Com que aspirem a conservar una "disponibilitat permanent" d'esperit cal que ens esforcem per ser persones d'escasses conviccions. I per començar, cal combatre les conviccions segons les quals “no-hi-ha-alternativa-al-millor-dels-móns-possibles-que-és-casualment-aquest”
Astronomia: Carlos i Raúl de la Fuente Marcos, de la Universidad Complutense de Madrid, han publicat un article a Research Notes of the AAS, en el que expliquen que l’asteroide recentment descobert 2024 PT5 funcionarà efectivament com un satèl·lit de la Terra durant prop de dos mesos, concretament entre el 29 de setembre i el 25 de novembre. 2024 PT5 fou descobert pel sistema ATLAS de Sud-Àfrica, amb seu a Sutherland, el passat 7 d’agost. Amb eix semimajor de l’òrbita heliocèntrica superior a 1 unitat astronòmica, però amb una distància de periheli inferior a l’afeli de la Terra (1,017 UA), 2024PT5 és un asteroide del grup orbital Apol·lo, i per tant cal considerar-lo un objecte proper a la Terra. Els objectes propers a la Terra no són literalment propers al nostre planeta al llarg de la tota seva òrbita. En alguns casos, la interacció entre els asteroides i la Terra fan que els primers adoptin trajectòries de ferradura, i que en acostar-se al nostre planeta ho facin a poca distància i amb una velocitat relativa baixa. En aquests casos, els acostaments poden fer que l’asteroide esdevingui un satèl·lit temporal de la Terra. Això es tradueix en una energia geocèntrica negativa, que pot romandre així durant hores, dies o mesos. En aquest període l’asteroide no arriba a completar una revolució geocèntrica. Això li va passar a 2022 NX1, que fou mini-lluna de la Terra en un breu període del 2022 (en el context del qual fou descobert) però que, segons càlculs posteriors, també ho hauria estat durant un altre breu període del 1981.
Carlos i Raúl de la Fuente Marcos mostren que el petit asteroide 2024 PT5 segueix una trajectòria de ferradura que farà que sigui una mini-lluna de la Terra entre el 29 de setembre i el 25 de novembre.
Mini-llunes de la Terra
La Terra té un únic satèl·lit natural, la Lluna. El nombre de satèl·lits artificials no fa més que créixer. Hom anomena mini-llunes als asteroides que la Terra captura. Aquests asteroides fan part de la població d’objectes heliocèntrics que creuen que l’òrbita heliocèntrica de la Terra. La captura implica que l’asteroide entra en una òrbita geocèntrica. Val a dir que aquestes captures són temporals i que de vegades els objectes capturats no arriben a completar una revolució geocèntrica abans de tornar a la trajectòria heliocèntrica.
Entre aquestes mini-llunes podem distingir dues situacions: - objectes temporalment capturats que fan un acostament màxim a la Terra, però que no completen mai una òrbita geocèntrica. Fou el cas de 1991 VG, breument capturat per la Terra el febrer del 1992. En el cas de 2022 NX1 es coneixen les captures del 1981 i del 2022, i es calcula que en farà una de propera, també breu, el 2051. - objectes temporalment capturats que completen una o més òrbites. Aquest fou el cas de 2006 RH120 que romangué unit gravitacionalment a la Terra entre el juliol del 2006 i el juliol del 2007. També fou el cas de 2020 CD3, que després d’anys de trajectòria geocèntrica escapà cap a una trajectòria heliocèntrica el maig del 2020.
2024 PT5, descobert el mes d’agost del 2024, segueix una trajectòria similar a la de 2022 NX1.
L’asteroide 2024 PT5
El 7 d’agost del 2024 l’instrument localitzat a Sutherland (Sud-Àfrica) del sistema ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) detectà un possible positiu amb una magnitud aparent de 27,6 ± 0,3. Identificat com a asteroide proper a la Terra (NEO), s’estima que té un diàmetre mitjà de 10 metres. Això el fa més llarg que 2020 CD3, 2006 RH120, 1999 VG o 2022 NX1. A data de 30 d’agost hom disposava de 122 observacions d’aquest objecte acumulades durant 21 dies. Els paràmetres orbitals el situen dins de la població Arjunas de petits NEOs, que conformen un cinyell secundari d’asteroites al voltant de la trajectòria heliocèntrica del sistema Terra-Lluna.
La dinàmica
Carlos i Raúl de la Fuente empren dades de JPL i Horizons per fer càlculs de N cossos sobre l’evolució orbital de 2024 PT5. Troben que l’asteroide és transitòriament co-orbital amb la Terra seguint una trajectòria de ferradura comparable amb 1991 VG o 2022 NX1. Calculen que el 29 de setembre, a les 20:02UT, 2024 PT5 esdevindrà una mini-lluna de la Terra. Ho serà durant 56,6 dies, ja que el 25 de novembre, a les 10:33UT, tornarà a una trajectòria heliocèntrica.
Ja ara 2024 PT5 segueix una trajectòria en ferradura, però l’energia geocèntrica és encara superior a zero. Serà negativa durant 56,6 dies, que és el període considerat de captura gravitacional temporal. No obstant, el màxim acostament a la Terra no es produirà en aquest període geocèntric, sinó més endavant. En efecte, 2024 PT5 deixarà l’òrbita de la Terra per adoptar una velocitat relativa de vora 1 km/s, de manera que el 9 de gener del 2025 assolirà una distància mínima a la Terra de 0,012 UA (=4,7 distàncies lunars). A partir de llavors abandonarà la rodalia de la Terra i no hi farà cap aproximació fins el 2055.
Fa uns 60 anys, al voltant del 1960, 2024 PT5 faria una aproximació a la Terra. Les aproximacions del 1960, del 2024/5 i del 2055 marquen l’evolució orbital de l’objecte. Aquesta cronologia pot fer-nos pensar si 2024 PT5 no és en realitat un objecte artificial dels primers anys de la ‘cursa espacial’ entre la Unió Soviètica i els Estats Units. No obstant, Carlos i Raúl de la Fuente recorden que 2022 NX1 fou confirmat com a objecte natural, i que 2024 PT5 té una evolució dinàmica similar. La màxima aproximació de gener del 2025 podria resoldre aquest dubte.
Carlos i Raúl de la Fuente agraeixen a S. J. Aarseth el codi emprat en aquesta recerca. El treball s’ha finançat en el marc del projecte PID2020-116726RB-I00 /AEI/10.13039/501100011033 de la Agencia Estatal de Investigación.
L’article fou tramès a la American Astronomical Society (AAS) a final d’agost. Els elements orbitals s’han calculat sota l’època 2460600.5, corresponent al 17 d’octubre del 2024.
Ja tenim la llista dels guardonats enguany amb els Premis Ig Nobel. La d’enguany ha estat la 34ª edició. Després de quatre anys de parèntesi per la pandèmia de covid-19, la cerimònia d’ahir tornà al format presencial, concretament al Massachusetts Institute of Technology.
Coloms dins de míssils Pelican per guiar-los (B.F. Skinner, Premi Ig Nobel de la Pau)
Imatge d’un míssil experimental de mitjan de 1940. Skinner tingué la idea de situar-hi un colom en el morro, en el marc d’un sistema pel qual l’animal veuria l’exterior i podria picar en la pantalla l’indret més adient com a objectiu.
B.F. Skinner (1904-1990) ha rebut pòstumament el Premi Ig Nobel de la Pau «per experiments per a veure la factibilitat d’instal·lar coloms vius dins de míssils per guiar les trajectòries de vol dels míssils».
Skinner és un nom clàssic de la psicologia americana, associat a la filosofia del comportamentalisme, i conegut com a fundador de l’anàlisi experimental del comportament. El cas és que en aquest anàlisi del comportament trià com a model experimental el colom. El que no és tan coneguda és la faceta militar de la recerca comportamentalista en coloms. I és que Skinner, home altrament de gran inventiva, proposà quan els Estats Units entraren en la segona guerra mundial, l’ús de coloms com a pilots de míssils. La idea del Project Pigeon era explotar la capacitat cognitiva dels coloms per reconèixer un objectiu. El colom aniria en el ‘nas’ del míssil, i podria veure l’exterior a través d’un sistema de lents que projectaven la imatge en una pantalla. Mitjançant un condicionament operant, el colom hauria après a tocar la pantalla amb el bec quan reconeixia l’objectiu per al qual seria condicionat. Encara que el Project Pigeon no donà lloc a cap míssil emprat en combat durant la Segona Guerra Mundial, sí que contribuí la part mecànica al desenvolupament del primer míssil completament guiat automàticament, l’ASM-N-2, que s’estrenà en combat l’abril del 1945. En la immediata postguerra, el Naval Research Laboratory reprengué la idea del Project Pigeon amb el ‘Project Pelican’ (on el colom pilotaria els míssils Pelican) i l’ORCON (‘organic Control’ de míssils). Aquestes idees no arribaren a port, i Skinner pogué reflexionar sobre elles en el 1960 en un article a American Psychologist en el 1960. Skinner era el primer en dir que inicialment fou una ‘crackpot idea’, però que en el seu desenvolupament comptà amb estudis rigorosos. Confiava Skinner, en aquell any 1960, que el rigor en la investigació seria un factor que conduiria a un futur on ja no caldrien míssils guiats. No és gens irònic que els responsables dels Ig Nobel hagin triat aquest projecte en un moment on els míssils guiats prenen tot el protagonisme en els conflictes d’aquesta segona guerra freda. És clar que l’objectiu central del guardó és que genis com Skinner bé poden ser autors de ‘crackpot ideas’.
Recollí ahir el premi en representació del seu difunt pare, Julie Skinner Vargas. Nascuda en el 1938, Julie Vargas és presidenta de la B. F. Skinner Foundation i membre de The Internacional Society for Behaviorology, i ha publicat nombrosos estudis sobre la ciència natural del comportament dels organismes.
La imitació de fulles de plàstic de 'Boquila trifoliolata' (White & Yamashita, Premi Ig Nobel de Botànica)
El disseny experimental de White & Yamashita (2022) consistia en col·locar quatre plantes de ‘Boquila triofoliolata alineades davant d’una finestra. Entre els testos hi col·locaven una planta de vinya de plàstic.
Jacob White i Felipe Yamashita han rebut el Primer Ig Nobel de Botànica «per trobar proves que algunes plantes reals imiten les formes de plantes artificials de plàstic veïnes».
La planta real en qüestió és Boquila trifoliolata. D’aquesta planta se sap que és capaç de mimetitzar les fulles de l’entorn d’una manera prou flexible. White & Yamashita (2021) es demanaven per quin mecanisme era això possible. A través d’un experiment demostraven com a mecanisme plausible la visió vegetal a través d’ocelli específic. L’experiment en qüestió col·locava aquestes plantes al costat d’una planta artificial de vinya. En arribar a l’altura de la vinya artificial, les fulles de B. trifoliolata prenien la forma de les fulles artificials. Les fulles mímiques tenien alterades l’àrea, el perímetre, la longitud i l’amplada, a més de canvis en els patrons de venació.
El Premi Ig Nobel es justifica per la ironia d’una planta natural que imita les fulles d’una planta artificial (les quals imiten les fulles de la vinya). L’autor corresponsal de l’article, Felipe Yamashita, fou qui recollí ahir el guardó.
Genètica i hemisferi en el remolí dels cabells (Willems et al., Premi Ig Nobel d’Anatomia)
Marjolaine Willems, Quentin Hennocq, Sara Tunon de Lara, Nicolas Kogane, Vincent Fleury, Romy Rayssiguier, Juan José Cortés Santander, Roberto Requena, Julien Stirnemann, i Roman Hossein Khonsari han rebut el Premi Ig Nobel d’Anatomia «per estudiar si els cabells de la majoria de la gent de l’hemisferi nord gira en la mateixa direcció que els cabells de la majoria de gent en l’hemisferi sud.»
Willems et al. (2024) reporten observacions en bessons, bo i considerant parelles de bessons de França, d’una banda, i parelles de bessons de Xile, de l’altra. Per a cada individu anotaven si el remolí girava en el sentit de les agulles del rellotge o en sentit contrari; si el remolí se situava a l’esquerra, a la dreta o al centre del cap; i el tipus de gir. En total investigaren 37 parelles de bessons i 50 infants de la població general (francesa o xilena). Els bessons tendeixen a compartir la mateixa direcció de remolí. A Xile hi ha una major freqüència de remolins de retrògrads que a França. Així doncs la formació de remolí seria un procés de desenvolupament determinat genètica, però influenciable per factors ambientals extrínsecs.
Els autors de l’article consideraven necessaris estudis epidemiològics a gran escala sobre la qüestió de com efectes geogràfics poden modular el desenvolupament craniofacial. La combinació de remolins de cabell i d’hemisferis és la raó crucial d’aquest Premi Ig Nobel. La primera autora, Marjolaine Willems, i l’autor corresponsal, Roman Khonsari recolliren ahir aquest premi.
Efectes adversos dolorosos que milloren falsos tractaments (Schenk et al., Premi Ig Nobel de Medicina)
L’Institut für Systemische Neurowissenschaften liderà l’assaig clínic DRKS00026648 sobre la influència d’expectatives positives i negatives sobre el dolor.
Lieven A. Schenk, Tahmine Fadai, i Christian Büchel han rebut el Premi Ig Nobel de Medicina «per demostrar que falses medicines que provoquen efectes adversos dolorosos poden ser més efectives que falses medicines que no provoquen efectes adversos dolorosos.»
Schenk et al. (2024) han estudiat en un assaig clínic aleatoritzat com poden efectes adversos millorar l’eficàcia d’un tractament. La idea subjacent és que un efecte advers pot ser percebut pel pacient com un indici que la medicina actua. Era allò que la ferida que cou és que guareix. En l’assaig clínic participaren 77 voluntaris sans als qui se’ls feia creure que rebrien esprais nasals de fentanil abans de rebre un ben real dolor termal. Els esprais nasals en qüestió contenien capsaïcina o eren pura solució salina. Ara bé, la capsaïcina, que no és analgèsica, sí que produeix una lleugera sensació de cremor. Després de la primera sessió, els participants eren distribuïts aleatòriament en dos grups i se’ls examinava per ressonància magnètica funcional (MRI). Al primer grup se’ls mantenien en l’engany sobre el contingut de l’esprai nasal. Al segon grup se’ls explicava que en l’esprai no hi havia pas fentanil. Schenk et al. trobaren que els esprais nasals amb capsaïcina conduïen a una menor percepció de dolor termal. Les dades de MRI funcional indicaven que això no era pura percepció, sinó que hi era implicat el sistema modulador del dolor (còrtex cingular anterior, matèria grisa periaqüeductal). Això és rellevant en assaigs clínics sobre substàncies que es comparen amb placebos: els placebos no generen efectes secundaris rellevants, però les substàncies assajades sí ho poden fer.
El Premi Ig Nobel es justifica per aquesta barreja d’engany i de fentanil. Lieven Schenk recollia ahir el guardó.
La capacitat natatòria de truites mortes (James C. Liao, Premi Ig Nobel de Física)
Liao (2004) mesurava així l’activitat muscular de truites anestesiades sotmeses a diferents condicions hidrodinàmiques
James C. Liao ha rebut el Premi Ig Nobel de Física «per demostrar i explicar les capacitats natatòries d’una truita morta».
Liao (2004) investigà el control neuromuscular de truites anestesiades en un tanc experimental. L’objectiu era aproximar-se a la complexitat de les condicions naturals. Sota la turbulència l’animal adoptava el patró de locomoció de Kármán, caracteritzat per grans oscil·lacions laterals i una freqüència de cop de cua d’acord amb la turbulència. El patró muscular subjacent és reduït, però es manté el patró rítmic.
Beal et al. (2006) tornaren a la qüestió, però ara treballant ja amb una truita morta col·locada en el cilindre experimental. El cadàver, però, era capaç d’una propulsió, òbviament passiva: l’energia de locomoció procedia de les turbulències. I és que fins i tot els peixos morts, poden nedar contra el corrent.
El Premi Ig Nobel sempre té tendència a valorar les recerques en animals morts. Jimmy Liao recollí aquest premi a una recerca feta gairebé fa un parell de dècades.
Respiració anal en mamífers (Okabe et al., Premi Ig Nobel de Fisiologia)
Okabe et al. (2021) mostraren l’eficàcia de la ventilació entèrica en l’oxigenació d’un model porcí d’hipòxia
Ryo Okabe, Toyofumi F. Chen-Yoshikawa, Yosuke Yoneyama, Yuhei Yokoyama, Satona Tanaka, Akihiko Yoshizawa, Wendy L. Thompson, Gokul Kannan, Eiji Kobayashi, Hiroshi Date, i Takanori Takebe han rebut el Premi Ig Nobel de Fisiologia «per descobrir que molts mamífers són capaços de respirar per l’anus».
Aquesta recerca ja la vam comentar en aquest blog. Okabe et al. treballaven en l’ús de la ventilació entèrica a través de perfluorocarboni en models d’hipòxia experimental en ratolins i porcs. Allò que demostraven és que les ventilacions intra-rectals (amb oxigen o amb perfluorocarboni) eren capaces de garantir l’oxigenació de tot l’organisme.
Qualsevol que passi pel cul és candidata a Ig Nobel. Així doncs, ahir Takanori Takebe, Toyofumi Chen-Yoshikawa, Ryo Okabe, Eiji Kobayashi, Yosuke Yoneyama i Yuhei Yokoyama assistiren a la cerimònia de lliurament del premi.
La memòria de les monedes (Bartos et al., Premi Ig Nobel de Probabilitat)
Bartoš et al. han recollit dades massives de llançament de moneda. Cinc estudiants de batxillerat feren en el curs de la seva tesi 15.000 llançaments cadascun. Posteriorment organitzaren maratons en les que participaren 35 persones dedicant 12 hores seguides al llançament de moneda. Finalment, comptaren amb col·laboradors de Twitter.
František Bartoš, Eric-Jan Wagenmakers, Alexandra Sarafoglou, Henrik Godmann i molts col·legues han rebut el Premi Ig Nobel de Probabilitat «per mostrar tant en teoria com amb 350.757 experiments que, quan hom llença una moneda, aquesta tendeix caure del mateix costat que havia començat».
Bartoš et al. volien aprofundir en qüestions estatístiques i físiques de la cara i la creu del llançament de monedes. El punt de partida era model Diaconis-Holmes-Montgomery del 2007, que estimava que en un 51% dels casos el resultat del llançament reprodueix el resultat anterior. La sèrie experimental de 350.757 llançaments mostra que la probabilitat seria del 50,8%, amb un interval de confiança del 95% entre 50,6% i 50,9%. Val a dir que hi ha variabilitat segons la persona llançadora. Troben que perquè un llançament de moneda tingui una probabilitat equilibrada cal que s’hagi preestablert aleatòriament la posició inicial de la moneda. El biaix descrit, que varia segons la persona llançadora, no ho fa en monedes diferents. El biaix de cada llançador, d’altra banda, disminueix a mesura que fa més llançament.
Tot plegat indica que llançar una moneda és una forma ben equilibrada d’aconseguir una probabilitat ½. El premi Ig Nobel s’explica per tant d’esforç experimental. Frantisek Bartos, i Eric-Jan Wagenmakers recolliren ahir el premi en nom de tots els participants.
Separació cromatogràfica de barreges de cucs ebris i sobris (Heeremans et al., Premi Ig Nobel de Química)
Heeremans et al. han estudiat la separació hidrodinàmica de barreges de cucs d’alta i de baixa activitat.
Tess Heeremans, Antoine Deblais, Daniel Bonn, i Sander Woutersen han rebut el Premi Ig Nobel de Química «per utilitzar la cromatografia per a separar cucs ebris i sobris».
Heeremans et al. (2022) tingueren la pensada d’utilitzar cucs Tubifex tubifex com a sistema model de polímers actius. Per aconseguir cucs menys actius els exposaven a una solució etanòlica del 3-5%. Així feien una barreja de cucs sobris i ebris, que separaven mitjançant un sistema cromatogràfic.
La barreja de cucs i etanol és la raó d’aquest Premi Ig Nobel. Tess Heeremans, Antoine Deblais, Daniel Bonn i Sander Woutersen acudien ahir a recollir-lo.
Supercentenaris sense partida de naixement (Saul Justin Newman, Premi Ig Nobel de Demografia)
Saul Justin Newman ha rebut el Premi Ig Nobel de demografia «per un treball de detectiu per descobrir que molta de la gent famosa per haver viscut les vides més llargues han viscut en llocs amb un deplorable registre de natalitat i de mortalitat».
Newman (2024a) estudià les anomenades ‘zones blaves’, és a dir regions on hi ha una concentració notable de gent que ha assolit edats molt avançades. Hom ho ha atribuït al fet de ser regions amb un elevat consum de verdura, amb fortes connexions socials o a determinats marcadors genètics. Però Newman constata que als Estats Units la concentració de supercentenaris (majors de 110 anys) s’associa amb indrets on manquen registres vitals. La introducció de certificats de naixement s’ha associat històricament a una caiguda del 69-82% del nombre de supercentenaris. A Itàlia, Anglaterra i França, la longevitat remarcable s’associa a la pobresa, baixa renda per càpita, menor esperança de vida, major criminalitat, pitjor salut, major privació, menor percentatge de nonagenaris, i residència en territoris remots, d’ultramar o colonials. Així s’explica que tan sols el 18% dels supercentenaris validats exhaustivament tingui un certificat de naixement. Les dates de naixement d’aquests supercentenaris es concentren en dies divisibles per cinc. La sospita s’abat sobre Sardenya, Okinawa o Ikaria: molts centenaris i supercentenaris ho serien per frau o per error.
Newman (2024b) amplia encara més aquestes consideracions.
Aquest treball tan destructor de la disciplina de la longevitat humana extrema cridava a un Ig Nobel. Newman recollia ahir el guardó.
Com espantar gats afecta l’ejecció bovina de llet (Ely & Petersen, Premi Ig Nobel de Biologia)
Els experiments guardonats es feren el 1939 a la Kentucky Agricultural Experiment Station
Fordyce Ely i William E. Petersen han rebut el Premi Ig Nobel de Biologia «per fer explotar una bossa de paper al costat d’un gat situat damunt l’esquena d’una vaca, per tal d’explorar com i quan les vaques ejecten llet».
Fordyce & Petersen (1939) eren preocupats per la manca de diferenciació en la bibliografia entre la secreció de llet i l’ejecció de llet. A la Kentucky Agricultural Experiment Station realitzaren una denervació simpàtica de la meitat esquerra de la mamella de diverses vaques. Així comprovaren que el control nerviós de l’ejecció de llet és més indirecte que no pas directe. La llet no era ejectada en cap de les dues meitats de la mamella després d’un estímul de por (ací entra el gat i la bossa de paper) o d’una injecció intravenosa d’adrenalina.
El curiós estímul de por és la clau d’aquest guardó lliurat al cap de 85 anys. Els qui recolliren el guardó foren la filla de Fordyce Ely, Jane Ely Wells, i un dels seus néts, Matt Wells.
Lligams:
- “Pigeons in a Pelican”, B.F. Skinner, American Psychologist, vol 15, no. 1, 1960, pp. 28-37.
- “Genetic Determinism and Hemispheric Influence in Hair Whorl Formation,” Marjolaine Willems, Quentin Hennocq, Sara Tunon de Lara, Nicolas Kogane, Vincent Fleury, Romy Rayssiguier, Juan José Cortés Santander, Roberto Requena, Julien Stirnemann, and Roman Hossein Khonsari, Journal of Stomatology, Oral and Maxillofacial Surgery, vol. 125, no. 2, April 2024, article 101664.
- “Passive Propulsion in Vortex Wakes,” David N. Beal, Franz S. Hover, Michael S. Triantafyllou, James C. Liao, and George V. Lauder, Journal of Fluid Mechanics, vol. 549, 2006, pp. 385-402.
- “Mammalian Enteral Ventilation Ameliorates Respiratory Failure,” Ryo Okabe, Toyofumi F. Chen-Yoshikawa, Yosuke Yoneyama, Yuhei Yokoyama, Satona Tanaka, Akihiko Yoshizawa, Wendy L. Thompson, Gokul Kannan, Eiji Kobayashi, Hiroshi Date, and Takanori Takebe, Med, vol. 2, June 11, 2021, pp. 1-11.
Òptica: El Laboratori de Bioimatge Dinàmica de Zihao Ou de la University of Texas at Dallas treballa en la intersecció de la biologia, la física i la ciència de materials per a elaborar instruments i tècniques d’obtenció d’imatges intravitals. La pell, primera barrera del sistema immunitari dels mamífers, és alhora el primer obstacle per a l’obtenció d’imatges dinàmiques en organismes vius, però Ou et al. ens mostren en un article a la revista Science com es pot assolir la transparència òptica amb molècules absorbents. Com diu l’editor de Science, Marc S. Levine sembla paradoxal que per augmentar la transparència de la pell, Ou et al. utilitzin pigments fortament opacs. La tartrazina que utilitzen Ou et al. és molt absorbent en la banda de l’ultraviolat proper i en la zona blava de l’espectre visible, però justament per això acaba per millorar la transparència òptica de les zones de la llum visible de major longitud d’ona (del verd al vermell). En efecte la forta absorció en la regió blava de l’espectre condueix a un augment de l’índex refractiu en la regió vermella sense que augmenti l’absorció en aquesta regió. Ou et al. han provat aquesta tècnica en fantasmes de dispersió, en teixit de pit de pollastre mort i en ratolins vius. Els efectes són transitoris amb una reversibilitat que mostra el potencial d’aquesta tècnica en estudis fisiològics.
Ou et al. han assolit la transparència òptica en ratolins vius amb l’ús de molècules altament absorbents. Aquests pigments, dissolts en aigua, poden modificar l’índex refractiu del medi a través de les relacions Kramer-Kronig fins a situar-lo al nivell de components del teixit com els lípids. La tècnica permet la visualització reversible de tot un seguit d’estructures i activitats profundes de l’animal.
L’opacitat de les estructures biològiques complexes
Com més complexa és l’estructura d’un material biològica més notòria es fa la capacitat d’aquest material per dispersar la llum i fer-se opac. Des del punt de mira òptic això es deu al fet que diferents components dels teixits biològics tenen diferents índex refractius. L’aplicació de la microscòpia òptica en histologia, doncs, ha de recórrer a solucions com l’obtenció de talls ultrafins. Existeixen, però, mètodes d’obtenció d’imatges òptiques en teixits vius que aconsegueixen un cert poder de penetració: microscòpia de dos fotons, microscòpia de fluorescència en l’infraroig proper, aclariment òptic de teixit, etc.
El laboratori d’Ou treballa en el desenvolupament de mètodes òptics que maximitzin el poder de penetració en el teixit viu i també la capacitat de resolució espacial i temporal. No és només aconseguir imatge de teixits vius, sinó que tinguin prou qualitat com perquè siguin rellevants per a la neurociència, la biomedicina, etc.
Molècules de forta absorció per assolir la transparència òptica
Per Ou et al. ací no hi ha cap paradoxa. El punt de partida era la hipòtesi que molècules amb una forta capacitat d’absorció poden induir la transparència òptica de teixits biològics vius. Com s’ha dit, l’opacitat dels teixits biològics s’explica per la disparitat en l’índex refractiu dels diferents components. Mitjançant el model oscil·lador de Lorentz, Ou et al. calculen les propietats dielèctriques de components tissulars i de diferents pigments. Troben en aquestes simulacions que una molècula de pigment que tingui una ressonància d’absorció forta en l’ultraviolat proper (longituds d’ona de 300 a 400 nm) i en la regió blava de l’espectre visible (de 400 a 500 nm) podria provocar una elevació de la part real de l’índex refractiu del medi en longituds d’ona superiors. La clau ací es troba en la capacitat de dissoldre el pigment en un medi aquós compatible amb el teixit viu. Matemàticament, l’índex refractiu es pot tractar a través d’una funció complexa, amb una part real i una part imaginària que connecten a través de relacions de Kramers-Kronig. Pigments hidrosolubles, doncs, poden reduir el contrast dels índex refractius de la fase aquosa i de la fase lipídica d’un teixit, i per tant reduir-ne l’opacitat.
La tartrazina
Ou et al. cercaren un pigment que encaixés en aquesta teoria. Havia d’ésser un pigment soluble en aigua. Optaren finalment per la tartrazina, entre d’altre raons perquè és un colorant alimentari aprovat de la US Food and Drug Administration, i que és utilitzat habitualment com a tal per la indústria (en les etiquetes apareix com a E-102).
Ou et al. mostren com la tartrazina té la capacitat de fer transparents la pell, el múscul i els teixits connectius en ratolins vius.
En una primera fase experimental, Ou et al. treballaren en hidrogels dispersants. Aquests hidrogels reprodueixen el comportament òptic de teixits vius. L’addició de tartrazina a l’hidrogel fa que prengui un color ataronjat, però també fa que sigui transparent convertint-se en un ‘fantasma de dispersió’.
En una segona fase experimental, Ou et al. treballen en teixits biològics ex vivo. Amb la tartrazina aconsegueixen disminuir l’opacitat de teixit de pit de pollastre.
Aquests experiments inicials demostraven que si hom aconseguia la transparència a través d’uns mil·límetres de medi dispersador, es podia arribar a una resolució espacial de l’ordre de micròmetres.
Amb la tartrazina aplicada sobre l’abdomen d’un ratolí viu, l’opacitat torna transparència. Aquesta tècnica de transparentació abdominal, combinada amb el marcatge de neurones entèriques amb proteïna fluorescent permet seguir la motilitat intestinal in vivo. D’aquesta manera han pogut generar mapes d’evolució temporal de la motilitat intestinal del ratolí que recullen la diversitat de patrons de moviment.
En una altra sèrie d’experiments apliquen solucions de tartrazina a la pell del crani d’un cap de ratolí. Poden visualitzar això vasos sanguinis cerebrals.
També han aplicat solucions de tartrazina a la pota posterior d’un ratolí arribant a obtindre imatges microscòpiques dels sarcòmers musculars.
Reducció de la dispersió
El model d’oscil·lador de Lorentz prediu que molècules amb baixes freqüències de ressonància (és a dir amb longituds d’ones d’absorció relativament llargues), pics forts d’absorció i riques en electrons deslocalitzats tenen la capacitat d’elevar l’índex refractiu del medi aquós on són dissoltes. En aquest sentit són una alternativa als agents aclaridors òptics convencionals com el glicerol.
La solució de tartrazina permet accedir visualment a l’estructura, activitat i funció de teixits i òrgans profunds, com els budells, els músculs o els vasos sanguinis cerebrals. Són així una alternativa a les tècniques clàssiques basades en la retirada quirúrgica dels teixits intermedis o a la seva substitució per finestres transparents.
Ara bé, les solucions de tartrazina redueixen la dispersió però no l’eliminen. Ou et al. confien en poder millorar la tècnica per aconseguir un millor aparellament dels índexs refractius dels components de teixits heterogenis. La difusió de les molècules absorbents resulta clau per regular la profunditat de penetració necessària per a cada ocasió.
Lligams:
- Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules. Zihao Ou, Yi-Shiou Duh, Nicholas J. Rommelfanger, Carl H. C. Keck, Shan Jiang, Kenneth Brinson Jr, Su Zhao, Elizabeth L. Schmidt, Xiang Wu, Fan Yang, Betty Cai, Han Cui, Wei Qi, Shifu Wu, Adarsh Tantry, Richard Roth, Jun Ding, Xiaoke Chen, Julia A. Kaltschmidt, Mark L. Brongersma, Guosong Hong. Science 385: 6713 (2024).
Paleoantropologia: Ara fa unes setmanes comentàvem la complexitat dels fluxos genètics entre l’Homo sapiens i l’Homo neanderthalensis. L’existència d’aquests fluxos gènics sembla ben establerta. Ara bé, hom no ha elucidat la geocronologia precisa d’aquests fluxos, en gran mesura per l’escassedat de dades fòssils i, per tant encara més, d’ADN antic. Saman Heydari-Guran proposa ha liderat una recerca indirecta sobre aquest particular, emprant la modelització de nínxol ecològic per reconstruir la paleodistribució d’aquestes dues espècies a l’Euràsia Central, i així definir les zones potencials de contacte i d’hibridació. En un article a Scientific Reports, Guran et al. expliquen que s’han fixat particularment en el període MIS 5 (estadi isotòpic marí 5, fa 120-80 milers d’anys), en el qual la bibliografia situa la segona onada d’encreuament entre les dues espècies humanes. En l’anàlisi Guran et al. utilitzen variables climàtiques i topogràfiques al costat de les coordenades dels jaciments arqueològics que han estat assignats a una o a altra espècie. La Serralada del Zagros hauria estat una zona potencialment de contacte i encreuament. Guran et al. pensen que els Zagros actuaren com a corredor entre els reialmes paleàrtic i afrotropical, facilitant la dispersió cap al nord de l’home anatòmicament modern i la dispersió cap al sud de l’home de Neandertal durant el MIS 5. Guran et al. també enumeren dades arqueològiques i genètiques d’estudis fets en les darreres dècades.
Guran et al. han modelitzat els hàbitats idonis per a ‘Homo sapiens’ i per a ‘Homo neanderthalensis’ al sud-oest d’Àsia i al sud-est d’Europea
La barreja biocultural del Pleistocè Tardà
Saman H. Guran (Institut d’Arqueologia Prehistòrica de la Universitat de Colònia i Institut DiyarMehr de Recerca Paleolítica de Kermanshah) i Masoud Yousefi (del Museu de la Stiftung Neanderthal de Mettmann i de la Universitat Hakim Sabzevari) contribuïren conjuntament al disseny i concepció de l’estudi. Anooshe Kafash (de la Universitat d’Aarhus) contribuí a l’anàlisi de dades. Elham Ghasidian (DiyarMehr, Mettmann) a la revisió i edició.
En les darreres dècades ens hem fet una composició més precisa del caràcter poliespecífic de la humanitat durant el Pleistocè Tardà. Alhora sabem que les diferents espècies entraren en major o mesura en contactes bioculturals. Aquestes espècies o grups són els neandertals, els homes arcaics, els homes moderns i els denisovans.
Hom ha estudiat especialment l’impacte aquesta barreja en el genoma humà actual. Des de fa algunes desenes de milers d’anys la humanitat és monoespecífica, però encara en el seu si hi ha restes dels múltiples llinatges pleistocènics. L’home de Neandertal aparegué fa uns 400.000 anys i s’extingí fa uns 40.000, en part per absorció i dilució en l’home anatòmicament modern. L’home de Neandertal era l’espècie humana típica del reialme geogràfic paleàrtic, el qual inclou des de l’Europa Occidental fins a les muntanyes d’Altai. Fa uns 150.000 anys, l’home de Neandertal experimentà una expansió, d’una banda cap a l’est d’Àsia i de l’altra cap a l’Àsia sud-occidental.
L’home anatòmicament modern (H. sapiens) hauria aparegut a Àfrica fa 300.000 anys. Fa uns 200.000 anys experimentà les primeres expansions cap a Euràsia, i fa uns 120.000 anys hauria arribat a l’Àsia Oriental. Més tardanament, fa uns 60.000 anys, s’hauria difós a Europa. En aquesta expansió aquesta espècie d’origen afrotropical va haver d’adaptar-se a climes d’altiplà, de muntanya i àrtics.
Durant el període MIS 5, fa entre 120.000 i 80.000 anys, hi hagué una segona onada d’hibridació entre sapiens i neandertals.
Guran et al. empren un model de nínxol ecològic per investigar la paleodistribució de sapiens i neandertals durant el MIS 5. Aquest model combina dades paleoantropològiques i paleoambientals.
Reconstrucció de la zona de contacte i hibridació
Guran et al. parteixen de 38 punts de presència de neandertals i de 45 punts de presència de sapiens, inclosos en la base de dades ROCEEH. Assumeixen que la primera onada d’hibridació fou fa 250-200 milers d’anys, que la segona fou fa 120-100 milers d’anys i la tercera fa 60-50 milers d’anys. Les dades paleoambientals utilitzades són de la base de dades Oscillayers. Com a indicadors de model de paleodistribució utilitzen l’àrea sota la corba.
Guran et al. ofereixen dos models de paleodistribució, un per als neandertals (amb un àrea sota la corba de 941) i un altre per als homes anatòmicament moderns (amb un àrea sota la corba de 895). El model dels neandertals indica que al nord i a l’oest de la Mar Mediterrània cap al Pròxim Orient, hi havia àmplies regions, en les actuals Turquia, al voltant de la Mar Negra, al sud de la Mar Càspia, dels Taurus, del Caucas i del Zagros, que eren altament idònies per a aquesta espècie durant el MIS 5.
Els sapiens trobaven zones idònies en regions àmplies i contínues a Àfrica, Aràbia i a l’Altiplà Iranià. Així doncs el Zagros podria ser una zona potencial de contacte i hibridació entre sapiens i neandertals.
Variables ambientals
Aquestes zones de distribució serien determinades per variables ambientals. La més rellevant per als neandertals, amb una contribució del 58,5%, seria la temperatura màxima del mes més càlid (amb una associació negativa). Hi seguirien la temperatura mínima del mes més fred (19,7% de contribució) i la precipitació anual (16,5%).
Per als sapiens les variables ambientals més rellevants serien el pendent (35,6% de contribució), la diversitat topogràfica (26%) i la precipitació del trimestre més càlid (14%).
Els canvis de precipitació al Zagros durant 100.000 anys
Guran et al. es fixen en l’evolució de la precipitació al Zagros entre fa 140.000 i 40.000 anys, seguint intervals d’una dècada. El màxim de precipitació tingué lloc fa 120.000 anys, època en la que s’hauria afavorit la presència a la serralada tant de sapiens com de neandertals, i per tant la potencial interacció.
El Zagros del MIS 5 en la història de la humanitat pleistocènica
Guran et al. proposen el Zagros de principi del MIS 5 com un moment crucial en la hibridació entre sapiens i neandertals. Val a dir que dades genètiques de poblacions humanes actuals i pretèrites, així com altres modelització ecològiques i dades arqueològiques i paleoantropològiques van en la mateixa direcció.
Els neandertals haurien arribat al Zagros a través dels terrenys kàrstics paleàrtics del Caucas i d’Anatòlia. Van arribar al paral·lel 31°N al Zagros i a l’Anti-Líban. En la mateixa època els neandertals assolirien també la màxima expansió cap a l’orient (actuals Uzbekistan, Tajikistan i Rússia asiàtica). A l’Anti-Líban, al Pròxim Orient, a Anatòlia, al Caucas i al Zagros, els neandertals trobaren unes condicions de muntanya humida.
Els jaciments arqueològics més interessants sobre l’expansió neandertal al Zagros són la Cova de Shanidar (on trobaren les restes de deu neandertals), així com les coves de Wezmeh i Bisetun (regió de Kermanshah). A la balma de Bawa Yawan hom ha trobat dent de neandertal de fa 65.000 anys així com artefactes lítics mosterians de fa 83.000 anys.
La presència d’Homo sapiens a l’Àsia Sud-Occidental registra un primer període fa 194.000-177.000 anys (jaciment de Misliya). Un segon període hi segueix fa 120.000-90.000 anys (jaciments de Shkul i Qafzeh), i el tercer i definitiu període arrenca fa 55.000 anys. Aquestes tres onades probablement arribaren des d’Àfrica a través d’Aràbia. Fa 80.000 anys apareixen artefactes mosterians a l’Altiplà Persa, inclòs el Zagros.
Si el Zagros del MIS 5 tenia unes condicions paleàrtiques, les regions que l’envolten tindrien unes condicions afrotropicals. L’àrea de contacte s’estendria uns 1500 km des del Llac Van cap al sud-est.
