dilluns, 28 de gener del 2013

Quin és el tamany de l'univers?


 

 

 
 
 
 


 

El nostre univers va néixer en el Big Bang fa 13.772 milions d’anys amb un error de 59 milions d’anys. Els astrònoms calculen que la Via Làctia conté entre 200.000 i 400.000 milions d’estels.  Amb el telescopi Hubble s’ha observat una regió de l’espai que aparentment estava buida i desprès de 11 dies d’observació s’ha obtingut el que s’anomena Hubble Ultra Deep Field que conté nombroses galàxies.  Més tard s’ha fet una altra exploració més llarga i podeu comparar la diferència, el Extreme Deep Field conté moltes més galàxies. Extrapolant els resultats d’aquesta petita regió, l’estimació actual és que l’univers observable conté 176.000 milions de galàxies, però podrien ser un bilió.

 

Semblaria que el radi de l’univers observable és d’uns 13.700 milions d’anys-llum.( Nota 1) Però,  com que l’univers s’ha expansionat, de fet el radi de l’univers observable és d’uns 46.600 milions d’anys-llum. Aquest radi va creixent a mesura que la llum de les galàxies més llunyanes ens arriba i la tecnologia ens permet observar amb més detall aquestes galàxies.  Ara bé, com sabeu, per la llei de Hubble,  la velocitat a la que s’allunyen les galàxies és proporcional a la distància i endemés fa pocs anys s’ha descobert que l’expansió s’està accelerant. La conseqüència de tot això és que el màxim radi de l’univers observable en un futur és de 62.000 milions d’anys-llum. Fixeu-vos que tota l’estona hem estat parlant d’univers “observable”.  Els cosmòlegs teoritzen que aquest univers és part d’una realitat, pot ser eterna, molt més gran que pot incloure un gran nombre d’universos amb pot ser constants fonamentals diferents (com la velocitat de la llum, o la constant de gravitació), o lleis físiques diferents.

 

Però, tenim alguna esperança de detectar aquesta possible realitat més enllà de les fronteres de l’univers observable?  Fins fa poc es creia que l’univers era isòtrop (igual en totes les direccions) i homogeni (no hi ha cap punt privilegiat), això sí, si mirem l’univers a gran escala, és a dir uns 500 milions d’anys-llum.  Es l’hipòtesi més senzilla per a construir models cosmològics i la observació semblava corroborar-la. En els darrers anys, però, s’han descobert estructures a escales molt més grans que les dels cúmuls i supercúmuls de galàxies.  Per exemple, en el 1989 es va descobrir la “Gran Muralla”, una mena de filament de galàxies d’uns 600 milions d’anys-llum de longitud i també s’han descobert grans espais buits.  En els anys 80 també es va descobrir “el Gran Atractor” un lloc de l’espai que atrau a la Via Làctia i a milers d’altres galàxies en la seva direcció a velocitats de més de 20 milions de kms per hora.

 

Finalment, en el 2008 s’ha descobert el que s’anomena “Flux Fosc”, que podria ser la primera evidència d’una realitat fora del nostre univers observable.  L’anàlisi del CMB porta a  concloure que hi ha un vast moviment de cúmuls de galàxies en una direcció i que no troba explicació dins de l’univers observable. Observant el moviment de galàxies allunyades influenciades per la gravetat d’objectes la influència gravitatòria de la qual (o la llum de la qual) encara no ens pot haver arribat podem establir un pont que ens permet “observar” més enllà de l’univers observable.   Per a fer una analogia: si un professor en una classe no té accés a veure des de la pissarra el que passa al carrer,  però veu que els alumnes han girat el cap envers la finestra que a ells els permet veure el que passa fora, pot intuir, per exemple, que ha arribat el repartidor de gelats. Fascinant.

 

Nota 1 :  De fet,  no podem observar directament els primers 380.000 anys  (en aquell moment el diàmetre de l’univers era de 85 milions d’anys-llum) que és quan la densitat de l’univers va baixar per fer-lo transparent a la llum i d’aquella època és la famosa Radiació Còsmica de Fons en Microones,  o CMB radiation en anglés, l’estudi de la qual ha donat diversos premis Nobel.

dissabte, 19 de gener del 2013

Els arqueobacteris

Carl Woese
En el 1970 un científic poc conegut, Carl Woese, intentava trobar una manera de classificar els bacteris. Els bacteris no són fàcils de classificar perquè sovint els que semblen i actuen de forma similar tenen una història evolutiva molt diferent. Científics famosos havien abandonat aquest camp d'investigació sense arribar a resultats. Woese creia que els podria classificar mirant el seu material genètic, el seu RNA que constituia els seus ribosomes, allí on es produeixen les proteïnes de la cél·lula. Desprès d'una dècada de penosos treballs estava a punt d'establir l'arbre genealògic dels bacteris.

Aleshores va succeir un fet inesperat. Un col·lega, Ralph Wolfe, li va suggerir que provés el seu mètode en un grup inusual de bacteris que produeixen metà. Però quan Woese va estudiar-los va veure que els metàgens no eren bacteris! No tenien cap de les seqüències d'oligonucleòtids que Woese havia reconegut com característiques dels bacteris. Així és com va nèixer un altre nivell en la classificació de la vida per sobre del reialme: el domini. La vida es classifica a partir de Woese en tres dominis: els eucariotes, els bacteris i el tercer domini: Archea (arqueobacteris).
Strain 121, un arqueobacteri que resisteix 130 º C

Carl Woese li va dir al seu col·lega: “Wolfe, aquests éssers no són ni bacteris.” Fixem-nos en aquest moment. Només unes poques persones han viscut un moment d'aquesta magnitud quan es produeix una gran revelació per a la humanitat, moments que només han viscut persones com Einstein, Newton o Kepler. Carl Woese havia descobert un nou món de microbis que semblaven bacteris als nostres ulls, però que de fet eren físicament i bioquímicament tan únics que, al final, s'ha vist que eren més propers a nosaltres que als bacteris. Havia descobert una forma de vida totalment diferent aquí a la Terra.

Carl Woese va morir el passat 30 de desembre. Ha romàs un científic poc conegut no solament pel públic sinó inclús pels biòlegs que no són microbiòlegs. Alguns l'havien proposat per premi Nobel, però això ara ja no serà possible (pot ser el motiu sigui que no hi ha un premi Nobel de biologia sinó de medicina i fisiologia). Els arqueobacteris es troben a tot arreu malgrat que són tan poc famosos com el propi Woese: en el gel, en l'aigua de mar, en la terra, en nosaltres mateixos i mereixerien millor publicitat.

Considereu els següents punts:

Els arqueobacteris fan el DNA i el RNA de forma semblant a nosaltres, és a dir els eucariotes

Els arqueobacteris tenen polimerases, enzims que repliquen el DNA i el RNA, versions més senzilles de les polimerases que es troben en els eucariotes, i tenen unes proteïnes anomenades histones que no semblen existir en el bacteris. Això suggeriria que els eucariotes van evolucionar dels arqueobacteris.

Els arqueobacteris tenen unes membranes diferents de les dels altres éssers vius
Contenen isoprè en lloc d'àcids grassos i tenen glicerols que de diferent quiralitat dels dels bacteris, la qual cosa indicaria que aquests dominis es van separar fa molt de temps. Algunes propietats d'aquestes membranes les fa especialment resistents a altes temperatures i els àcids i possibilita la seva vida en aquests entorns extrems.


Explicació de la quiralitat: La quiralitat és la propietat d' un objecte de no ser superponible amb la seva imatge especular. En la imatge,  dues molècules quirals.
La misterosa absència de arqueobacteris paràsits i patògens
No s'han trobat ni patògens ni paràsits obvis en el domini dels arqueobacteris. Això no vol dir que no existeixin, ja que els arqueobacteris no han estat descoberts fins fa poc i ara hem vist que estan presents a tot arreu. Però és un tema sorprenent i interessant.
Pot ser la química arqueobacteriana és tan única que no està gaire adaptada a la vida dins d'altres organismes superiors? No, no sembla que aquest sigui el cas com veurem més avall. Hi ha , aleshores, alguna cosa fonamental en la seva química o el seu metabolisme? Hi ha un cas de possible parasitisme entre dos arqueobacteris, però sembla més aviat una simbiosi.
No obstant, això no vol dir que els arqueobacteris estiguin lliures de patògens, ja que sòn atacats per diferents virus.

Aquesta falta de patògens entre els arqueobacteris pot ser una de les raons per les quals Woese no va obtenir el premi Nobel que recordem és de fisiologia o medicina.
Els arqueobacteris són a tot arreu.
Quan es van descobrir es va pensar que eren extremòfils: vivien en ambients extrems de temperatura, acidesa, etc. Hi ha un arqueobacteri capaç de viure a més de 130 º C.
Ara hem vist que constitueixen el 40% de la biomasa microbiama dels oceans, pot ser constitueixen el 20% de tota la biomasa de la Terra i els trobem en els intestins dels mamífers i en la vagina. I ajuden a les vaques a trencar la celulosa i obtenir energia.
Constitueixen un nou món meravellós on encara ens queden moltes coses per a descobrir. Podríem dir: Gràcies Carl!