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Catalyst
January 2016 1
Student Science Journal - Journal étudiant scientifique
January 2016 | janvier 2016
Volume 6: Issue 3
2015
Catalyst
January 20162
THE TEAM | L’ÉQUIPE
Editor-in-Chief Vanessa Chinyere Nzribe
Production Manager Christine Wang
Rédacteur-en-chef Setti Belhouari
Deputy Editor-in-Chief Yen Tran
Assistant Production Manager Ashley Tenn
Website Manager Michael Leung
VP Media Ashley Chen
VP Promotions Ashley Tenn
Authors | Auteurs
Nicole Auclair
Setti Belhouari
Veronika Cencen
Sanmeet Chahal
Alex Chen
Ashley Chen
Winston Cheung
Emily Huang
Reilly Ische
Alanna Leale
Michael Leung
Linxi Mytkolli
Vanessa Nzeribe
Marc-Antoine Poirier
Danielle Robinson
Abigail Roberts
Mariko Sumi
Ashley Tenn
Yen Tran
Tina Yuan
Editors | Rédacteurs
Nicole Auclair
Alex Chen
Alya Hammami
Emily Huang
Natasha Kasulis
Alanna Leale
Olivia Magwood
Yen Tran
Tatsiana Yeuchyk
Connie You
Tina Yuan
Illustrations and Photographs
Veronica Cencen
John Evans
Lina Liu
Ashley Tenn
Yen Tran
Translators | Traducteurs
Sanmeet Chahal
Laila Fazal
Laura Rose Goodwin
Narmine Ait Hamou
Mihaela Tudorache
Hadjar Saidi
Featured | Sélectionné(e)s
Lina Liu
January Contents | Contenu de janvier
Science of 2015
PAGE 8
La chasse au trophée
PAGE 16
Dear Darwin
PAGE 17
And also...
Dearest readers,
I couldn’t be more excited to present to you the Cat-
alyst’s 5th Anniversary issue! Over the years, the Catalyst
has undergone many changes and developments, but the
essence of the journal persists. Our guiding principle has
remained strong: we share the love for science in an acces-
sible and entertaining with our peers. On this momentous
occasion, I would like to thank all Catalyst contributors,
old and new, our generous sponsors and partners, and es-
pecially our loyal readers. Without your support, we could
never have achieved today’s success. Many thanks.
Chers lecteurs,
Rien ne m’enchante plus que de vous présenter le
numéro du 5e anniversaire du Catalyst! Au fil des ans, le
Catalyst a subi de nombreux changements et dévelop-
pements, mais l’essentiel reste préservé. Notre principe
directeur est resté fort : nous partageons avec nos pairs
l’amour de la science d’une manière accessible et diver-
tissante. À cette occasion mémorable, je tiens à remercier
tous les contributeurs du Catalyst, anciens et nouveaux,
nos généreux commanditaires et partenaires, et surtout
nos fidèles lecteurs. Sans votre soutien, nous ne pourrions
jamais avoir atteint le succès d’aujourd’hui. Merci beau-
coup.
Vanessa Nzeribe
Editor-in-Chief
The Catalyst Student Science Journal
Letter from the Editor-in-Chief
Articles
4 Food Science: Wine
12 Viral Gene Therapy vs. Obesity
16 La chasse au trophée
Mesure de conservation ou menace évolutive?
18
Science de la bouffe: Le vin
20
Sun, Neutrinos and the End of a
Mystery
Research
Experiences
7 Science Travels
15 Voyages scientifiques
Entertainment
3 Comic Corner
6 Crossword Puzzle
6 Funky Fungi
Catalyst
January 2016 3
By: Lina Liu, 1st
year BIM
Comic Corner
Catalyst
January 20164
FOOD SCIENCE: WINE4th
year BCH
4th
year BIM
Test your trivia on pg. 6 with our
Wine Crossword!
White wine ferments the grape juice from non-colored
grape pulp without skin.
Red wine achieves its colour from crushed purple grape
skins along with the juice from the pulp.
Celebrating the New Year, this edition of Food Science
honours a historical drink, one that was created and
consumed since the ancient times. In addition to its
intoxicating effects, wine has been appraised for its aroma
and taste. While sipping on your alcoholic beverage, have
you ever wonder how wine was made? How did it achieve
such a refined profile? Delving into oenology, the science of
wine and winemaking, we shall explore the winemaking
process and its secret to good wine.
Wine Making
The Grape
Wine begins from the common grape vine, Vitis
vinifera. Every part of the grape contributes to the
flavour of wine. While stalks and seeds contain tannins
that contribute to the bitter notes in wine, the inner
pulp of the grape contains the sweet sugars. The pulp
of the grape also has tartaric acid and malic acid,
which gives wine its acerbic and refreshing taste. To
start quality wine making, a vintner must pick the right
grape and harvest time.
Harvest & Crushing
As the grapes grow, their sugar content is actively
measured to track harvest time. The ideal grape has the
right balance of sugar, acidity, and flavour
compounds. Once the right ripeness is reached, grapes
are harvested from the vineyards and sent off to the
winery for production.
Grapes are separated from their stalks for the
majority of wines. One method of separation is to pass
grapes through a rotary, leaving their stalks behind,
followed by a series of rollers to release the colourless
grape juice. Depending on the type of wine, the grape
will be processed and fermented differently.
Primary alcoholic fermentation
A key step in the flavour enhancement of wine is
primary alcoholic fermentation. Grape sugars like
fructose and glucose ferment with the help of added
yeast to accelerate ethanol fermentation: grape sugars
are converted into ethanol, releasing carbon dioxide
and heat. Fermentation can also start spontaneously
due to the natural yeasts in the grapes.
C6H12O6 (aq) 2 CH3CH2OH (l) + 2 CO2 (g) + heat
Winemakers may control the fermentation
conditions such as temperature to influence the wine’s
profile from colour to alcoholic content. Fermentation
starts at 20°C, but as heat is released from the process,
the temperature may rise to 32°C. The warmer
temperatures extract more colour, but yeast colonies
grow faster at cooler temperatures (20-27°C), releasing
higher alcoholic content. To monitor the progress of
fermentation, vats have hydrometers measuring the
wine’s density to indicate the proportion of sugar to
alcoholic content.
Maceration
Primary fermentation ceases when the grape
sugars become depleted. If extraction of colour and
flavour is insufficient, the wine mixture may be left
out to soak the skins, in maceration. Maceration aims
to saturate colour and flavour and is commonly
employed in red wine.
Secondary malolactic fermentation
Softening the taste, secondary fermentation
converts harsh malic acid into the milder tasting lactic
acid. Instead of yeast, bacteria cultures from the
genera Lactobacillus, Leuconostoc, or Pediococcus are
inoculated. Once vintners have achieved the desired
acidity, malolactic fermentation is quenched.
Food Science
Catalyst
January 2016 5
What is champagne?
Champagne is a sparkling wine, originating from the Champagne region
of France. Made using the Méthode Champenoise, wine is fermented
once more inside the bottle. The CO2 created by this fermentation
dissolves into the liquid to create the fizz.
Acknowledgements:
Our overview on oenology was made possible from
Graigner & Tattersall, 2005, unless otherwise cited.
Blending & Fining
Of the fermented batches, some will be blended
with other wines to create the perfect composition.
Once the desired composition of wine is achieved, it
must be refined by removing impurities.
So that the wine does not appear hazy, colloids are
removed through electrostatic interactions by adding
colloids of the opposite charge. Gelatin is an example
of colloid refinement. Excess tannins and phenolic
compounds can be removed by adding poly-
vinylpolypyrrolidone (PVPP), thus making the wine
less bitter and clearing colour in white wines to
prevent browning. If tartrates from the tartaric acid in
grapes have crystallized, these impurities can be
cleared by cold stabilization or seed crystals.
Finally, after precipitating out the impurities, we
proceed onwards to filtration.
Filtration
Across various stages in wine production,
filtration occurs to remove solid particles and
impurities from the mixture. Two important filtration
steps are racking and final filtration.
Racking transfers the wine from one vessel to
another in order to separate it from solid wastes. This
is usually done after fermentation or maceration.
Pomace and lees, which are crushed fermented grapes
and dead yeast cells respectively, are left behind in the
fermentation vat to be transformed into fertilizer.
Sterilization
Before being packaged into wine bottles, the wine
must be sterilized or even pasteurized for safe
consumption. For wines with residual sugars like
dessert wines, it passes through a membrane to be
aseptically filtered into a bottle. Wines high in alcohol
can go through thermotic bottling, where yeast and
bacteria are killed at 54°C and the alcoholic
discourages any re-growth. Otherwise, as a stringent
option, wine is flash pasteurized by heating at 95°C for
2 min then rapidly cooled for the heat shock to kill all
microorganisms. Sulfur dioxide (SO2) is added as the
final preservative to inhibit yeast and bacterial activity.
Maturation & Bottling
Inexpensive wines intended for early drinking tend
to have a harsher profile than matured wine. As wine
ages, tannins breakdown and the acidity reduces, and
so wine refines with age. Wine batches may be left in
oak barrels to absorb complex flavours like vanillin.
After passing the maturation time, the finished wine is
then drained into bottles and closed with a cork.
Illustrator: Alanna Leale, M. Sc. candidate in BIO
Now that we have our finished wine, join us on pg.6
to learn how to critique it in wine tasting.
Food Science
Catalyst
January 20166
Across
4. These harmless crystals deposited in wine can be removed
by cold stabilization.
7. ____ wine is produced by fully crushing, fermenting, and
pressing the grape skins to extract flavour and colour.
8. Dead yeast cells.
9. The agent for fermentation which enhances the flavour and
alcoholic content in wine.
10. Remaining grape solids, or waste products, after
fermentation in wine production which can be used as
fertilizer.
12. Grapes are cultivated on this plantation.
15. The process in which glucose and fructose are converted
into ethanol by yeast.
17. A process which fully extracts colour and flavour to make
intense red wine.
18. The geography, climate, and plant genetics which
influence special characteristics in wine.
19. This type of fermentation softens the taste of wine
Down
1. A technical term for a winemaker.
2. A special type of sparkling wine.
3. Wine is transferred from vessel to vessel to separate
unwanted solid wastes using this method.
5. To inhibit yeast and bacterial activity, this common
preservative is added to wine.
6. A refining agent used to remove colloids and haziness in
wine.
11. The process that follows de-stemming in order to render
the grape solids soft and exposed for fermentation.
12. The process of winemaking.
13. A person who is specialized in the science of grapevines
and the management of vineyards.
14. Wine making begins with this plant species.
16. _____ wine is fermented from grape juice, but not grape
skins.
Kingdom: Fungi
Division: Basidiomycota
Class: Agaricomycetes
Subclass: Hymenomycetes
Order: Agaricales
Family: Entolomataceae
Genus: Entoloma
Species: E. hochstetteri
Binomial name: Entoloma hochstetteri
Common name: Blue mushroom
This species, native to New Zealand and India, is known
for its distinctive blue colour, caused by three azulene
pigments. Its cap grows up to 4 cm in a conical shape,
and is found on the reverse side of the $50 New Zealand
bank note!
Year
BCH 2nd
Year
BCH
FOOD SCIENCE: WINE
When appreciating good wine, there are four components:
 Appearance: Look into the glass for colour and clarity.
 Aroma: Swirl the glass and smell the wine. Does the scent identify
with a particular ingredient?
 Taste: Sip the wine and enjoy the in mouth sensation.
 Finish: Exhale through your nose to reveal the aftertaste.
Cooking wine is wine meant as an ingredient
rather than a drink. Adding cooking wine can help
flavour, simmer, or moisten foods.
Visit our website at uocatalyst.wordpress.com
for crossword answers.
Wine Tasting
Catalyst
January 2016 7
or the week of November 14, 2015, I
was fortunate enough to be one of four
volunteers approved through uOttawa’s
“Science Travels” program to visit the
tiny Cree towns of Eastmain and
Waskaganish, Quebec. In this adventure
of a lifetime, I presented science and
engineering-related activities to
indigenous children and youth in the two
communities.
Not surprisingly, the most popular
and enthusiastically accepted activities
were the chemistry magic shows. It is
always fascinating for children, and
almost anyone else, to watch a baking
soda “rocket” shoot into the air, or
polyacrylate powder suck in water to form solid goo before
their eyes. Due to the range of topics and activities
included in the program’s activity kits, the teachers and
educators often ended up learning as much as the students,
while also finding new, effective ways to teach their class.
Logically, more interactive activities, rather than power-
point presentations and quizzes, yielded more positive
responses.
Perhaps slightly unexpectedly, the apparent response
of senior high school students was often not quite as
enthusiastic, even with the most interactive and
fascinating of activities. Senior grade teachers very openly
expressed their faulted assumption that their students
were lacking in motivation, and uninterested in science. It
would certainly be unjust to hold the youth or their
families solely accountable for this. While their initial
behaviour seemed to indicate apathy, our team found that
connecting with them as peers had a very positive impact.
Furthermore, it was essential to integrate the knowledge
which we were passing on with things familiar and
applicable to their lives. Some of the teachers suggested
very traditional subjects, like “hunting and construction for
boys, and childcare or nursing for girls,” (Alain Lajoie,
teacher at Wiinibekuu Secondary School, Waskaganish).
These suggestions however may not be ideal for the
current generation of high school students, and not to
mention difficult to incorporate into the Science Travels
activities.
is a M.Sc. candidate in
Biomedical Engineering.
Personally, the main topics to focus on are health and
nutrition, in which a wide range of relevant “Science
Travels” activity kits are available. Not only does the
involvement of food raise interest in the students, but also
diet-related health is a growing problem in several remote
communities. Examples such as the transition to a more
“modern” lifestyle, the harsh weather conditions, financial
and geographical constraints to fresh, healthy food, along
with lack of associated education, have contributed to an
evident rise in obesity rates. According to the Popular
Report for the Cree Nation of Eastmain in 2007, 89% of the
population was overweight, with 70% being considered
obese (Trépanier, 2012). For the Cree Nation of
Waskaganish, the larger of the two communities visited,
the Popular Report claims in 2008, 72% of the population
was overweight, with 42% being considered obese
(Atikessé, 2012).
Therefore, I strongly believe that through interactive,
educational programs like Science Travels, we could bring
forward a major positive influence in health and food
science advocacy. In the long term, these communities will
receive significant support to function with the necessary
independence and strength required for their situation.
F
Photograph by: Veronika Cencen
Science Travels
Catalyst
January 20168
Scientists in 2015 had
launched the year by
discovering a revolutionary
way to treat infections: for
the first time in over 30
years, teixobactin, a new
natural antibiotic has been
discovered (Knapton, 2015).
Teixobactin, found in a soil
screen, acts by inhibiting
bacterial cell wall production
(Ling et al., 2015), like the
peptidoglycan cell walls of
gram-positive bacteria. As
such, texicobactin is toxic to
gram-positive bacteria.
When tested in cell cultures,
teixobactin was effective
against M. tuberculosis, C.
difficile, B. anthracis, and S.
aureus, as well as many
other human pathogens.
In recent years, excess antibiotic use
has been discouraged wherever possible,
due to the increasingly dangerous growth
rates of antibiotic resistant bacteria, such
as methicillin-resistance S. aureus (MRSA).
Hope was renewed when teixobactin was
found to be a highly effective treatment
in MRSA-infected mice (Ling et al., 2015).
Interestingly, scientists did not detect the
existence of any teixobactin-resistant
bacteria at the end of their trials (Ling et
al., 2015). Thus, if teixobactin were to be
approved following human clinical trials,
it would likely become the antibiotic of
choice prescribed by physicians.
De nos jours, on a besoin de
nouvelles innovations pour combattre la
sécheresse car la famine fait rage dans
certaines parties du monde. Ces
innovations doivent être analysées avant
leur mise en vente. Les biologistes, à
l’Université de Californie, ont modifié la
plante Arabidopsis pour augmenter sa
résistance contre la sécheresse après
avoir été traitée de mandipropamide.
La mandipropamide est un produit
chimique qu’on utilise en agriculture pour
empêcher la rouille de s’installer sur les
fruits et les légumes. Ce produit chimique
est déjà certifié pour l’utilisation publique.
D’habitude, la mandipropamide ne
provoque pas une réponse anti-séchresse
chez les plantes. En fait, un autre produit
chimique, l’acide abscissique, est
responsable de ceci. Il stimule la
fermeture des stomates pour empêcher la
perte de l’eau. Chez certains plantes, on a
modifié le récepteur d’acide abscissique
pour le rendre réceptif à la
mandipropamide. Elles ont survécu à une
sécheresse simulée en laboratoire, alors
que les plantes qui n’étaient pas équipées
de cette modification ont péri.
Cette nouvelle stratégie de
modification de récepteurs chez les
plantes pourraient aussi être utile pour
combattre les maladies et promouvoir les
rsécoltes.
An Icelandic gene-hunting company,
DeCode Genetics, identified individuals in
the country who may have dangerous
genetic mutations in their DNA. The
technique works by sampling the genetic
make-up of a number of participants, and
then compiling these findings with the
ancestral genome sequences and
genealogical records. The precision of this
technique depends primarily on the
assumption that the population are native
to Iceland; however, genes of non-natives
can be inferred.
This breakthrough allows patients to
pre-emptively seek medical attention
The SCIENCE
January
février
March
Catalyst
January 2016 9
based on cancer causing genes that would
otherwise be undiscovered. Building on
this discovery, another technological
advancement currently in development
makes use of comparative genomics to
automate the comparison of DNA from
sick people around the world (Regalado,
Internet of DNA, 2015). Both advances will
allow for more preventative care.
Identity markers are commonly
found in nature, yet they can also exist in
synthetically created microscopic scale
particles. Bae et al have reported their
findings in the journal Advanced
Materials, outlining a novel way in which
these unique wrinkles can be used as
“artificial microfingerprints”, similar to
how human fingerprints are used (Bae et
al, 2015). It was found that these unique
markers are highly irreproducible,
lending their usefulness to anti-
counterfeiting strategies (Bae et al, 2015).
At the microscopic scale, the
similarities between the surface wrinkle
patterns of these particles and the
wrinkles of fingerprints are clear through
the ridges and valleys that they both
possess (Yin & Boyce, 2015). Since these
markers are locked into place during their
creation process, the wrinkles are can be
scanned and processed so that they can
be used in identification, encryption, and
security (Bae et al, 2015).
Le monde marin semble encore nous
réserver de belles surprises. Il n’y a pas
très longtemps, on a découvert le premier
poisson endotherme ! Oui, le 15 mai de
l’année dernière, M Nick Wagner et son
équipe de biologistes de
NOAA (National Oceanic and
Atmospheric
Administration) à San Diego,
États-Unis, ont annoncé que
l’opah, Lampris guttatus,
serait le premier poisson
endotherme jamais
découvert.
Bien que le thon et le
requin puissent réchauffer
certaines parties de leurs
corps pour faciliter la
locomotion, l’eau glaciale
des océans refroidit
constamment leur sang et
ils doivent remonter
régulièrement à la surface
pour se réchauffer
davantage. L’opah, par
contre, est capable de
maintenir une température
corporelle supérieure à celle
de l’océan de 5°C même à
300 mètres de profondeur.
Wegner a remarqué
que, contrairement aux
autres poissons de
profondeur qui sont lents et qui
embusquent leurs proies, l’opah, le
gigantesque poisson- lune, préfèrent
chasser des proies très agiles comme le
calamar. Par ailleurs, il a une capacité
surprenante à faire de longs trajets, voire
des migrations. Ce mode de vie,
ressemblant vaguement à celui des
mammifères et des oiseaux, a poussé
Wegner à disséquer cet animal pour
découvrir ce qui se cache derrière cette
jolie armure orange.
Wegner a trouvé un système de
capillaires très organisé, appelé retia
mirabilia, dans les branchies de l’opah. Les
veines, qui transportent le sang chaud
désoxygéné, s’enroulent autour des
artères, qui transportent le sang froid
oxygéné. Ceci permet au sang chaud
venant de l’intérieur du corps à chauffer
le sang froid qui vient d’entrer. On
pourrait appeler ce « chef-d’œuvre » de la
nature un « échange de chaleur à contre-
courant ».
Les poissons lunes ne cessent de
OF 2015
april
Mai
based on cancer causing genes that would
otherwise be undiscovered. Building on
this discovery, another technological
advancement currently in development
makes use of comparative genomics to
automate the comparison of DNA from
sick people around the world (Regalado,
Internet of DNA, 2015). Both advances will
allow for more preventative care.
Identity markers are commonly
found in nature, yet they can also exist in
synthetically created microscopic scale
particles. Bae et al have reported their
findings in the journal Advanced
Materials, outlining a novel way in which
these unique wrinkles can be used as
“artificial microfingerprints”, similar to
how human fingerprints are used (Bae et
al, 2015). It was found that these unique
markers are highly irreproducible,
lending their usefulness to anti-
counterfeiting strategies (Bae et al, 2015).
At the microscopic scale, the
similarities between the surface wrinkle
patterns of these particles and the
wrinkles of fingerprints are clear through
the ridges and valleys that they both
possess (Yin & Boyce, 2015). Since these
markers are locked into place during their
creation process, the wrinkles are can be
scanned and processed so that they can
be used in identification, encryption, and
security (Bae et al, 2015).
Le monde marin semble encore nous
réserver de belles surprises. Il n’y a pas
très longtemps, on a découvert le premier
poisson endotherme ! Oui, le 15 mai de
l’année dernière, M Nick Wagner et son
équipe de biologistes de
NOAA (National Oceanic and
Atmospheric
Administration) à San Diego,
États-Unis, ont annoncé que
l’opah, Lampris guttatus,
serait le premier poisson
endotherme jamais
découvert.
Bien que le thon et le
requin puissent réchauffer
certaines parties de leurs
corps pour faciliter la
locomotion, l’eau glaciale
des océans refroidit
constamment leur sang et
ils doivent remonter
régulièrement à la surface
pour se réchauffer
davantage. L’opah, par
contre, est capable de
maintenir une température
corporelle supérieure à celle
de l’océan de 5°C même à
300 mètres de profondeur.
Wegner a remarqué
que, contrairement aux
autres poissons de
profondeur qui sont lents et qui
embusquent leurs proies, l’opah, le
gigantesque poisson- lune, préfèrent
chasser des proies très agiles comme le
calamar. Par ailleurs, il a une capacité
surprenante à faire de longs trajets, voire
des migrations. Ce mode de vie,
ressemblant vaguement à celui des
mammifères et des oiseaux, a poussé
Wegner à disséquer cet animal pour
découvrir ce qui se cache derrière cette
jolie armure orange.
Wegner a trouvé un système de
capillaires très organisé, appelé retia
mirabilia, dans les branchies de l’opah. Les
veines, qui transportent le sang chaud
désoxygéné, s’enroulent autour des
artères, qui transportent le sang froid
oxygéné. Ceci permet au sang chaud
venant de l’intérieur du corps à chauffer
le sang froid qui vient d’entrer. On
pourrait appeler ce « chef-d’œuvre » de la
nature un « échange de chaleur à contre-
courant ».
Les poissons lunes ne cessent de
OF 2015
april
Mai
Catalyst
January 201610
nous surprendre. Wegner a d’ailleurs dit,
« Si vous me demandiez dans le passé si
c’était possible qu’un poisson puisse
réchauffer son corps, je dirais que c’est
fort impossible. Pourtant, cette
découverte nous démontre que nous
ignorons beaucoup de choses et qu’il en
reste encore beaucoup à découvrir ».
Imaginez que vous possédez une
vision qui surpasse celle d’un être humain
normal. Aussi imaginaire que ceci peut
paraître, une nouvelle technologie
révolutionnaire pourrait en effet
transformer ce rêve en réalité. Après 8
ans de recherches approfondies, Dr. Garth
Webb, un optométriste originaire de la
Colombie-Britannique, est finalement
parvenu à réaliser ce que plusieurs autres
compagnies n’ont pas pu faire : la création
de lentilles spécialisées qui ferait la mise à
point de toutes les distances. Peu importe
vôtre âge, la « Ocumetic Bionic Lens »
promet une vision 3 fois meilleur que «20
sur 20». Autrement dit, « si vous n’arrivez
pas à voir l’horloge à 10 pieds, lorsque
vous aurez la Lentille Bionique, vous
pouvez voir l’horloge à 30 pieds». En plus
vous n’aurez plus besoin de lunettes ou
de lentilles de contact, le malade serait
protégé de maladies optiques telles que
l’astigmatisme et la cataracte, soit
l’opacification progressive de la lentille
(naturelle) de l’oeil.
L’implantation de ces lentilles dans
l’oeil humain ressemble beaucoup à la
chirurgie de cataracte. Lors de l’insertion
de la lentille dans une incision de 2.8 mm,
la lentille pliée s’étend et remplace la
lentille naturelle du patient. Toute cette
procédure, annonce Webb, est sans
douleur et ne demande que 8 minutes.
Dans une conférence concernant la
cataracte et les chirurgies réfractives, Dr.
Webb a présenté son invention devant 14
ophtalmologistes éminents. Ces dérniers
étaient sceptiques au départ. Peu à peu,
ils se sont reinteressés et ont applaudi ce
progrès médical. Cependant, cette lentille
bionique n’est pas encore accessible au
publique. Au Canada, il faut d’abord qu’elle
passe environ 2 ans d’essais cliniques et
d’autres régulations avant d’être mise en
vente. De plus, ces lentilles valent environ
2 à 3 paires de lunettes. Si cette invention
est finalement approuvée et disponible
pour la société, elle pourrait transformer
l’industrie de soins oculaires pour
toujours, Ces lentilles vont permettre
«une vision améloirée que le monde n’a
jamais connu auparavant».
Inside a tantalum arsenide, a metallic
crystal, an international team of scientists
lead by Princeton University discovered a
new particle that challenges the next
generation of electronics - Weyl fermion.
Weyl fermions have the ability to
move independently of one another even
when they have opposite charges (Choi,
2015). Weyl fermions also spin in the same
direction as their movement; combined
with their property of no mass, Weyl
fermions have higher degree of mobility
compared to electrons. Interestingly, Weyl
fermions do not bounce back after
encountering an obstacle, but rather they
move around the obstacle (Xu et al., 2015).
This is fundamentally different compared
to electrons, as electrons scatter after
encountering obstacles, leading to
decrease in speed and increase in heat.
By discovery of Weyl fermions, the
limitation of speed and heat on
electronics may be erased, thus opening
potential for a new generation of faster,
better electronics (Choi, 2015).
Récemment, les scientifiques à
l’Université d’Helsinki ont découvert un
type de fourmi capable de se guérir
contre les infections fongiques. Les
chercheurs ont clairement démontré que
ces fourmis infectées consomment plus
d’oxydants réactifs comme le peroxyde
d’oxygène, H2O2. Ces composants
chimiques sont toxiques aux
champignons pathogènes et augmentent
ainsi la survie des fourmis infectées.
Pourtant, la consommation excessive
d’oxydants comme le H2O2 augmente le
taux de mortalité chez les fourmis. Ceci
démontre que les fourmis se sont
vraiment adaptées à la consommation
d’oxydants. Le choix alimentaire de ces
fourmis est particulièrement important
pour les chercheurs puisqu'il répond au
critère principal de l’automédication:
l’ingestion de la guérison est nuisible aux
individus sains. Le cas de ces fourmis est
parmi les seuls à avoir clairement
démontré que la consommation du
“médicament” est nuisible à la fourmi
saine.
Malgré la rareté de ce comportement
en nature, d’autres cas d’automédication
sont connus. Les bourdons, par exemple,
augmentent leur consommation de
nicotine quand ils sont infectés par un
parasite. Semblable au cas des fourmis, la
nicotine est nuisible aux bourdons sains,
mais nécessaire à la guérison des
bourdons infectés (Baracchi 2015). Il serait
peut-être intéressant de remarquer que
cette capacité d’automédication se trouve
chez des espèces très sociables comme les
fourmis et les bourdons. Peut-être ceci est
un indicateur d’une origine commune
dans le règne des animaux.
Nous cherchons sans cesse à pousser
les limites de notre compréhension de
l’évolution de l’homme moderne, Homo
sapiens. Ceci requiert des études et des
découvertes scientifiques interminable. Le
septembre dernier, l’histoire de
l’humanité a pris un grand pas vers
l’avant grace à la découverte d’un nouvel
ancêtre de l’homme moderne, Homo
naledi. Il y a environ 100 000 ans, le genre
Homo était composé de nombreuses
espèces. Aujourd’hui, Homo sapiens est la
seule espèce encore en vie. Le terme «
hominin » fait référence aux ancêtres
proches de l’homme moderne, tel que les
Juin
July
août
septembre
Science of 2015
Catalyst
January 2016 11
chimpanzés. Homo naledi a été découvert
à 48 kilomètres de Johannesburg, en
Afrique du Sud, enfoui sous des cavernes
nommées « Rising Star ».
Puisque les fossiles se trouvaient
dans une chambre étroite et profonde,
leur excavation s’est avérée difficile. On a
cherché des archéologues qualifiés,
minces et prêts à travailler dans un
espace clos à travers une annonce sur
Facebook. Ainsi, l’équipe archéologique
était entièrement comprise de jeunes
femmes scientifiques.
Les 1550 spécimens recueillis se
ressemblaient beaucoup mais
n’appartenaient pas à une espèce connue.
Les fossiles ont été alors déclarés une
nouvelle espèce, nommée Homo naledi, «
naledi » signifiant « étoile » dans la
langue sotho de l’Afrique du Sud. Les
specimens, bien fossilisés jusqu’à leur
découverte, sont en fait les restes d’au
moins 15 individus. Presque tous les os du
squelette ont été retrouvés dans cette
collection. La taille, le poids, la forme des
pieds et des mains d’Homo naledi sont
semblables à l’Homme moderne, tandis
que les côtes, les épaules et la forme du
pelvis et du crâne ressemblent plutôt à
ceux des hominins disparus. Cette
découverte nous permet de mieux
comprendre l’évolution de l’Homme
moderne. Il ne restera alors qu’à procéder
à la datation des os, puisque leur âge n’a
pas encore été déterminé. Ainsi,
l’emplacement d’Homo naledi dans l’arbre
phylogénétique des hominines démeure
inconnu.
En octobre 2015, le Prix Nobel a été
décerné à la découverte des oscillations
des neutrinos qu’établissent que les
neutrinos ont de la masse. C’était un défi
partagé par deux groupes, un au Canada
et l’autre en Japon, mené par Takaaki
Kajita et Arthur B. McDonald (Mirksy,
2015). Cette découverte mène l’importance
à consolider le Modèle Standard de la
physique des particules, lorsqu’elle
preuve que ces particules soient vraiment
en existence.
Leur recherche était grâce aux
observatoires qui peuvent détecter la
présence des neutrinos qui sont jetés par
le soleil. Takaaki Kajita, du Collaboration
Super-Kamiokande, a présenté ses
données pour la première fois en 1998, à
une conférence (Neutrino ’98), et Arthur B.
McDonald a publié ses résultats qui ont
été ramassés par l’Observatoire des
Neutrinos à Sudbury.
Stem cells have pioneered incredible
innovations in the field of medicine for
respiratory, and now also vocal
restorations. Exactly seven years ever
since the first tracheal transplant (Boseley
2008), Ling and colleagues (2015) have
published the bioengineering of human
vocal cords in the Journal of Science
Translational Medicine on November 18th,
2015.
Grown from primary human vocal
fold (FV) fibroblasts and epithelial cells,
the mucosae tissue was bioengineered
with the morphology, protein expression
level, and extracellular matrix of the vocal
cords. The engineered mucosae tissues
were further grafted ex-vivo into dog
vocal cords. The scientists observed that
when blown with warm, moist air, the
mucosae generated vibrations and sound
comparable to those made by the human
vocal cords (Ling et al. 2015; Connor2015).
The synthetic vocal cords were then
transplanted into humanized-mice, where
they demonstrated good survival and
tolerance to the humanized immune
system.
Ling’s research team has brought
forward a possible tool to regenerate
damage in the vocal cords. While clinical
trials are not yet ready, future research is
hopeful for possibilities in vocal cord
reconstruction and giving voice to people
with speech impairments.
In December 2015, the world was
introduced to a new solid phase of carbon,
called “Q-carbon”. Q-carbon can glow in
the presence of energy, and unlike all
other phases of carbon, Q-carbon displays
magnetic properties at room temperature.
The most notable quality of this carbon
phase however is its ability to be
converted into diamond using a simple
melting process (Templeton, 2015).
Typically, diamond production
requires conditions of high temperature
and pressure. Such procedures are costly
and have a low yield. However, compared
to diamond, layers of Q-carbon can be up
to 60% harder due to the shorter carbon-
carbon bonds (Templeton, 2015). Q-carbon
is formed by quenching the super
undercooled state of the liquid-diamond-
graphite triple point, the temperature and
pressure point at which all phases of an
element coexist. This enables
nanodiamonds and microdiamonds to be
formed at the reduced temperature of
4000K at ambient pressure relative to the
regular liquid-diamond-graphite triple
point at 5000K and 12 GPa (Narayan &
Bhaumik, 2015).
Overall, the relative ease with which
Q-carbon can be formed may potentially
change the way diamonds are viewed
from an economic standpoint.
Furthermore, the possible increased
production of diamonds can make them
more affordable as jewellery.
The Science of 2015 was completed in
collaboration with the executive
members and the editors of The Catalyst.
We would to thank everyone involved for
contributing to the article! The Catalyst
looks forward to another science-filled
year ahead of us.
Illustrated by Alanna Leale, M.Sc.
candidate in BIO
octobre
november
december
Science of 2015
Catalyst
January 201612
Obesity has been described as a worldwide
epidemic and one of the most difficult public health
issues our society has faced. It affects people of all
ages, ethnicities, and socioeconomic statuses. The
prevalence of obesity has increased drastically and is
on the rise across the globe. One third of the children
living in the United States are overweight or obese
(Lobstein et al, 2015) and the prevalence of obesity in
Canadian adults increased from 6.1% to 18.1% between
1985 and 2011 (Twells et al, 2014). There have been
many efforts to reduce obesity through fad diets,
surgery and pharmacological means; however, some
of these methods have proven to be dangerous
(Allison & Saunders, 2000).
Obesity is exacerbated by environmental factors
including high caloric foods and sedentary lifestyles.
Additionally, obesity can be a genetically
heterogeneous disorder (Walters et al, 2010). After
several twin and adoption studies, the accepted
heritability of obesity is between 40% and 70%
(Walters et al, 2010). Some of the heritability has been
attributed to copy-number variants (CNVs);
specifically, a deletion at 16p11.2 representing the
second most frequent genetic cause of obesity
(Walen, 2014).
The 16p11.2 deletion spans an average of 500
kilobases and each deletion is associated with the
removal of the SH2B1 gene (Bochukova et al, 2010).
The SH2B1 gene is a cytoplasmic adaptor protein
within the 16p11.2 region that is involved in the leptin
signalling pathway and insulin regulations (Ren et al,
2010). Research has shown that upon deletion of
SH2B1, subjects experienced rapid weight gain within
the first years of life, leading to morbid obesity and
exhibited hyperphagia (Ren et al, 2007). A 2011 study
INTRODUCTION
Prevention of early onset obesity induced by 16p11.2 deletion using a
modified adenoviral injection containing the SH2B1 gene
Abstract:
Obesity has grown to be one of the most common conditions in North America, affecting 18.1% of
Canadian adults as of 2012. The genetic causality of obesity has become increasingly evident and
is now a focus in current obesity research. Animal studies, genome-wide association studies and
genomic structural variation studies have identified the SH2B1 gene as a candidate gene for
obesity. Deletion of this gene results in early-onset morbid obesity and hyperphagia.
Reintroduction of this gene fully corrects all metabolic disorders associated with its deletion.
This proposal addresses the 16p11.2 chromosomal deletion containing the SH2B1 gene involved in
the leptin signaling pathway. In this study, we are proposing to insert the DNA of the SH2B1β
isoform into an adenovirus which will directly target neuronal tissues. The SH2B1-adenoviral
suspension will be injected into the arcuate hypothalamic nuclei of mice via stereotaxic surgery
and changes to BMI will be observed. Follow up to ascertain the presence of the SH2B1β protein
within the treated mice will be performed using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).
The expected outcome is that the wild-type mice and the mutant mice treated with SH2B1β will
maintain BMI indexes below the obesity range, while the mutant mice receiving no treatment will
gain weight and develop BMIs within the range of obesity.
– 3d
year BPS
– 5th
year BCH
– 3d
year BIM
– 3d
year BIM
Viral Gene Therapy vs. Obesity
Gene Therapy
Catalyst
January 2016 13
by Yongguo Yu and colleagues also concluded that
the type of obesity associated with the 16p11.2
deletion is of juvenile onset and age dependent
penetrance (Yu et al, 2011).
SH2B1 is a key intermediary in the leptin-
signalling pathway (Perrone et al, 2010), but
disruptions of the SH2B1 block the activation of the
P13K pathway required for leptin regulation of
energy metabolism and appetite suppression (Ren et
al, 2010). The loss of appetite suppression and
presence of hyperphagia are involved in obesity
within mice and humans. Upon reintroduction of the
SH2B1 gene, all metabolic and behavioural disorders
were corrected (Ren et al, 2010). Studies showed that
different isoforms of SH2B1 targeted specific tissues
allowing for direct targeting using gene therapy. The
SH2B1β isoform was detected in the neuronal tissues.
Neuronal specific restoration of SH2B1β corrected
hyperphagia and obesity (Ren et al, 2010). Since the
SH2B1 gene is involved with insulin regulation and
the leptin-signalling pathway, affecting multiple
locations throughout the body, tissue targeting is
required to increase the affinity for the central
nervous system rather than peripheral tissues
involved in insulin regulation (Ren et al, 2010).
Adenoviruses are non-enveloped viruses that
contain a double-stranded linear genome in a
nucleocapsid which can be used for tissue targeted
therapies (Genetherapy.net). Gene therapy vectors
based on recombinant adeno-associated viruses have
become widely accepted for the transduction of
neuronal cells due to lack of inherent vector toxicity,
immunogenicity or affiliation with human disease
(Kugler et al, 2003). Adenovirus genetic material is
not incorporated into the host cell genome. The
post-mitotic nature of neuronal cells allows for the
continued presence and transcription of adenovirus
genetic material in all infected cells upon the first
administration of the viral suspension (Herup &
Yang, 2007). The longevity of one inoculation of
adenoviruses, combined with their proven safety and
their ability for direct transduction to neuronal cells,
made adenoviruses a superior choice over bacteria-
encased plasmids, pharmacological therapy and
other methods explored.
In the past decade, cancer virotherapy has
gained credence. However, it has yet to be used to
introduce a new, permanent gene into subject
organisms (Nandi & Lesniak, 2009). To the best of our
knowledge, existing research is addressing the
relationship between 16p11.2 deletions and obesity
but outlines no method of fixing it.
We hypothesize that through insertion of an
adenovirus containing the SH2B1β isoform to target
neuronal cells in the arcuate hypothalamic nucleus,
homeostasis of satiation will be re-established to
prevent excessive weight-gain. This study is
significant because it addresses a genetic basis for
obesity and could provide a permanent solution to
this global issue. If this novel methodology is
successful, we believe it can be applied to other
forms of genetically based obesity.
Infantile mice, less than 21 days old, will be
obtained from the Jackson Laboratories (Johnson,
2015). They will be housed in a dedicated pathogen-
free animal facility under a 12 hour light/dark cycle
with free access to food and water. We will randomly
split them into 4 groups of 21 C57BL/6J mice each:
1. Untreated wild-type mice
2. Wild-type mice receiving treatment
3. Untreated mutant mice
4. Mutant mice receiving treatment
The mutant mice will be genetically engineered
to omit the SH2B1 gene.
SH2B1β-adenoviral suspension will be injected
into the arcuate hypothalamic nucleus (ARH). The
mice will be anesthetized with a combination of
tiletamine and zolazepam (40/80 mg/kg) via
intraperitoneal injection (Gargulio et al, 2015) and
loaded onto a stereotaxic apparatus.
Upon exposing the skull to the level of the dura
matter, 2µL of the SH2B1β adenoviral suspension will
be injected into the ARH via a glass capillary.
Coordinates of the ARH in reference with the bregma
are anterior-posterior (AP): -1.46, medial-lateral (ML):
0.10, dorsal-ventral (DV): 5.90 (Allen, 2015).
Thirty days after receiving the viral suspension,
the body mass index (BMI) of all mice will be
calculated. The mice will then be euthanized via
cervical dislocation. Tissues will be collected from
the hypothalamus, where the SH2B1 cDNA was
HYPOTHESIS
METHODOLOGY
	 Gene Therapy
Catalyst
January 201614
injected. The tissue samples will be analysed by
performing an ELISA to test for the presence and
concentration of the SH2B1 beta-isoform protein.
The underlined proposal will verify the
hypothesis via comparison of mouse groups 1-4
through evaluation of the BMIs and by the
determination of SH2B1 protein concentrations using
an ELISA post-mortem. The average BMI of control
group one will be set as the standard to which the
BMIs of the other groups are compared. Groups 1, 2
and 4 are expected to have BMIs within normal
range, while mice in group 3 are expected to have
higher BMIs that signify obesity due to the lack of
the SH2B1β protein. Although the mice in group 4
have the SH2B1 deletion, the adenoviral treatment is
expected to restore the SH2B1β function. The ELISA
should show SH2B1 protein in groups 2 and 4 which
will prove that the production of SH2B1 protein
prevented the obese phenotype in group 4 mice.
This material is based off work originally
submitted to the SciNapse Undergraduate Science
Case Competition. We are also grateful for the
insightful conversations and support from John
Basso and Luc Poitras.
EXPECTED OUTCOMES
ACKNOWLEDGEMENTS
Do you have personal
research you want to
share?
Send it to The Catalyst!
Submit your articles to
editor.uocatalyst@gmail.com
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Gene Therapy
Catalyst
January 2016 15
urant la semaine du 14 au 20
novembre 2015, j’ai eu la chance de
participer à l’aventure de ma vie avec
quatre bénévoles: une semaine pour
présenter des activités liées à la science
et à l’ingénierie aux jeunes écoliers
autochtones dans les petites villes,
Eastmain et Waskaganish (QC).
Pas surprenant, «l’Éxposition de
chimie magique» était l’activité la plus
admirée. Une fusée projetée au
bicarbonate de soude ou une poudre de
polyacrylate qui absorbe l’eau pour
former une matière visqueuse capte
toujours les enfants et les personnes de tous les âges.
Grâce à la grande variété de sujets et d’ativités abordés,
les professeurs ont appris autant que les élèves. Ils ont
appris de nouvelles techniques d’enseignement (par
rapport aux présentations PowerPoint et les quiz
quotidiens).
Cependant, de manière assez inattendue, les
étudiants des dérnières années secondaires étaient
désintéressés aux activités même les plus interactives.
De nombreux professeurs ont avoué que leurs élèves
manquaient de motivation et qu’ils étaient indifférents
envers les sciences. Il est injuste de dire que les jeunes
et leurs familles sont les seuls responsables de cet état.
Bien que les élèves étaient froids envers nous au
départ, on a pu conquérir leur amitié puisque nous
sommes des étudiants comme eux. Par ailleurs, il est
important que nous transférions, aux jeunes, des
connaissances scientifiques utiles et pratiques dans
leurs vies quotidiennes. Certains professeurs ont
suggéré qu’on fasse des activités traditionnelles comme
«la chasse et la construction pour les garçons et la
garde d’enfants et l’infirmerie pour les filles» (Alain
Lajoie, professeur à Wiinibeku lycée, Waskaganish).
À mon avis, ces activités sont difficiles à intégrer dans
le programme Voyage Scientifique et elles ne sont pas
conformes à la génération actuelle.
Selon moi, les activités les plus pértinentes et
les plus faciles à intégrer doivent porter l’accent sur la
santé et la nutrition. La bouffe intéresse beaucoup ces
jeunes qui habitent des villages éloignés dans lesquels
les problèmes de santé alimentaire font rage. À cause
de la transition à un mode de vie «moderne» dans un
environnement froid et hostile, l’accès à des aliments
sains et frais est très limité. Une mauvaise éducation
alimentaire et l’accès facile aux nutriments
empaquettés et malsains, ont engendré une
augmentation du taux d’obésité. Selon le rapport
populaire de la nation d’Eastmain en 2007, 80% de la
population traine avec elle un surplus de poids (70%
considérée obèse). Pour Waskaganish, en 2008, 72%
est en surpoids (42% considérée obèse).
Par conséquent, je crois fermement que les
programmes comme Voyage Science peuvent
encourager une alimentation saine et propre. À long
terme, ceci pourrait donner aux communautés la force
de prendre contrôle de leur situation et de s’améloirer.
Voyages scientifiques
D
M.Sc. candidat, MCG
Voyages scientifiques
Catalyst
January 201616
La surexploitation de
ressources naturelles par les
humains est l’une des causes
principales du déclin draconien de
la biodiversité. Bien que la chasse
aux trophées soit une méthode
d’exploitation commune à
l’échelle mondiale, son effet sur la
diversité est peu étudié. Il y a
longtemps, la chasse au trophée
était perçue comme une faible
menace à la survie des espèces.
Toutefois, des études récentes ont
démontré les conséquences
indésirables que subissent les
populations animales à cause de
cette chasse.
Plusieurs études ont exposé
les conséquences de la chasse au
trophée des mouflons
d’Amérique en Alberta. La chasse
au trophée des béliers de cette
espèce est gérée par l’état. Seuls
les béliers ayant des cornes de
longueurs spécifiques peuvent être
chassés (comme pour plusieurs
espèces ongulées).
Les mâles ayant de plus
grandes cornes sont généralement
corpuleux et reproducteurs par
rapport à leurs congénères et
passent leurs gènes à la génération
suivante. Le succès de
reproduction est assuré à
condition que les béliers
échappent à la saison de chasse
qui précède le rut.
Cette dernière loi sur la chasse
au trophée en Alberta a engendré
une chasse excessive des mâles
ayant de grandes cornes. Ces
derniers croissent rapidement
survivent longtemps et ont la
meilleure valeur adaptative. Ils
ont été chassés à un plus jeune âge
et n’ont pas pu se reproduire
autant que ceux qui sont
dépourvus de cette valeur
adaptative.
Aujourd’hui, en Alberta, on
remarque une diminution de la
taille des cornes et du poids des
béliers de mouflons d’Amérique.
La chasse au trophée est une sorte
de sélection artificielle. Elle a
diminué la fréquence des gènes
de «bonne» qualité et la diversité
génétique de l’espèce.
Alors, pourquoi ne pas cesser
la chasse au trophée? La réponse
est aussi simple : l’argent. Il s’agit
d’une activité qui rapporte
beaucoup au point de vue
économique. Des chasseurs à
travers le monde sont prêts à
débourser d’énormes sommes afin
d’obtenir un trophée de qualité.
Par exemple, à la fin des années
90, un chasseur a payé plus d’un
million de dollars canadiens pour
obtenir le permis permettant de
chasse. Cet argent pourrait servir à
la conservation, à la gestion et à
La chasse au trophée :
Marc-Antoine Poirier, M. Sc. candidat
Catalyst
January 2016 17
l’étude d’une espèce comme le
mouflon d’Amérique. Si la chasse
au trophée est bien gérée, elle
pourrait être bénéfique autant
pour les communautés humaines
que pour les espèces chassées.
Après tout, l’important est que la
science triomphe!
To see the translation, please
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Nous cherchons des traducteurs
et des auteurs francophones. Ça
vous intéresse? Contactez le
rédacteur-en-chef:
redacteur.uocatalyst@gmail.com
Dear Curious Science Student,
Confusion is a good start to being curious in science. It makes you wonder, question, and seek out evidence and actual answers. Science is
based on tested hypotheses, reproducibility, and critical analysis. However, pseudoscience tries to persuade you solely on observations and
logical reasoning.
As pseudoscience is believed to be presenting true ‘facts’ or ‘science’, people will assume that there is sufficient information without
questioning the accuracy, validity, or completion of the information. This creates misconceptions from which people will make
misinformed decisions that lead to adverse outcomes.
An example would be hearing “everyone who goes to class will get an A+”, when in reality, students go class, take notes, study, sleep well,
and then they might get an A+. As you can see, relying only on your class attendance to get an A+ is a bad idea. Pseudoscience addresses an
appealing idea without revealing all the facts.
I hope you are now able to distinguish pseudoscience from science. If you are interested in more cases of pseudoscience, turn to our March
issue for our Winter Writing Contest 2016 entries.
- Darwin
X
What is so bad about
pseudoscience?
- Confused Curious Science Student
Catalyst
January 201618
Science de la bouffe
Pour célébrer le nouvel an, cette édition de Science
de la bouffe rend hommage à une boisson historique, créée et
consommée depuis l’Antiquité. À part ses effets toxiques, le
vin était apprécié pour son arôme et son goût. Tout en sirotant
votre breuvage alcoolisé, êtes-vous déjà demandé comment
on arrive à le produire? Comment est-il devenu si raffiné? En
plongeant dans l'oenologie, la science du vin, nous
explorerons le processus de fabrication du vin et les secrets
d’un bon vin.
Vinification
Le raisin
Le processus de production du vin commence par
une vigne commune qui s’appelle Vitis vinifera. Chaque
composante du grain de raisin contribue à la saveur du vin.
Alors que les rafles (tige de la grappe du raisin) et les graines
contiennent les tanins qui contribuent au goût amère du vin,
la pulpe à l’intérieur du raisin contient des sucres, le fructose
et le glucose. La pulpe abrite aussi des acides, tels l’acide
tartrique et l’acide malique, qui procurent aux raisins n’ayant
pas atteint la maturité, leur goût sur mais rafraîchissant. Pour
fabriquer un vin de qualité, le vigneron choisi du raisin à un
moment précis pour la récolte.
Récolte et broyage
On mesure le taux de sucre dans le raisin au fur et à
mesure que la plante mûre pour bien choisir le moment de
récolte. Le raisin idéal comporte un équilibre entre le sucre,
l’acide, les tanins et les divers composantes aromatiques. Une
fois que la maturité optimale est atteinte, les raisins sont
cueillis et envoyés à la vinerie pour la production.
Dans la majorité des vins, on sépare les raisins des tiges
puisque ces derniers ont un goût amer. Pour les séparer, on
passe les raisins dans une machine rotative qui laisse les tiges
derrière. Ensuite, les raisins passent à travers une série de
rouleaux pour faire sortir leur jus incolore. Le raisin sera
préparé et fermenté différemment, selon le type de vin qu’on
désire avoir.
Fermentation primaire de l’alcool
Une étape clé dans le renforcement de la saveur du vin
est la fermentation primaire de l’alcool. Les sucres provenant
des raisins tels le fructose et le glucose fermentent à l’aide de
la levure ajoutée, accélérant la formation de l’éthanol : les
sucres du raisin sont convertis en éthanol, libérant le dioxyde
de carbone et la chaleur. Il faut noter que la fermentation peut
se produire spontanément grâce aux levures naturelles
contenues dans les raisins.
C6H12O6 (aq) 2 CH3CH2OH (l) + 2 CO2 (g) + heat
Les vignerons peuvent contrôler la température de la
fermentation pour ajuster la couleur du vin ainsi que son taux
d’alcool. Le processus de fermentation, qui commence à
20°C, libère assez de chaleur pour faire monter la température
à 32°C. Des hautes températures assurent une couleur plus
vive, tandis que des faibles températures permettent la
croissance de la levure et, donc, augmente le taux d’alcool.
Macération
La fermentation primaire cesse lorsque les sucres du
raisin s’épuisent. Si l’extraction de la couleur et de la saveur
sont insuffisantes, il est possible de laisser encore la
composition tremper avec la peau des raisins. La macération
a pour objectif de saturer la couleur et la saveur et est souvent
employée dans la fabrication du vin rouge.
Fermentation malolactique secondaire
Pour adoucir le goût, la fermentation secondaire
transforme l’acide malique brut en acide lactique, qui a un
goût doux. Au lieu de la levure, on inocule des cultures
bactériennes du genre Lactobacillus, Leuconostoc ou
Pediococcus. Une fois que les vignerons atteignent le niveau
d’acidité désiré, la fermentation malolactique est arrêtée.
Science de la bouffe: LE VIN
4th
year BCH
4th
year BIM
Testez vos savoirs à notre site web avec notre
Mot-croisé vinicole!
uocatalyst.wordpress.com
Le vin blanc est dit “blanc” parce que le jus vient de
raisins à pulpe incolore, sans peau, qui sont fermentés.
Le vin rouge obtient sa couleur après le broyage de la
peau de raisins pourpres et l’ajout de jus de la pulpe.
Catalyst
January 2016 19
Mélange et raffinement
Parmi les lots fermentés, certains seront mélangés avec
d’autres vins pour créer la composition parfaite. Ensuite on
l’affine: on enlève toute impureté.
Pour enlever les colloïdes qui donnent au vin un air
nuageux, on ajoute des colloïdes de charge opposée. Les
colloïdes réagissent de manière électrostatique. La gélatine
est un exemple de raffinement par colloïde. Les excès de
tanins et de composants phénoliques peuvent être retirés par
l’ajout de poly-vinylpolypyrrolidone (PVPP). Ceci rend le
vin moins amer et purifie sa couleur pour prévenir le
brunissement, plus particulièrment dans les vins blancs.
Finalement, après avoir dégagé les impuretés, on
procède à la filtration.
Filtration
La filtration sert à enlever les particules et les
impuretés solides du mélange. Le soutirage et la
filtration finale sont deux étapes importantes durant la
filtration.
Pendant le soutirage, on transfère le vin d’un
récipient à un autre afin d'éliminer les résidus solides.
D’habitude, ceci est fait après la fermentation ou la
macération. Le marc des raisins, les raisins broyés et
fermentés, et les lies, les levures mortes, sont ainsi
laissés dans la cuve de fermentation pour être
transformés en engrais.
Stérilisation
Avant d’être embouteillé, le vin doit être stérilisé
ou même pasteurisé pour assurer la sûreté de sa
consommation. Dans le cas des vins contenant des
sucres résiduels tels les vins liquoreux, on les passe à
travers une membrane qui les filtre dans la bouteille.
Les vins à haute teneur en alcool passent par un
embouteillage thermique. Les levures et les bactéries
sont tuées à 54°C. Par ailleurs, la quantité d’alcool
empêche une nouvelle croissance de bactéries. Une
autre mesure drastique, s’agit d’une pasteurisation
éclair: le vin est rapidement chauffé à 95°C pendant 2
minutes et puis vite refroidi. Le choc thermique tue tous
les micro-organismes. Le dioxyde de soufre (SO2) est
ajouté comme agent de conservation pour inhiber
l’activité bactérienne et celle des levures.
Maturation et Embouteillage
Les vins peu coûteux destinés à une
consommation précoce sont plus forts que les vins
« matures ». À mesure que le vin vieilli, les tanins se
dégradent et l’acidité diminue. Ceci est la raison pour
laquelle on dit que le vin se raffine avec l’âge. Les lots
de vin peuvent être laissés dans des tonneaux de chêne
pour absorber des saveurs plus complexes, comme la
vanilline. Après la maturation, le vin est drainé dans des
bouteilles et scellé avec un bouchon de liège.
Illustration: Alanna Leale, M. Sc. candidate in BIO
Qu’est-ce que la champagne?
Le champagne est un vin pétillant, originaire de la région
de Champagne en France. Fait selon la Méthode Champenoise, le
vin est fermenté une fois de plus à l’intérieur de la bouteille. Le CO2
produit par cette fermentation se dissout dans le liquide, créant ainsi
son effervescence.
Remerciements:
Notre revue sur l’œnologie a été rendue possible grâce à
Graigner & Tattersall, 2005, sauf si indiqué autrement.
Maintenant que nous avons produit notre vin, rendez-vous
à notre site web pour apprendre comment le critiquer.
Catalyst
January 201620
Another Nobel Prize for Canada
Canadian scientists have already won twelve Nobel prizes. This year, Arthur McDonald,
a Canadian, has won the thirteenth Canadian Nobel prize in physics with the Japanese Takaaki
Kajita. According to the Nobel committee, the prize is "for the discovery of neutrino oscillations,
which shows that neutrinos have mass." The two scientists received the Nobel prize following
the work of Dr. McDonald, an eminent professor at Queen’s University in the Sudbury Neutrino
Observatory (SNO) and that of Takaaki Kajita, head of the Institute of Cosmic Ray Research, at
Super-Kamiokande, Tokyo. In this article, we explain the SNO experiment, its importance, and
the consequences of its conclusions on the understanding of our universe.
History and motivation
The Sun
According to solar models, the energy in the sun is produced by the following reaction:
4H → 4He +2e- + 2νe (1)
where H is hydrogen, He is helium, e- is an electron, and νe is an electron neutrino. This means
that every solar reaction produces electron neutrinos, ve. Logically, if neutrinos are produced by
the sun, they should be detected on Earth.
SUN,
NEUTRINOS,
AND THE END OF A
MYSTERY
Sanmeet Chahal, 4th year PHY
End of a Mystery
Catalyst
January 2016 21
Neutrinos
There are three types of neutrinos: electron neutrinos (ve), muon neutrinos (vµ), and tau neutrinos
(v𝛕𝛕). Neutrinos, with electrons and quarks (quarks being the component of protons and neutrons),
constitute the elementary particles which have no internal components. Because they are
elementary particles, they form the Standard Model of particles in physics, a theory which
explains “almost everything in the universe.” Consequently, the properties of neutrinos are of a
dire importance to understand the fundamentals of the universe.
Before the SNO experiment, we knew little about neutrinos. We did not know, for instance,
whether they had a mass or not. Nonetheless, we knew that neutrinos were neutral in charge and
that they reacted very little with the surrounding matter. For example, there are 100 billion
neutrinos that pass by the nail of your thumb, but hardly any of them will react with the particles
of your body!
The mystery of solar neutrinos
Current models allow us to calculate the number of solar neutrinos that reach the Earth’s surface.
Nonetheless, experimentation, since the 1960s, have demonstrated that the number of electron
neutrinos that reach the earth is ⅓ to ½ of what is expected. A procedural error or a defect within
the solar model could explain such discrepancy. Since the equipment only detected electron
neutrinos, one more possibility remains: neutrinos change from one type to another! This,
however, means that neutrinos possess a mass. Such supposition contradicts the present Standard
Model of particles in physics, an applied model which has been verified through numerous
observable phenomena.
To verify such possibility, scientists needed to check if neutrinos are capable of oscillating. Herb
Chern proposed the use of heavy water (D2O), a molecule containing deuterium-a hydrogen atom
containing a neutron-, which is capable of detecting the three types of neutrinos simultaneously.
SNO was established to conduct the experiment which was to be held at Creighton mine, of the
company INCO, near Sudbury.
The experiment
The SNO detector, located 2 km below ground, is an acrylic sphere of 12 m in diameter
containing 1000 tons of heavy water (D2O). The sphere is surrounded by reservoir storing 1700
tons of light water and 9456 photomultipliers (PM). Light water (H2O) is used to absorb radiation
while the photomultipliers are used to detect light emitted during the interactions between
neutrinos and heavy water.
End of a Mystery
Catalyst
January 201622
Figure 1 : (a) SNO detector, 2 km underground at the Creighton mine near Sudbury.
(b) Schematic drawing of SNO detector..
The three interactions
Neutrinos can react with the deuterium of heavy water (D2O) in three different ways. One
reaction out of the three requires only electron neutrinos (νe), while the other two reactions occur
with any type of neutrinos. By comparing the number of electron neutrinos produced by the sun
(equation [1]) with the total number of neutrinos of all types, we can verify whether neutrinos
change type during their journey toward the Earth.
The three possible interactions between deuterium (d) in heavy water (D2O):
Charged current (CC)
νe + d ➝ p + p + e- (2)
Neutral current (NC)
vx + d ➝ p + n + vx (3)
Elastic scattering (ES)
vx + e- ➝ vx+ e-
(4)
Note that the first reaction is only possible with electron neutrinos (νe), while the other two are
possible with any kind of neutrino. We can thus compare the frequency of the first reaction with
End of a Mystery
Catalyst
January 2016 23
the frequency of the other two. If second and third reactions are more frequent than the first,
then there are less electron neutrinos (νe) than the other types. This indicates that the neutrinos
change type, and thus have a mass!
The end of a mystery
SNO measured the electron neutrino flux through the CC reaction: φ𝑣𝑣𝑒𝑒 =𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆
𝐶𝐶𝐶𝐶
1.75 ± 0.24 ×
106
𝑐𝑐𝑐𝑐 − 2𝑠𝑠 − 1. At the same time, the flux of all types of neutrinos was measured to be
φ𝑣𝑣𝑥𝑥 =𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆
𝐸𝐸𝐸𝐸
2.39 ± 0.50×106 cm-2s-1. These results indicate that there is little difference between
the electron neutrino flux and that of all types of neutrinos. Thus, we cannot conclude that
neutrinos change their identity.
Nonetheless, the flux of all neutrinos reaching the Earth was measured by the Super-Kamiokande
experiment. The number of neutrinos was found to be φ𝑣𝑣𝑥𝑥 =𝑆𝑆𝑆𝑆
𝐶𝐶𝐶𝐶
2.32±0.11×106cm-2s-1. This flux
differs much from the electron neutrino flux measured by SNO. Hence, using the results of SNO
and Super-Kamiokande, physicists can say, with high certainty, that neutrinos change type during
their trip towards Earth.
After this discovery, SNO measured the flux of all types of neutrinos, once again, using the NC
reaction. The obtained value was very different from φ𝑣𝑣𝑒𝑒 =𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆
𝐶𝐶𝐶𝐶
. This result, along with the result
of Super-Kamiokande, assert that neutrinos change type. This discovery proves that 1) neutrinos
have a non-zero mass and the Standard Model of physics is incorrect and 2) that solar neutrinos
change type during their trip to Earth. 
Conclusion
The experiments by Professor McDonald at SNO and Professor Kajita at Super-Kamiokande
have definitely established that neutrinos have a mass, solving thus the mystery of the solar
neutrino. Their work heavily impacted our understanding of the universe: it rebuked the
Standard Model of physics which once predicted that neutrinos do not have a mass. In addition,
the work at SNO and leadership of Professor McDonald show the important role that Canada
plays in the sciences. Congratulations to Professor McDonald and SNO for a much deserved
prize!
End of a Mystery
Catalyst
January 201624

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January 2016 Edition of The Catalyst

  • 1. Catalyst January 2016 1 Student Science Journal - Journal étudiant scientifique January 2016 | janvier 2016 Volume 6: Issue 3 2015
  • 2. Catalyst January 20162 THE TEAM | L’ÉQUIPE Editor-in-Chief Vanessa Chinyere Nzribe Production Manager Christine Wang Rédacteur-en-chef Setti Belhouari Deputy Editor-in-Chief Yen Tran Assistant Production Manager Ashley Tenn Website Manager Michael Leung VP Media Ashley Chen VP Promotions Ashley Tenn Authors | Auteurs Nicole Auclair Setti Belhouari Veronika Cencen Sanmeet Chahal Alex Chen Ashley Chen Winston Cheung Emily Huang Reilly Ische Alanna Leale Michael Leung Linxi Mytkolli Vanessa Nzeribe Marc-Antoine Poirier Danielle Robinson Abigail Roberts Mariko Sumi Ashley Tenn Yen Tran Tina Yuan Editors | Rédacteurs Nicole Auclair Alex Chen Alya Hammami Emily Huang Natasha Kasulis Alanna Leale Olivia Magwood Yen Tran Tatsiana Yeuchyk Connie You Tina Yuan Illustrations and Photographs Veronica Cencen John Evans Lina Liu Ashley Tenn Yen Tran Translators | Traducteurs Sanmeet Chahal Laila Fazal Laura Rose Goodwin Narmine Ait Hamou Mihaela Tudorache Hadjar Saidi Featured | Sélectionné(e)s Lina Liu January Contents | Contenu de janvier Science of 2015 PAGE 8 La chasse au trophée PAGE 16 Dear Darwin PAGE 17 And also... Dearest readers, I couldn’t be more excited to present to you the Cat- alyst’s 5th Anniversary issue! Over the years, the Catalyst has undergone many changes and developments, but the essence of the journal persists. Our guiding principle has remained strong: we share the love for science in an acces- sible and entertaining with our peers. On this momentous occasion, I would like to thank all Catalyst contributors, old and new, our generous sponsors and partners, and es- pecially our loyal readers. Without your support, we could never have achieved today’s success. Many thanks. Chers lecteurs, Rien ne m’enchante plus que de vous présenter le numéro du 5e anniversaire du Catalyst! Au fil des ans, le Catalyst a subi de nombreux changements et dévelop- pements, mais l’essentiel reste préservé. Notre principe directeur est resté fort : nous partageons avec nos pairs l’amour de la science d’une manière accessible et diver- tissante. À cette occasion mémorable, je tiens à remercier tous les contributeurs du Catalyst, anciens et nouveaux, nos généreux commanditaires et partenaires, et surtout nos fidèles lecteurs. Sans votre soutien, nous ne pourrions jamais avoir atteint le succès d’aujourd’hui. Merci beau- coup. Vanessa Nzeribe Editor-in-Chief The Catalyst Student Science Journal Letter from the Editor-in-Chief Articles 4 Food Science: Wine 12 Viral Gene Therapy vs. Obesity 16 La chasse au trophée Mesure de conservation ou menace évolutive? 18 Science de la bouffe: Le vin 20 Sun, Neutrinos and the End of a Mystery Research Experiences 7 Science Travels 15 Voyages scientifiques Entertainment 3 Comic Corner 6 Crossword Puzzle 6 Funky Fungi
  • 3. Catalyst January 2016 3 By: Lina Liu, 1st year BIM Comic Corner
  • 4. Catalyst January 20164 FOOD SCIENCE: WINE4th year BCH 4th year BIM Test your trivia on pg. 6 with our Wine Crossword! White wine ferments the grape juice from non-colored grape pulp without skin. Red wine achieves its colour from crushed purple grape skins along with the juice from the pulp. Celebrating the New Year, this edition of Food Science honours a historical drink, one that was created and consumed since the ancient times. In addition to its intoxicating effects, wine has been appraised for its aroma and taste. While sipping on your alcoholic beverage, have you ever wonder how wine was made? How did it achieve such a refined profile? Delving into oenology, the science of wine and winemaking, we shall explore the winemaking process and its secret to good wine. Wine Making The Grape Wine begins from the common grape vine, Vitis vinifera. Every part of the grape contributes to the flavour of wine. While stalks and seeds contain tannins that contribute to the bitter notes in wine, the inner pulp of the grape contains the sweet sugars. The pulp of the grape also has tartaric acid and malic acid, which gives wine its acerbic and refreshing taste. To start quality wine making, a vintner must pick the right grape and harvest time. Harvest & Crushing As the grapes grow, their sugar content is actively measured to track harvest time. The ideal grape has the right balance of sugar, acidity, and flavour compounds. Once the right ripeness is reached, grapes are harvested from the vineyards and sent off to the winery for production. Grapes are separated from their stalks for the majority of wines. One method of separation is to pass grapes through a rotary, leaving their stalks behind, followed by a series of rollers to release the colourless grape juice. Depending on the type of wine, the grape will be processed and fermented differently. Primary alcoholic fermentation A key step in the flavour enhancement of wine is primary alcoholic fermentation. Grape sugars like fructose and glucose ferment with the help of added yeast to accelerate ethanol fermentation: grape sugars are converted into ethanol, releasing carbon dioxide and heat. Fermentation can also start spontaneously due to the natural yeasts in the grapes. C6H12O6 (aq) 2 CH3CH2OH (l) + 2 CO2 (g) + heat Winemakers may control the fermentation conditions such as temperature to influence the wine’s profile from colour to alcoholic content. Fermentation starts at 20°C, but as heat is released from the process, the temperature may rise to 32°C. The warmer temperatures extract more colour, but yeast colonies grow faster at cooler temperatures (20-27°C), releasing higher alcoholic content. To monitor the progress of fermentation, vats have hydrometers measuring the wine’s density to indicate the proportion of sugar to alcoholic content. Maceration Primary fermentation ceases when the grape sugars become depleted. If extraction of colour and flavour is insufficient, the wine mixture may be left out to soak the skins, in maceration. Maceration aims to saturate colour and flavour and is commonly employed in red wine. Secondary malolactic fermentation Softening the taste, secondary fermentation converts harsh malic acid into the milder tasting lactic acid. Instead of yeast, bacteria cultures from the genera Lactobacillus, Leuconostoc, or Pediococcus are inoculated. Once vintners have achieved the desired acidity, malolactic fermentation is quenched. Food Science
  • 5. Catalyst January 2016 5 What is champagne? Champagne is a sparkling wine, originating from the Champagne region of France. Made using the Méthode Champenoise, wine is fermented once more inside the bottle. The CO2 created by this fermentation dissolves into the liquid to create the fizz. Acknowledgements: Our overview on oenology was made possible from Graigner & Tattersall, 2005, unless otherwise cited. Blending & Fining Of the fermented batches, some will be blended with other wines to create the perfect composition. Once the desired composition of wine is achieved, it must be refined by removing impurities. So that the wine does not appear hazy, colloids are removed through electrostatic interactions by adding colloids of the opposite charge. Gelatin is an example of colloid refinement. Excess tannins and phenolic compounds can be removed by adding poly- vinylpolypyrrolidone (PVPP), thus making the wine less bitter and clearing colour in white wines to prevent browning. If tartrates from the tartaric acid in grapes have crystallized, these impurities can be cleared by cold stabilization or seed crystals. Finally, after precipitating out the impurities, we proceed onwards to filtration. Filtration Across various stages in wine production, filtration occurs to remove solid particles and impurities from the mixture. Two important filtration steps are racking and final filtration. Racking transfers the wine from one vessel to another in order to separate it from solid wastes. This is usually done after fermentation or maceration. Pomace and lees, which are crushed fermented grapes and dead yeast cells respectively, are left behind in the fermentation vat to be transformed into fertilizer. Sterilization Before being packaged into wine bottles, the wine must be sterilized or even pasteurized for safe consumption. For wines with residual sugars like dessert wines, it passes through a membrane to be aseptically filtered into a bottle. Wines high in alcohol can go through thermotic bottling, where yeast and bacteria are killed at 54°C and the alcoholic discourages any re-growth. Otherwise, as a stringent option, wine is flash pasteurized by heating at 95°C for 2 min then rapidly cooled for the heat shock to kill all microorganisms. Sulfur dioxide (SO2) is added as the final preservative to inhibit yeast and bacterial activity. Maturation & Bottling Inexpensive wines intended for early drinking tend to have a harsher profile than matured wine. As wine ages, tannins breakdown and the acidity reduces, and so wine refines with age. Wine batches may be left in oak barrels to absorb complex flavours like vanillin. After passing the maturation time, the finished wine is then drained into bottles and closed with a cork. Illustrator: Alanna Leale, M. Sc. candidate in BIO Now that we have our finished wine, join us on pg.6 to learn how to critique it in wine tasting. Food Science
  • 6. Catalyst January 20166 Across 4. These harmless crystals deposited in wine can be removed by cold stabilization. 7. ____ wine is produced by fully crushing, fermenting, and pressing the grape skins to extract flavour and colour. 8. Dead yeast cells. 9. The agent for fermentation which enhances the flavour and alcoholic content in wine. 10. Remaining grape solids, or waste products, after fermentation in wine production which can be used as fertilizer. 12. Grapes are cultivated on this plantation. 15. The process in which glucose and fructose are converted into ethanol by yeast. 17. A process which fully extracts colour and flavour to make intense red wine. 18. The geography, climate, and plant genetics which influence special characteristics in wine. 19. This type of fermentation softens the taste of wine Down 1. A technical term for a winemaker. 2. A special type of sparkling wine. 3. Wine is transferred from vessel to vessel to separate unwanted solid wastes using this method. 5. To inhibit yeast and bacterial activity, this common preservative is added to wine. 6. A refining agent used to remove colloids and haziness in wine. 11. The process that follows de-stemming in order to render the grape solids soft and exposed for fermentation. 12. The process of winemaking. 13. A person who is specialized in the science of grapevines and the management of vineyards. 14. Wine making begins with this plant species. 16. _____ wine is fermented from grape juice, but not grape skins. Kingdom: Fungi Division: Basidiomycota Class: Agaricomycetes Subclass: Hymenomycetes Order: Agaricales Family: Entolomataceae Genus: Entoloma Species: E. hochstetteri Binomial name: Entoloma hochstetteri Common name: Blue mushroom This species, native to New Zealand and India, is known for its distinctive blue colour, caused by three azulene pigments. Its cap grows up to 4 cm in a conical shape, and is found on the reverse side of the $50 New Zealand bank note! Year BCH 2nd Year BCH FOOD SCIENCE: WINE When appreciating good wine, there are four components:  Appearance: Look into the glass for colour and clarity.  Aroma: Swirl the glass and smell the wine. Does the scent identify with a particular ingredient?  Taste: Sip the wine and enjoy the in mouth sensation.  Finish: Exhale through your nose to reveal the aftertaste. Cooking wine is wine meant as an ingredient rather than a drink. Adding cooking wine can help flavour, simmer, or moisten foods. Visit our website at uocatalyst.wordpress.com for crossword answers. Wine Tasting
  • 7. Catalyst January 2016 7 or the week of November 14, 2015, I was fortunate enough to be one of four volunteers approved through uOttawa’s “Science Travels” program to visit the tiny Cree towns of Eastmain and Waskaganish, Quebec. In this adventure of a lifetime, I presented science and engineering-related activities to indigenous children and youth in the two communities. Not surprisingly, the most popular and enthusiastically accepted activities were the chemistry magic shows. It is always fascinating for children, and almost anyone else, to watch a baking soda “rocket” shoot into the air, or polyacrylate powder suck in water to form solid goo before their eyes. Due to the range of topics and activities included in the program’s activity kits, the teachers and educators often ended up learning as much as the students, while also finding new, effective ways to teach their class. Logically, more interactive activities, rather than power- point presentations and quizzes, yielded more positive responses. Perhaps slightly unexpectedly, the apparent response of senior high school students was often not quite as enthusiastic, even with the most interactive and fascinating of activities. Senior grade teachers very openly expressed their faulted assumption that their students were lacking in motivation, and uninterested in science. It would certainly be unjust to hold the youth or their families solely accountable for this. While their initial behaviour seemed to indicate apathy, our team found that connecting with them as peers had a very positive impact. Furthermore, it was essential to integrate the knowledge which we were passing on with things familiar and applicable to their lives. Some of the teachers suggested very traditional subjects, like “hunting and construction for boys, and childcare or nursing for girls,” (Alain Lajoie, teacher at Wiinibekuu Secondary School, Waskaganish). These suggestions however may not be ideal for the current generation of high school students, and not to mention difficult to incorporate into the Science Travels activities. is a M.Sc. candidate in Biomedical Engineering. Personally, the main topics to focus on are health and nutrition, in which a wide range of relevant “Science Travels” activity kits are available. Not only does the involvement of food raise interest in the students, but also diet-related health is a growing problem in several remote communities. Examples such as the transition to a more “modern” lifestyle, the harsh weather conditions, financial and geographical constraints to fresh, healthy food, along with lack of associated education, have contributed to an evident rise in obesity rates. According to the Popular Report for the Cree Nation of Eastmain in 2007, 89% of the population was overweight, with 70% being considered obese (Trépanier, 2012). For the Cree Nation of Waskaganish, the larger of the two communities visited, the Popular Report claims in 2008, 72% of the population was overweight, with 42% being considered obese (Atikessé, 2012). Therefore, I strongly believe that through interactive, educational programs like Science Travels, we could bring forward a major positive influence in health and food science advocacy. In the long term, these communities will receive significant support to function with the necessary independence and strength required for their situation. F Photograph by: Veronika Cencen Science Travels
  • 8. Catalyst January 20168 Scientists in 2015 had launched the year by discovering a revolutionary way to treat infections: for the first time in over 30 years, teixobactin, a new natural antibiotic has been discovered (Knapton, 2015). Teixobactin, found in a soil screen, acts by inhibiting bacterial cell wall production (Ling et al., 2015), like the peptidoglycan cell walls of gram-positive bacteria. As such, texicobactin is toxic to gram-positive bacteria. When tested in cell cultures, teixobactin was effective against M. tuberculosis, C. difficile, B. anthracis, and S. aureus, as well as many other human pathogens. In recent years, excess antibiotic use has been discouraged wherever possible, due to the increasingly dangerous growth rates of antibiotic resistant bacteria, such as methicillin-resistance S. aureus (MRSA). Hope was renewed when teixobactin was found to be a highly effective treatment in MRSA-infected mice (Ling et al., 2015). Interestingly, scientists did not detect the existence of any teixobactin-resistant bacteria at the end of their trials (Ling et al., 2015). Thus, if teixobactin were to be approved following human clinical trials, it would likely become the antibiotic of choice prescribed by physicians. De nos jours, on a besoin de nouvelles innovations pour combattre la sécheresse car la famine fait rage dans certaines parties du monde. Ces innovations doivent être analysées avant leur mise en vente. Les biologistes, à l’Université de Californie, ont modifié la plante Arabidopsis pour augmenter sa résistance contre la sécheresse après avoir été traitée de mandipropamide. La mandipropamide est un produit chimique qu’on utilise en agriculture pour empêcher la rouille de s’installer sur les fruits et les légumes. Ce produit chimique est déjà certifié pour l’utilisation publique. D’habitude, la mandipropamide ne provoque pas une réponse anti-séchresse chez les plantes. En fait, un autre produit chimique, l’acide abscissique, est responsable de ceci. Il stimule la fermeture des stomates pour empêcher la perte de l’eau. Chez certains plantes, on a modifié le récepteur d’acide abscissique pour le rendre réceptif à la mandipropamide. Elles ont survécu à une sécheresse simulée en laboratoire, alors que les plantes qui n’étaient pas équipées de cette modification ont péri. Cette nouvelle stratégie de modification de récepteurs chez les plantes pourraient aussi être utile pour combattre les maladies et promouvoir les rsécoltes. An Icelandic gene-hunting company, DeCode Genetics, identified individuals in the country who may have dangerous genetic mutations in their DNA. The technique works by sampling the genetic make-up of a number of participants, and then compiling these findings with the ancestral genome sequences and genealogical records. The precision of this technique depends primarily on the assumption that the population are native to Iceland; however, genes of non-natives can be inferred. This breakthrough allows patients to pre-emptively seek medical attention The SCIENCE January février March
  • 9. Catalyst January 2016 9 based on cancer causing genes that would otherwise be undiscovered. Building on this discovery, another technological advancement currently in development makes use of comparative genomics to automate the comparison of DNA from sick people around the world (Regalado, Internet of DNA, 2015). Both advances will allow for more preventative care. Identity markers are commonly found in nature, yet they can also exist in synthetically created microscopic scale particles. Bae et al have reported their findings in the journal Advanced Materials, outlining a novel way in which these unique wrinkles can be used as “artificial microfingerprints”, similar to how human fingerprints are used (Bae et al, 2015). It was found that these unique markers are highly irreproducible, lending their usefulness to anti- counterfeiting strategies (Bae et al, 2015). At the microscopic scale, the similarities between the surface wrinkle patterns of these particles and the wrinkles of fingerprints are clear through the ridges and valleys that they both possess (Yin & Boyce, 2015). Since these markers are locked into place during their creation process, the wrinkles are can be scanned and processed so that they can be used in identification, encryption, and security (Bae et al, 2015). Le monde marin semble encore nous réserver de belles surprises. Il n’y a pas très longtemps, on a découvert le premier poisson endotherme ! Oui, le 15 mai de l’année dernière, M Nick Wagner et son équipe de biologistes de NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) à San Diego, États-Unis, ont annoncé que l’opah, Lampris guttatus, serait le premier poisson endotherme jamais découvert. Bien que le thon et le requin puissent réchauffer certaines parties de leurs corps pour faciliter la locomotion, l’eau glaciale des océans refroidit constamment leur sang et ils doivent remonter régulièrement à la surface pour se réchauffer davantage. L’opah, par contre, est capable de maintenir une température corporelle supérieure à celle de l’océan de 5°C même à 300 mètres de profondeur. Wegner a remarqué que, contrairement aux autres poissons de profondeur qui sont lents et qui embusquent leurs proies, l’opah, le gigantesque poisson- lune, préfèrent chasser des proies très agiles comme le calamar. Par ailleurs, il a une capacité surprenante à faire de longs trajets, voire des migrations. Ce mode de vie, ressemblant vaguement à celui des mammifères et des oiseaux, a poussé Wegner à disséquer cet animal pour découvrir ce qui se cache derrière cette jolie armure orange. Wegner a trouvé un système de capillaires très organisé, appelé retia mirabilia, dans les branchies de l’opah. Les veines, qui transportent le sang chaud désoxygéné, s’enroulent autour des artères, qui transportent le sang froid oxygéné. Ceci permet au sang chaud venant de l’intérieur du corps à chauffer le sang froid qui vient d’entrer. On pourrait appeler ce « chef-d’œuvre » de la nature un « échange de chaleur à contre- courant ». Les poissons lunes ne cessent de OF 2015 april Mai based on cancer causing genes that would otherwise be undiscovered. Building on this discovery, another technological advancement currently in development makes use of comparative genomics to automate the comparison of DNA from sick people around the world (Regalado, Internet of DNA, 2015). Both advances will allow for more preventative care. Identity markers are commonly found in nature, yet they can also exist in synthetically created microscopic scale particles. Bae et al have reported their findings in the journal Advanced Materials, outlining a novel way in which these unique wrinkles can be used as “artificial microfingerprints”, similar to how human fingerprints are used (Bae et al, 2015). It was found that these unique markers are highly irreproducible, lending their usefulness to anti- counterfeiting strategies (Bae et al, 2015). At the microscopic scale, the similarities between the surface wrinkle patterns of these particles and the wrinkles of fingerprints are clear through the ridges and valleys that they both possess (Yin & Boyce, 2015). Since these markers are locked into place during their creation process, the wrinkles are can be scanned and processed so that they can be used in identification, encryption, and security (Bae et al, 2015). Le monde marin semble encore nous réserver de belles surprises. Il n’y a pas très longtemps, on a découvert le premier poisson endotherme ! Oui, le 15 mai de l’année dernière, M Nick Wagner et son équipe de biologistes de NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) à San Diego, États-Unis, ont annoncé que l’opah, Lampris guttatus, serait le premier poisson endotherme jamais découvert. Bien que le thon et le requin puissent réchauffer certaines parties de leurs corps pour faciliter la locomotion, l’eau glaciale des océans refroidit constamment leur sang et ils doivent remonter régulièrement à la surface pour se réchauffer davantage. L’opah, par contre, est capable de maintenir une température corporelle supérieure à celle de l’océan de 5°C même à 300 mètres de profondeur. Wegner a remarqué que, contrairement aux autres poissons de profondeur qui sont lents et qui embusquent leurs proies, l’opah, le gigantesque poisson- lune, préfèrent chasser des proies très agiles comme le calamar. Par ailleurs, il a une capacité surprenante à faire de longs trajets, voire des migrations. Ce mode de vie, ressemblant vaguement à celui des mammifères et des oiseaux, a poussé Wegner à disséquer cet animal pour découvrir ce qui se cache derrière cette jolie armure orange. Wegner a trouvé un système de capillaires très organisé, appelé retia mirabilia, dans les branchies de l’opah. Les veines, qui transportent le sang chaud désoxygéné, s’enroulent autour des artères, qui transportent le sang froid oxygéné. Ceci permet au sang chaud venant de l’intérieur du corps à chauffer le sang froid qui vient d’entrer. On pourrait appeler ce « chef-d’œuvre » de la nature un « échange de chaleur à contre- courant ». Les poissons lunes ne cessent de OF 2015 april Mai
  • 10. Catalyst January 201610 nous surprendre. Wegner a d’ailleurs dit, « Si vous me demandiez dans le passé si c’était possible qu’un poisson puisse réchauffer son corps, je dirais que c’est fort impossible. Pourtant, cette découverte nous démontre que nous ignorons beaucoup de choses et qu’il en reste encore beaucoup à découvrir ». Imaginez que vous possédez une vision qui surpasse celle d’un être humain normal. Aussi imaginaire que ceci peut paraître, une nouvelle technologie révolutionnaire pourrait en effet transformer ce rêve en réalité. Après 8 ans de recherches approfondies, Dr. Garth Webb, un optométriste originaire de la Colombie-Britannique, est finalement parvenu à réaliser ce que plusieurs autres compagnies n’ont pas pu faire : la création de lentilles spécialisées qui ferait la mise à point de toutes les distances. Peu importe vôtre âge, la « Ocumetic Bionic Lens » promet une vision 3 fois meilleur que «20 sur 20». Autrement dit, « si vous n’arrivez pas à voir l’horloge à 10 pieds, lorsque vous aurez la Lentille Bionique, vous pouvez voir l’horloge à 30 pieds». En plus vous n’aurez plus besoin de lunettes ou de lentilles de contact, le malade serait protégé de maladies optiques telles que l’astigmatisme et la cataracte, soit l’opacification progressive de la lentille (naturelle) de l’oeil. L’implantation de ces lentilles dans l’oeil humain ressemble beaucoup à la chirurgie de cataracte. Lors de l’insertion de la lentille dans une incision de 2.8 mm, la lentille pliée s’étend et remplace la lentille naturelle du patient. Toute cette procédure, annonce Webb, est sans douleur et ne demande que 8 minutes. Dans une conférence concernant la cataracte et les chirurgies réfractives, Dr. Webb a présenté son invention devant 14 ophtalmologistes éminents. Ces dérniers étaient sceptiques au départ. Peu à peu, ils se sont reinteressés et ont applaudi ce progrès médical. Cependant, cette lentille bionique n’est pas encore accessible au publique. Au Canada, il faut d’abord qu’elle passe environ 2 ans d’essais cliniques et d’autres régulations avant d’être mise en vente. De plus, ces lentilles valent environ 2 à 3 paires de lunettes. Si cette invention est finalement approuvée et disponible pour la société, elle pourrait transformer l’industrie de soins oculaires pour toujours, Ces lentilles vont permettre «une vision améloirée que le monde n’a jamais connu auparavant». Inside a tantalum arsenide, a metallic crystal, an international team of scientists lead by Princeton University discovered a new particle that challenges the next generation of electronics - Weyl fermion. Weyl fermions have the ability to move independently of one another even when they have opposite charges (Choi, 2015). Weyl fermions also spin in the same direction as their movement; combined with their property of no mass, Weyl fermions have higher degree of mobility compared to electrons. Interestingly, Weyl fermions do not bounce back after encountering an obstacle, but rather they move around the obstacle (Xu et al., 2015). This is fundamentally different compared to electrons, as electrons scatter after encountering obstacles, leading to decrease in speed and increase in heat. By discovery of Weyl fermions, the limitation of speed and heat on electronics may be erased, thus opening potential for a new generation of faster, better electronics (Choi, 2015). Récemment, les scientifiques à l’Université d’Helsinki ont découvert un type de fourmi capable de se guérir contre les infections fongiques. Les chercheurs ont clairement démontré que ces fourmis infectées consomment plus d’oxydants réactifs comme le peroxyde d’oxygène, H2O2. Ces composants chimiques sont toxiques aux champignons pathogènes et augmentent ainsi la survie des fourmis infectées. Pourtant, la consommation excessive d’oxydants comme le H2O2 augmente le taux de mortalité chez les fourmis. Ceci démontre que les fourmis se sont vraiment adaptées à la consommation d’oxydants. Le choix alimentaire de ces fourmis est particulièrement important pour les chercheurs puisqu'il répond au critère principal de l’automédication: l’ingestion de la guérison est nuisible aux individus sains. Le cas de ces fourmis est parmi les seuls à avoir clairement démontré que la consommation du “médicament” est nuisible à la fourmi saine. Malgré la rareté de ce comportement en nature, d’autres cas d’automédication sont connus. Les bourdons, par exemple, augmentent leur consommation de nicotine quand ils sont infectés par un parasite. Semblable au cas des fourmis, la nicotine est nuisible aux bourdons sains, mais nécessaire à la guérison des bourdons infectés (Baracchi 2015). Il serait peut-être intéressant de remarquer que cette capacité d’automédication se trouve chez des espèces très sociables comme les fourmis et les bourdons. Peut-être ceci est un indicateur d’une origine commune dans le règne des animaux. Nous cherchons sans cesse à pousser les limites de notre compréhension de l’évolution de l’homme moderne, Homo sapiens. Ceci requiert des études et des découvertes scientifiques interminable. Le septembre dernier, l’histoire de l’humanité a pris un grand pas vers l’avant grace à la découverte d’un nouvel ancêtre de l’homme moderne, Homo naledi. Il y a environ 100 000 ans, le genre Homo était composé de nombreuses espèces. Aujourd’hui, Homo sapiens est la seule espèce encore en vie. Le terme « hominin » fait référence aux ancêtres proches de l’homme moderne, tel que les Juin July août septembre Science of 2015
  • 11. Catalyst January 2016 11 chimpanzés. Homo naledi a été découvert à 48 kilomètres de Johannesburg, en Afrique du Sud, enfoui sous des cavernes nommées « Rising Star ». Puisque les fossiles se trouvaient dans une chambre étroite et profonde, leur excavation s’est avérée difficile. On a cherché des archéologues qualifiés, minces et prêts à travailler dans un espace clos à travers une annonce sur Facebook. Ainsi, l’équipe archéologique était entièrement comprise de jeunes femmes scientifiques. Les 1550 spécimens recueillis se ressemblaient beaucoup mais n’appartenaient pas à une espèce connue. Les fossiles ont été alors déclarés une nouvelle espèce, nommée Homo naledi, « naledi » signifiant « étoile » dans la langue sotho de l’Afrique du Sud. Les specimens, bien fossilisés jusqu’à leur découverte, sont en fait les restes d’au moins 15 individus. Presque tous les os du squelette ont été retrouvés dans cette collection. La taille, le poids, la forme des pieds et des mains d’Homo naledi sont semblables à l’Homme moderne, tandis que les côtes, les épaules et la forme du pelvis et du crâne ressemblent plutôt à ceux des hominins disparus. Cette découverte nous permet de mieux comprendre l’évolution de l’Homme moderne. Il ne restera alors qu’à procéder à la datation des os, puisque leur âge n’a pas encore été déterminé. Ainsi, l’emplacement d’Homo naledi dans l’arbre phylogénétique des hominines démeure inconnu. En octobre 2015, le Prix Nobel a été décerné à la découverte des oscillations des neutrinos qu’établissent que les neutrinos ont de la masse. C’était un défi partagé par deux groupes, un au Canada et l’autre en Japon, mené par Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald (Mirksy, 2015). Cette découverte mène l’importance à consolider le Modèle Standard de la physique des particules, lorsqu’elle preuve que ces particules soient vraiment en existence. Leur recherche était grâce aux observatoires qui peuvent détecter la présence des neutrinos qui sont jetés par le soleil. Takaaki Kajita, du Collaboration Super-Kamiokande, a présenté ses données pour la première fois en 1998, à une conférence (Neutrino ’98), et Arthur B. McDonald a publié ses résultats qui ont été ramassés par l’Observatoire des Neutrinos à Sudbury. Stem cells have pioneered incredible innovations in the field of medicine for respiratory, and now also vocal restorations. Exactly seven years ever since the first tracheal transplant (Boseley 2008), Ling and colleagues (2015) have published the bioengineering of human vocal cords in the Journal of Science Translational Medicine on November 18th, 2015. Grown from primary human vocal fold (FV) fibroblasts and epithelial cells, the mucosae tissue was bioengineered with the morphology, protein expression level, and extracellular matrix of the vocal cords. The engineered mucosae tissues were further grafted ex-vivo into dog vocal cords. The scientists observed that when blown with warm, moist air, the mucosae generated vibrations and sound comparable to those made by the human vocal cords (Ling et al. 2015; Connor2015). The synthetic vocal cords were then transplanted into humanized-mice, where they demonstrated good survival and tolerance to the humanized immune system. Ling’s research team has brought forward a possible tool to regenerate damage in the vocal cords. While clinical trials are not yet ready, future research is hopeful for possibilities in vocal cord reconstruction and giving voice to people with speech impairments. In December 2015, the world was introduced to a new solid phase of carbon, called “Q-carbon”. Q-carbon can glow in the presence of energy, and unlike all other phases of carbon, Q-carbon displays magnetic properties at room temperature. The most notable quality of this carbon phase however is its ability to be converted into diamond using a simple melting process (Templeton, 2015). Typically, diamond production requires conditions of high temperature and pressure. Such procedures are costly and have a low yield. However, compared to diamond, layers of Q-carbon can be up to 60% harder due to the shorter carbon- carbon bonds (Templeton, 2015). Q-carbon is formed by quenching the super undercooled state of the liquid-diamond- graphite triple point, the temperature and pressure point at which all phases of an element coexist. This enables nanodiamonds and microdiamonds to be formed at the reduced temperature of 4000K at ambient pressure relative to the regular liquid-diamond-graphite triple point at 5000K and 12 GPa (Narayan & Bhaumik, 2015). Overall, the relative ease with which Q-carbon can be formed may potentially change the way diamonds are viewed from an economic standpoint. Furthermore, the possible increased production of diamonds can make them more affordable as jewellery. The Science of 2015 was completed in collaboration with the executive members and the editors of The Catalyst. We would to thank everyone involved for contributing to the article! The Catalyst looks forward to another science-filled year ahead of us. Illustrated by Alanna Leale, M.Sc. candidate in BIO octobre november december Science of 2015
  • 12. Catalyst January 201612 Obesity has been described as a worldwide epidemic and one of the most difficult public health issues our society has faced. It affects people of all ages, ethnicities, and socioeconomic statuses. The prevalence of obesity has increased drastically and is on the rise across the globe. One third of the children living in the United States are overweight or obese (Lobstein et al, 2015) and the prevalence of obesity in Canadian adults increased from 6.1% to 18.1% between 1985 and 2011 (Twells et al, 2014). There have been many efforts to reduce obesity through fad diets, surgery and pharmacological means; however, some of these methods have proven to be dangerous (Allison & Saunders, 2000). Obesity is exacerbated by environmental factors including high caloric foods and sedentary lifestyles. Additionally, obesity can be a genetically heterogeneous disorder (Walters et al, 2010). After several twin and adoption studies, the accepted heritability of obesity is between 40% and 70% (Walters et al, 2010). Some of the heritability has been attributed to copy-number variants (CNVs); specifically, a deletion at 16p11.2 representing the second most frequent genetic cause of obesity (Walen, 2014). The 16p11.2 deletion spans an average of 500 kilobases and each deletion is associated with the removal of the SH2B1 gene (Bochukova et al, 2010). The SH2B1 gene is a cytoplasmic adaptor protein within the 16p11.2 region that is involved in the leptin signalling pathway and insulin regulations (Ren et al, 2010). Research has shown that upon deletion of SH2B1, subjects experienced rapid weight gain within the first years of life, leading to morbid obesity and exhibited hyperphagia (Ren et al, 2007). A 2011 study INTRODUCTION Prevention of early onset obesity induced by 16p11.2 deletion using a modified adenoviral injection containing the SH2B1 gene Abstract: Obesity has grown to be one of the most common conditions in North America, affecting 18.1% of Canadian adults as of 2012. The genetic causality of obesity has become increasingly evident and is now a focus in current obesity research. Animal studies, genome-wide association studies and genomic structural variation studies have identified the SH2B1 gene as a candidate gene for obesity. Deletion of this gene results in early-onset morbid obesity and hyperphagia. Reintroduction of this gene fully corrects all metabolic disorders associated with its deletion. This proposal addresses the 16p11.2 chromosomal deletion containing the SH2B1 gene involved in the leptin signaling pathway. In this study, we are proposing to insert the DNA of the SH2B1β isoform into an adenovirus which will directly target neuronal tissues. The SH2B1-adenoviral suspension will be injected into the arcuate hypothalamic nuclei of mice via stereotaxic surgery and changes to BMI will be observed. Follow up to ascertain the presence of the SH2B1β protein within the treated mice will be performed using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The expected outcome is that the wild-type mice and the mutant mice treated with SH2B1β will maintain BMI indexes below the obesity range, while the mutant mice receiving no treatment will gain weight and develop BMIs within the range of obesity. – 3d year BPS – 5th year BCH – 3d year BIM – 3d year BIM Viral Gene Therapy vs. Obesity Gene Therapy
  • 13. Catalyst January 2016 13 by Yongguo Yu and colleagues also concluded that the type of obesity associated with the 16p11.2 deletion is of juvenile onset and age dependent penetrance (Yu et al, 2011). SH2B1 is a key intermediary in the leptin- signalling pathway (Perrone et al, 2010), but disruptions of the SH2B1 block the activation of the P13K pathway required for leptin regulation of energy metabolism and appetite suppression (Ren et al, 2010). The loss of appetite suppression and presence of hyperphagia are involved in obesity within mice and humans. Upon reintroduction of the SH2B1 gene, all metabolic and behavioural disorders were corrected (Ren et al, 2010). Studies showed that different isoforms of SH2B1 targeted specific tissues allowing for direct targeting using gene therapy. The SH2B1β isoform was detected in the neuronal tissues. Neuronal specific restoration of SH2B1β corrected hyperphagia and obesity (Ren et al, 2010). Since the SH2B1 gene is involved with insulin regulation and the leptin-signalling pathway, affecting multiple locations throughout the body, tissue targeting is required to increase the affinity for the central nervous system rather than peripheral tissues involved in insulin regulation (Ren et al, 2010). Adenoviruses are non-enveloped viruses that contain a double-stranded linear genome in a nucleocapsid which can be used for tissue targeted therapies (Genetherapy.net). Gene therapy vectors based on recombinant adeno-associated viruses have become widely accepted for the transduction of neuronal cells due to lack of inherent vector toxicity, immunogenicity or affiliation with human disease (Kugler et al, 2003). Adenovirus genetic material is not incorporated into the host cell genome. The post-mitotic nature of neuronal cells allows for the continued presence and transcription of adenovirus genetic material in all infected cells upon the first administration of the viral suspension (Herup & Yang, 2007). The longevity of one inoculation of adenoviruses, combined with their proven safety and their ability for direct transduction to neuronal cells, made adenoviruses a superior choice over bacteria- encased plasmids, pharmacological therapy and other methods explored. In the past decade, cancer virotherapy has gained credence. However, it has yet to be used to introduce a new, permanent gene into subject organisms (Nandi & Lesniak, 2009). To the best of our knowledge, existing research is addressing the relationship between 16p11.2 deletions and obesity but outlines no method of fixing it. We hypothesize that through insertion of an adenovirus containing the SH2B1β isoform to target neuronal cells in the arcuate hypothalamic nucleus, homeostasis of satiation will be re-established to prevent excessive weight-gain. This study is significant because it addresses a genetic basis for obesity and could provide a permanent solution to this global issue. If this novel methodology is successful, we believe it can be applied to other forms of genetically based obesity. Infantile mice, less than 21 days old, will be obtained from the Jackson Laboratories (Johnson, 2015). They will be housed in a dedicated pathogen- free animal facility under a 12 hour light/dark cycle with free access to food and water. We will randomly split them into 4 groups of 21 C57BL/6J mice each: 1. Untreated wild-type mice 2. Wild-type mice receiving treatment 3. Untreated mutant mice 4. Mutant mice receiving treatment The mutant mice will be genetically engineered to omit the SH2B1 gene. SH2B1β-adenoviral suspension will be injected into the arcuate hypothalamic nucleus (ARH). The mice will be anesthetized with a combination of tiletamine and zolazepam (40/80 mg/kg) via intraperitoneal injection (Gargulio et al, 2015) and loaded onto a stereotaxic apparatus. Upon exposing the skull to the level of the dura matter, 2µL of the SH2B1β adenoviral suspension will be injected into the ARH via a glass capillary. Coordinates of the ARH in reference with the bregma are anterior-posterior (AP): -1.46, medial-lateral (ML): 0.10, dorsal-ventral (DV): 5.90 (Allen, 2015). Thirty days after receiving the viral suspension, the body mass index (BMI) of all mice will be calculated. The mice will then be euthanized via cervical dislocation. Tissues will be collected from the hypothalamus, where the SH2B1 cDNA was HYPOTHESIS METHODOLOGY Gene Therapy
  • 14. Catalyst January 201614 injected. The tissue samples will be analysed by performing an ELISA to test for the presence and concentration of the SH2B1 beta-isoform protein. The underlined proposal will verify the hypothesis via comparison of mouse groups 1-4 through evaluation of the BMIs and by the determination of SH2B1 protein concentrations using an ELISA post-mortem. The average BMI of control group one will be set as the standard to which the BMIs of the other groups are compared. Groups 1, 2 and 4 are expected to have BMIs within normal range, while mice in group 3 are expected to have higher BMIs that signify obesity due to the lack of the SH2B1β protein. Although the mice in group 4 have the SH2B1 deletion, the adenoviral treatment is expected to restore the SH2B1β function. The ELISA should show SH2B1 protein in groups 2 and 4 which will prove that the production of SH2B1 protein prevented the obese phenotype in group 4 mice. This material is based off work originally submitted to the SciNapse Undergraduate Science Case Competition. We are also grateful for the insightful conversations and support from John Basso and Luc Poitras. EXPECTED OUTCOMES ACKNOWLEDGEMENTS Do you have personal research you want to share? Send it to The Catalyst! Submit your articles to editor.uocatalyst@gmail.com and see your name in print! Gene Therapy
  • 15. Catalyst January 2016 15 urant la semaine du 14 au 20 novembre 2015, j’ai eu la chance de participer à l’aventure de ma vie avec quatre bénévoles: une semaine pour présenter des activités liées à la science et à l’ingénierie aux jeunes écoliers autochtones dans les petites villes, Eastmain et Waskaganish (QC). Pas surprenant, «l’Éxposition de chimie magique» était l’activité la plus admirée. Une fusée projetée au bicarbonate de soude ou une poudre de polyacrylate qui absorbe l’eau pour former une matière visqueuse capte toujours les enfants et les personnes de tous les âges. Grâce à la grande variété de sujets et d’ativités abordés, les professeurs ont appris autant que les élèves. Ils ont appris de nouvelles techniques d’enseignement (par rapport aux présentations PowerPoint et les quiz quotidiens). Cependant, de manière assez inattendue, les étudiants des dérnières années secondaires étaient désintéressés aux activités même les plus interactives. De nombreux professeurs ont avoué que leurs élèves manquaient de motivation et qu’ils étaient indifférents envers les sciences. Il est injuste de dire que les jeunes et leurs familles sont les seuls responsables de cet état. Bien que les élèves étaient froids envers nous au départ, on a pu conquérir leur amitié puisque nous sommes des étudiants comme eux. Par ailleurs, il est important que nous transférions, aux jeunes, des connaissances scientifiques utiles et pratiques dans leurs vies quotidiennes. Certains professeurs ont suggéré qu’on fasse des activités traditionnelles comme «la chasse et la construction pour les garçons et la garde d’enfants et l’infirmerie pour les filles» (Alain Lajoie, professeur à Wiinibeku lycée, Waskaganish). À mon avis, ces activités sont difficiles à intégrer dans le programme Voyage Scientifique et elles ne sont pas conformes à la génération actuelle. Selon moi, les activités les plus pértinentes et les plus faciles à intégrer doivent porter l’accent sur la santé et la nutrition. La bouffe intéresse beaucoup ces jeunes qui habitent des villages éloignés dans lesquels les problèmes de santé alimentaire font rage. À cause de la transition à un mode de vie «moderne» dans un environnement froid et hostile, l’accès à des aliments sains et frais est très limité. Une mauvaise éducation alimentaire et l’accès facile aux nutriments empaquettés et malsains, ont engendré une augmentation du taux d’obésité. Selon le rapport populaire de la nation d’Eastmain en 2007, 80% de la population traine avec elle un surplus de poids (70% considérée obèse). Pour Waskaganish, en 2008, 72% est en surpoids (42% considérée obèse). Par conséquent, je crois fermement que les programmes comme Voyage Science peuvent encourager une alimentation saine et propre. À long terme, ceci pourrait donner aux communautés la force de prendre contrôle de leur situation et de s’améloirer. Voyages scientifiques D M.Sc. candidat, MCG Voyages scientifiques
  • 16. Catalyst January 201616 La surexploitation de ressources naturelles par les humains est l’une des causes principales du déclin draconien de la biodiversité. Bien que la chasse aux trophées soit une méthode d’exploitation commune à l’échelle mondiale, son effet sur la diversité est peu étudié. Il y a longtemps, la chasse au trophée était perçue comme une faible menace à la survie des espèces. Toutefois, des études récentes ont démontré les conséquences indésirables que subissent les populations animales à cause de cette chasse. Plusieurs études ont exposé les conséquences de la chasse au trophée des mouflons d’Amérique en Alberta. La chasse au trophée des béliers de cette espèce est gérée par l’état. Seuls les béliers ayant des cornes de longueurs spécifiques peuvent être chassés (comme pour plusieurs espèces ongulées). Les mâles ayant de plus grandes cornes sont généralement corpuleux et reproducteurs par rapport à leurs congénères et passent leurs gènes à la génération suivante. Le succès de reproduction est assuré à condition que les béliers échappent à la saison de chasse qui précède le rut. Cette dernière loi sur la chasse au trophée en Alberta a engendré une chasse excessive des mâles ayant de grandes cornes. Ces derniers croissent rapidement survivent longtemps et ont la meilleure valeur adaptative. Ils ont été chassés à un plus jeune âge et n’ont pas pu se reproduire autant que ceux qui sont dépourvus de cette valeur adaptative. Aujourd’hui, en Alberta, on remarque une diminution de la taille des cornes et du poids des béliers de mouflons d’Amérique. La chasse au trophée est une sorte de sélection artificielle. Elle a diminué la fréquence des gènes de «bonne» qualité et la diversité génétique de l’espèce. Alors, pourquoi ne pas cesser la chasse au trophée? La réponse est aussi simple : l’argent. Il s’agit d’une activité qui rapporte beaucoup au point de vue économique. Des chasseurs à travers le monde sont prêts à débourser d’énormes sommes afin d’obtenir un trophée de qualité. Par exemple, à la fin des années 90, un chasseur a payé plus d’un million de dollars canadiens pour obtenir le permis permettant de chasse. Cet argent pourrait servir à la conservation, à la gestion et à La chasse au trophée : Marc-Antoine Poirier, M. Sc. candidat
  • 17. Catalyst January 2016 17 l’étude d’une espèce comme le mouflon d’Amérique. Si la chasse au trophée est bien gérée, elle pourrait être bénéfique autant pour les communautés humaines que pour les espèces chassées. Après tout, l’important est que la science triomphe! To see the translation, please http://uocatalyst.wordpress.com Nous cherchons des traducteurs et des auteurs francophones. Ça vous intéresse? Contactez le rédacteur-en-chef: redacteur.uocatalyst@gmail.com Dear Curious Science Student, Confusion is a good start to being curious in science. It makes you wonder, question, and seek out evidence and actual answers. Science is based on tested hypotheses, reproducibility, and critical analysis. However, pseudoscience tries to persuade you solely on observations and logical reasoning. As pseudoscience is believed to be presenting true ‘facts’ or ‘science’, people will assume that there is sufficient information without questioning the accuracy, validity, or completion of the information. This creates misconceptions from which people will make misinformed decisions that lead to adverse outcomes. An example would be hearing “everyone who goes to class will get an A+”, when in reality, students go class, take notes, study, sleep well, and then they might get an A+. As you can see, relying only on your class attendance to get an A+ is a bad idea. Pseudoscience addresses an appealing idea without revealing all the facts. I hope you are now able to distinguish pseudoscience from science. If you are interested in more cases of pseudoscience, turn to our March issue for our Winter Writing Contest 2016 entries. - Darwin X What is so bad about pseudoscience? - Confused Curious Science Student
  • 18. Catalyst January 201618 Science de la bouffe Pour célébrer le nouvel an, cette édition de Science de la bouffe rend hommage à une boisson historique, créée et consommée depuis l’Antiquité. À part ses effets toxiques, le vin était apprécié pour son arôme et son goût. Tout en sirotant votre breuvage alcoolisé, êtes-vous déjà demandé comment on arrive à le produire? Comment est-il devenu si raffiné? En plongeant dans l'oenologie, la science du vin, nous explorerons le processus de fabrication du vin et les secrets d’un bon vin. Vinification Le raisin Le processus de production du vin commence par une vigne commune qui s’appelle Vitis vinifera. Chaque composante du grain de raisin contribue à la saveur du vin. Alors que les rafles (tige de la grappe du raisin) et les graines contiennent les tanins qui contribuent au goût amère du vin, la pulpe à l’intérieur du raisin contient des sucres, le fructose et le glucose. La pulpe abrite aussi des acides, tels l’acide tartrique et l’acide malique, qui procurent aux raisins n’ayant pas atteint la maturité, leur goût sur mais rafraîchissant. Pour fabriquer un vin de qualité, le vigneron choisi du raisin à un moment précis pour la récolte. Récolte et broyage On mesure le taux de sucre dans le raisin au fur et à mesure que la plante mûre pour bien choisir le moment de récolte. Le raisin idéal comporte un équilibre entre le sucre, l’acide, les tanins et les divers composantes aromatiques. Une fois que la maturité optimale est atteinte, les raisins sont cueillis et envoyés à la vinerie pour la production. Dans la majorité des vins, on sépare les raisins des tiges puisque ces derniers ont un goût amer. Pour les séparer, on passe les raisins dans une machine rotative qui laisse les tiges derrière. Ensuite, les raisins passent à travers une série de rouleaux pour faire sortir leur jus incolore. Le raisin sera préparé et fermenté différemment, selon le type de vin qu’on désire avoir. Fermentation primaire de l’alcool Une étape clé dans le renforcement de la saveur du vin est la fermentation primaire de l’alcool. Les sucres provenant des raisins tels le fructose et le glucose fermentent à l’aide de la levure ajoutée, accélérant la formation de l’éthanol : les sucres du raisin sont convertis en éthanol, libérant le dioxyde de carbone et la chaleur. Il faut noter que la fermentation peut se produire spontanément grâce aux levures naturelles contenues dans les raisins. C6H12O6 (aq) 2 CH3CH2OH (l) + 2 CO2 (g) + heat Les vignerons peuvent contrôler la température de la fermentation pour ajuster la couleur du vin ainsi que son taux d’alcool. Le processus de fermentation, qui commence à 20°C, libère assez de chaleur pour faire monter la température à 32°C. Des hautes températures assurent une couleur plus vive, tandis que des faibles températures permettent la croissance de la levure et, donc, augmente le taux d’alcool. Macération La fermentation primaire cesse lorsque les sucres du raisin s’épuisent. Si l’extraction de la couleur et de la saveur sont insuffisantes, il est possible de laisser encore la composition tremper avec la peau des raisins. La macération a pour objectif de saturer la couleur et la saveur et est souvent employée dans la fabrication du vin rouge. Fermentation malolactique secondaire Pour adoucir le goût, la fermentation secondaire transforme l’acide malique brut en acide lactique, qui a un goût doux. Au lieu de la levure, on inocule des cultures bactériennes du genre Lactobacillus, Leuconostoc ou Pediococcus. Une fois que les vignerons atteignent le niveau d’acidité désiré, la fermentation malolactique est arrêtée. Science de la bouffe: LE VIN 4th year BCH 4th year BIM Testez vos savoirs à notre site web avec notre Mot-croisé vinicole! uocatalyst.wordpress.com Le vin blanc est dit “blanc” parce que le jus vient de raisins à pulpe incolore, sans peau, qui sont fermentés. Le vin rouge obtient sa couleur après le broyage de la peau de raisins pourpres et l’ajout de jus de la pulpe.
  • 19. Catalyst January 2016 19 Mélange et raffinement Parmi les lots fermentés, certains seront mélangés avec d’autres vins pour créer la composition parfaite. Ensuite on l’affine: on enlève toute impureté. Pour enlever les colloïdes qui donnent au vin un air nuageux, on ajoute des colloïdes de charge opposée. Les colloïdes réagissent de manière électrostatique. La gélatine est un exemple de raffinement par colloïde. Les excès de tanins et de composants phénoliques peuvent être retirés par l’ajout de poly-vinylpolypyrrolidone (PVPP). Ceci rend le vin moins amer et purifie sa couleur pour prévenir le brunissement, plus particulièrment dans les vins blancs. Finalement, après avoir dégagé les impuretés, on procède à la filtration. Filtration La filtration sert à enlever les particules et les impuretés solides du mélange. Le soutirage et la filtration finale sont deux étapes importantes durant la filtration. Pendant le soutirage, on transfère le vin d’un récipient à un autre afin d'éliminer les résidus solides. D’habitude, ceci est fait après la fermentation ou la macération. Le marc des raisins, les raisins broyés et fermentés, et les lies, les levures mortes, sont ainsi laissés dans la cuve de fermentation pour être transformés en engrais. Stérilisation Avant d’être embouteillé, le vin doit être stérilisé ou même pasteurisé pour assurer la sûreté de sa consommation. Dans le cas des vins contenant des sucres résiduels tels les vins liquoreux, on les passe à travers une membrane qui les filtre dans la bouteille. Les vins à haute teneur en alcool passent par un embouteillage thermique. Les levures et les bactéries sont tuées à 54°C. Par ailleurs, la quantité d’alcool empêche une nouvelle croissance de bactéries. Une autre mesure drastique, s’agit d’une pasteurisation éclair: le vin est rapidement chauffé à 95°C pendant 2 minutes et puis vite refroidi. Le choc thermique tue tous les micro-organismes. Le dioxyde de soufre (SO2) est ajouté comme agent de conservation pour inhiber l’activité bactérienne et celle des levures. Maturation et Embouteillage Les vins peu coûteux destinés à une consommation précoce sont plus forts que les vins « matures ». À mesure que le vin vieilli, les tanins se dégradent et l’acidité diminue. Ceci est la raison pour laquelle on dit que le vin se raffine avec l’âge. Les lots de vin peuvent être laissés dans des tonneaux de chêne pour absorber des saveurs plus complexes, comme la vanilline. Après la maturation, le vin est drainé dans des bouteilles et scellé avec un bouchon de liège. Illustration: Alanna Leale, M. Sc. candidate in BIO Qu’est-ce que la champagne? Le champagne est un vin pétillant, originaire de la région de Champagne en France. Fait selon la Méthode Champenoise, le vin est fermenté une fois de plus à l’intérieur de la bouteille. Le CO2 produit par cette fermentation se dissout dans le liquide, créant ainsi son effervescence. Remerciements: Notre revue sur l’œnologie a été rendue possible grâce à Graigner & Tattersall, 2005, sauf si indiqué autrement. Maintenant que nous avons produit notre vin, rendez-vous à notre site web pour apprendre comment le critiquer.
  • 20. Catalyst January 201620 Another Nobel Prize for Canada Canadian scientists have already won twelve Nobel prizes. This year, Arthur McDonald, a Canadian, has won the thirteenth Canadian Nobel prize in physics with the Japanese Takaaki Kajita. According to the Nobel committee, the prize is "for the discovery of neutrino oscillations, which shows that neutrinos have mass." The two scientists received the Nobel prize following the work of Dr. McDonald, an eminent professor at Queen’s University in the Sudbury Neutrino Observatory (SNO) and that of Takaaki Kajita, head of the Institute of Cosmic Ray Research, at Super-Kamiokande, Tokyo. In this article, we explain the SNO experiment, its importance, and the consequences of its conclusions on the understanding of our universe. History and motivation The Sun According to solar models, the energy in the sun is produced by the following reaction: 4H → 4He +2e- + 2νe (1) where H is hydrogen, He is helium, e- is an electron, and νe is an electron neutrino. This means that every solar reaction produces electron neutrinos, ve. Logically, if neutrinos are produced by the sun, they should be detected on Earth. SUN, NEUTRINOS, AND THE END OF A MYSTERY Sanmeet Chahal, 4th year PHY End of a Mystery
  • 21. Catalyst January 2016 21 Neutrinos There are three types of neutrinos: electron neutrinos (ve), muon neutrinos (vµ), and tau neutrinos (v𝛕𝛕). Neutrinos, with electrons and quarks (quarks being the component of protons and neutrons), constitute the elementary particles which have no internal components. Because they are elementary particles, they form the Standard Model of particles in physics, a theory which explains “almost everything in the universe.” Consequently, the properties of neutrinos are of a dire importance to understand the fundamentals of the universe. Before the SNO experiment, we knew little about neutrinos. We did not know, for instance, whether they had a mass or not. Nonetheless, we knew that neutrinos were neutral in charge and that they reacted very little with the surrounding matter. For example, there are 100 billion neutrinos that pass by the nail of your thumb, but hardly any of them will react with the particles of your body! The mystery of solar neutrinos Current models allow us to calculate the number of solar neutrinos that reach the Earth’s surface. Nonetheless, experimentation, since the 1960s, have demonstrated that the number of electron neutrinos that reach the earth is ⅓ to ½ of what is expected. A procedural error or a defect within the solar model could explain such discrepancy. Since the equipment only detected electron neutrinos, one more possibility remains: neutrinos change from one type to another! This, however, means that neutrinos possess a mass. Such supposition contradicts the present Standard Model of particles in physics, an applied model which has been verified through numerous observable phenomena. To verify such possibility, scientists needed to check if neutrinos are capable of oscillating. Herb Chern proposed the use of heavy water (D2O), a molecule containing deuterium-a hydrogen atom containing a neutron-, which is capable of detecting the three types of neutrinos simultaneously. SNO was established to conduct the experiment which was to be held at Creighton mine, of the company INCO, near Sudbury. The experiment The SNO detector, located 2 km below ground, is an acrylic sphere of 12 m in diameter containing 1000 tons of heavy water (D2O). The sphere is surrounded by reservoir storing 1700 tons of light water and 9456 photomultipliers (PM). Light water (H2O) is used to absorb radiation while the photomultipliers are used to detect light emitted during the interactions between neutrinos and heavy water. End of a Mystery
  • 22. Catalyst January 201622 Figure 1 : (a) SNO detector, 2 km underground at the Creighton mine near Sudbury. (b) Schematic drawing of SNO detector.. The three interactions Neutrinos can react with the deuterium of heavy water (D2O) in three different ways. One reaction out of the three requires only electron neutrinos (νe), while the other two reactions occur with any type of neutrinos. By comparing the number of electron neutrinos produced by the sun (equation [1]) with the total number of neutrinos of all types, we can verify whether neutrinos change type during their journey toward the Earth. The three possible interactions between deuterium (d) in heavy water (D2O): Charged current (CC) νe + d ➝ p + p + e- (2) Neutral current (NC) vx + d ➝ p + n + vx (3) Elastic scattering (ES) vx + e- ➝ vx+ e- (4) Note that the first reaction is only possible with electron neutrinos (νe), while the other two are possible with any kind of neutrino. We can thus compare the frequency of the first reaction with End of a Mystery
  • 23. Catalyst January 2016 23 the frequency of the other two. If second and third reactions are more frequent than the first, then there are less electron neutrinos (νe) than the other types. This indicates that the neutrinos change type, and thus have a mass! The end of a mystery SNO measured the electron neutrino flux through the CC reaction: φ𝑣𝑣𝑒𝑒 =𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶 1.75 ± 0.24 × 106 𝑐𝑐𝑐𝑐 − 2𝑠𝑠 − 1. At the same time, the flux of all types of neutrinos was measured to be φ𝑣𝑣𝑥𝑥 =𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐸𝐸𝐸𝐸 2.39 ± 0.50×106 cm-2s-1. These results indicate that there is little difference between the electron neutrino flux and that of all types of neutrinos. Thus, we cannot conclude that neutrinos change their identity. Nonetheless, the flux of all neutrinos reaching the Earth was measured by the Super-Kamiokande experiment. The number of neutrinos was found to be φ𝑣𝑣𝑥𝑥 =𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶 2.32±0.11×106cm-2s-1. This flux differs much from the electron neutrino flux measured by SNO. Hence, using the results of SNO and Super-Kamiokande, physicists can say, with high certainty, that neutrinos change type during their trip towards Earth. After this discovery, SNO measured the flux of all types of neutrinos, once again, using the NC reaction. The obtained value was very different from φ𝑣𝑣𝑒𝑒 =𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶 . This result, along with the result of Super-Kamiokande, assert that neutrinos change type. This discovery proves that 1) neutrinos have a non-zero mass and the Standard Model of physics is incorrect and 2) that solar neutrinos change type during their trip to Earth.  Conclusion The experiments by Professor McDonald at SNO and Professor Kajita at Super-Kamiokande have definitely established that neutrinos have a mass, solving thus the mystery of the solar neutrino. Their work heavily impacted our understanding of the universe: it rebuked the Standard Model of physics which once predicted that neutrinos do not have a mass. In addition, the work at SNO and leadership of Professor McDonald show the important role that Canada plays in the sciences. Congratulations to Professor McDonald and SNO for a much deserved prize! End of a Mystery