Biologia i Geologia AVENÇOS CIENTÍFICS DEL SEGLE XXI DICCIONARI CIENTÍFIC Aquest material és una obra col·lectiva concebuda , dissenyada i creada al Depar tament d ’ Edicions de Grup Promotor / Santillana , dirigit per Teresa Grence Ruiz i Anna Sagristà Mas. En l ’elaboració ha par ticipat l ’equip següent: EDICIÓ Belén Álvarez Garrido Daniel Mascairelli García Sí lvia Jofresa Marquès Serena Canal Figueras EDICIÓ EXECUTIVA Begoña Barroso Nombela Magda Belsa Hernández DIRECCIÓ DEL PROJECTE Antonio Brandi Fernández 3 E S O
Índex Avenços científics del segle xxi Fabricació «exprés» de vacunes contra la pandèmia de la COVID-19 4 L’alimentació del futur 6 El camí cap a un cor bioartificial 8 Premi Nobel per als investigadors del virus de l’ hepatitis C 10 Primer exoesquelet biònic per a infants amb paràlisi 12 Neurones artificials per combatre malalties cròniques 14 Dispositiu biomèdic per detectar el càncer de mama 16 Noves tecnologies sísmiques 18 Espais naturals intel·ligents 20 Avenços científics per frenar el canvi climàtic 22 Diccionari científic 25
Avenços científics del segle xxi
D’àcids nucleics (RNA missatger) BioNTech, Pfizer i Moderna Aquestes vacunes contenen part de les «instruccions» del virus que causa la COVID-19. Això permet a les cèl·lules mateix de l’organisme produir una proteïna que és específica del virus. De vectors vírics AstraZeneca, Oxford i Janssen, Johnson & Johnson Aquestes vacunes utilitzen un virus diferent i inofensiu per vehicular les «instruccions» del virus causant de la COVID-19. Això permet a les cèl·lules mateix de l’organisme produir la proteïna específica del virus de la COVID-19. Com s’han desenvolupat tan ràpidament les vacunes contra la COVID-19? ✓ Algunes vacunes contra la COVID-19 es van des- env o lupar ut i litzant mètode s i dènti c s al s qu e s’ han fet ser vir per a altres vacunes. Això significa qu e e s podran ut i litzar l e s e str ucture s exi st ents per fabri car vacun es contra l a COVID-19 en grans quantitats. ✓ Algunes vacunes contra la COVID-19 s’ han elab o ra t u t i l i t z a n t m è t o d e s n o u s qu e e n p o d e n au gment ar el v o lum i a c c el erar l a v elo c it at d e p r o d u c c i ó , e n c o m p a r a c i ó a m b a l t r e s t i p u s de vacunes. ✓ El s científ ics van poder accelerar algunes par ts d el pro c é s c ombinant di ferent s fase s d ’assajo s clínics o realitzant alguns estudis alhora . L’Agència Europea de Medicaments va començar a examinar les dades resultants fins i tot abans que les empreses li’n sol·licitessin l’autorització. ✓ S ’ h a n e f e c tu a t i nv e r s i o n s e n o r m e s p e r p o s a r ràpidament a punt vacunes contra la COVID-19. ✓ Les empreses estan augmentant la capacitat per produir ràpidament milions de dosis de vacunes autoritzades contra la COVID-19. Comissió Europea Fabr icac ió «exprés» de vacunes cont ra l a pandèmi a de l a COVID-19 > Explica què passa quan el sistema immunitari d ’una persona vacunada reconeix en el seu cos una proteïna que és específica d ’un virus. > Escriu un text breu sobre la importància que ha tingut el desenvolupament tan ràpid de vacunes contra aquesta pandèmia. Vacunes aprovades per la Comissió Europea De 10 anys a 1 : vacunes s egu res en un temps rè cord . 4
Luis Enjuanes, Isabel Sola i Sonia Zúñiga al Centre Nacional de Biotecnologia del CSIC (CNB-CSIC). «Les vacunes [que ja estan disponibles] són molt positives perquè proporcionen protecció, però no són perfectes; són susceptibles de millores. Per això cal continuar investigant i innovant i millorant [noves vacunes]». P re c u r s o ra d e l e s du e s p r i m e re s v a c u n e s a u t o r i t z a d e s c o n t r a e l S AR S - C o V- 2 i f a - b r i c a d e s a mb l a n o v a t e c n o l o g i a d ’ RNA mi ssatger, que han demostrat ser segures i eficaces. El 1984 va fer el primer gran pas en sintetitzar l ’ RNA mi ssatger, però a l ’ hora d’aplicar -lo s’ hav i en d e sa lv a r do s pro b l em e s imp or t ant s : una forta reacció inf lamatòria i una producció escassa de proteïna per part de les cèl·lules immunitàries. Van haver de passar molts anys de feina constant, entrega , fortalesa i grans esforços perquè Karikó i Weissman (col·laborador seu) aconseguissin , a Filadèlfia , liderar un important equip d’investigadors que va solucionar aquests problemes en obtenir un RNA modificat (2005) i embolcallat en nanopartícules lipídiques (2014) que en facilitaven l’entrada a les cèl·lules i que, posteriorment, s’utilitzarien en el desenvolupament de les vacunes. Associació Espanyola de Vacunologia Kat al i n Ka r i kó 1955. Szolnok (Hongria) Doctora en Bioquímica > Investiga i descriu com és la vacuna de l’equip de Luis Enjuanes. Les vacunes del CSIC El Consell Superior de Recerques Científiques (CSIC) treballa en tres prototips de vacuna . Mariano Esteban i Juan García Arriaza (CNB-CSIC). «Hi ha d’ haver diverses vacunes contra la COVID-19. No hi haurà una vacuna guanyadora —la guanyadora és la societat—, sinó una seqüència de diverses que s’aniran incorporant a poc a poc com a fàrmacs contra el SARS-CoV-2». Vicente Larraga, del Centre de Recerques Biològiques Margarita Salas (CIB-CSIC). «La cursa per aconseguir la vacuna és de resistència , no de velocitat». > Busca informació sobre Katalin Karikó. Descriu com va ser la seva vida acadèmica i professional fins que va aconseguir l’aprovació de les seves recerques. La ma re de l a vacuna cont ra l a COV I D -19 : tot hom pen s ava que e ra una boge r i a . E l Pa í s E l 2020 es van aprova r les dues pr ime res vacunes cont ra el SARS - CoV-2 obt i ngudes amb l a nova te cnol og i a de l’ RNA mi s s atge r. 5
Proven amb èxit les primeres neurones artificials Alain Nogaret, investigador de la Universitat de Bath i responsable de l’estudi , va explicar : «El nostre enfocament combina diversos avenços. Podem estimar amb gran precisió els paràmetres exactes que controlen el comportament de qualsevol neurona amb una gran certesa . Hem creat models físics del maquinari i hem demostrat la capacitat que tenen per imitar amb èxit el comportament de les neurones vives. El nostre tercer gran avenç és la versatilitat del nostre model , que permet incloure diferents tipus i funcions d’una gamma de neurones complexes de mamífers». Xataka Neurones ar t i fic i al s per combat re mal alt ies c ròniques Neurones fabricades amb silici Durant anys, un dels reptes més importants que s’ ha proposat la medicina ha estat crear neurones ar tif icial s capaces de respondre als impulsos generats pel sistema ner viós com si fossin cèl·lules reals. Ara , aquest projecte l ’ han dut a terme investigadors de la Universitat de Bath i la Universitat de Bristol (Gran Bretanya), juntament amb les universitats d’Auckland (Nova Zelanda) i Zuric (Suïssa). Aquest grup d’investigadors ha aconseguit crear petits xips de si lici que són capaços de respondre a aquest tipus d’impul sos, de manera que han esdevingut les primeres neurones artificials. El di sseny d’aquests xips de si lici ha estat un trebal l dif icultós, pel fet que s’ havien d’elaborar amb una precisió total de cara a crear els canals de ions biològics que ser veixen per generar respostes exactes com si es tractés d’una neurona real . Blogthinkbig E l 2019 es van des envol upa r les pr ime res neu rones a r t i fic i al s , un del s avenço s més impor t ant s del s úl t ims anys . > Explica com funcionen les neurones en el sistema nerviós. > Cerca més informació sobre aquest avenç científic i escriu un breu informe amb el que t’hagi semblat més interessant. «Fi n s a ra les neu rones han est at cai xes neg res , pe rò hem acon s egu i t obr i r l a cai xa neg ra i mi ra r - hi a d i n s » . 14
Les neurones artificials podrien curar malalties cròniques Aquesta tecnologia podria ajudar a reparar el s danys causats per algunes patologies, com ara la insuficiència cardíaca i la malaltia d’Alzheimer. Un punt important és que les neurones artificials no tan sols es compor ten com les neurones biològiques, sinó que només requereixen una milmilionèsima part de la potència d’un microprocessador, cosa que les fa ideals per als implants mèdics i altres dispositius bioelectrònics. L’ e qu i p e s t à d e s e nv o l u p a n t ma r c a p a s s o s i n t e l · l i g e n t s qu e n o només estimularan el bombament del cor a un ritme continu , sinó que uti litzaran aquestes neurones per respondre en temps real a les demandes imposades al cor, que és el que passa de manera natural en un cor sa . Altres aplicacions potencials podrien ser el tractament de patologies com ara la malaltia d’Alzheimer i malalties neuronals degeneratives en general . CORDIS . Comissió Europea > Creus que és important invertir temps i diners en la recerca mèdica? Explica per què. Nous avenços en la detecció i prevenció de l’Alzheimer Recerca en biomarcadors. Són indicadors biològics que es poden relacionar, en funció de la seva pre sènci a i int ensit at , amb el de senv o lupament d’una malaltia . La informació que ens proporcionen els biomarcadors pot ser crucial per prevenir l ’Alzheimer, ja que si s’analitza es poden detectar els canvis que s’esdevenen en el cer vell abans que n’apareguin el s símptomes. En el cas de l ’Al zhei - mer, els principals biomarcadors se centren en els nivells d’unes proteïnes determinades en el líquid cefalorraquidi , en l’acumulació d’aquestes proteïnes al cer vell i en els paràmetres d’imatge estructu ra l o fun c i ona l d e l c e r v e l l i l e s s e v e s reg i on s . Actualment, també s’estan estudiant altres tipus de biomarcadors, com ara els genètics o d’altres de potencialment detectables a la sang. El blog de la Fundació Pasqual Maragall Det ectar l ’Al zheimer precoç mirant el s ul l s. La t omo g ra f i a d e c o h e rèn c i a òp t i c a (O C T ) é s un a t ècni ca d ’ imat ge qu e oferei x l a possi bi litat d ’explorar l’ull a nivell gairebé histològic. Quan analitzem la retina de familiars de pacients amb Alzheimer, sense p èrdua de memòr i a p erò amb un alt ri sc genètic per al desenvolupament de la malaltia , es troben canvis de gruix a la regió central de l a retina , anomenada màcul a, encarregada de l a visió fina i de la percepció del color. Aquests canv i s en l a retina en di ferents fases de l ’Al zh eimer p ermet en fer un di a gnò st i c mo lt pre c o ç , ja qu e es det ect en en subject es sense simptomatologia c l í ni ca , p e rò amb un a l t r i sc gen èt i c d e p at i r l a malaltia . ABC > Investiga sobre l’Alzheimer i fes una presentació amb informació sobre aquesta malaltia i la importància prevenir-la. 15
25 Diccionari científic
A 26 A b s o r c i ó i n t e s t i n a l . Pa s d e l s nutri ents resultants de la digestió, a través de les parets de l ’intestí cap a la sang. Acomodació (ull). Canvi que es produeix en la cur vatura del crist a l · l í p e r q u è e l s r a j o s d e l l u m s’enfoquin correctament sobre la retina . A c t e re f l e x . R e s p o s t a m o t o r a ràpida i automàtica del si st ema ner viós davant un estímul . És un act e inv o lunt ari , qu e s’el abora i c o o rd i n a a l a m e d u l · l a e s p i n a l sense la intervenció del cervell. És la conducta motora més simple. Adaptació. Conjunt de modificacions estructurals, canvis en processos f isiològics o f ins i tot va- riacions de les pautes de conducta que permeten als éssers vius habitar medis molt diferents. Additiu alimentari . Substància química sense valor nutritiu que s’afegeix en petites quantitats als a l i m e n t s p e r e v i t a r - n e l a d e s - composició o modificar -ne el co- lor, l’olor o el gust. Adolescència. Període de la vida e n e l q u a l e s p r o d u e i x e n c a n - vis en el desenvolupament físic i p s i c o l ò g i c i e n e l s c o m p o r t a - ments socials, que abasta aproxima d am e n t e n t re e l s 1 0 i e l s 1 9 anys de vida . Adrenalina. Hormona secretada per la medul·la o zona interna de l e s g l à n d u l e s s u p r a r e n a l s . E n situacions d ’estrès , al arma , por, perill o fins i tot excitació, l’organisme allibera aquesta substància p e r p o d e r enf ront a r - s e a si tua - cions de risc. A l i m e n t . S u b s t à n c i a s ò l i d a o líquida que s’introdueix en l’organ i sm e i qu e a qu e st t ra n sf o rma per obtenir -ne nutrients. A l · l èrg i a . Re a c c i ó p e r j udi c i a l i exagerada del sistema immunitari a una substància que normalm e n t é s i n o f e n s i v a e n l e s m a - teixes condicions i quantitats. Al·lergogen. Substància que pot produir una resposta al·lèrgica . A l v è o l p u l m o n a r. E s t r u c t u r a pulmonar on es produeix l’inter - canv i de gasos re spirator i s , oxi - gen i diòxi d de carboni , entre l a s a n g i l ’a i r e c o n t i n g u t a l s p u l - mons. Amenorrea. Absència de menstruació. Del grec a, ‘negació’, men, ‘mes’, i rheos, ‘f luix ’. Anatomi a . Estudi de l e s carac- t e r í s t i q u e s d e l e s d i f e re n t s e s - tructures que formen el cos del s é s s e r s v i u s , d e l a s e v a f o r m a , localització i relació. Annexa. D it de l ’estructura que man t é un a re l a c i ó e st re t a amb un òrgan o el s òrgans principal s en un sistema . Anti conceptiu . Fàrmac , di spo- sitiu o mètode d’acció que e v ita l’ovulació, la fecundació de l’ovòc i t p e r l ’ e s p e r m a t o z o i d e o l a implantació de l’embrió. Anticòs. Proteïna produïda pels l imfò c it s B d e l a sang , qu e t é l a fun c i ó d e b l o qu e ja r l ’a c c i ó d e l s antígens.
RkJQdWJsaXNoZXIy