El catedràtic de Física de la UB Fèlix Ritort, que va canviar els vidres d’espí de Giorgio Parisi per la pinces òptiques de Carlos Bustamante, explica la feina que fa a l’Small Biosystems Lab que dirigeix.
Escolta-ho aquí:
Aquesta és la transcripció aproximada d’aquest fragment:
Josep Maria Camps Collet (JMCC): Canviant de tema, m’agradaria que m’expliquessis a què us dediqueu, m’has explicat això de l’ARN… El fet del 2005 dir: jo fundo aquest laboratori, aquí sí que hi ha un objectiu, oi? Quin «purposefulness» hi havia, què és el que volies fer, ja fa 17 anys, que Déu n’hi dó.
Fèlix Ritort (FR): Ara faré un acte de sinceritat: quan vaig fer la tesi amb el Parisi, vaig començar el 1989, vaig anar a veure’l a Roma, tota una història molt interessant com vaig acabar allà, vaig treballar fins l’any 2001 aproximadament, uns 12 o 13 anys treballant amb la teoria dels vidres d’espí, sistemes desordenats, sistemes fora de l’equilibri… hi ha tot un aspecte molt important dels sistemes desordenats i és que mai s’equilibren i llavors hi ha tot un aspecte de la física que s’anomenen sistemes fora de l’equilibri. I em vaig donar compte que… a tots ens passa, als científics, tu quan ets jove fas una tesi doctoral, t’especialitzes, si pots guanyes una oposició, en el meu cas vaig ser professor a Barcelona, fas una carrera…
Però llavors arriba un moment que has de canviar, has de matar per dir-ho d’alguna manera la teva joventut i decidir què vols fer per tu mateix. I jo estava una mica cansat de tanta teoria, perquè era tot molt teòric, i hi havia unes disputes que ara no cal parlar-ne, hi havia molta gent en contra de la teoria de Parisi, que ara es deuen estirar una mica els cabells perquè han vist que li han reconegut, però hi havia molta oposició a les seves teories en aquells anys. També és veritat que Parisi de vegades tirava pel dret i es va convertir una mica en una lluita entre sectes, jo quan veig sectes llavors ja no m’agrada, a mi m’agrada que hi hagi… El mestre absolut és la natura, no és el que jo pensi, o si jo soc Einstein, o soc aquest, o soc l’altre, la natura és la nostra mestra absoluta. Per això la física, la química, la biologia són ciències experimentals.
Bé, en qualsevol cas jo vaig voler canviar i obrir-me a un camp nou, i llavors vaig decidir fer experiments. I en aquell temps… canviar de camp, vaig començar a experimentar amb coses, espectroscopia, òptica, vaig començar a mirar coses d’econofísica, però al final em va atraure l’atenció tot això de la manipulació de molècules individuals, hi ha unes tècniques, que per cert també a l’any 2018 vaig estar a Estocolm pel premi Nobel, perquè vaig nominar, en una altra àrea diferent, una altra persona que després va ser reconeguda, que era el descobriment de les pinces òptiques, i vaig agafar i per circumstàncies de la vida me’n vaig anar als Estats Units, i ja sent professor vaig dir, sort de la distinció de la Generalitat que em van donar per poder dedicar-me encara a la recerca, vaig agafar i me’n vaig anar, com si comencés de zero, i vaig començar a fer una altra cosa, i vaig dir: jo vull fer els meus propis experiments i muntar el meu propi laboratori. I un dels científics que em va ajudar és Carlos Bustamante, que està a Berkeley, que també aquest és, ja ho dic aquí públicament, que segurament serà premi Nobel dels pròxims anys, no necessàriament de física, va tenir unes tècniques maquíssimes de manipulació de molècules.
Llavors em vaig posar allà a treballar, i el 2005 vaig muntar el laboratori, ha estat una feinada però ara funciona, està operatiu, i és la recerca que m’ha fet més independent a nivell personal i m’ha fet madurar com a científic. I ara, tornant cap al passat, perquè tenim aquesta cosa de voler convertir una de les rectes en cercle, ara vull tornar al principi, i ara vull trobar el Giorgio i dir-li: mira, he fet un experiment on demostro que hi ha trencament de simetria de rèpliques. M’encantaria fer aquest experiment, i crec que es pot fer. I si es pot fer és amb aquest tipus de tècniques físiques a nivell molecular. I per això m’interessa tot aquest estudi de la biofísica molecular, estudiar l’ADN, l’ARN, que són estructures desordenades, i m’agradaria molt mesurar, quantificar experimentalment el trencament de simetria de rèpliques a escala molecular. Perquè jo estic segur que existeix, perquè són sistemes desordenats a nivell microscòpic.
JMCC: Però amb quines eines es fa això?
FR: Es fa amb unes eines que es diuen pinces òptiques, aquesta tècnica experimental que permet atrapar, immobilitzar, capturar partícules molt petites, de plàstic, i ancorar-les amb llum, movent el feix de llum, unint aquesta boleta a una molècula i tirar la molècula. Són tècniques que se’n diuen d’espectroscopia, mesura d’espectres, d’alguna manera de força, mesuren forces, i tenim una resolució de piconewtons, 10 elevat a -12 newtons, un newton és un quilo, per tant és una força extremadament petita. I mesurem distàncies de desplaçaments de l’ordre del nanòmetre. Per tant tenim una mesura d’energies, l’energia es mesura com el producte de la força per la distància, com el treball mecànic, i un piconewton per un nanòmetre és 10 elevat a -21 joules.
Això és l’energia cinètica d’una molècula d’aigua, d’una, per tant mesurem les col·lisions moleculars, i per tant tenim una tècnica exquisida per mesurar energies extremadament petites, i per tant podem mesurar tota l’energètica dels sistemes moleculars amb una precisió comparable a la que tenen els sistemes macroscòpics amb les tècniques de mesura macroscòpiques. Però l’interessant és que podem mesurar sistemes físics desordenats a escala molecular amb una precisió absoluta i veure les conseqüències d’aquesta simetria de rèpliques a escala molecular. Jo crec que això seria molt maco. Això encara no s’ha fet.
JMCC: Clar, però se’m fa difícil pensar fins a quin punt… perquè l’important seria veure com actuen les molècules a dins de la cèl·lula, i com actuen directament a dintre del sistema que és la cèl·lula. D’això potser s’és molt lluny encara? O no?
FR: Clar, això és molt lluny, perquè mesurar… Efectivament, hi ha diversos tipus d’experiment en biologia molecular, en biofísica: els experiments ‘in vitro’, o ‘in vivo’, i ‘ex vivo’, ‘ex vivo’ és una cosa que té propietats de sistema viu, però el treus del sistema viu, seria estudiar un tros d’una cèl·lula, però morta. Una altra cosa és ‘in vivo’, estudiar les propietats d’un tros d’una cèl·lula en el seu entorn viu, mentre la cèl·lula està viva, després hi ha ‘in vitro’, que és agafar aquest tros de la cèl·lula, aïllar-lo i amb un tub d’assaig mesurar-ho amb altres coses, clar.
Però el nivell de complexitat que és molt més gran, més gran és ‘in vivo’, absolutament, després ‘ex vivo’, i després ‘in vitro’, el nivell de complexitat que s’observa que hi ha ‘in vitro’, que és matèria inert, però orgànica, trossos de matèria viva, fragments d’aquesta complexitat de la vida, no és tan diferent de la complexitat dels vidres d’espí, que en definitiva no estan vius, tampoc. Ja que la teoria dels vidres d’espí es va fer per sistemes magnètics, per sistemes inerts, també es pot fer per ‘in vitro’. Per tant, jo crec que ‘in vitro’ és el pas intermedi entre fer-ho amb un sistema ‘in vivo’ i fer-ho amb un sistema totalment inert, amb matèria inorgànica inert o amb un metall o amb el que sigui, que és el que es diu la matèria condensada, que és la disciplina de la física que estudia les propietats d’electricitat, propietats de transport, de calor, tèrmiques, el que sigui, de la matèria. És un punt intermedi, passar directament al sistema ‘in vivo’ no sé si es farà però em sembla que metodològicament és millor quedar-se en un punt intermedi.
Però dit això, si tu penses per exemple en el problema del dese nvolupament, com creix un organisme des de que des de l’ou, des del zigot, fins que es fa un organisme… van passant les setmanes, es van multiplicant, cada setmana es va multiplicant fins que arriba la blàstula i arriba tot aquest conjunt de cèl·lules, i després comencen a sortir els membres, les diferents parts del cos… Això en el fons és una cosa ‘in vivo’ totalment, però tota aquesta complexitat si hi ha alguna teoria primigènia que pot explicar-ho és la teoria dels vidres d’espí, perquè partint de matèria orgànica però desorganitzada, com pot créixer tot aquest organisme amb tota aquesta complexitat? Una mica com apareixen aquests estats en la simetria de rèpliques, no és tan diferent conceptualment, però això crec que jo no ho veuré. I per tant jo m’he de centrar en un punt intermedi en el que crec que hi ha més opcions de copsar. Però això arribarà algun dia? Doncs sí, d’aquí 100 anys possiblement…
JMCC: Suposo que faltaran més instruments científics per poder analitzar-ho…
FR: Més instruments, més científics, més científiques, més gent, d’això es tracta. I d’aquí a 100 anys possiblement arribarà, d’una forma… jo ho he resumit així, potser no serà així, però d’una forma semblant. Però que la teoria de Parisi, des d’aquest punt de vista, és la primera teoria que aborda aquesta complexitat des d’aquesta perspectiva, amb una projecció cap a la matèria biològica, per mi és gairebé natural, la meva intuïció em diu que és així, que és correcte.
Aquest és un fragment del segon programa de Sistema Gaia, pots escoltar-lo sencer en aquest podcast:
I aquí trobaràs la transcripció de la xerrada sencera:
Perquè Giorgio Parisi ha rebut el premi Nobel de Física 2021?
Sistema Gaia 