Eines fetes amb ossos de balena en jaciments magdalenians del Golf de Biscaia

Paleoecologia: L’arqueòleg Jean-Marc Pétillon és especialista en tecnologia òssia del darrer paleolític del Pirineu i de la Conca Aquitana. Fa anys que s’ocupa en la reconstrucció de l’ús que els humans d’aquell temps i d’aquell país feien de productes obtinguts de grans cetacis. L’aportació de l’arqueòloga biomolecular Krista McGrath és clau en aquesta reconstrucció. En un article publicat avui a la revista Nature Communications, amb McGrath de primera autora i Pétillon d’autor corresponsal, se’ns presenten els indicis que les eines del Paleolític Tardà fetes d’os de balena ofereixen quant a l’ecologia humana i cetàcia de la Badia de Biscaia. Som davant d’un exemple primerenc d’adaptació humana a un entorn litoral. McGrath et al. han analitzat fragments ossis de balena trobats en jaciments magdalenians del Paleolític Superior de l’entorn de la Badia de Biscaia, alguns dels quals amb indicis d’elaboració humana, i d’altres sense aquests indicis, i ho han fet a través de múltiples analítiques: ZooMS, radiocarboni, isòtops estables. L’espectrometria de masses zooquímica (ZooMS) permet una identificació taxonòmica d’aquests fragments, que indica que pertanyen a un mínim de cinc espècies de grans balenes. Són els indicis més antics coneguts d’explotació d’aquests recursos animals. La datació per radiocarboni indicaria que aquest ús remunta a una antiguitat de 20.000 a 14.000 anys. La major difusió i diversitat d’eines fetes d’ossos de balena es correspon al període 17.500-16.000 AP (=abans del present). L’anàlisi d’isòtops estables (δ¹³C and δ¹⁵N) reflecteix les diferències de cada espècie de balena quant al comportament alimentari. Tot plegat indica que l’ecosistema marí de la Badia de Biscaia en aquelles èpoques era ben ric.

McGrath et al. han identificat taxonòmicament 173 espècimens d’ossos, treballats o no, trobats en contextos de jaciments magdalenians de la Badia de Biscaia.

L’ús prehistòric de recursos baleners

Les balenes són els animals vivents més grans de la Terra. Les poblacions actuals, però, no són més que una mera fracció de les que hi havia en un passat relativament recent. Ha estat l’activitat balenera intensiva la que ha delmat la majoria de poblacions. Ara bé, abans i tot de l’activitat balenera intensiva, els ésser humans aprofitaven els recursos baleners en forma de carn, oli, os o barba. Així doncs, molts grups humans costaners, tant caçadors-recol·lectors com agricultors-ramaders, tenien en les balenes un recurs crucial de subsistència. Hi accedien a través de l’aprofitament de balenes que havien quedat varades en platges, però també amb una cacera més o menys organitzada.

La reconstrucció prehistòrica dels aprofitaments baleners, com tota l’arqueologia litoral, es troba afectada per la fragilitat d’aquests jaciments. L’erosió o la transgressió marines ha esborrat o fet inaccessible molta informació arqueològica. Ara bé, hom pot seguir-la a través de materials d’origen litoral que foren exportats cap a l’interior. És el cas de tota una sèrie de jaciments del sud-oest de França i de la Ibèria Atlàntica atribuïbles a la cultura magdaleniana mitjana i superior, amb un antiguitat de 19 a 14 mil anys, i corresponent al final de l’estadi isotòpic marí-2 (MIS2). Hi trobem restes de percebes de balena, indicatives de la importació de pell, greix o carn de balena; fragments d’ossos de balena, en alguns casos processats; dents de balena processades; i més de 150 eines i caps de projectil fets d’os de balena. Tot plegat és testimoni d’una utilització regular de productes de balena per part de societats humans amb finalitats nutricionals i de matèries primeres.

Hi ha indicis més antics d’aprofitament de recursos litorals a l’Europa paleolítica, alguns dels quals remunten al Paleolític Mitjà (fa 150-40 milers d’anys). Però no és fins a la cultura magdaleniana que aquest aprofitament fa un salt endavant en termes de volum i de diversitat. En pensar sobre el període magdalenià és important recordar que, en el context del període glacial, el nivell de la mar era 120 metres per sota de l’actual. Així la línia de costa magdaleniana és avui sota l’oceà. Jaciments del Magdalenià Mitjà i Superior d’Ibèria i dels Pirineus mostren, a banda de les evidències ja citades, representacions d’animals marins, restes de foques i dofins, restes de peixos i aus marines, restes de mol·luscs marins consumits com a aliment, closques de mol·luscs utilitzades per fer ornaments, etc. Aquesta intensa presència indicaria l’inici d’una economia litoral ben establerta.

McGrath et al. presenten els resultats sobre 83 objectes ossis elaborats procedents de 26 jaciments de coves i refugis rocosos de cultura magdaleniana de la regió cantàbrica i del sud-oest de França. Visualment, tots aquests 83 objectes havien estat identificats com a fragments d’ossos de balena.

També han analitzat 90 fragments ossis no-elaborats procedents de la cova de Santa Catalina, a Biscaia. Aquests fragments foren identificats visualment com a fragments d’ossos de balena. Alguns dels fragments presenten osques de percussió.

Entre les anàlisis utilitzades per McGrath et al. hi ha ZooMS (Zooarqueologia per Espectrometria de Masses), que detectat el perfil de masses de pèptids de col·làgena.

Han aplicat sobre 37 objectes elaborats i sobre 31 objectes sense elaborar la tècnica de datació de radiocarboni (carboni-14) amb AMS ECHoMICADAS. En aquesta submostra també han analitzat la presència dels isòtops estables carboni-13 i nitrogen-15.

La datació indica l’aprofitament de carcasses d’un mínim de cinc espècies de balenes, que hauria arrencat fa 20.000-19.000 anys, i arribat a un pic fa 17.500-16.000 anys.

La identificació taxonòmica per ZooMS

Dels 173 espècimens ossis analitzat per ZooMS, 83 són d’objectes elaborats i 90 de fragments ossis no treballats. McGrath et al. han pogut fer una identificació taxonòmica en 169 dels 173 objectes.

Dels 83 objectes elaborats que visualment havien estat classificats com fets d’ossos de balena, 71 han estat confirmats com a cetacis. N’hi ha 8 que en realitat correspondrien a grans mamífers terrestres, i 4 no han donat cap identificació taxonòmica. Això implica que l’atribució visual macroscòpica és correcta en 71 dels 79 objectes. Els 8 objectes classificats visualment de manera errònia com fets d’ossos de balena es corresponen a objectes d’aspecte molt porós: aquesta porositat és pròpia dels ossos de balena, però també és present en alguns ossos de mamuts, rinoceronts, rens i èquids.

Dels 90 fragments ossis de Santa Catalina classificats visualment com de balena, 60 han estat confirmats per ZooMS. Dels altres 30, 29 es corresponen a grans mamífers terrestres i 1 a una foca.

Comptat i debatut, les anàlisis de ZooMS de 131 espècimens de cetacis indiquen a presència d’un mínim de sis taxa cetacis: rorqual comú (Balaenoptera physalus, 65 espècimens), catxalot (Physeter macrocephalus, 32 espècimens), balena grisa (Eschrichtius robustus, 11 espècimens), balena blava (Balaenoptera musculus, 2 espècimens), una marsopa (1 espècimen) i 13 espècimens atribuïbles bé a Eubalaena glacialis o a Balaena mysticetus. Hi ha 7 espècimens que no es poden atribuir a un cetaci concret.

Datació per radiocarboni

Dels 37 objectes elaborats analitzats, en 5 no fou possible una datació per radiocarboni degut a una deficient preservació de col·làgena.

Els altres 32 objectes elaborats ens ofereixen un quadre geocronològic. Les dues peces més antigues es corresponen al jaciment càntabre de Rascaño (20.200-19.600 AP) i al jaciment càntabre d’El Juyo (19.600-19.000 AP). Es tracta del Magdalenià Inferior Càntabre (Rascaño IVb i El Juyo 8).

Hi segueixen quatre objectes de tres jaciments (Duruthy, Isturitz i El Pendo) amb una antiguitat de 19.000-17.500 AP.

El pic temporal s’assoleix entre el 17.500 i el 16.000 AP, amb 26 objectes de 12 jaciments (La Paloma, Las Caldas, Ermittia, Urtiaga, Iruroin, Isturitz, Bourrouilla, Duruthy, Brassempouy, Saint-Michel, Mas d’Azil i La Vache).

Cap dels objectes analitzats és posterior al 16.000 AP.

Dels 31 fragments ossis de balena de Santa Catalina, 30 han estat dadats per radiocarboni. N’hi ha dos corresponents Eubalaena glacialis o a Balaena mysticetus, del període 16.500-16.000 AP. Els altres 28 es corresponen a balena comuna, i 27 tenen una datació de 16.000-14.500 AP.

Les anàlisis d’isòtops estables

Les ratios de carboni-13 i de nitrogen-15 foren avaluades en 55 mostres d’ossos de balena. El valor de δ¹³C va de −16,8‰ a −11,6‰. El valor de δ¹⁵N va de 9,1‰ to 17,5‰. En 8 mostres fallà l’extracció de col·làgena, en 2 l’IRMS i 7 foren descartades per presentar una ratio C:N igual o superior a 3,77 o perquè el pic de N era per sota de 700 mV.

Les ratios d’isòtops estables presents s’estructuren per taxa. No hi ha diferències per antiguitat. De fet, els valors entren dins del rang que hom troba en mostres modernes.

Ecologia de balenes i ecologia humana

Les datacions d’aquest estudi informen del moment de la mort de la balena. McGrath et al., però, creuen que entre la mort de la balena i la seva elaboració per mà humana o devien passar més d’unes poques dècades, ja que les condicions ambientals afavorien la degradació de carcasses de balenes mortes.

La fabricació d’estris fets d’ossos de balena arrencaria, doncs, en el 20.000-19.000 AP, en el litoral sud de la Golf de Biscaia. Són els indicis més antics coneguts a parer de McGrath et al., que no tenen tanta confiança amb indicis de jaciments anteriors del període gravetià. Fa 20.000 anys començava el Període Glacial Tardà. Hom deixava enrere el Darrer Màxim Glacial, i el nivell de la mar pujava gradualment.

L’aprofitament d’ossos de balenes en el context magdalenià del Golf de Biscaia va fer un pic entre el 17.500 i el 16.000 AP. Som llavors en el Magdalenià Mitjà en la regió cantàbrica i ja en el Magdalenià Mitjà-Tardà al sud-oest de França. En aquest període són actives xarxes de bescanvi i de difusió per les quals circulaven matèries primeres lítiques, peces d’art i instruments.

La majoria dels objectes fets d’os de balena es corresponen a elements d’armes per a la caça, com ara puntes de projectil i eixos. L’os de balena seria una alternativa en aquestes funcions a l’ús de banyes.

Vers el 16.000 AP hi ha una finalització abrupta d’aquest ús d’objectes elaborats a partir d’ossos de balena. Santa Catalina indica la presència de fragments d’ossos de balena en jaciments més recents, però per alguna raó ja no s’utilitzaven per fer eines. McGrath et al. pensen que l’elaboració d’instruments fets amb ossos de balena es feia en el litoral, que arribaven terra endins ja manufacturats.

Les dades que ofereixen McGrath et al. ens dibuixen un Golf de Biscaia en el període 20.000-16.000 AP ben ric en espècies de grans cetacis. Llavors com ara, el Golf de Biscaia es caracteritza per aigües altament productives i una batimetria complexa. Fa 16.000-20.000 anys el clima era considerablement més fred que l’actual, amb gel marí probablement present si més no estacionalment. La comunitat de cetacis del Golf de Biscaia de llavors seria més aviat semblant a la de les aigües àrtiques dels nostres dies.

Actualment al Golf de Biscaia hi ha balenes comunes, catxalots, balenes blaves i marsopes. Les balenes grises desaparegueren de l’Atlàntic Nord en el segle XVIII.

Les anàlisis d’isòtops pesants estables, suggereix que les balenes del Pleistocè s’alimentaven de nivells tròfics més elevats que les balenes de l’Holocè, encara que una part de la diferència es deuria a viure en aigües més fredes que les actuals.

McGrath et al. pensen que l’aprofitament de recursos baleners en el Magdalenià es feia a través de l’adquisició oportunista de balenes varades o a la deriva. Els ossos de balena eren apreciats perquè la seva gran mida permetia utilitzar-los per a fabricar eines més llargues útils per a la caça. A Santa Catalina les restes òssies de balena s’utilitzarien fonamentalment com a combustibles per a les llars i per extreure’n l’oli.

Lligams:

- Late Paleolithic whale bone tools reveal human and whale ecology in the Bay of Biscay. Krista McGrath, Laura G. van der Sluis, Alexandre Lefebvre, Anne Charpentier, Ana S. L. Rodrigues, Esteban Álvarez-Fernández, François Baleux, Eduardo Berganza, François-Xavier Chauvière, Morgane Dachary, Elsa Duarte Matías, Claire Houmard, Ana B. Marín-Arroyo, Marco de la Rasilla Vives, Jesus Tapia, François Thil, Olivier Tombret, Leire Torres-Iglesias, Camilla Speller, Antoine Zazzo & Jean-Marc Pétillon. Nature Communications 16: 4646 (2025).

La tempesta solar extrema de l’any 12350 a.C.

Ciències atmosfèriques: El proper número de juliol de la revista Earth and Planetary Science Letters inclou un article signat per Kseniia Golubenko, Ilya Usoskin, Eugene Rozanov i Edouard Bard en el que proposen que el pic atmosfèric de radiocarboni de l’any 12350 a.C. fou causat per una tempesta solar extrema. Es tractaria d’un esdeveniment extrem d’emissions de partícules solars (ESPE) de tal potència que pot afectar la producció d’isòtops cosmogènics en el sistema terrestre, com ara la producció de radiocarboni o carboni-14 (¹⁴C). Això deixa un impacte en registres naturals com ara els dendrocronològics. En els darrers 12 mil·lennis, corresponents a l’Holocè, s’han registrat vuit ESPEs, el més potent dels quals tingué lloc l’any 775 d.C. Un novè ESPE hauria tingut lloc encara en el Pleistocè, vers l’any 12350 a.C., amb una magnitud del doble que la del 775 d.C. Com que llavors la Terra es trobava en un període glacial, els registres naturals són diferents als d’un període post-glacial com és l’Holocè. Golubenko et al. han desenvolupat SOCOL:14C-Ex, un model químico-climàtic que estudia canvis ràpids en ¹⁴C. Han aplicat el model en l’ESPE del 775 d.C. i en l’ESPE del 12350 a.C. Troben que aquest darrer seria un 18±11% més fort que el del 775 d.C. Aquest ESPE s’hauria produït probablement entre els mesos de gener i abril del 12350 a.C., amb la primeria de març com a data més probable. L’ESPE del 12350 a.C. seria l’esdeveniment solar conegut més fort.

Golubenko et al. han desenvolupat un nou model de generació de radiocarboni atmosfèric, SOCOL-14C-Ex, adreçat a aclarir les condicions climàtiques i geomagnètics de pics de carboni-14. Determinen així que vers l’any 12350 a.C. tingué lloc un esdeveniment extrem de protons solars d’una magnitud enorme. També han provat aquest model amb l’esdeveniment del 775 d.C.

Els esdeveniments extrems de partícules solars (ESPEs)

L’estudi dels ESPEs ens ofereix dades crucials sobre física solar i geociència que alhora tenen aplicació en arqueologia i en metodologies de datació. Miyake et al. (2012) van descriure el primer d’aquests ESPE, manifestat com un augment del 20‰ en la ratio de carboni-14 (Δ¹⁴C) datable en l’any 775 d.C. Per això els ESPEs reben també el nom d’esdeveniments de Miyake. La causa d’un esdeveniment de Miyake és un flux extremadament fort de partícules energètiques solars (SEPs).

Hom ha identificat un total de set ESPEs en els 12 mil·lennis que portem d’Holocè, i n’hi ha altres possibles candidats. El del 775 d.C. en seria el més fort. El segueixen els ESPEs del 660 a.C. i del 7176 a.C.

L’any passat hom va reportar un pic enorme de Δ¹⁴C (40‰) corresponent a l’any 12350 a.C. Això el situa durant el darrer període glacial. Connectar aquest pic amb un ESPE no és tasca fàcil, ja que cal disposar d’un model de transport de carboni compatible amb les condicions glacials.

Els models convencionals de transport de ¹⁴C en l’atmosfera segueixen una estratègia de capsa, en la que es consideren globalment grans reservoris i els fluxos de bescanvi entre ells. Hom assumeix que dins de cada reservori hi ha una barreja completa o, si més no en el cas de l’oceà profund, una barreja difusiva. La barreja tindria lloc en una escala temporal de 1-2 anys en el cas de l’atmosfera i de segles per al cas de l’oceà.

Golubenko et al. defensen un model més realista que tingui present patrons de circulació i característiques locals (orogràfiques, etc.).

El model que presenten ara, SOCOL:14C-Ex, és un model químico-climàtica tridimensional plenament dinàmic de la producció i transport de radiocarboni, adreçat a pics ràpids en diferents condicions climàtiques i geomagnètiques.

Golubenko et al. han aplicat d’entrada el SOCOL:14C-Ex a l’ESPE del 775 d.C., i seguidament han passat al del 12350 d.C.

SOCOL:14C-Ex

Aquest model ha estat construït a partir del CCM SOCOL-AERv2 (2015), el qual ho hauria estat a partir del SOCOLv3. Les sigles de SOCOL volen dir Solar Climate Ozone Links. Les sigles AER fan referència a un mòdul d’aerosols de sulfat.

Golubenko et al. feren un test preliminar del model amb l’esdeveniment Carrington del 1860 d.C. El problema és que aquest esdeveniment no s’associa a un senyal de Δ¹⁴C relacionat amb un ESPE.

El model utilitza una graella horitzontal transformada gaussiana amb la truncació triangular T42, amb 64 latituds i 128 longituds. En la dimensió vertical considera 39 nivells, que van de la superfície terrestre a una altura de 80 km (on la pressió atmosfèrica és de 0,01 hPa). La graella reprodueix l’orografia real. S’empra MA-ECHAM5 com a mòdul de circulació general i MEZON com a mòdul de química atmosfèrica. La resolució temporal és de 2 hores. El model inclou transport advectiu i difusiu, i deposició seca i humida.

La producció de ¹⁴C fou computada per SEPs d’acord amb el model de cascada atmosfèrica de raigs còmics (CRAC). L’esdeveniment SEP del 20 de gener del 2005 permet una reconstrucció de l’espectre energètic de SEPs de l’ESPE del 775 d.C., per bé que multiplicat per 455.

La cobertura geomagnètica fou calculada d’acord amb les reconstruccions paleomagnètiques corresponents al 12350 a.C.

Primerament, el model fou aplicat a una simulació de 6 anys per establir les condicions atmosfèriques i les concentracions de carboni. Després es modelitzà una producció instantània de ¹⁴C d’acord amb un patró de producció relacionat amb SEP. La modelització continuà amb un període simulat de set anys.

Com a condicions climàtiques s’adoptaren les del període glacial tardà en termes de temperatura de superfície marina i de cobertura de glaç. La ratio de CO₂ seria de 240 ppmv. El model SOCOL fa una estimació de l’albedo vinculat a la cobertura de glaç terrestre.

El model simula directament el transport de carboni en l’atmosfera, i inclou les condicions límit de fonts i embornals. Com a font es contempla únicament la producció de ¹⁴C relacionada amb ESPE. Com a embornals es considera la biosfera, és a dir l’absorció de CO₂ per part de les plantes, i el nivell superior de l’oceà.

L’estabilitat model fou assajada amb tres simulacions en paral·lel, que donaren resultats similars.

La modelització dels embornals segueix les dades d’albedo de l’European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. Un albedo superior a 0,7 es correspondria a una localitat sota glaç, en la qual no hi hauria cap embornal. Un albedo inferior a 0,7 es correspondria a terra lliure de glaç o a aigua. Per a les aigües no-glaçades (mar o llacs) s’assumeix una taxa d’embornal de 8,29 anys. Quan és de terra la taxa seria de 4,36 anys, segon la latitud o l’estació. En latituds mitjanes (23∘ – 66∘), el creixement vegetal es concentraria en els sis mesos estivals. En latituds equatorials l’embornal es produiria tot l’any.

El model SOCOL:14C-Ex computa la concentració d’àtoms de ¹⁴C en l’aire superficial en termes d’àtoms per metre cúbic. S’assumeix que tot el carboni atmosfèric es troba en forma de CO₂. La semivida del ¹⁴C és de 2,62·10¹¹ segons.

La modelització de l’esdeveniment del 12350 d.C.

L’estudi de Bard et al. (2023) es basava en un arbre situat a l’Europa sud-occidental. S’assumí arbitràriament que l’ESPE hauria tingut lloc el 20 de gener. El pic de radiocarboni s’hauria produït inicialment en l’estratosfera polar. Els valors atmosfèrics de radiocarboni haurien crescut durant dos anys.

La comparació amb les dades dendrocronològiques, suggereixen que l’esdeveniment del 12350 a.C. fou un 18±11% superor al 775 d.C. L’esdeveniment s’hauria produït entre l’hivern i la primavera del 12350 a.C., amb la data més probable situada en el 8 de març.

El pic de 12350 a.C. fou del 37‰ en termes de Δ¹⁴C. Les raons d’aquest major resposta es trobarien en la cobertura geomagnètica, els nivell de CO₂ i les condicions climàtiques.

La sensibilitat del Δ¹⁴C a un ESPE

Golubenko et al. contemplen quatre simulacions:
- un experiment de clima glacial amb camp geomagnètic feble (6,3·10²² A·m²).
- un experiment de clima holocènic i camp geomagnètic fort (9,5·10²² A·m²).
- un experiment de clima holocènic i camp geomagnètic feble.
- un experiment de clima holocènic i camp geomagnètic fort, assumint una concentració de CO₂ de 285 ppmv.

És l’efecte combinat d’un camp geomagnètic feble i un clima glacial el que explicaria que un ESPE lleugerament més fort que el del 775 d.C. produís un pic de radiocarboni molt més pronunciat en el 12350 a.C.

L’ESPE del 12350 a.C., no obstant, fou de grans proporcions. La fluència de SEPs amb una energia superior a 200 MeV seria de 1,4±0,15·10¹⁰ cm^-2. Un ESPE d’aquest nivell en els nostres dies tindria un impacte catastròfic sobre la nostra societat tecnològica, especialment pel que fa a les tecnologies basades en satèl·lits artificials. Golubenko et al. consideren que una estimació més precisa de l’ESPE del 12350 a.C. passa per fer avaluacions d’altres isòtops cosmogènics, com ara el clor-36 o el beril·li-10.

Els ESPEs del 12350 a.C., del 7176 a.C. i del 775 d.C. representen tempestes solars extremes. Deixen en no-res l’esdeveniment SEP més fort que hagi estat observat directament, el del 23 de febrer del 1956.

L’ESPE del 12350 a.C. pot ajudar a precisar la cronologia dels darrers temps del Pleistocè. Al mateix temps, ens comunica la potència que pot assolir un esdeveniment solar.

Lligams:

- New SOCOL:14C-Ex model reveals that the Late-Glacial radiocarbon spike in 12350 BC was caused by the record-strong extreme solar storm. Kseniia Golubenko, Ilya Usoskin, Eugene Rozanov, Edouard Bard. Earth and Planetary Science Letters 661: 119383 (2025).

Canvi climàtic i fauna salvatge

Zooologia: William J. Ripple, Christopher Wolf, Jillian W. Gregg i Erik Joaquín Torres Romero publiquen a la revista BioScience un report especial que revisa les amenaces que el canvi climàtic suposa per a la fauna salvatge. Reconeixen d’entrada que el canvi climàtic no ha estat la causa principal de la pèrdua de biodiversitat i del declivi de poblacions d’animals salvatges. Ho han estat més aviat la sobreexplotació de recursos i l’alteració d’hàbitats. El canvi climàtic antropogènic podria ésser, segons Ripple el tercer factor d’amenaça per a la fauna. Els desplaçament de temperatura i de patrons meteorològics ja comencen a fer-se sentir com a amenaça global per als ecosistemes. La cadena de factors que en resulta afecta la reproducció, migració i supervivència de la fauna salvatges, sumant-se al declivi general. És cert, però, que algunes espècies poden resultar beneficiades del canvi climàtic, però això no compensa les alteracions en la fisiologia, comportament, cicle vital, distribució i interacció entre espècies. Això és especialment visible en episodis de mortaldat massiva associats a temperatures excessives, onades de calor, incendis forestals, sequeres o inundacions. No tots els grups zoològics són igualment sensibles, però quan l’amenaça es fa sentir en una simultaneïtat d’espècies la disrupció i el col·lapse poden afectar ecosistemes sencers. Ripple et al. fan ús de dues bases de dades biodiversitat d’accés públic per examinar dades corresponents a 70.814 espècies animals agrupades en 35 classes. Una d’aquestes bases de dades és la de la Unió Internacional per a la Conservació de la Natura (IUCN).

Ripple et al. posen una sèrie d’exemple d’amenaces que el canvi climàtic suposa per a la fauna silvestre

La valoració de l’amenaça climàtica

William J. Ripple és membre del Department of Forest Ecosystems and Society at Oregon State University i del Conservation Biology Institute (Corvallis, Oregon).

Christopher Wolf i Jillian W. Gregg són investigadors associats en ecosistemes terrestres del Conservation Biology Institute.

Erik Joaquín Torres-Romero és enginyer en biotecnologia de la Universidad Politécnica de Puebla i del Tecnológico Nacional de México.

Els autors agraeixen el suport parcial que han rebut de Roger Worthington. Torres-Romero agraeix la beca que rep de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación de México.

L’article fou tramès a la revista BioScience el passat 28 de febrer, i fou acceptat l’11 d’abril.

Ripple et al. utilitzen el Catalogue of Life (CoL) com a font dels nombre d’espècies animals existents (i. e. no extingides) i descrites (i. e. amb nom científic) de diferents grups taxonòmics. Comparen aquest llistat general amb la Llista Vermella de l’IUCN per tal d’excloure’n aquelles espècies de les quals no hi ha dades suficients quant a la conservació, o bé aquelles que hom té per extingides (o extirpades del medi natural).

Obtenen, així, un llistat d’espècies animals valorades en la Llista Vermella de la IUCN. Dins d’aquesta llista consideren com a amenaçades aquelles que ocupen les categories de ‘vulnerable’, ‘en perill’ o ‘en perill crític’. Tenen en compte l’Esquema de Classificació d’Amenaces de la Llista Vermella per enumerar les espècies categoritzades sota una amenaça específica de canvi climàtic o de meteorologia severa. Val a dir que aquestes espècies típicament pateixen també altres tipus d’amenaces. Cal recordar, a més, que la valoració de la IUCN sol fer-se preferentment sobre espècies que se sospiten amenaçades.

En un futur, Ripple et al. proposen una modelització que tingui en compte aspectes filogenètics, geogràfics, de característiques, d’interacció amb altres amenaces i de correlació amb altres factors.

Animals en perill climàtic

Rippple et al. presenten una llista de 70.814 espècies animals que han estat avaluades en la Llista Vermella de l’IUCN sense caure en les categories de ‘dades insuficients’, ‘extingida en el medi salvatge’ o ‘extingida’. Això suposa tan sols el 5,5% de les 1.281.520 espècies animals descrites. Cal recordar que d’aquest milió llarg d’espècies descrites, 962.178 corresponen a insectes. De totes les 101 classes animals, tan sols 35 són representades en les 70.814 espècies avaluades. La diversitat animal existent a la Terra va segurament més enllà d’aquestes 101 classes i, en termes d’espècies, deu pujar a diversos milions.

De les 70.911 espècies de vertebrats enumerades al CoL, 51.512 són avaluades explícitament a la Llista Vermella de l’IUCN. Això suposa un 72,6% de cobertura.

Ben diferent és la situació dels animals invertebrats. De les 1.210.609 espècies catalogades, tan sols són avaluades en termes de conservació 19.302, és a dir un 1,6%.

De totes les espècies animals avaluades, el 23,9% es consideren sota l’amenaça d’extinció potencial. La Llista Vermella de la IUCN enumera 778 espècies recentment extingides, i 39 que ho han estat en el medi natural (és a dir, que tan sols sobreviuen exemplars en captivitat).

De totes les espècies animals avaluades a la Llista Vermella de l’IUCN, tan sols 3585 (un 5,1%) són considerades sota l’amenaça del canvi climàtic.

Ripple et al. analitzen aquest percentatge per a les diferents classes zoològiques. Han trobat que en sis classes zoològiques, un mínim del 25% de les espècies avaluades són amenaçades pel canvi climàtic. Es el cas dels Asteroidea (100%; amb 1 sola espècie avaluada), dels Merostomata (100% de 2 espècies avaluades), dels Hydrozoa (64% de les 14 espècies avaluades), dels Chilopoda (45% d’11 espècies avaluades), dels Anthozoa (35% de les 716 espècies avaluades) i dels Arachnida (26% de les 368 espècies avaluades).

De les espècies animals registrades sota l’amenaça climàtica hi ha 1774 espècies terrestres, 712 d’aigües continentals i 441 d’aigües marines. Les sequeres amenacen 1735 espècies; les alteracions d’hàbitat pel canvi climàtic a 1646 espècies; les tempestes o les inundacions a 924 espècies; i les temperatures extremes a 792 espècies.

Com que un augment de la temperatura mitjana té un efecte multiplicador sobre els esdeveniments meteorològics extrems, cal pensar que en els propers anys tendiran a augmentar les amenaces climàtiques sobre la fauna salvatge.

La Llista Vermella de la IUCN té un biaix taxonòmic. La majoria de les espècies són d’animals vertebrats, quan aquests suposen tan sols el 5,5% de les espècies animals catalogades. Així doncs, les xifres sobre espècies animals amenaçades pel canvi climàtic són una clara subestimació. És preocupant que entre els tàxons desatesos hi hagi espècies molt diferenciades evolutivament o endemismes de serralades alpines o d’illes.

Entre els tàxons desatesos hi ha els invertebrats marins. Els oceans reben de ple l’impacte del canvi climàtic en forma d’augment de la temperatura. Són els invertebrats bèntics (els del fons marí) els qui en són especialment vulnerables, ja que tenen una mobilitat limitada si els comparem amb els invertebrats que fan part del plàncton o del nècton. Si pensem en un phylum bèntic marí potser ens venen el cap els Bryozoa. De les més de 20.000 espècies catalogades de Bryozoa, no n’hi ha ni una que hagi estat avaluada en la Llista Vermella de la IUCN pel que fa al risc d’extinció. Com que la majoria de briozous són animals colonials calcificadors, qualsevol augment de la temperatura oceànica en perjudicaria la calcificació i el creixement.

Un altre grup típic d’animals dels bentos oceànic són els cucs tubícoles de la família dels serpúlids (dins del phylum dels anèl·lids). Aquests viuen dins de tubs de carbonat càlcic que normalment secreten ells mateixos. Moltes d’aquestes espècies construeixen esculls que fan d’hàbitat a una diversitat de vida marina. El canvi climàtic pot alterar la formació d’aquests tubs. De les 300 espècies catalogades de serpúlids tubícoles no n’hi ha cap que hagi estat avaluada en la Llista Vermella de la IUCN.

El panorama no és gaire millor en ecosistemes terrestres i d’aigües continentals. Hom ha calculat indirectament que gairebé la meitat de totes les espècies d’insectes que hi viuen seran extirpades de les regions actuals en el que queda de segle XXI. Comparativament, aquesta extirpació afectaria a una quarta part de les espècies de vertebrats.

El col·lapse de les poblacions d’animals salvatges

Ripple et al. consideren que el col·lapse de poblacions animals degut al canvi climàtic ja ha començat, i ho fa ja en un ampli rang de tàxons i de localitats. És un col·lapse silenciós, que amb prou feines hauria estat documentat.

Entre els casos documentats hi ha la caiguda del 90% de les poblacions de mol·luscs del litoral d’Israel. Això seria degut a l’augment de la temperatura de l’aigua.

També s’ha documentat la gran mortaldat de poblacions d’estel de mar gira-sol (Pycnopodia helianthoide) degut a una malaltia de consumpció associada a les altes temperatures del Pacífic Nord-Occidental del 2021. Aquestes calorades oceàniques afectaren especialment els invertebrats de la zona intermareal.

L’onada de calor marina del 2016 induí la mortaldat d’un 29% del sistema de la Gran Barrera de Corall d’Austràlia.

Des del 2018 s’ha reportat a la Mar de Bering la mortaldat de 10.000 milions de crancs de la neu (Chionoecetes opilio). La causa seria la inanició resultant de les onades de calor marina.

Les onades de calor haurien mort en els darrers anys unes 7.000 balenes iubarta (Megaptera novaeangliae) a l’Oceà Pacífic Nord.

De les 441 espècies animals marines que la Llista Vermella de la IUCN considera amenaçades pel canvi climàtic, 372 (el 84%) ho serien per temperatures extremes.

Al CoL hi ha registrades gairebé 300 espècies de borinots (Bombus spp), que juguen un important paper com a insectes pol·linitzadors. A Amèrica del Nord i a Europa l’augment de dies inusualment càlids seria un dels factors de l’augment de les taxes d’extinció local de borinots.

En el 2015 i el 2016 es registrà la mortaldat de 4 milions de somorgollaires comuns (Uria aalge) a la costa oest d’Amèrica del Nord. La causa era la inanició deguda a l’alteració de la xarxa tròfica induïda per una onada de calor marina extrema. L’onada de calor reduí en un 71% la població del bacallà pacífic (Gadus macrocephalus), a través de l’augment de la demanda metabòlica i de la reducció de preses.

Segons la Llista Vermella de la IUCN hi ha 603 espècies d’aigües continentals amenaçades per les sequeres. La majoria són peixos.

Un cas paradigmàtic d’extinció climàtica fou el del rosegador Melomys rubicola, endèmic de Bramble Cay, un cai de l’estret de Torres. L’augment del nivell de la mar associat al canvi climàtic n’hauria comportat la desaparició en la primera meitat de la dècada passada.

El canvi climàtic, juntament amb altres estressors antropogènics, afecta ecosistemes sencers. En són exemples els esculls de corall.

Ripple et al. consideren urgent bastir una base de dades global que reculli esdeveniments de mortaldat massives associades al canvi climàtic. Hom ja disposa d’una base de dades en aquest sentit per a la Mar Mediterrània.

També consideren necessari ampliar la Llista Vermella amb animals invertebrats. Recorden, a més, que la pèrdua d’hàbitats i la sobreexplotació són encara les principals amenaces per a la biodiversitat.

Lligams:

- Climate change threats to Earth's wild animals. William J Ripple , Christopher Wolf, Jillian W Gregg, Erik Joaquín Torres-Romero. BioScience biaf059 (2025).

- Catalogue of Life.

- IUCN.

La base bioquímica de la coloració taronja en el gat domèstic

Genètica: Hiroyuki Sasaki és professor de genètica de la Universitat de Kyushu. El seu grup de recerca treballa en epigenètica i imprompta genètica. Dins d’aquest grup, Hidehiro Toh ha liderat una recerca sobre el mecanisme molecular que hi ha al darrera de la coloració taronja d’alguns gats domèstics oferint una resposta en un article a Current Biology. La genètica clàssica havia determinat que aquesta coloració seguia una herència mendeliana vinculada al sexe, de manera que enuncià l’existència d’un locus O (orange). Aquest locus O provocaria la supressió de la pigmentació negra-bruna per una de taronja. Això es dedueix dels patrons de coloració carei i calico, on hi ha una alternança de clapes negres-brunes i taronges. Aquesta alternança en femelles seria mitjançada per la inactivació aleatòria d’un dels dos cromosomes X en els diferents llinatges cel·lulars que participen en la pigmentació del pèl. Tot i amb tot, fins ara no s’havia identificat el gen responsable. Toh et al. reporten que han trobat associada d’una manera estreta i exclusiva amb la coloració taronja una deleció de 5100 parells de nucleòtids dins d’un intró del gen ARHGAP36 del cromosoma X. Aquest gen codifica una proteïna activadora de GTPasa Rho. En la regió de la deleció trobem un possible element regulador altament conservat, sense el qual hi hauria una alteració de l’expressió del gen ARHGAP36. L’expressió d’aquest gen en teixits cutanis felins es vincula a la repressió de molts gens de melanogènesi, la qual cosa afavoriria un desplaçament pigmentari de l’eumelanina ‘negra’ a la feomelanina ‘rossa’. Toh et al. han trobat en models cel·lulars humans i murins que aquest gen pateix la inactivació del cromosoma X per un mecanisme de metilació d’illes CpG. Com que la deleció que han trobat és ben difosa entre gats domèstics amb coloració taronja, dedueixen que un origen genètic comú d’aquest fenotip.

En les gates calico hi ha una combinació de color negre, taronja i blanc. Toh et al. han trobat que la base molecular de la coloració taronja obeeix a una deleció en el gen ARHGAP36 del cromosoma X. Aquesta deleció altera l’expressió d’aquest gen, la qual cosa provoca un desplaçament pigmentari. El gen ARHGAP36, com la majoria de gens del cromosoma X, és subjecte d’una inactivació aleatòria en les femelles. El fet que aquesta deleció estigui ben distribuïda entre els gats indicaria un origen únic d’aquest fenotip.

La coloració del gat domèstic

El gat domèstic (Felis silvestris catus) és valorat com a animal de companyia, en el control d’animàlies i en investigació biomèdica. Hom assum que el seu origen remuntaria uns 10.000 anys a partir del gat salvatge líbic (Felis silvestris lybica).

La coloració és el tret més pregon de la variació fenotípica del gat domèstic. Els patrons de coloració del pèl obeirien a interaccions entre múltiples loci genètics. La genètica clàssica s’interessà aviat en els patrons d’herència d’aquesta coloració. De fet, la coloració taronja del gat domèstic posà les bases de la identificació d’un mecanisme d’herència lligat al sexe, el que avui es coneix com a herència vinculada al cromosoma X.

Així doncs resultà definit el locus O del gat domèstic. Aquest locus controlaria el mecanisme que provoca la supressió de la pigmentació negra-bruna pròpia de l’eumelanina per la pigmentació taronja-rossa de la feomelanina. Els patrons carei i calico, gairebé exclusivament femenines, contenen aquesta coloració taronja. En la patró carei hi ha alternança de clapes taronges i negres-brunes. En el patró calico hi ha alternança de clapes més extenses de colors taronja, negre-bru i blanc.

Aquestes alternances de color obeirien al fenomen de la inactivació del cromosoma X, que és un mecanisme epigenètic que equalitza la dosi gènica dels gens del cromosoma X en femelles (XX) i mascles (XY). Fou Mary Lyon qui suggerí aquest mecanisme, és a dir que un dels dos cromosomes X de l’embrió femení és seleccionat aleatòriament i inactivat en cadascuna de les cèl·lules embrionàries. Així en l’embrió femení es formen llinatges cel·lulars que tenen inactivat permanentment un cromosoma X o l’altre. Quan una femella té en un cromosoma X l’al·lel salvatge del locus O i en l’altre cromosoma X l’al·lel taronja, es forma un patró en mosaic. És per aquesta raó que els patrons carei i calico són propis de femelles heterozigòtiques per al locus O. No obstant, hi ha mascles carei i calico, cosa que s’explicaria per aneuploïdies del cromosoma sexual com la conformació XXY, situacions de quimerisme o mosaïcisme o mutacions somàtiques.

Per tal de conèixer quin és el gen que hi ha al darrere del locus O s’han realitzat en el passat estudis de mapatge genètic basats en marcadors de microsatèl·lits. Les dades indiquen que el locus O es trobaria en una regió de 9,7 Mb del cromosoma X. Les anàlisis d’haplotips d’aquests microsatèl·lits suggereixen orígens múltiples de l’al·lel O. L’ús d’un arrai d’ADN ha identificat un haplotip de 1,5 Mb associat a la coloració taronja. En aquest bloc hi ha uns 12 gens que podrien ser-hi al darrere, però de cap d’ells es coneix que pugui regular la síntesi de melanina.

Toh et al. han utilitzat en aquest estudi una altra aproximació basada en la comparació de seqüències genòmiques de gats amb color taronja (careis, calicos i altres) i gats sense color taronja. Amb aquesta comparació han identificat una deleció de 5,1 kb en un dels gens codificadors de proteïna de l’haplotip esmentat de 1,5 Mb que és associada estretament i exclusivament amb la coloració taronja. També han vist que aquest gen pateix la inactivació de cromosoma X en diverses espècies de mamífers.

Una recerca sistemàtica per seqüenciació genòmica

Toh et al. han seqüenciat mostres d’ADN de 18 gats, entre els quals hi havia 8 gats calico, 1 gat carei, 1 gat amb coloració blanca i taronja, i 8 gats sense coloració taronja. Les lectures obtingudes foren mapades en el genoma felí AnAms1.0, corresponent a un tabby platejat americà de pèl curt.

En la regió de l’haplotip de 1,5 Mb associada al locus O, Toh et al. compten 13 possibles gens codificadors de proteïna. En la comparació amb AnAms1.0, Toh et al. han trobat en els 10 gats amb color taronja un total de 2569 petites variants genètiques entre polimorfismes mononucleotídics i petites insercions/delecions. En els 8 gats sense color taronja hi han trobat 2073 variants.

Pel que fa a a les 2569 variants dels gats de pèl taronja, n’hi ha 594 que no són compartides amb cap dels 8 gats sense pèl taronja.

Dins del marc de la 99 Lives Cat Genome Sequencing Initiative, hi ha dades genòmiques de 7 gats sense pèl taronja, en els quals hi ha 901 petites variants respecte de AnAms1.0. En creuar el llistat de 594 variants amb aquestes 901, resulten 450 petites variants que serien exclusives de gats amb pèl taronja. És significatiu que cap d’aquestes 450 variants comporti una alteració de pauta de lectura, un canvi aminoacídic o la introducció d’un codó stop en algun dels exons dels gens codificadors de proteïnes.

Toh et al. passaren doncs a analitzar la seqüència de la regió de 1,5 Mb, identificant-hi una deleció de 5,1 kb que era present únicament en el grup de gats taronges. Aquesta deleció se situa en el primer intró del gen ARHGAP36. És present en tots i cadascun dels 10 gats de pèl taronja de l’estudi. No és present en cap dels 8 gats sense pèl taronja de l’estudi.

En el cas del 8 gats calico i el gat carei de l’estudi, l’esmentada deleció es troba en heterozigosi. Això explicaria perquè en aquests gats el pèl taronja apareix únicament en clapes.

Pel que fa a nou gats d’altres estudis, la deleció únicament és present en un gat calico, de nom Cali, i en el seu pare, de nom Orion. Cali tenia la deleció en heterozigosi.

En estudis previs s’havien identificat com a polimorfisme mononucleotídic més estretament associats a la coloració taronja aquell que correspon a la posició 108.984.866 de AnAms1.0 i a la 110.230.748 de felCat9. Aquesta posició es troba dins d’un intró d’ENOX2, el gen codificador de proteïna més proper a ARHGAP36.

Deleció i coloració taronja

Toh et al. analitzaren per PCR mostres d’ADN de 40 gats a la recerca d’aquesta deleció. Trobaren que tots els gats calico d’aquesta subpoblació (un total de 6, 5 femelles i 1 mascle), i tots els gats carei (un total de 5) presentaven la deleció en 1 dels 2 cromosomes X. Així doncs, tots els calico i carei d’aquesta mostra presentaven la deleció en heterozigosi, incloent-hi el gat calico mascle, que probablement tindria una aneuploïdia XXY.

Dins d’aquests 40 gats, n’hi havia tres de pèl taronja sense clapes negres-brunes. En aquest cas la deleció era present en homozigosi (en femelles XX) o en hemizigosi (en mascles XY).

Dins d’aquests 40 gats, n’hi havia 26 sense pèl taronja. En cap d’ells no era present la deleció.

Si sumem els dos estudis, el de seqüenciació genòmica i el de PCR, tenim un total de 58 gats, 24 amb pèl taronja i 34 sense pèl taronja. Entre aquests gats la connexió entre la deleció i la coloració taronja és del 100%.

Si encara afegim les dades de 9 gats d’altres estudis, la xifra és de 67 gats, 26 amb pèl taronja i 41 sense pèl taronja. El vincle entre la deleció i el pèl taronja roman encara al 100%.

Pel que fa als 450 polimorfismes mononucleotídics esmentats com a exclusius del grup de gats de pèl taronja, només n’hi ha un que sigui compartit pels 10 gats de pèl taronja amb seqüenciació genòmica. Es tracta de la substitució C>T de la posició 109.185.709, situada a uns 500 pb en direcció 5` de la deleció esmentada.

Si hom amplia la base de dades als 258 gats dels quals es disposa de seqüència genòmica completa, la presència de l’esmentada deleció de 5,1 kb és present en 61 gats. D’aquests 61 gats n’hi ha 12 mascles que la presenten en hemizigosi, 12 femelles que la presenten en homozigosi i 28 femelles que la presenten en heterozigosi. Tots aquests 61 gats presenten el polimorfisme esmentat. Pel que fa als 197 gats sense la deleció, no n’hi ha cap que tingui el polimorfisme mononucleotídic esmentat. Val a dir que les 28 femelles heterozigotes per a la deleció també ho són per al polimorfisme mononucleotídic. Les dues mutacions es troben dins del mateix intró del gen ARHGAP36.

Elements ultraconservats de la regió delecionada

La seqüenciació pel mètode de Sanger de dideoxinucleòtids de productes de PCR confirmà la deleció. Es tracta d’una deleció de 5076 nucleòtids, que va de la posició 109.186.183 a la posició 109.191.258.

La comparació amb genomes no-felins, indica que dins d’aquesta regió hi ha una seqüència de 436 nucleòtids amb una forta conservació evolutiva. Segons dades del projecte ENCODE, en aquesta seqüència hi ha un clúster de llocs hipersensibles a la DNAasa I en cèl·lulers de neuroblastoma humà i clústers que respondrien a factors de transcripció com GATA2/3, max interactor 1, MXI1 i RCOR1. En aquesta llista de factors de transcripció n’hi ha d’activadors (GATA) i de repressors (MXI1 i RCOR1). Cal pensar que es pugui tractar d’un element cis-regulador, que pugui funcionar bé com a estimulador de la transcripció o com a repressor.

Pel que fa al polimorfisme mononucleotídic de la posició 109.185.709, aquest no es troba en una regió conservada entre espècies.

Toh et al. pensen que la deleció de 5,1 kb eliminaria una regió reguladora crítica. Sense aquesta regió reguladora hi hauria una alteració de l’expressió de gens propers, particularment de ARHGAP36.

Correlació negativa entre l’expressió del gen ARHGAP36 i gens de melanogènesi

Toh et al. prengueren mostres de pell de les orelles de tres gates calico d’aquest estudi (19, 20 i 22). Hi feren una seqüenciació d’ARN. Analitzaren els nivells d’expressió dels 13 gens codificacions de proteïna de la regió de l’haplotip. El gen ARHGAP36 era exclusivament expressat en la regió taronja de la pell. En canvi, tots els altres gens s’expressaven tant en la regió taronja, com en la negra-bruna o en la blanca.

El gat 1 de l’estudi, que era una femella calico, es va morir a les 3 setmanes de vida per raons desconegudes. Toh et al. en la necròpsia obtingueren mostres de teixit cutani. Les dades de seqüenciació d’ARN indicaven que el gen ARHGAP36 era expressat persistentment en les zones de color taronja, mentre que l’expressió en les regions negres-brunes era variable o, en un cas, inexistent.

Aquest patró d’expressió del gen ARHGAP36 era seguit també pel gen IGSF1, localitzat en una regió propera. Val a dir que el gen IGSF1 és de molt baixa expressió, amb menys de 0,6 fragments per kilobase d’exó per cada milió de lectures mapejades.

En les mostres de pell, l’única isoforma d’ARN missatger del gen ARHGAP36 és ARHGAP36-203. En les zones de pèl taronja, l’expressió d’ARHGAP36 es fa més constant. Toh et al. pensen que aquesta expressió constant promouria el canvi en la síntesi de pigments, afavorint la producció de feomelanina en detriment de l’eumelanina.

Segons la base de dades GTEx, ARHGAP36 i IGSF1 tenen la major expressió en teixits neuro-endocrinològics, com ara l’hipotàlam, la glàndula pituïtària o la glàndula adrenal. La proteïna IGSF1 fa part de la superfamília d’immunoglobulines, i defectes d’aquest gen produeixen en humans un cas d’hipotiroidisme vinculat al cromosoma X.

ARHGAP36 codifica una proteïna de la família de proteïnes activadores de la GTPAsa Rho. No obstant, sembla que la proteïna ARHGAP36 no té aquesta activitat. Sí que és capaç, en canvi, de mitjançar i activar la senyalització Hedgehog (HH) i de suprimir la senyalització PKA. Aquestes vies de senyalització són importants en el desenvolupament del fol·licle pilós i en la melanogènesi. Alteracions en el gen ARHGAP36 s’associen en humans amb la síndrome de Bazex-Dupré-Christol vinculada a cromosoma X.

L’estudi de correlacions d’expressió assenyala que en mostres de pell hi ha 341 gens amb correlació positiva amb el gen ARHGAP36 i 517 amb correlació negativa. Entre aquests 517 gens n’hi ha d’implicats en la melanogènesi, com ara ADCY7, DCT, LEF1, TCF7, TYR, TYRP1, WNT10B, WNT3A, WNT5A, i WNT6. La subexpressió d’aquests gens afavoriria la síntesi de feomelanina en detriment de l’eumelanina.

La inactivació del cromosoma X afecta l’expressió del gen ARHGAP36

No tots els gens del cromosoma X són afectats per la inactivació que condueix a la formació del corpuscle de Barr.

En cèl·lules de fibroblasts derivats de embrions femenins de ratolí amb una deleció que impedeix la inactivació del cromosoma X és possible discriminar entre gens que pateixen la inactivació o els que no ho fan. El gen Arhgap36 sí que la patiria en aquest model.

En línies cel·lulars humanes derivades de limfoblastoides i fibroblasts, el gen ARHGAP36 (=FLJ30058) és sotmès a inactivació del cromosoma X.

La metilació del gen ARHGAP36

En les bases de dades de seqüenciació genòmica amb bisulfit d’humans i de ratolins és possible avaluar dades de metilació d’ARN. Les illes CpG (CGIs) del gen ARHGAP36 presenten una metilació superior en femelles que en mascles tant en humans com en ratolins. La metilació és més elevada quan el gen Arhgap36 es troba en un cromosoma X inactiu.

Toh et al. han fet seqüenciació genòmica amb bisulfit de mostres de pell de la gata calico 1, així com de cèl·lules de sang perifèrica de la gata 4 i del gat 10. També han revisat dades semblants del gat Boris publicades en un altre estudi. Les 362 CGIs dels promotors de gens del cromosoma X tenien una major metilació en femelles que en mascles. Les 6 CGIs del gen ARHGAP36 també eren més metilades en femelles que en mascles. Això no passa en gens del cromosoma X que escapen a la inactivació com és el cas de KDM6A, MED14, i DDX3X, i que tenen poca o gens de metilació en els dos sexes.

Les posicions 109.204.156 (A/G) i 109.204.409 (C/A), situades en un CGI de ARHGAP36, són polimòrfiques, la qual cosa permet destriar entre una inactivació aleatòria o una inactivació per imprompta. El patró indicaria que la inactivació és aleatòria.

L’origen d’aquestes variacions genètiques

Els 24 gats de l’estudi amb pèls de color taronja presenten la deleció de 5,1 kb. Tots aquests gats procedeixen de l’àrea metropolitana de Fukukoa.

Dels 61 gats dels 258 gats de la 99 Lives Cat Genome Sequencing Initiative que tenen aquesta deleció, tenim animals procedents dels Estats Units, d’Europa i de l’Orient Mitjà. La presència de la deleció en gats d’origen tan divers suggereix un origen comú del fenotip taronja.

El patró calico, a banda de clapes taronges i negres-brunes, té regions blanques. Hom sap que aquest blanc és el resultat de la inserció d’un retrovirus endogen felí dins del gen KIT del cromosoma B1. Toh et al. han comprovat que els 25 gats del seu estudi amb color blanc tenen, ni que en heterozigosi, aquesta inserció. La inserció és absent en els altres 33 gats.

El hàmster daurat (Mesocricetus auratus) té coloració taronja degut a l’activitat del gen Sly, del cromosoma X. Toh et al. han comprovat que Sly i Arhgap36 ocupen regions diferents en el cromosoma X.

Queda pendent per esbrinar de quina manera la deleció provoca una alteració pigmentària en el pèl. També queda per comprovar si hi ha gats de pèl taronja que no presenten la deleció. Un altre aspecte rellevant seria constatar si la deleció té altres efectes biològics més enllà de la coloració.

Lligams:

- A deletion at the X-linked ARHGAP36 gene locus is associated with the orange coloration of tortoiseshell and calico cats. Hidehiro Toh, Wan Kin Au Yeung, Motoko Unoki, Yuki Matsumoto, Yuka Miki, Yumiko Matsumura, Yoshihiro Baba, Takashi Sado, Yasukazu Nakamura, Miho Matsuda, Hiroyuki Sasaki. Current Biology (2025).

L’hidrogen triatòmic té una semivida de 150 segons a l’aurora infraroja de Júpiter

Planetologia: Jonathan Nichols és professor d’aurores planetàries a la School of Physics & Astronomy de la University of Leicester. És l’autor primer i corresponsal d’un article a Nature Communications sobre la dinàmica de l’aurora infraroja de Júpiter. En termes generals, les emissions aurorals d’un planeta són un indici de les interaccions en la seva magnetosfera i alta atmosfera. En el cas dels planetes gegants del Sistema Solar Exterior, són especialment rellevants en termes energètics les aurores que resulten de l’emissió de l’ió triatòmic de l’hidrogen (H₃⁺). Nichols et al. han fet mà d’observacions d’aquesta emissió auroral infraroja obtingudes pel James Webb Space Telescope (JWST), analitzant-ne la variabilitat a escales temporals que arriben a l’ordre de segons. També tenen en compte les observacions de les emissions d’ultraviolat que simultàniament ha recollit el Hubble Space Telescope (HST) per deduir que la semivida de l’ H₃⁺ auroral és de 150 segons. Aquest H₃⁺ auroral no pot radiar de forma eficient la calor dipositada per la precipitació auroral explosiva. Les imatges combinades del JWST i HST indiquen que la radiació de H₃⁺ és particularment eficient en una regió activa del crepuscle vespertí jovià, on no té la companyia d’emissions ultraviolades. En la regió auroral del crepuscle matutí observen polsos aurorals que es mouen ràpidament cap a l’est. També constaten pulsacions aurorals que es propaguen ràpidament al llarg de la cua de la petjada de Io, el satèl·lit galileà més proper al planeta. Nichols consideren que totes aquestes observacions permeten deduir una sèrie d’informacions al voltant de la magnetosfera i de la ionosfera de Júpiter.

Imatges representatives de les emissions de catió triatòmic d’hidrogen auroral en el pol nord de Júpiter obtingudes per la càmera d’infraroig proper (NIRCam) del James Webb Space Telescope

Les aurores jovianes

Les emissions aurorals es produeixen quan partícules energètiques carregades elèctricament accelerades en la magnetosfera d’un planeta impacten amb les capes altes de l’atmosfera, dipositant grans quantitats d’energia a través de col·lisions amb molècules atmosfèriques. D’aquesta manera, la localització i temporització de les emissions aurorals posen de manifest els processos energètics en la magnetosfera que condueixen a l’acceleració de partícules.

La qüestió del balanç energètic en les atmosferes dels planetes gegants del Sistema Solar Exterior dista molt d’ésser resolta. La temperatura de l’atmosfera superior de Júpiter, Saturn, Urà o Neptú és molt més elevada del que hom esperaria atenen a la radiació solar rebuda. La discrepància és de diversos centenars de kèlvins. Alguns pensen que la deposició energètica auroral participaria en aquest escalfament ‘endògen’.

A Júpiter la precipitació auroral energètica conduiria a la ionització d’hidrogen molecular diatòmic (H₂) formant-hi el catió dihidrogen (H₂⁺), que en reaccionar amb H₂ forma H₃⁺. A Júpiter la turbopausa o homopausa, que marca l’altura màxima hom domina la barreja turbulenta de l’atmosfera, es troba a uns 385 km de fondària. Per damunt de l’homopausa el H₃⁺ és destruït en reaccionar amb electrons. La semivida del H₃⁺ depèn de la taxa de recombinació dissociativa, la qual alhora varia segons la densitat d’electrons ionosfèrics, i per tant de la pròpia precipitació auroral. Diverses estimacions prèvies discrepen sobre aquesta semivida, situant-la les de la banda baixa en 4 segons i les de la banda alta en milers de segons. El H₃⁺ actuaria com un refrigerador en l’atmosfera superior, amb una emissió termal ro-vibracional forta en la banda de l’infraroig proper (NIR). Aquesta emissió termal dependria de la densitat i de la temperatura de H₃⁺. En condicions d’equilibri termodinàmic local cada molècula de H₃⁺ radia 0,5-5·10^-20 W. Això implicaria que vora la meitat de l’escalfament instantani de gas provocat per la precipitació auroral seria radiat pel H₃⁺.

Fa moltes dècades que hom disposa d’observacions sobre les emissions jovianes de H₃⁺ obtingudes per telescopis situats en la superfície terrestre. Ara bé, aquestes observacions integren imatges en finestres de més de 10 minuts. Una resolució típica de 0,5 segons d’arc es tradueix en 1500 km en les condicions més favorables (quan Júpiter es troba en oposició al Sol). Amb l’ús d’òptica adaptativa s’ha pogut augmentar la resolució a 0,2 segons d’arc i a 45-100 segons.

En l’actualitat hom disposa de la missió orbital Juno. El seu instrument de banda L, JIRAM, ha aconseguit imatges d’emissions de H₃⁺ d’una resolució de 100 km. Ara bé, les observacions de Juno cobreixen en cada imatge tan sols una petita porció de la regió auroral, que en total fa 50.000 km d’ample. Quan Juno es troba en el punt de màxim acostament a Júpiter (perijove), pot prendre una imatge en cada rotació de 30 segons. Això ha estat valuós per rastrejar la petjada auroral que genera Ganimedes.

Les emissions d’ultraviolat llunyà responen a l’excitació d’hidrogen atòmic i diatòmic per l’impacte d’electrons aurorals. L’instrument STIS del Hubble Space Telescope ha recollit aquestes emissions de Júpiter.

Pel que fa a les emissions d’infraroig proper de H₃⁺, Nichols et al. fan ús d’observacions obtingudes per la NIRCam del JWST sobre el pol nord de Júpiter. La resolució espacial és de 190 km, i la temporal de 3 segons.

La morfologia de l’aurora infraroja de Júpiter

L’emissió principal (ME) de l’aurora infraroja boreal de Júpiter és un anell d’aurora que envolta el pol magnètic. Aquest anell queda separat de la regió Swirl en el cantó corresponent a l’albada per la regió polar fosca (DPR). Hi segueix un regió activa corresponent al sector de migdia (NAR), consistent en un filament auroral polar. En l’altre extrem hi ha la regió activa del capvespre (DAR).

Una altra estructura remarcable és la cua de la petjada d’Io (IFP), que reflecteix magnèticament la distància orbital d’Io.

La temporalitat de l’aurora infraroja de Júpiter

La regió de l’emissió principal encarada al pol és marcada per variacions transitòries. Encara més variable és la DAR, amb una radiància mitjana de 170 ± 30 μW m⁻² sr⁻¹ i un gradient màxim de 60 μW m⁻² sr⁻¹ min⁻¹.

Nichols et al. defineixen com a extinció auroral les caigudes sobtades de radiància en regions localitzades per un factor de 2 durant 10 segons.

En la regió DPR apareixen polsos auroral de ràpid desplaçament cap a l’est, amb amplituds de 3  μW m⁻² sr⁻¹ i velocitat de 0,19° de latitud per segon (60 km/s, és a dir 20 vegades superior a la rotació planetària). Els polsos tenen una amplada de 30-40 segons, i van separats els uns dels altres per intervals vora 15° de latitud, amb període de 1,6 minuts.

En la cua IFP hi ha pulsacions longitudinals ràpides. Va a velocitats de 67 km/s.

Emissions infraroges i emissions ultraviolades

La comparació simultània d’imatges infraroges del JWST i imatges ultraviolades del HST mostren diferències regionals entre una i l’altra. La DPR és molt més fosca en la banda ultraviolada. La DAR no té una correspondència en la franja ultraviolada.

La comparació d’imatges ofereix la possibilitat de calcular en flamarades les corbes de llum de l’H₂ i de l’H₃⁺. Així estimen una semivida de l’H₃⁺ de 150 ± 4 segons.

L’aurora infraroja en el balanç energètic de l’atmosfera joviana

La morfologia de les aurores de H₃⁺ indica una variabilitat superior a l’estimada en observacions prèvies. Si la semivida mitjana és de 150 segons, en casos d’extinció es pot reduir a 29 segons.

El pic d’emissions de H₃⁺ tindria lloc a una fondària de 500 km. Nichols et al. fan una estimació de la densitat d’electrons ionosfèrics aurorals en aquest nivell: 5.8 × 10⁴ cm⁻³.

La semivida de 150 segons es massa breu com perquè H₃⁺ pugui radiar efectivament l’energia dipositada per la precipitació auroral. Nichols et al. avaluen que la radiació d’aquesta energia només seria del 15%.

L’emissió DAR té un flux superior a l’energia de la precipitació. Això indica que a la ionosfera auroral joviana tenen lloc altres processos. Com a possibles fonts alternatives de calor Nichols et al. contemplen l’arrossegament iònic i l’escalfament de Joule.

Lligams:

- Dynamic infrared aurora on Jupiter. J. D. Nichols, O. R. T. King, J. T. Clarke, I. de Pater, L. N. Fletcher, H. Melin, L. Moore, C. Tao & T. K. Yeoman. Nature Communications 16: 3907 (2025).

Difface: el genoma com a mirall del rostre

Genètica humana: En el 1900 el programa de la genètica era investigar l’heretabilitat de trets biològics. La genètica molecular de la segona meitat del segle XX va permetre entendre la base bioquímica d’aquesta heretabilitat. Tant es van perfeccionar les tècniques de seqüenciació genètica que s’obrí la porta de la ‘genètica inversa’, és a dir a reconstruir fenotips a partir de la informació genotípica. Això és el que vol fer Difface, una eina que permet la reconstrucció tridimensional d’un rostre humà a partir de dades de seqüència d’ADN. Fan Liu, Chunman Zuo, Sijia Wang i Luonan Cheng són els autors corresponsals d’un article a Advanced Science, que té com a primer autor Mingqi Jiao, on expliquen com s’ho fan. Jiao et al. entenen la morfologia facial com un marcador biomètric, sense ignorar el seu ús en la determinació de la identitat personal, tant en la vida quotidiana com en la ciència forense. La seqüenciació d’alt rendiment fa possible l’obtenció barata i ràpida d’informació genètica. Si les tècniques prèvies de seqüenciació genètica ja permetien la identificació unívoca d’una persona a partir de mostres biològiques desconegudes, què no serà possible ara. Difface s’inspira en les tècniques d’intel·ligència artificial de síntesi d’imatges a partir de text. Ho fa a través d’un model de multi-modalitat que sintetitza imatges facials tridimensionals exclusivament a partir de seqüències d’ADN. Utilitza un transformador i una xarxa de convolució espiral per cartografiar la relació entre polimorfismes mononucleotídics (SNPs) i trets facials. Jiao et al. l’han provada en una base de dades amb 9674 fenotips de xinesos Han de SNP i d’imatges facials tridimensionals. El model té la capacitat de predir l’evolució dels trets facials d’una persona a diferents edats.

Difface és capaç d’oferir una reconstrucció de novo del rostre d’una persona a partir d’informació de seqüència genètica. El punt de partida és una base de dades de polimorfismes mononucleotídics (SNP).

La genètica de la morfologia facial

La morfologia facial és un tret biomètric únic i característic de la persona. Té un component d’herència genètica.

El perfil d’ADN és una estratègia fonamental en la medicina forense, que permet identificar individus a partir de mostres biològiques.

El fenotipatge d’ADN parteix d’una seqüència genètica per deduir trets fenotípics, com ara el color dels cabells o dels ulls.

El rostre humà és integrat fonamentalment per ulls, nas, barbeta i boca. La seva morfologia respon a factors genètics i ambientals.

Jiao et al. contrasten la variabilitat facial de la població de la Xina amb la de la població dels Estats Units. La població de la Xina és de majoria Han, amb una homogeneïtat genètica que es manifesta en una menor variabilitat de la forma i pigmentació del rostre. En canvi, la població dels Estats Units és la d’un melting pot d’onades migratòries.

Tant en un context com en l’altre no és tampoc tasca senzilla la de deduir característiques facials a partir de dades genètiques. D’entrada, el coneixement sobre la genètica facial és limitat. D’altra banda, en la identificació facial participa tota una sèrie de trets biomètrics.

A la Xina s’han fet avenços per entendre la base genètica de la morfologia facial. Els estudis genòmics d’associació cerquen la identificació de loci genètics concrets que siguin rellevants per a la població Han.

En un sentit invers, però complementari, hom treballa en aprenentatge mecànic per aconseguir la identificació automàtic a partir d’un rostre humà de característiques com el sexe, l’edat, l’ascendència, l’orientació sexual, etc.

Jiao et al. expliquen que Difface s’ha mostrat efectiva sobre una base de dades de 9674 individus Han xinesos. La precisió de la reconstrucció augmenta quan hom complementa la informació genètica amb dades fenotípiques com ara l’edat, el gènere, l’índex de massa corporal, etc. El model ha ajudat a establir relacions entre trets de SNPs i regions facials.

Jiao et al. són conscients que aquesta tecnologia comporta reptes quant a la privacitat genòmica, amb implicacions ètiques i legals.

El funcionament de Difface

Difface és un model de multi-modalitat dissenyat per a reconstruir imatges facials tridimensionals a partir de fenotips de SNP. Empra un transformador i una xarxa de convolució espiral per cartografiar SNPs fins a transformar-los en núvols de punts tridimensionals.

En el procés d’entrenament, Jiao et al. empraren aprenentatge contrastiu per tal de construir l’associació entre imatges genètiques i imatges facials.

En el procés de construcció, Difface empra una xarxa de difusió per generar imatges facials humanes tridimensionals a partir de trets genètics de cada individu.

L’alineament de l’ADN amb imatges facials tridimensionals

L’avaluació es va fer amb escàners superficials de rostre de 9674 persones de tres cohorts independents de la Xina. D’aquestes persones hom disposava de dades genètiques de SNPs. S’identificaren així 7842 variants genòmiques associades significativament (P = 5 × 10⁻⁸) amb imatges facials tridimensionals. Aquestes variants eren considerades SNPs d’entrada, i constitueixen el vector SNP d’entrada de Difface.

Jiao et al. han comparat Difface amb els mètodes de Mahdi i de Sero. Els supera en termes d’identificació i de verificació.

Difface permet la generació d’imatges d’ADN i facials tridimensionals

Jiao et al. han calculat la distància entre els núvols de punts facials reals i els generats per Difface. L’error mitjà és de 3,52 mm.

L’addició a Difface d’informació sobre el sexe de l’individu redueix l’error mitjà a 3,06 mm. En afegir-hi, a més l’edat i l’índex de massa corporal, l’error mitjà es redueix a 2,93 mm. En canvi, si hom retira llavors la informació sobre SNPs, l’error mitjà puja a 7,03 mm.

En passar de la joventut a l’edat mitjana, el canvi de magnitud és de 1,430. En passar de l’edat mitjana a la vellesa el canvi és de 1,689. El canvi de la joventut a la vellesa és globalment de 2,415. Això es trasllada en una caiguda amb l’edat dels trets facials.

La reconstrucció individual d’imatges facials

Difface pot reconstruir individualment imatges facials amb el procés de difusió.

La morfologia nasal és particularment heretable. Per això, Jiao et al. estratifiquen els trets facials en dues categories principals, la nasal i la d’altres zones de la cara.

Jiao et al. conduïren un test cec amb 10 voluntaris. Cada participant havia d’identificar el rostre real corresponent a un rostre generat sintèticament dins d’una sèrie de rostres reals. Les sèries eren de 5, 10 i 20 cares. Si amb 5 cares, la taxa d’identificació correcta era del 75,6%, amb 20 cares això queia a 51,1%.

Jiao et al. empren un procés de punt determinantal (DPP) per quantificar la diversitat en els trets facials generats per Difface. Troben que es troba dins del marge de diversitat dels rostres reals.

La definició d’un conjunt de SNPs rellevants

En medicina forense no sempre és fàcil aconseguir un nombre elevat de SNPs a partir de mostres d’ADN. Jiao et al. posen a prova Difface reduint la base de dades de SNPs entre el 10% i el 90%.

Altres estudis han indicat que hi ha 107 variants genètiques associades amb la morfologia nasal. La morfologia nasal distintiva de les poblacions de l’Àsia Oriental, relativament plana i àmplia, respondria a adaptacions locals a factors ambientals i a la deriva genètica.

Quan Difface no pot accedir a més del 70% dels SNPs comença a errar la forma del nas, tant pel que fa al perfil com a la forma de la punta del nas.

Si al 100% de SNPs, Difface comet un error mitjà de 3,517 mm, quan ha de treballar sobre el 10% l’error puja a 3,957 mm. Els errors augmenten especialment en els punts de nàsion, subnasal i queilió. El perfil del nas, la forma de la punta nasal i l’aparença de les galtes decauen si disminueix el nombre de SNPs.

Enfortiment del model amb SHAP i GWAS

SHAP (SHapley Additive exPlanations) és un mètode basat en la teoria de joc cooperatiu. Pot assignar valors quantitatius a trets SNP individuals.

GWAS (Genome-Wide Association Studies) permet centrar-se en SNPs amb valors SHAP elevats. Així hom pot identificar SNPs vinculats a la direcció de la base nasal o a l’altura de l’arrel nasal.

D’acord amb l’anàlisi GO (Gene Ontology), els SNPs més rellevants són implicats en processos biològics com ara la ‘regulació de la transició d’epiteli a mesènquima’ i la ‘morfogènesi d’epiteli embriònic’. Són processos que influeixen en el desenvolupament ossi i muscular, en la vascularització i en la simetria. Vies com el ‘desenvolupament del sistema esquelètic’ o el ‘desenvolupament d’òrgan muscular’ són cabdals en la morfologia facial.

Línies de recerca futures

Jiao et al. creuen que cal la incorporació a Difface de variables com l’edat i l’índex de massa corporal. Això farà que Difface pugui simular de manera efectiva els canvis facials associats a l’edat, i també la capacitat de generar reconstruccions facials en un rang de tipus corporals possibles.

Difface s’ha desenvolupat en el context de cohorts xineses, però podria aplicar-se a altres contextos demogràfics.

Una eina com Difface comporta reptes ètics i legals. Podria aplicar-se a la reidentificació de dades genòmiques anonimitzades.

Lligams:

- De Novo Reconstruction of 3D Human Facial Images from DNA Sequence. Mingqi Jiao, Jiarui Li, Bingxu Zhong, Siyuan Du, Shuning Li, Manfei Zhang, Qibin Zhang, Zhongming Liang, Fan Liu, Chunman Zuo, Sijia Wang, Luonan Chen . Advanced Science (2025).

Una combinació d’anticossos com a protecció contra verins de serp

Immunologia: Tim Friede és director d’Herpetologia de Centivax, companyia liderada per Jacob Glanville. La col·laboració entre els dos remunta al 2017. Friede s’havia dedicat durant anys a auto-administrar-se dosis creixents de verins de serps, seguint l’estratègia del mitridatisme. Comprovà que havia adquirit una bona dosi d’immunitat a la mossegada de serps, i fou per això que entrà en contacte amb la comunitat immunològica. Glanville publica ara com a primer autor un article a la revista Cell en el que mostren com una còctel de varespladib i d’anticossos procedents de la sang de Friede són capaços de conferir protecció al verí de serps. Glanville et al. reporten, doncs, un mètode sistemàtic per a la construcció d’un antídot d’ampli espectre contra mossegades de serps verinoses. La clau ha estat la identificació d’anticossos anti-toxina neutralitzants d’ampli espectre en el sistema immunitari de Friede. Aquesta neutralització àmplia de toxines s’explica a través del reconeixement d’interfícies conservades entre toxines i els seus respectius receptors. El còctel de Glanville et al. consta de tres agents i bloqueja l’enverinament per la mossegada de 19 espècies de serps.

L’enverinament per mossegades de serps

Glanville et al. recorden que l’enverinament per serp és una malaltia tropical negligida. Cada any moren 100.000 persones per aquesta causa, i unes altres 300.000 queden permanentment discapacitades. Al darrera hi ha fins a 600 espècies de serps, i per això hom cerca la consecució d’un antídot universal. S’han investigat amb aquesta finalitat anticossos neutralitzants d’ampli espectre, així com inhibidors químics d’espectre igualment ample.

En la solució que proposen Glanville et al. tenen un paper clau els anticossos neutralitzants que han recuperar de limfòcits B de memòria de Tim Friede, un donant humà hiperimmune gràcies a l’exposició extensiva a verins de serp. Aquests anticossos reconeixen epítops neutralitzants conservats en neurotoxines de serp. L’anàlisi cristal·logràfica indica que aquests anticossos mimetitzen les interfícies d’interacció entre les neurotoxines i la seva diana favoritat, el receptor nicotínica de l’acetilcolina.

En el còctel proposat també participa el varespladib, un inhibidor de la fosfolipasa. El còctel de tres components és capaç de rescatar animals que han estat exposats a verins de serp. Glanville et al. ho han provat contra una sèrie de 19 espècies verinoses de la família dels elàpids.

La recerca d’un antídot

El tractament estàndard contra la mossegada d’una serp verinosa és l’administració d’un sèrum policlonal. Aquest sèrum s’obté d’animals immunitzats contra el verí d’una o diverses espècies de serp. Diem que és policlonal perquè en el sèrum hi ha una diferents clons de limfòcits que produeixen anticossos que bloquegen l’acció de les toxines contingudes en el verí.

Aquesta seroteràpia anti-verí és sovint efectiva. Glanville et al., però, recorden que hi ha més de 600 espècies de serps verinoses, de manera que per a la majoria hom no disposa d’un sèrum específic. En molts contextos no és possible identificar l’espècie responsable d’una mossegada. D’altra banda, l’ús de sèrum no-humà pot tenir efectes adversos, més encara quan s’utilitzen més d’una vegada en un pacient. És per evitar aquests efectes adversos que hom substitueix les IgG dels sèrums clàssics per fragments d’unió a antigen (Fabs). Ara bé, aquests preparats tenen una semivida més curta, de manera que un pacient pot requerir-ne més dosis. No hem d’oblidar tampoc que en aquests sèrums, els anticossos són únicament un 9-15% de les proteïnes presents.

En la tasca d’assolir un antídot universal hom ha de partir del fet que les 600 espècies de serps Toxicofera tenen una evolució separada que pot arribar als 167 milions d’anys. Val a dir, que de les 600 espècies, són 85 les que tenen una major rellevància mèdica, 31 inscrites en la categoria 1 de l’OMS i 54 en la categoria 2.

Cada serp verinosa produeix entre 5 i 70 toxines proteiques diferents. A més, dins d’una mateixa espècie, pot haver-hi un polimorfisme notable.

Per tot plegat, l’antídot universal hauria de consistir en un còctel d’agents neutralitzant d’ampli espectre, que fossin efectius contra les toxines de serp més habituals. Entre aquests agents hom pot considerar inhibidors de baix pes molecular. S’han fet avenços contra famílies de toxines com les 3FTXs.

L’estratègia originària de Tim Fried era la d’una addició iterativa de verins de la família dels elàpids. Els elàpids suposen la meitat de les espècies de serps verinoses (300 espècies de 50 gèneres diferents). El 80% del verí dels elàpids consisteix en 3FTXs i en PLA2s. Dins de les 3FTXs hi ha LNXs i SNXs, però en definitiva tenen en comú el mateix receptor: nAChRs. Les PLA2s són inhibibles per una sèrie d’agents farmacològics. L’acció global del verí és la interferència en la transmissió neuromuscular i neuronal. En mamífers, ocells, rèptils, amfibis i peixos provoquen la paràlisi i la mort. Però és en la interacció 3FTXs/nAChRs, on Glanville et al. confien trobar la clau del seu antídot universal.

El còctel que proposen cerca la combinació d’un anticòs neutralitzador contra LNXs, un anticòs neutralitzador de SNXs i un inhibidor de PLA2s.

En aquesta recerca generaren toxines recombinants de diversos elàpids. Els subjectes experimentals eren ratolins.

Els anticossos eren cercats en Tim Fried, que entre el 2001 i el 2018 es va autoadministrar fins a 856 dosis de verins d’elàpids. Fried donà 40 mL de sang. D’aquesta mostra de sang s’aïllaren les cèl·lules mononuclears.

El plasma de Fried era capaç de reaccionar contra un panell de toxines de serp de forma més pronunciada que un plasma control.

Glanville et al. han estudiat el repertori d’ADN de receptors de cèl·lula B. Fou així i per altres mètodes que trobaren els anticossos més ben disposats per a integrat aquest còctel, que constituiria el primer pas cap a assolir un antídot general contra les mossegades de serps verinoses.

Lligams:

- Snake venom protection by a cocktail of varespladib and broadly neutralizing human antibodies. Jacob Glanville ∙ Mark Bellin ∙ Sergei Pletnev ∙ Baoshan Zhang ∙ Joel Christian Andrade ∙ Sangil Kim ∙ David Tsao ∙ Raffaello Verardi ∙ Rishi Bedi ∙ Sindy Liao ∙ Raymond Newland ∙ Nicholas L. Bayless ∙ Sawsan Youssef ∙ Ena S. Tully ∙ Tatsiana Bylund ∙ Sujeong Kim ∙ Hannah Hirou ∙ Tracy Liu ∙ Peter D. Kwong. Cell (2025).