitat de Paleontologia de la Universitat Autònoma de Barcelona; a la Comissió de Patrimoni Històric del Consell Insular de Mallorca pels permisos d’excavació. Matamales-Andreu ha comptat amb una beca predoctoral del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. La recerca s’ha finançat també amb fons de la Generalitat de Catalunya i de NextGeneration. S’emmarca en el projecte ‘Mallorca abans dels dinosaures: estudi dels ecosistemes continentals del Permià i Triàsic amb especial èmfasi en les restes de vertebrats’, amb seu a l’ICP i finançat pel Departament de Cultura del Consell Insular de Mallorca.

Matamales-Andreu treballa al Museu Balear de Ciències Naturals de Sóller.

Lligams:

- Early-middle Permian Mediterranean gorgonopsian suggests an equatorial origin of therapsids. Rafel Matamales-Andreu, Christian F. Kammerer, Kenneth D. Angielczyk, Tiago R. Simões, Eudald Mujal, Àngel Galobart, Josep Fortuny. Nature Communications 15: 10346 (2024).

dimecres, 20 de novembre del 2024

L’espectroscòpia de l’energia fosca i la cartografia del nostre univers

Cosmologia: La Col·laboració DESI del U.S. Department of Energy Office of Science consisteix en l’ús d’un instrument espectroscòpic d’energia fosca. D’acord amb el model cosmològic estàndard, l’energia fosca és el principal component del nostre univers, i es manifesta en una acceleració de la seva expansió. Val a dir, és clar, que DESI treballa sobre els espectres òptics de desenes de milions de galàxies i de quàsars. Ahir es van publicar una nova fornada de resultats d’aquest projecte, basats en un any de dades.

L’instrument DESI es troba instal·lat en el telescopi de 4 metres Nicholas U Mayall, al Kitt Peak National Observatory, d’Arizona

Els resultats cosmològics

El setè paper de DESI tracta sobre les constriccions cosmològiques que deriven de la modelització completa de les mesures d’agregació galàctica. Hom disposa ja d’un any de dades de DESI sobre galàxies, quàsars i sobre els traçadors de boscos de Lyman-α (DESI DR1). La modelització FS té en compte els efectes de distorsions espacials en el desplaçament al vermell, com ara les oscil·lacions acústiques bariòniques (BAO) dels traçadors. Assumint una densitat bariònica prèvia derivada de la nucleosíntesi del Big Bang, el model estima una densitat de matèria gravitatòria de l’univers de 0,2962 ± 0,0095, amb una amplitud de les fluctuacions de massa de σ8 = 0,842 ± 0,034. L’addició de dades de la radiació còsmica de fons fa que la densitat de matèria gravitatòria de l’univers quedi en 0,3056 ± 0,0049, amb σ8 = 0,8121 ± 0,0053. La combinació amb el DESY3 deixa una constant de Hubble H0 de 68,40 ± 0,27 km·s-1·Mpc-1. La suma de les masses de neutrinos tindria com a límit superior 0,071 eV, amb un interval de confiança del 95%. Pel que fa als paràmetres de la gravitació universal quedarien dins de la predicció de la relativitat general.

Les dades de DESI resulten prometedores per a aconseguir una imatge general del nostre univers tal com comentàvem el setembre del 2023.

Lligams:

- DESI 2024 VII: Cosmological Constraints from the Full-Shape Modeling of Clustering Measurements. DESI Collaboration (2024).

dilluns, 21 d’octubre del 2024

La descoberta d’una família d’endoglicosidases corinebacterials específiques d’IgG

Enzimologia: El biòleg Diego E. Sastre, investigador a la Emory University School of Medicine, és l’autor primer i corresponsal d’un article a la revista Cell on se’ns presenta una família d’endoglicosidases corinebacterials, els membres de la qual tenen un potent eficàcia contra models animals de patologies mediades per IgG. Es tracta d’endo-β-N-acetilglucosaminidases (ENGases) que hidrolitzen específicament el glicà unit al residu 297 d’asparagina (Asn297) dels anticossos d’immunoglobulina G. Aquesta activitat enzimàtica ér extraordinàriament rara i, alhora, cobejada. El glicà d’As297 és el principal determinant molecular del reconeixement de les IgG per part del receptor FcγR. El receptor FcγR reconeix la part constant de les IgG i és important per a la majoria de les accions fisiològiques i patològiques associades als anticossos. Fins ara hom havia descrit ENGases específiques d’IgG com a proteïnes secretades per soques d’Streptococcus pyogenes: aquests enzims permeten l’estreptococ d’eludir la immunitat basada en anticossos. Val a dir que les IgG-ENGases d’S. pyogenes són proteïnes complexes integrades per diversos dominis. Sastre et al. volien trobar una IgG-ENGasa de domini únic, i per trobar-la bastiren una anàlisi in silico i amb tècniques d’espectrometria de masses. Així trobaren una família d’ENGases secretades per corinebacteris patogènics que, alhora que són de domini únic, també mostren una estricta especificitat per les IgG. Mitjançant cristal·lografia de raigs X i ressonància de plasmó de superfície, Sastre et al. mostren com el membre de la família més eficient des del punt de mira catalític reconeix alhora els components proteic i glicà de la IgG. En una sèrie de models in vivo mostren l’eficàcia d’aquesta ENGasa específica d’IgG en la mitigació de diverses patologies que depenen de funcions efectores mediades per FcγR, com són la depleció de limfòcits T i B, l’anèmia hemolítica autoimmune, l’empitjorament del dengue mediat per anticossos, etc. Sastre et al. creuen en el potencial d’aquesta ENGasa en el tractament i/o prevenció de malalties humanes mediades per IgG.

Sastre et al. han descobert una família d’endoglicosidades corinebacterials específiques de la IgG de domini únic. Aquestes endoglicosidases ataquen tant el component proteic com el component glucànic de la IgG humana. Sastre et al. han comprovat que un membre típic d’aquesta família, CU43, mitiga diversos models animals de patologia mediada per IgG. Actua de manera semblant a efgartigimod, però amb una efectivitat 4000 vegades superior.

Les ENGases

L’autor que fa de contacte en aquest treball és Eric J. Sundberg, professor de bioquímica a Emory. Posen a disposició de qui ho demani els plàsmids generats en aquest estudi. També han publicat a Protein Data Bank les dades d’estructura de proteïna. La recerca s’ha finançat amb aportacions del National Institute of Allergy and Infectious Diseases i del National Cancer Institute. Alguns dels autors recorden que han registrat una sol·licitud de patent sobre material que ara apareix en aquest article.

Les endo-β-N-acetylglucosaminidases o endoglicosidades (ENGases) cauen en la classificació enzimàtica EC 3.2.1.96. Catalitzen la hidròlisi del nucli de quitobiosa de glucans enllaçats amb asparagina en glucoconjugats. Les ENGases de la família GH18 són estructuralment variables, la quals cosa fa que diferents membre de la família disposin de mecanismes catalítics diferents i tinguin especificitat per diferents N-glicans. La immensa majoria reconeixen els substrats glucoproteics per mecanismes específics de glicà. Hi ha un petit grup, però, que hidrolitza específicament l’enllaç β-1,4 dels primers dos residus d’N-acetilglucosamina dels glicans units a la Asn297 de la regió constant (Fc o fracció cristal·litzable) dels anticossos immunoglobulines G (IgG). Aquests darrers són enzims rars, amb una especificitat per la IgG doble en el sentit que abasta tant el component glucànic com el proteic de la IgG. En són exemples els enzims streptococals EndoS i EndoS2. EndoS i EndoS2 són proteïnes multidomini, que compten amb un domini GH18 (amb l’activitat glucosidasa hidrolasa), un domini amb repetició rica en leucina (LRR), un domini híbrid Ig i un domini β-sandwich amb estructura en forma de V. EndoS té un pes molecular de 108 KDa i ataca exclusivament N-glicans de tipus complex. EndoS2 té un pes molecular de 92 kDa i ataca els tres tipus de N-glicans que podem trobar en IgG.

El glicà d’Asn297 és el principal determinant molecular que permet que el receptor FcγR reconegui els IgG. Bona part de les funcions mediades per anticossos depenen d’aquest reconeixement. Les IgG-ENGases fan que les IgG no puguin ser reconegudes per FcγR i que perdin bona part del seu efecte. EndoS i EndoS2 són proteïnes secretades per soques patogèniques d’Streptococcus pyogenes i que participen de l’evasió de la resposta immune adaptativa d’aquest bacteri. Si bé les ENGases són un factor de virulència, també hi ha estudis en models animals que mostren el seu potencial en el tractament de malalties autoimmunes.

Suárez et al. volien trobar una família d’ENGases de domini únic. Triaren com a gènere bacterià on cercar-les Corynebacterium. Corynebacterium és un gènere grampositiu com Streptococcus, però que pertany als actinobacteris i que pot adoptar morfologies diverses. Hom ha descrit 250 espècies de Corynebacterium, de les quals un 20% són patògenes. La més coneguda, C. diphteria és l’agent etiològic de la diftèria. Altres espècies patògenes són C. pseudotuberculosis, C. belfantii, C. rouxii, C. silvativum i C. ulcerans. Les sis espècies citades formen un clade a banda, caracteritzat per la presència dels gens tox, que codifiquen per l’exotoxina diftèrica. Aquests gens tox no tenen un origen bacterià, sinó viral. En efecte, són gens del genoma de corinbacteriòfags que indueixen infeccions lisogèniques en aquest clade complex C. diphteria.

C. pseudotuberculosis secreta una ENGasa de 40 kDa, denominada CP40, i que pot hidrolitzar N-glicans en anticossos IgG. CP40, de fet, ja és aprovada actualment com a vaccí en ovins contra la limfadenitis caseica (CLA).

Sobre aquesta pista, Sastre et al. fan una anàlisi de xarxa de similitud de seqüència i de predicció de plegament de proteïnes. Així han pogut identificar una família d’ENGases secretada per corinebacteris patogènics que tenen una especificitat estricta per a N-glicans d’IgG. Aquesta especificitat l’han demostrada amb tècniques de cromatografia líquida acoblada amb espectrometria de masses amb glucoproteïna intacta. Dels membres de la família el més eficient des del punt de mira catalític és CU43, una ENGasa de C. ulcerans. Sastre et al. han pogut determinar l’estructura de cristalls de CU43 i analitzar així les seves interaccions proteïna-glicà i proteïna-proteïna. Han aconseguit generar una proteïna de fusió amb Fc de CU43 i ha mostrat la seva eficàcia en diversos models animals de patologies mediades per IgG, concentrament en soques de ratolins que expressen un FcγR humanitzat. Com a referent empren el blocador de FcRn efgartigimod, fàrmac aprovat en el tractament de la miastènia gravis generalitzada. Fc-CU43 és 4000 vegades més efectiu que efgartigimod, la qual cosa obre la porta a la seva aplicació en el tractament i prevenció de malalties autoimmunitàries i en la prevenció del rebuig en transplantaments d’òrgans i teixits.

ENGases corinebacterials

L’anàlisi SSN partia del domini GH18 d’EndoS i EndoS2. El GH18 d’aquestes ENGases és un barril TIM (triosa-fosfat isomerasa). La base de dades incloïa tots els enzims amb domini GH18 que es troben anotats a la col·lecció de famílies de proteïnes Pfam. Això suposa més de 80.000 seqüències diferents. Amb un mínim de 60 punts de coincidència, EndoS i EndoS2 queden dins d’un clúster trilobulat de 381 seqüències, integrat per 161 nodes. Els tres lòbuls són 1) IgG-ENGases multidomini (39 nodes, incloent-hi EndoS i EndoS2); 2) ENGases de un o dos dominis sense especificitat aparent per les IgG; 3) CP40 i altres ENGases corinebacterials.

Dins d’aquest tercer lòbul hi ha sis nodes: 1) el de CP40; 2) el de CP258, una ENGasa de la soca 258 de C. pseudotuberculosis; 3) CM49, una ENGasa de C. mustelae; 4) CR39, una ENGasa de C. rouxii; 5) CD38, una ENGasa de C. diphteria; i 6) CU43, una ENGasa de C. ulcerans de 43 kDa.

CP40 és capaç de deglicosilar les IgG humanes, equines i ovines, però no pas les IgG bovines o caprines.

Amb una recerca BLAST sobre NCBI, Sastre et al troben quatre ENGases corinebacterials addicionals, CS43, CB44, CX35 i CD51.

CX35 és una ENGasa evolutivament més relacionada amb EndoS i EndoS2. Les altres ENGases corinebacterials identificades per Sastre et al. es corresponen a una família separada.

Mitjançant models AlphaFold, Sastre et al. detecten un patró característic del centre actiu de les ENGases corinebacterials. La majoria d’ENGases corinebacterials consisteixen en una proteïna d’un sol domini GH18, sovint acompanyat d’un motiu C-termini en forma de breu llaç o hèlix.

Especificitat estricta per N-glicans vinculats a la Asn297 d’IgG humans nadius

L’anàlisi LC-MS amb glucoproteïna intacta permet a Sastre et al. d’estudiar l’especificitat potencial de les ENGases corinebacterials. Per fer-ho les clonaren en vectors recombinants d’expressió i les purificaren. Les glucoproteïnes assajades foren: 1) IgG1 de longitud completa, amb un N-glicà CT; 2) IgG1-Fc amb un N-glicà remodelat en HM; 3) una RNAasaB amb N-glicà HM; 4) una transferrina amb N-glicà CT.

De les 10 ENGases assajades, set (CP40, CM49, CR39, CS43, CB44, CP258, i CU43) eren estrictament específiques d’IgG, preferentment amb N-glicans CT.

CU43 fou assajada amb N-glicans de les diferents classes d’anticossos humans (IgA, IgD, IgE, IgG i IgM) i de la fetuïna. Com a control positiu empraven la PNGasaF. L’anàlisi per SDS-PAGE confirmava que CU43 era estrictament específiques d’IgG.

Una anàlisi d’activitat enzimàtica amb diverses subclasses d’IgG humanes i murines demostrà que les IgG-ENGases corinebacterials són actives especialment amb les IgG1 i IgG2 humanes, però no amb les murines. L’assaig amb regions IgG1 Fc desnaturalitzades mostrava que el reconeixement es basa en la forma nadiua de l’anticòs. L’acció era específica dels glicans vinculats a Asn297.

L’anàlisi d’estabilitat termal a 52°C i 56°C només el superaren CU43 i CM49.

Pel que fa a la cinètica enzimàtica, CU43 era la més eficient.

El reconeixement de substrat de CU43

Sastre et al. aconseguiren cristal·litzar CU43i, una variant inactiva CU43 amb les mutacions D187A i E189A. L’anàlisi estructural mostrava un doble reconeixement de substrat per part del glicà i per la part proteica. L’anàlisi de ressonància de plasmó de superfície aclaria encara més els lloc d’interacció de CU43 amb la IgG.

La proteïna de fusió CU43-Fc prevé la depleció citotòxica de limfòcits T mediada per anticòs en un model de ratolí hFcγR

Els ratolins hFcγR expressen el receptor humà de Fc d’immunoglobulines. L’administració a aquests ratolins de l’anticòs monoclonal YTS191 indueix una depleció dels limfòcits T CD4+. La proteïna de fusió CU43-Fc pot impedir aquesta depleció en dosis de 0,1 μg. En aquest sentit resulta més efectiu que l’ efgartigimod.

La proteïna de fusió CU43-Fc prevé la depleció citotòxica de limfòcits B mediada per anticòs en un model de ratolí hFcγR

L’administració a aquests ratolins de l’anticòs monoclonal 2B8 indueix una depleció de limfòcits B. CU43-Fc és capaç de prevenir aquesta depleció.

La proteïna de fusió CU43-Fc prevé l’anèmia hemolítica autoimmune en un model de ratolí hFcγR

En un model de ratolins que expressen les formes humanes de CD47, SIRPa, i FcγRs es pot induir una anèmia hemolítica amb magrolimab. CU43-Fc pot alleugerir aquesta anèmica hemolítica reduint-hi la mortalitat.

La proteïna de fusió CU43-Fc prevé una forma agreujada de dengue en un model de ratolí hFcγR

En un model de ratolí hFcγR que és alhora knock-out per al gen de l’intereró de tipus I, la infecció amb el virus dengue DENV2 indueix una patologia en gran mesura mediada per la formació anticossos contra el virus més que no pas de l’acció directa del virus. CU43-Fc és capaç de prevenir aquest agreujament reduint la pèrdua de pes i la mortalitat.

Les perspectives de CU43

Actualment no hi ha una teràpia guaridora de les malalties autoimmunes. Els tractaments actuals cerquen una supressió global de l’activitat immune, com fan els corticoesteroides. L’efgartigimod és l’únic medicament que actua específicament contra la interacció IgG-FcR, i tan sols s’ha autoritzat en la miastènia gravis generalitzada. En alguns dels models animals d’aquest estudi CU43-Fc és 4000 vegades més actiu que l’efgartigimod. Això obre la porta a aplicacions en el tractament de malalties autoimmunes, en el tractament del rebuig de transplantaments d’òrgans sòlids, en les complicacions de malalties virals degudes a la generació d’anticossos, etc. Sastre et al. són conscients que això passa per un treball d’enginyeria enzimàtica enfocada a glicoformes i subclasses d’IgG.

Lligams:

- Potent efficacy of an IgG-specific endoglycosidase against IgG-mediated pathologies. Diego E. Sastre, Stylianos Bournazos, Jonathan Du, E. Josephine Boder, Julia E. Edgar, Tala Azzam, Nazneen Sultana, Maros Huliciak, Maria Flowers, Lea Yoza, Ting Xu, Tatiana A. Chernova, Jeffrey V. Ravetch, Eric J. Sundberg. Cell (2024).

dissabte, 19 d’octubre del 2024

És possible la fotosíntesi a Mart?

Exobiologia: Aditya Khuller és investigador postdoctoral al Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Entre els aspectes que estudia hi ha els gels planetaris. Aquesta setmana ha publicat com a autor primer i corresponsal un article a Communications Earth & Environment on reflexiona sobre la potencialitat de la fotosíntesi en l’interior de la neu i del gel de Mart. A la Terra hom assum que la fotosíntesi és general en les terres emergides desproveïdes de gel, i que ho és també en la capa superior de les masses d’aigua (zona fòtica), però oblidem habitualment que la radiació solar també arriba fins a un metres dins del gel. Certament la zona fòtica d’una massa de gel és relativament prima, d’uns metres tan sols, i això matisant-ho segons les propietats òptiques d’aquesta massa. Al gel encara més que en l’aigua líquida hi ha una forta absorció de la radiació ultraviolada. Això, però, no és pas dolent per organismes psicròfils fotosintètics que viuen dins del gel i que queden així protegits dels efectes perjudicials de la radiació ultraviolada. La clau per a aquests organismes de la criosfera és una certa disponibilitat d’aigua líquida i d’uns nivells suficients de radiació activa fotosintèticament. Va a dir que a la Terra hi ha una absorció de radiació ultraviolada per l’acció de la capa d’ozó estratosfèrica. A Mart, en canvi, no hi ha aquesta protecció i la radiació ultraviolada que arriba a la superfície és un 30% superior a la de la Terra, malgrat ésser un planeta un 50% més allunyat del Sol. Khuller et al. han modelat la transferència radiativa Mart comptant amb els efectes deleteris de la radiació ultraviolada per tal de definir zones que siguin radiativament habitables, és a dir zones de Mart on potencialment pot haver fotosíntesi. Aquestes zones habitables es trobarien en zones de latitud mitjana amb gel exposat a la radiació solar. En un gel pur, aquesta capa fòtica arribaria a uns quants metres. En un gel amb un contingut de pols entre el 0,01 i el 0,1%, seria d’uns pocs centímetres. Khuller també modelitzen el comportament de la neu en latituds mitjanes de Mart: si és prou densa i té un bon contingut de pols pot arribar a fondre’s. Així si en la zona fòtica del gel marcià hi ha prou disponibilitat d’aigua líquida tindríem el lloc més propici per a cercar vida actual a aquest planeta.

La latitud més propera a l’equador on s’ha detectat la presència de gel d’aigua és 33°S. Khuller et al. han calcular la variació espectral de flux actínic segons la fondària per a diferents tipus de gel segons el radi de gra i el contingut de pols.

Gel i neu a Mart

Aditya R. Khuller és investigador al Jet Propulsion Laboratory del California Institute of Technology, amb seu a Pasadena. Steven G. Warren és professor emèrit del Department of Atmospheric Sciences de la University of Washington, a Seattle. Philip Christensen és professor de la School of Earth and Space Exploration de l’Arizona State University, a Tempe. Gary D. Clow és investigador de l’Institute of Arctic and Alpine Research de la University of Colorado Boulder.

La recerca s’ha fet en part al JPL sota un contracte de la NASA. Els autors agraeixen Joe Aslin, Candice Bedford, Kathleen Williamson, Matt Cooper i Carol Stoker els comentaris fets en l’elaboració de l’article. Agraeixen Matt Cooper per fer-los arribar mesures de radiació fets en una glacera de Groenlàndia. També agraeixen les discussions amb Erin Burkett, Scott Perl, Alejandro Martinez, Rahul Kushwaha, i Arnav Banerji.

L’article fou tramès a la revista el 23 de febrer del 2024. Després d’una revisió l’article fou acceptat el 25 de setembre i publicat el 17 d’octubre.

En les zones polars de Mart, a latituds de 75°, hom ha detectat la presència de gel d’aigua amb un contingut de pols inferior a l’1% en termes de massa. Aquest gel relativament net es troba exposat a la superfície.

En latituds inferiors, de 60° a 30°, aquest gel de contingut moderat de pols, ja no es trobaria exposat a la superfície, sinó cobert per un material completament dessecat. Ara bé, l’impacte de meteorits pot retirar aquest material dessecat, que també es pot desprendre de zones de pendent elevat.

El gel de latituds mitjanes a Mart tindria un caràcter ‘fòssil’. Seria el producte de l’acumulació de neu polsegosa en períodes d’alta obliqüitat orbital de Mart. Aquests ‘períodes glacials’ haurien tingut lloc nombroses vegades en els darrers milions d’anys. En qüestió de segles, aquesta neu es transforma en congesta de gra més groller, i més endavant en gel de glacera.

La neu, la congesta i el glaç són relativament transparents. L’absorció de la radiació electromagnètica fotosintèticament activa (longituds d’ona de 400 a 700 nm, més o menys la llum visible) i de la radiació ultraviolada (longituds d’ona de 200 a 400 nm) és feble. Aquestes dues bandes són les més abundants en la radiació solar, i totes dues poden arribar a uns quants metres a l’interior de la neu o del gel.

A la Terra, masses de neu o de gel, situades en contacte amb l’atmosfera, es beneficien de la reducció de radiació ultraviolada que efectua la capa d’ozó. Això permet l’existència de zones radiativament habitables dins del gel, és a dir de zones on és possible la fotosíntesi.

A Mart, el nivell de radiació ultraviolada a la superfície és un 30% superior a la de la Terra. Aquest és un factor que fa que les zones radiativament habitables de la neu i del gel polars de Mart se situïn a una fondària entre 5 cm i 4,5 metres. El primer límit es defineix com la zona on ja hi ha hagut prou absorció de radiació ultraviolada. El segon límit es defineix com la zona on ja hi ha hagut massa absorció de radiació visible. Val a dir que aquesta modelització es basa en els organismes fotosintètics actualment existents a la Terra. Al mateix temps les simulacions fan mà d’anàlegs naturals i sintètics de neu i de gel de mar que tenim a la Terra. Khuller et al. pensen que aquestes simulacions no tenen prou en compte que la neu marciana actual s’ha transformat ja en congesta o glaç. La congesta i el glaç ofereixen encara menys resistència al pas de la radiació solar que no pas la neu o el gel de mar.

Khuller et al. també recorden un altre aspecte. El règim de temperatures a les zones polars de Mart no permeten que la neu o el gel arribin a fondre’s mai. Així, per molt que hi penetri la llum, no poden ésser zones radiativament habitables per manca de disponibilitat d’aigua líquida. Per això Khuller et al. es fixen en la situació de gel polsegós exposat en latituds mitjanes, situades entre els 30 i els 50º.

Khuller et al. han desenvolupat un model de transferència radiativa per al gel. Utilitzen el mètode Delta-Eddington, tenint en compte diverses barreges de neu, congesta i glaç, així com de la presència de pols marciana. La pols marciana té una capacitat d’absorció de la radiació solar set ordres de magnitud superior a la del gel. La raó d’això es troba en la presència de ferro fèrric, molt més abundant en l’escorça de Mart que la de la Terra, degut a la diferent història dels dos planetes pel que fa a la separació de nucli i mantell.

Zones radiativament habitables a Mart

Cap missió a la superfície de Mart ha avaluat el flux espectral de radiació solar dins del gel de Mart. Khuller et al. utilitzen per això mesures d’irradiància espectral obtingudes en una columna verticalment heterogènia de gel de glacera de Groenlàndia. El nivell d’impureses d’aquest gel equival a 0,001-0,002 ppm de carbó negre.

El model de Khuller et al. té en compte el fet que el radi de gra i la densitat del material és crucial en el comportament òptic d’una massa de neu o de gel. Això explica que la radiació solar tingui una major penetració en neu granulada, congesta o glacera, que no pas en neu fresca de gra més fi.

Khuller et al. consideren que el paràmetre de radiació rellevant per a la fotosíntesi és el flux actínic o irradiància escalar. Aquest paràmetre integra tota la radiància amb independència de la direcció, o del grau de difusió. Al capdavall els organismes fotosintètics utilitzen els fotons disponibles de totes direccions i angles.

Com que hom ha detectat la presència de gel d’aigua a una latitud de 33°S, aquesta és la situació que Khuller et al. prefereixen per al seu model. Assumeixen que un gel pur, la major penetració s’assoleix a la banda de 0,42 μm de longitud d’ona (llum blava-violada), seguida després per la banda ultraviolada. Així, la banda vermella de 0,7 μm és la més absorbida pel gel d’entre la franja fotosintèticament activa. En gel pur, la radiació fotosintèticament activa pot arribar, en la banda violada, fins a 6,5 metres. Ara bé, la radiació ultraviolada també penetra força, i arriba a uns 6 metres de fondària.

La presència de pols marciana altera la situació. Amb una presència de 0,01% de pols, la major penetració correspon a la banda vermella (0,7 μm). L’atenuació de la radiació ultraviolada es multiplica llavors per 25: la radiació ultraviolada no passa de 15 cm si la pols és del 0,01% o de 2 cm si la pols és de 0,1%. Ara bé, la pols també redueix dràsticament la penetració de radiació solar en el gel, que amb prou feines arriba a 40 cm de fondària. Quan el valor de pols puja al 0,1%, la penetració es redueix a 5,5 cm de fondària.

Per a definir la zona radiativament habitable, Khuller et al. es fonamenten en el fet que els organismes fotosintètics de la Terra necessiten un flux actínic mínim de 10 nmol fotons·m-2·s-1 (= 0,0022 W·m-2).

Per a una congesta neta amb un contingut de pols de 0,0001 ppm, una densitat de 775 kg·m-3 i un radi de gra de 2,5 m, situada a una latitud de 40°, la zona radiativament habitable es trobaria entre 2,15 i 3,10 de fondària. La radiació en aquesta zona, val a dir, seria molt tènue.

Per a un gel amb un contingut de pols de l’1%, la zona radiativament habitable es trobaria entre 2 i 6 metres de fondària.

Per a un gel amb un contingut de pols de 0,01%, com més gran sigui la mida de gra més profunda i àmplia serà la zona radiativament habitable. Per a una neu granulada (mida de gra de 360 μm, i densitat de 390 kg·m-3) la zona radiativament habitable es trobaria en la franja de 5 a 18 cm de fondària. Per a un gel de glacera (mida de gra de 15 mm, i densitat de 910 kg·m-3), la franja seria situada entre 10 i 38 cm de fondària.

L’efecte de la latitud sobre les dimensiones d’aquestes capes fòtiques seria menor. Al capdavall, la variació latitudinal sobre el pic estival de flux solar no és tan gran. El que no és tan menyspreable és la variació de l’angle zenital solar local. Aquest angle varia lògicament al llarg del dia (pic al migdia) i de l’any (pic en el solstici estival).

Khuller et al. pensen que la zona fòtica del gel amb un contingut de pols de l’1% o més, és massa prima i massa superficial (va de 2 a 6 mm) com perquè hi pugui haver fotosíntesi. Si el contingut de pols és inferior al 0,1%, en canvi, la zona fòtica és més profunda i més àmplia.

Khuller et al. conclouen que organismes fotosintètics terrestres podrien trobar condicions radiatives favorables en algunes localitats de gel exposat de Mart. Però les condicions radiatives no ho són tot. Fins i tot l’organisme fotosintètic terrestre més psicròfil requereix una temperatura superior a 255 K per realitzar divisions cel·lulars, i requereix alhora aigua líquida per fer fotosíntesi (la fotòlisi d’aigua i l’alliberament conseqüent d’oxigen és el primer pas de la fotosíntesi oxigènica). En la zona fòtica del gel marcià que calculen Khuller et al. les temperatures són massa fredes perquè hi hagi fusió. Tampoc és probable que el gel present en porus del sòl marcià arribi a fondre’s. Un cas diferent seria el de la neu marciana: alguns models numèrics indiquen que la fusió de neu oferiria una precipitació equivalent a 0,33 mm diaris durant 50 dies de cada any marcià (un any marcià dura 668,6 dies marcians).

La pressió parcial de vapor d’aigua a Mart és de 1 Pa. Això fa que l’aigua líquida exposada a la superfície de Mart s’evapori ràpidament. No obstant, l’aigua líquida generada dins de la neu podria quedar protegida front l’evaporació. El gas dels porus de la neu es troba saturat de vapor d’aigua, i també actuarien en contra de l’evaporació les capes superiors de neu, gel i pols. Una neu polsegosa exposada a la superfície, per exemple, en pendents pronunciats, podria arribar a una temperatura de 273 K i a una pressió parcial local d’aigua de 611 Pa: en aquestes condicions l’aigua líquida subsuperficial seria estable.

Ens pot semblar que aquesta disponibilitat d’aigua líquida és massa precària. No obstant a la Terra hi ha hàbitats microbians en la subsuperfície (cm-m) de capes de gel, glaceres o llacs gelats. En aquests hàbitats la pols i el sediment fosc juga un paper en l’absorció de radiació solar i la consegüent fusió. Entre els microorganismes que hi viuen hi ha cianobacteris, cloròfits, fongs, diatomees i bacteris heterotròfics. En aquests ecosistemes l’organisme dominant són els cianobacteris. N’hi ha prou amb uns pocs dies d’activitat al llarg de l’any per sostindre la comunitat cianobacteriana.

Khuller et al. consideren que futures missions robòtiques i humanes a Mart haurien de pensar en aquesta mena d’hàbitats com el lloc més accessible on realitzar prospeccions per trobar i estudiar els organismes vivents de Mart.

Lligams:

- Potential for photosynthesis on Mars within snow and ice. Aditya R. Khuller, Stephen G. Warren, Philip R. Christensen, Gary D. Clow. Communications Earth & Environment 5: 583 (2024).

- Planetary Spectrum Generator.

- The Mars Climate Database

- Gebrades matinals dalt dels volcans tropicals de Mart (12/06/2024).

- El casquet antàrtic de Mart consisteix en glaç aquós en un 90% (18/03/2007).

dilluns, 14 d’octubre del 2024

Institucions i prosperitat (Acemoglu, Johnson & Robinson, Premi Nobel d’Economia, 2024)

Economia política: La Reial Acadèmia Sueca de Ciències ha anunciat la concessió del Premi Sveriges Riksbank en Ciències Econòmiques a Daron Acemoglu, Simon Johnson i James A. Robinson per «estudis de com es formen les institucions i de com afecten la prosperitat». Els tres es repartiren la dotació del premi, 11 milions de corones sueques, a parts iguals.

A ‘Why Nations Fail’ (2012), Daron Acemoglu i James Robinson proven d’explicar les raons de fallida nacional a través dels orígens del poder, de la prosperitat i de a pobresa.

Daron Acemoglu

Kamer Daron Acemoğlu (*Istanbul, 3.9.1967) nasqué al si d’una família armènia turcòfona d’Istanbul formada per Kevork Acemoglu (1938-1998), advocat mercantil i professor de la Universitat d’Istanbul, i Irma Acemoglu (morta el 1991), directora de l’escola elemental Aramyan Uncuyan. Fou a la Aramyan Uncuyan, escola armènia de Kadıköy, on rebé l’educació primària. L’educació secundària la va fer al Galatasaray Lisesi, completant-la el 1986. Es graduà en economia a la University of York el 1989. Interessat en política i economia passà a la London School of Economics (LSE), on va fer un màster en econometria i econòmica matemàtica (1990). Es doctorà el 1992 a la LSE amb la tesi ‘Essays in Microfoundations of Macroeconomics: Contracts and Economic Performance’, supervisada per Kevin W. S. Roberts. Des del 1993 és professor d’economia del Massachusetts Institute of Technology (MIT). És el marit d’Asuman Ozdağlar, professora d’enginyeria elèctrica i informàtica del MIT, amb la que ha col·laborat en diverses publicacions. Són pares de dos fills, Arda i Aras.

Simon Johnson

Simon Johnson (*Sheffield, 16.1.1963) es graduà a la University of Oxford. Va fer un màster a la University of Manchester. Es doctorà el 1989 en economia amb la tesi Inflation, intermediation, and economic activity. Entre el març del 2007 i l’agost del 2008 fou economista en cap del Fons Monetari Internacional. El novembre del 2020 fou voluntari de l’Agency Review Team que havia de col·laborar en la transició de l’Administració Trump a l’Administració Biden en el Departament del Tresor i en la Reserva Federal. És professor d’emprenedoria de la MIT Sloan School of Management.

James A. Robinson

James Alan Robinson (*1960) es graduà en economia a la LSE. Va fer un màster a la University of Warwick. Es doctorà el 1993 a la Yale University. Després fou professor a la UC Berkeley i a la University of Melbourne. Entre el 2004 i el 2015 fou professor de govern a la Harvard University. Des del 2015 és professor de la University of Chicago i director de The Pearson Institute for the Study and Resolution of Global Conflicts, centre adscrit a aquella universitat.

Formació i funcionament d'institucions econòmiques

Trobem entre les societats humanes grans disparitats en termes de prosperitat. Parlem, doncs, de països rics i de països pobres. El 20% de països més rics tenen una renda 30 vegades superior a la del 20% dels països més pobres. Encara que els països més pobres experimenten un creixement de la riquesa, la disparitat amb els països més rics persisteix. Un element d’aquesta disparitat són les diferències existents entre institucions. Acemoglu, Johnson i Robinson han estudiat la introducció d’institucions polítiques i econòmiques europees en països colonitzats. Això els ha permès definir les relacions entre institucions i prosperitat. Han aprofundit alhora en la teoria de la persistència de diferències econòmiques i dels canvis institucionals. El seu llibre més conegut és ‘Why Nations Fail’ (2012). Un estat de dret deficient i institucions fonamentades en la sobreexplotació de la població ni generen creixement econòmic ni fomenten el desenvolupament humà. Malgrat que la correlació entre institucions i prosperitat és clara, no ho és pas tant la connexió entre els dos factors. Entre un país ric i un país pobre, a banda de les diferències institucionals, n’hi ha de moltes altres. Un país pròsper ho té més fàcil per a emprendre millores institucionals.

De tots els països del món només onze escaparen completament al colonialisme europeu dels segles XIX i XX: Afganistan, Bhutan, Iran, Japó, Libèria, Mongòlia, Nepal, Xina, Corea, Aràbia Saudita, Tailàndia i Turquia. I d’aquests no pocs caigueren en situacions de semicolonialisme. L’imperialisme canvià profundament les institucions de les societats colonitzades. Ara bé, el colonialisme europeu funcionà en onades diferents i amb finalitats diferents. Les colònies d’explotació, en general, cercaven l’explotació de la població indígena i l’extracció de recursos en benefici de la metròpoli. Les colònies de poblament implicaven l’assentament de colons europeus, al voltant dels qual s’erigien sistemes polítics i econòmics que, si arribaven a integrar la població indígena, era per a sotmetre-la als interessos dels colons europeus.

Acemoglu, Johnson i Robinson observaren que les colònies pobres on s’havien introduït institucions inclusives evolucionaren després de la colonització a països amb una població generalment pròspera. Tot al contrari passà en les colònies riques amb unes institucions colonials enfocades a l’explotació de recursos: la descolonització evidencià l’empobriment resultant. Així s’explica la paradoxa de com països rics colonitzats han esdevingut pobres, i països pobres colonitzats han esdevingut rics.

Acemoglu, Johnson i Robinson trobaren que els països colonitzats on els colons tenien una major mortalitat tendeixen a figurar actualment en la llista de països de menys renda per càpita. Aquest és el perfil de les anomenades ‘colònies d’explotació’, considerades gens saludables, per a introduir-hi massivament colons europees. En conseqüència la institució colonial d’aquests països prenia una forma diferent a la de les colònies de poblament. Eren institucions extractives.

Països marcats per unes institucions extractives i un baix creixement econòmic podrien beneficiar-se de la introducció d’institucions inclusives. Ara bé, els beneficis de les institucions inclusives només s’aconsegueixen a llarg termini si bé redunden en la generalitat de la població i condueixen a una reducció de la pobresa. En canvi, els beneficis de les institucions extractes es fan notar ja a curt termini a favor dels poderosos. Així les elits mantenen un sistema polític que els garanteix romandre en control del país, per molt que puguin fer promeses de futures reformes econòmiques. Extractivisme i exclusió provoquen que no hi hagi cap millora.

La persistència de la situació de pobresa mina la credibilitat de les elits poderoses. Això obre la possibilitat de situacions on aquestes elits perceben l’amenaça de revolució. Aquesta amenaça confronta els poderosos a un dilema: romandre en el poder i intentar aplacar el malestar amb la promesa de reformes econòmiques, o bé iniciar una transferència del poder i una transició democràtica.

Acemoglu, Johnson i Robinson han estudiat el cas particular de la ciutat de Nogales. La meitat sud pertany a l’estat mexicà de Sonora. La meitat nord pertany a l’estat americà d’Arizona. Aquesta frontera quedà establerta arran del Tractat de Mesilla, que entrà en vigor el 8 de juny del 1854. Una tanca separa les dues meitats de Nogales.

Nogales, Arizona, és una localitat relativament acomodada, amb una considerable esperança de vida i una alta proporció de persones amb estudis secundaris o superiors. La població de Nogales, Arizona, compta amb força seguretat quant als drets de propietat i confien en poder rebre els beneficis pertinents dels seus investiments. Cada quatre anys voten un consell local de sis membres, del quals surt un alcalde, que pren la decisió de nomenar el gestor municipal. Hi ha alternativa d’opcions polítiques.

Nogales, Sonora, té un nivell de vida clarament inferior a Nogales, Arizona, per bé que superior a la mitjana mexicana. El crim organitzat fa que els negocis a Nogales, Sonora, suposa un major risc per a l’obertura i manteniment d’empreses. La corrupció política confia en la manca efectiva d’alternatives electorals.

El contrast entre les dues ciutats ressalta més si pensem que comparteixen coordenades geogràfiques i factors climàtics. Els habitants tenen, en general, el mateix origen i comparteixen cultura en termes gastronòmics o artístics (música, etc.).

La diferència decisiva rau en institucions. A Nogales, Arizona, viuen en el sistema econòmic dels Estats Units d’Amèrica, caracteritzat per majors oportunitats d’elecció d’educació i de professió. També viuen en el sistema polític dels EUA, amb amplis drets polítics, i l’alternança que suposa la competència entre republicans i demòcrates.

A Nogales, Sonora, les condicions econòmiques són unes altres, i el sistema polític no és conduent a la influència popular sobre la legislació.

Hom pot resumir la situació assenyalant les institucions inclusives de Nogales, Arizona i les extractives de Nogales, Sonora. Acemoglu, Johnson i Robinson han tractat especialment aquesta dicotomia en el context de la colonització europea. Institucionalment hi havia dos tipus de colònies:
- colònies que tenien com a objectiu l’explotació de la població indígena i l’extracció de recursos naturals en benefici dels colonitzadors.
- colònies que tenien com a objectiu l’assentament de colons europeus. En aquestes colònies de poblament ho bastia sistemes polítics i econòmics inclusiu pensant en el benefici a llarg termini dels colons europeus.

Un factor per decidir si una colònia era o no propícia al poblament europeu era la densitat demogràfica de la població indígena. Com més densa fos la població indígena, més resistència oferiria a colons europeus. Alhora, aquesta població indígena densa fornia potencialment una mà d’obra més barata que la de colons europeus. Així països densament poblats tendien a rebre un menor nombre de colons europeus. Els pocs colons d’aquests països establien institucions extractives enfocades al benefici d’una petita elit local. Habitualment ni hi havia eleccions i amb prou feines es reconeixien drets polítics als pocs colons europeus.

Les colònies de poblament, per norma general, tendien a ser zones amb una població indígena molt menys densa. La capacitat de resistència de la població autòctona era inferior, i també ho era el seu potencial per oferir mà d’obra. Ací les institucions econòmiques eren inclusives, dissenyades per incentivar el treball i l’investiment dels colons europeus. Aquests reivindicaven drets polítics i una participació en els beneficis colonials.

Si pensem en Nueva España la situació era més pròpia de la d’una colònia extractiva en el marc de l’Imperi Espanyol. En canvi, les colònies britàniques de Massachusetts a Geòrgia foren encaminades aviat a la situació de colònia de poblament. No es tracta d’una peculiaritat de cada imperi. En l’Imperi Britànic, com en els imperis colonials francesos, portuguès i espanyol, trobem a la vegada colònies d’assentament i colònies d’explotació, així com situacions intermèdies.

Les primeres onades de colonització europea remunten a fa mig mil·lenni. Les parts del món més pròsperes eren també les més densament poblades: allà els pioners europeus trobaven més convenient l’establiment d’institucions extractives, que els permetessin d’explotar la població indígena o la d’esclaus introduïts, i també d’extraure recursos naturals.

En el cas de l’Amèrica del Nord de principi del segle XVI és notori que la urbanització era molt superior en zona de l’Imperi Asteca que no pas a les àrees de població dispersa de més al nord. Però és en aquestes àrees de població dispersa on, especialment a partir del segle XVII, comença l’assentament d’europeus, que ràpidament esdevenen el grup demogràfic majoritari. En aquestes zones els colons europeus introduïen i mantenien institucions inclusives (per bé que excloents per a la població indígena), que promovien la prosperitat a llarg termini dels colons.

En canvi, les institucions de caire més extractiu de les zones amb un major percentatge de població indígena no conduïen gens a la prosperitat. Ans al contrari, en benefici d’una petita elit, conduïen a l’empobriment de regions anteriorment riques.

En el món anterior a la colonització europea, els patrons de prosperitat tendien a reproduir-se a llarg termini. Així les regions més urbanes i més riques romanien així malgrat els canvis de dinasties i de civilitzacions. Fet i fet, durant segles les zones més urbanitzades i més riques foren Mesopotàmia, la Vall del Nil, la Plana Indo-Gangètica, la Plana Nord de la Xina, la Costa Andina i la Costa Mesoamericana del Golf.

Si important és la colonització europea per entendre les diferències econòmiques actuals, no ho és pas menys la revolució industrial. A final del segle XVIII, la producció industrial d’Índia era encara superior a la dels recentment independitzats Estats Units d’Amèrica. Acemoglu, Johnson i Robinson també han assenyalat el rol de les diferències institucionals en el destí de la industrialització dels darrers dos-cents anys. Per ells les innovacions tècniques requerien, per tal d’arrelar, unes institucions inclusives.

Ara bé, la industrialització del segle XIX també comportà una nova empenta a la colonització europea. Les institucions colonials més inclusives es trobaven als països amb una major proporció de colons europeus, i fou allà on hi havia més probabilitat d’establir sistemes econòmiques que promoguessin el creixement econòmic a llarg termini.

Acemoglu, Johnson i Robinson també han remarcat el rol de la mortalitat dels colons europeus com a factor clau en la diferenciació entre ‘colònies de poblament’ i ‘colònies d’explotació’. La literatura europea de l’època ja assenyala els perills vinculats a les regions intertropicals en termes de malalties mortals. Això fa contrastar les regions temperades d’Amèrica amb les tropicals, i el mateix s’esdevé a Àfrica. L’Imperi Britànic trobà més fàcil de convertir en colònies de poblament Nova Zelanda i Austràlia que no pas l’Índia. Acemoglu, Johnson i Robinson expliquen que les zones amb malalties més perilloses per als europeus en el segle XIX són les que actualment pateixen sistemes econòmics més disfuncionals, major pobresa, major corrupció i estat de dret més feble. La relació és que en les zones més inhòspites per a un assentament europeu massiu rebien per part dels colons europeus unes institucions més orientades a l’extractivisme.

En el 1748 Montesquieu publicava a De l’esprit des lois el comentari que les societats de zones de clima temperat són econòmicament més productives que les dels tròpics. Per a Montesquieu això era degut a una influència del clima. Acemoglu, Johnson i Robinson insisteixen que la connexió entre els dos factors es fa a través de les institucions. Els europeus, com a població temperada, preferien el poblament d’àrees temperades d’Amèrica del Nord, o de les àrees temperades de l’hemisferi sud. Fou aquí on el colonialisme europeu no pogué introduir les institucions més extractives que sí va poder introduir en les zones intertropicals.

Acemoglu, Johnson i Robinson han treballat sobre els conflictes polítics al voltant de les institucions. Aquests conflictes defineixen les relacions entre les elits dominants i la població general. Com més evident és el caràcter extractiu d’una institució, menys creïbles són les promeses de reforma econòmica que fan les elits a les masses. Un sistema polític que permeti l’alternança de poder pot fer que la població arrabassi al poder a les elits que no compleixen aquestes promeses. Justament per això les elits extractives malden per no fer concessions: no creuen possible una entesa en la que siguin compensades.

Les societats amb institucions extractives generen també la palanca per ésser enderrocades. Malgrat l’enriquiment de les elits, les masses empobrides compten amb l’avantatge numèric. La mobilització popular pot esdevindre una força revolucionària. Acemoglu, Johnson i Robinson han remarcat com els moviments democratitzadors amb mobilitzacions pacífiques poden ser més inclusius i assolir una major força. Llavors les elits han de fer-hi front. L’opció de fer promeses de reforma pot topar amb la manca de credibilitat.

En el canvi institucional Acemoglu, Johnson i Robinson distingeixen tres components:
- 1) conflicte sobre la distribució de recursos i del poder de decisió, amb una polaritat entre les elits i les masses.
- 2) la capacitat de les masses d’exercir poder a través de la mobilització i d’amenaçar l’elit dominant.
- 3) el problema de compromís, que obliga l’elit a cedir el poder decisori a les masses.

Acemoglu, Johnson i Robinson han aplicat el model al procés de democratització de l’Europa Occidental a final del segle XIX i principi del segle XX. Posen com a exemple l’extensió del sufragi a Gran Bretanya, feta a etapes successives precedides per vagues generals i protestes àmplies. A Suècia l’extensió del sufragi de desembre del 1918 es va fer sota mobilitzacions que recordaven la revolució russa de l’any anterior. Certament, però, en molts països les elits poden aconseguir mantindre el monopoli del poder, però això acaba per constituir un obstacle al creixement econòmic: les pròpies elits poden veure’s obligades a blocar la introducció de noves tecnologies.

Lligams:

- Pressmeddelande: Ekonomipriset 2024.

- Economic Origins of Dictatorship and Democracy. Daron Acemoglu, James A. Robinson. Cambridge University Press (2005).

- Income and Democracy. Daron Acemoglu, Simon Johnson, James A. Robinson, Pierre Yared. American Economic Review 98: 808-842 (2008).

- Why Nations Fail: The Origins of Power, Prosperity, and Poverty. Daron Acemoglu, James A. Robinson. Crown Business (2012).

- The Narrow Corridor: How Nations Struggle for Liberty. Daron Acemoglu, James A. Robinson. Penguin Press (2019).

- Non-Modernization: Power–Culture Trajectories and the Dynamics of Political Institutions. Daron Acemoglu, James Robinson. Annual Review of Political Science 25: 323-339 (2022).

dimecres, 9 d’octubre del 2024

Computació i predicció de l'estructura de proteïnes (Baker, Hassabis & Jumper; Premi Nobel de Química, 2024)

Biologia molecular: L'Acadèmia Reial Sueca de Ciències ha anunciat la concessió del Premi Nobel de Química a David Baker "pel disseny computacional de proteïnes" i a Demis Hassabis i John M. Jumper "per la predicció de l'estructura de proteïnes". Baker rebrà la meitat del guardó, és a dir 5,5 milions de kronor sueques. Hassabis i Jumper rebran conjuntament l’altra meitat.

Esquema de funcionament d’AlphaFold2, desenvolupat per Demis Hassabis i John M. Jumper, eina capaç de deduir l’estructura tridimensional d’una proteïna a partir de la seva seqüència aminoacídica.

David Baker

David Baker (*Seattle, 6.10.1962) va nàixer al si de la família jueva formada pel físic Marshall Baker i la geofísica Marcia Bourgin Baker. Es graduà a la Havard University el 1984. Realitzà la tesi doctoral a la University of California, Berkeley, en el laboratori de Randy Schekman (*1948) sobre el transport i tràfic de proteïnes en el llevat, que defensà reeixidament en el 1989. Entre el 1989 i el 1993 fou investigador postdoctoral en el laboratori de biofísica de David Agard, de la UC, San Francisco. El 1993 començà a treballar en el Department of Biochemistry de la University of Washington School of Medicine. Actualment és professor de bioquímica a la University of Washington Seattle, director de l’Institute for Protein Design i investigador del Howard Hughes Medical Institute (des del 2000). És el marit de la bioquímica Hannele Ruohola-Baker (*1959), amb la que tingué dos fills.

Demis Hassabis

Demis Hassabis (*Londres, 27.7.1976) és fill d’un matrimoni del nord de Londres format per un greco-xipriota i una singapuresa. A quatre anys ja destacava com un prodigi dels escacs, guanyant premis per a l’equip infantil d’Anglaterra. Entre el 1988 i el 1990 estudià al Queen Elizabeth’s School, Barnet. Més endavant fou educat a casa pels pares. Amb els premis dels escacs, comprà un ZX Spectrum 48K i estudià pel seu compte programació. Després fins a 16 anys estudià al Christ’s College, Finchley. Sol·licità llavors l’ingrés a la Cambridge University, la qual li recomanà d’esperar-se un any, que aprofità per treballar en disseny de videojocs a Bullfrog Productions. Allà intervingué en els jocs Syndicate i Theme Park (1994), col·laborant amb Peter Molyneux (*1959). Passà després al Queen’s College, Cambridge, on es graduà en informàtica (1997). Llavors entrà a treballar a Lionhead Studios, fundada per Molyneux. El 1998 fundà ell mateix Elixir Studios, que va vendre el 2005. Sota la supervisió d’Eleanor Maguire (*1970) inicià una tesi doctoral en neurociència cognitiva que defensà reeixidament en el 2009. Treballa després en el laboratori de Tomaso Poggio (*1947) al MIT i a la Harvard University. Més endavant fou investigador postdoctoral sota Peter Dayan al Gatsby Computational Neuroscience Unit del UCL. Investigà en el camps de la imaginació, la memòria i l’amnèsia. Identificà la construcció d’escena com a element central del sistema de memòria episòdica (Hassabis & Maguire, 2007). En el 2010 co-fundà DeepMind com a start-up d’intel·ligència artificial, que en el 2014 fou adquirida per Google. Actualment treballa a Google DeepMind.

John M. Jumper

John Michael Jumper (*Little Rock, 1985) es graduà en física i matemàtica a la Vanderbilt University. Després passà a la University of Cambridge on realitza una tesina de màster sobre física teòrica de matèria condensada. Es doctorà en el 2017 a la University of Chicago amb una tesi sobre l’aplicació de l’aprenentatge mecànica en la simulació del plegament i dinàmica de proteïnes, sota la supervisió conjunta de Tobin R. Sosnick i Karl Freed (*1942). Actualment treballa a Google DeepMind.

Disseny computacional de proteïnes

El disseny computacional de proteïnes permet aconseguir proteïnes amb noves funcions i característiques que hom no troba en les proteïnes naturals. David Baker fou pioner en aquest disseny computacional.

Les proteïnes són les eines químiques fonamentals de la matèria viva. Controlen i catalitzen la pràctica totalitat de les reaccions químiques dels sistemes biològics. Una part de les hormones, moltes substàncies senyalitzadores, tots els anticossos i la majoria dels elements estructurals dels teixits són proteïnes.

Malgrat l’ample ventall de funcions i formes, la base constitutiva de les proteïnes es redueix pràcticament a 20 tipus diferents d’aminoàcids. Una cadena peptídica de n aminoàcids pot presentar 20n combinacions, i la maquinària de síntesi proteica pot generar-les totes.

David Baker havia desenvolupat el programa Rosetta de predicció d’estructures tridimensionals de proteïnes a partir de la seqüència peptídica. Raonà que no pas menys interessant seria predir la seqüència peptídica a partir de l’estructura tridimensional. L’estructura tridimensional informa de la funcionalitat de la proteïna, i amb una Rosetta inversa seria possible inventar noves proteïnes.

Altres grups de recerca treballaven en disseny de proteïnes o en enginyeria de proteïnes. En general, es tractava de projectes de modificació puntual de la seqüència aminoacídica per aconseguir proteïnes adaptades a nous substrats o a noves condicions de temperatura, salinitat, pH, etc. La perspectiva de Baker era diferent: es tractava de crear proteïnes de novo a partir de la funció desitjada.

En el 2003 Baker assolí el disseny d’una nova proteïna sense analogia amb les proteïnes biològiques. El primer pas era definir una nova estructura proteica d’interès. Una vegada definida, s’emprava el programa Rosetta per computar quina seqüència aminoacídica seria capaç de generar tal estructura. Per fer-ho el programa rastrejava les bases de dades de proteïnes, considerava aspectes bioenergètics i proposava una seqüència. Fou així com Baker desenvolupà la proteïna Top7. Rosetta proposà una seqüència aminoacídica. Aplicant-hi el codi genètic invers, el grup de Baker obtingué la seqüència gènica corresponent, i introduí aquest gen artificial en un vector d’expressió bacterià. La proteïna sintetitzada fou cristal·litzada i analitzada per raigs X, obtenint una estructura gairebé exacta a la predefinida. Top7 és una proteïna globular de 93 aminoàcids sense cap analogia a la natura (Kuhlman et al., 2003).

El seu laboratori ha creat des de llavors proteïnes sintètiques amb aplicacions farmacèutiques, vaccinals, en nanomaterials i en nanosensors. En el 2008 dissenyaven enzims retro-aldol (Jiang et al., 2008). En el 2013 obtenien proteïnes de síntesi capaces d’unir-se a la digoxigenina amb alta afinitat i selectivitat (Tinberg et al., 2013). En el 2016 el grup de Baker havia creat nous nanomaterials capaços de vincular espontàniament fins a 120 proteïnes. En el 2017 crearen proteïnes capaces d’unir-se a l’opioide fentanil, que podrien fer-se servir com a detectors ambientals d’aquesta substància (Bick et al., 2017). Rosetta fou millorat amb la introducció de models d’intel·ligència artificial basats en xarxes neurals transformadores (Baek et al., 2021). Així en el 2021 crearen nanopartícules amb proteïnes que imiten el virus de la grip en superfícies: han funcionat com a vaccins en models animals. En el 2022 dissenyaren una proteïna que funciona com a rotor molecular. En el 2024 desenvoluparen proteïnes amb formes geomètriques modulables per variables externes, i per tant que poden funcionar com a sensors.

Predicció de l'estructura de proteïnes

Demis Hassabis i John Jumper aconseguiren resoldre mitjançant una eina d'intel·ligència artificial, AlphaFold, el problema de predir l’estructura tridimensional d'una proteïna a partir de la seqüència de pèptids que la conformen.

Les proteïnes són en darrer polímers d’aminoàcids units per enllaços peptídiques. L’estructura primària d’una proteïna és aquesta seqüència lineal d’aminoàcids. Les cadenes laterals dels aminoàcids, però, determinen encara una estructura secundària. La globalitat de la proteïna, en interacció amb el medi, adopta un plegament que defineix una estructura terciària. Les interaccions entre proteïnes i amb altres grups bioquímics (grups prostètics) defineix una estructura quaternària. La seqüència aminoacídica d’una proteïna ve determinada, en termes generals, per la seqüència nucleotídica del gen corresponent. Un codi genètic, definit per la maquinària formada per ribosomes, ARN de transferència i aminoacil-ARN-transferases, i de caràcter gairebé universal per a tots els organismes, relaciona una i l’altra. L’estructura final de la proteïna, elucidada mitjançant tècniques de cristal·lografia de raigs X des dels anys 1950, però, no respon a un automatisme directe sobre l’estructura primària, com sí va pensar inicialment Christian Anfinsen (1916-1995). Una mateixa proteïna, per exemple, pot adoptar plegaments diferents segons el context. Cyrus Levinthal (1922-1990) calculà en el 1969 que una petita proteïna de 100 aminoàcids pot adoptar 1047 estructures tridimensionals diferents. Si el plegament fos aleatori, el camí per arribar a l’estructura tridimensional correcte trigaria eons, però en la cèl·lula això es fa en qüestió de milisegons. La paradoxa s’explica perquè en els sistemes biològics el plegament de proteïnes es troba altament regulat, i no poques patologies poden explicar-se com a errors de plegament de proteïnes. Durant mig segle romangué obert el problema de si era realment possible predir l’estructura d’una proteïna a partir de la seqüència aminoacídica o bé a partir de la seqüència nucleotídica del seu gen. El desenvolupament de les tècniques de seqüenciació gènica fa que a les bases de dades hom disposi més fàcilment de dades sobre la seqüència gènica que no pas sobre l’estructura final de la proteïna corresponent. En l’actualitat hi ha dades de seqüència nucleotídica de 3.000 milions de gens i dades de seqüència aminoacídica de més de 200 milions de proteïnes, però hom no disposa d’imatges per cristal·lografia de raigs X més que de 200.000. Ara bé, és l’estructura tridimensional la que determina la funció d’una proteïna, la capacitat d’interacció amb altres proteïnes i la capacitat de catalitzar tal o tal altra reacció química.

En el 1994 fou bastí el projecte CASP (Critical Assessment of Protein Structure Prediction). Amb una freqüència biennal els investigadors participants rebien accés a la seqüència aminoacídica de proteïnes de les quals s’havia determinat l’estructura per cristal·lografia de raigs X. Els participants, però, no tenien accés a les dades de raigs X, sinó que havien de predir-les a partir de la seqüència.

No fou fins a CASP13 (2018) que aparegueren els primers avenços significatius. Arribaren de la mà de Hassabis, amb un currículum de mestre d’escacs, expert en neurociència i pioner en intel·ligència artificial. En les edicions prèvies de CASP els millors resultats consistien en una precisió del 40%. L’equip de Hassabis, amb el model d’intel·ligència artificial AlphaFold aconseguí una precisió del 60%.

Un altre de participants de CASP13 fou David Baker. Baker havia desenvolupat el programari Rosetta de predicció d’estructures de proteïna. Des del 1993 havia treballat en experiments de plegament de proteïnes. Rosetta quedà lluny dels resultats d’AlphaFold, però superà la majoria dels altres competidors (Simons et al., 1999).

Els resultats d’AlphaFold del 1998 eren, però, lluny de l’objectiu d’una precisió del 90%. John Jumper s’afegí a l’equip, amb el bagatge d’haver ideat mètodes per a la simulació de dinàmica de proteïnes. Així s’inicià el projecte d’AlphaFold2. L’eina fou entrenada amb les seqüències aminoacídiques de totes les proteïnes de les quals es coneix l’estructura (un parell de centenars de milers). En la fase executiva, AlphaFold2 rep una seqüència aminoacídica problema. El primer pas que fa és alinear-la amb totes les seqüències conegudes a les bases de dades per tal d’identificar-hi els aminoàcids més ben preservats evolutivament. El segon pas és explorar quins aminoàcids de la cadena poden interactuar entre ells en l’estructura tridimensional: per exemple els aminoàcids de carrega iònica negativa interactuen amb els de càrrega positiva; els aminoàcids de cadena lateral hidròfoba interactuen entre ells; etc. Amb un procés interatiu, AlphaFold2 refina el mapa de distàncies entre aminoàcids: aquest procés fa servir les xarxes neurals transformadores proposades per Jumper. L’estructura tridimensional obtinguda és analitzada fins a tres cicles abans de fixar una resposta i calcular-ne la probabilitat.

En el 2020 Hassabis i Jumper presentaren un model d’intel·ligència artificial denominat AlphaFold2 (Senior et al., 2000; Jumper et al., 2021). Aquest model fou capaç de predir l’estructura de gairebé totes les proteïnes llavors presents en les bases de dades, que pujaven a 200 milions. En els darrers quatre anys, AlphaFold2 ha estat emprat per més de dos milions d’usuaris de 190 països diferents. Entre les aplicacions que han trobat aquests usuaris hi ha un millor coneixement dels mecanismes de resistència microbiana a antibiòtics o l’elucidació dels mecanisme que permet alguns enzims de degradar plàstics.

Lligams:

- Pressmeddelande: Nobelpriset i kemi 2024.

- Design of a Novel Globular Protein Fold with Atomic-Level Accuracy. Brian Kuhlman, Gautam Dantas, Gregory C. Ireton, Gabriele Varani, Barry L. Stoddard, David Baker. Science 302: 1364-1368 (2003).

- Improved protein structure prediction using potentials from deep learning. Andrew W. Senior, Richard Evans, John Jumper, James Kirkpatrick, Laurent Sifre, Tim Green, Chongli Qin, Augustin Žídek, Alexander W. R. Nelson, Alex Bridgland, Hugo Penedones, Stig Petersen, Karen Simonyan, Steve Crossan, Pushmeet Kohli, David T. Jones, David Silver, Koray Kavukcuoglu, Demis Hassabis. Nature 577: 706-710 (2020).

- Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold. John Jumper, Richard Evans, Alexander Pritzel, Tim Green, Michael Figurnov, Olaf Ronneberger, Kathryn Tunyasuvunakool, Russ Bates, Augustin Žídek, Anna Potapenko, Alex Bridgland, Clemens Meyer, Simon A. A. Kohl, Andrew J. Ballard, Andrew Cowie, Bernardino Romera-Paredes, Stanislav Nikolov, Rishub Jain, Jonas Adler, Trevor Back, Stig Petersen, David Reiman, Ellen Clancy, Michal Zielinski, Martin Steinegger, Michalina Pacholska, Tamas Berghammer, Sebastian Bodenstein, David Silver, Oriol Vinyals, Andrew W. Senior, Koray Kavukcuoglu, Pushmeet Kohli, Demis Hassabis. Nature 596: 583-589 (2021).

- Accurate prediction of protein structures and interactions using a three-track neural network. Baek, M.; DiMaio, F.; Anishchenko, I.; Dauparas, J.; Ovchinnikov, S.; Rie Lee, G.; Wang, J.; Cong, Q.; Kinch, L.N.; Schaeffer, R.D.; Millan, C.; Park, H.; Adams, C.; Glassman, C.R.; DeGiovanni, A.; Pereira, J.H.; Rodrigues, A.V.; van Dijk, A.A.; Ebrecht, A.C.; Opperman, D.J.; Sagmeister, T.; Buhlheller, C.; Pavkov-Keller, T.; Rathinaswamy, M.K.; Dalwadi, U.; Yip, C.K.; Burke, J.E.; Garcia, K.C.; Grishin, N.V.; Adams, P.D.; Read, R.J.; Baker, D. Science 373: 871-876 (2021).