Loading....

Il “temibile” ragno violino

Il temibile ragno violino ogni tanto ritorna sui giornali a terrorizzare tutto il paese. Viene descritto come un essere aggressivo e dal veleno temibile, estremamente pericoloso. Ma è davvero così? Come purtroppo capita spesso, la realtà è ben diversa da quello che i giornalisti raccontano.

Leggi di più

Cellule staminali in Italia: breve storia di una grande conquista

È ormai da tempo che le cellule staminali sono al centro di un ampio dibattito che coinvolge non solo l’ambito scientifico, ma anche quello religioso, etico, giuridico e politico.

Da quando nel 1960 McCulloch e Till scoprirono l’esistenza delle cellule staminali nel midollo osseo1, cioè un tessuto semi-solido presente all’interno delle ossa dell’organismo, esse sono entrate a far parte della nostra vita, suscitando curiosità e interesse, ma anche timore e scetticismo.

Figura 1. Perché le cellule staminali sono importanti (modificata e tradotta da europarl.europa.eu – Parlamento Europeo)

L’enorme potenzialità delle cellule staminali, che ha condotto numerosi ricercatori ad approfondire questo campo, risiede nella loro capacità di automantenersi e autorinnovarsi e di differenziare in diversi tipi di cellule che compongono i tessuti e gli organi del nostro organismo. Ciò significa che le cellule staminali possono essere impiegate in ambito clinico per la riparazione e la rigenerazione dei tessuti e per la terapia di numerose patologie.

Sappiamo già da tempo che è consentito, anche in Italia2, il trapianto di cellule staminali ematopoietiche, cioè quelle da cui derivano tutte le nostre cellule del sangue, per la cura di diversi tipi di leucemie e altri disordini ematici, ma chiaramente la ricerca in questo ambito non si è fermata qui.  Infatti sono molte le ricerche che si stanno compiendo per studiare diversi tipi di cellule staminali da applicare nella terapia di altre patologie considerate finora intrattabili, come i tumori, le malattie del sistema immunitario e alcune patologie cardiache, muscolari, osteoarticolari e persino neurodegenerative. Inoltre, grazie al progresso delle biotecnologie, si stanno studiando nuovi approcci terapeutici.

Con l’avvento della medicina rigenerativa è infatti possibile rigenerare i tessuti danneggiati attraverso l’impiego di cellule staminali opportunamente coltivate in laboratorio e differenziate nel tessuto di interesse. Si è inoltre recentemente sviluppato un altro ramo della medicina rigenerativa, l’ingegneria tissutale, cioè una scienza che applica sia principi dell’ingegneria, sia quelli delle scienze biomediche. L’obiettivo dell’ingegneria tissutale è quello di ricostruire in laboratorio dei sostituti biologici in grado di rigenerare tessuti e organi danneggiati, combinando le cellule staminali con i biomateriali, cioè materiali compatibili con i tessuti dell’organismo, in grado di supportare la crescita di nuove cellule e poi di degradarsi in modo spontaneo nel tempo. Le cellule staminali vengono infatti immesse all’interno dei biomateriali e con essi impiantate. Una volta all’interno dell’organismo, le cellule, grazie ad una serie di segnali specifici e all’interazione con l’ambiente circostante, saranno indotte a proliferare, a differenziare e a sostituire progressivamente il tessuto danneggiato.

Figura 2. Le cellule staminali embrionali totipotenti sono in grado di dare origine all’intero organismo e agli annessi extra-embrionali, tra cui la placenta. Le cellule staminali embrionali pluripotenti generano i tre foglietti embrionali (endoderma, mesoderma, ectoderma) da cui derivano tutti i tessuti e gli organi. Le cellule staminali pluripotenti indotte sono cellule staminali la cui pluripotenza viene indotta in laboratorio a partire da cellule adulte riprogrammate. La riprogrammazione cellulare può offrire una valida alternativa all’impiego di cellule staminali embrionali umane. Le cellule staminali multipotenti, avendo perso la pluripotenza, sono cellule specializzate che danno origine ad un limitato numero di tipi cellulari. La capacità delle cellule staminali di differenziare in numerose cellule specializzate le rende potenzialmente applicabili in campo terapeutico per rimpiazzare cellule danneggiate di diversi tessuti e organi dell’organismo

La ricerca sulle cellule staminali in Italia, come del resto anche in altre parti del mondo, non ha sempre trovato la strada spianata: nel 2004 la legge 40 ha limitato la fecondazione in vitro ad uso autologo, cioè a partire da cellule prelevate dallo stesso paziente, così come la ricerca sulle cellule staminali embrionali umane; nel 2005 siamo stati chiamati a votare per il referendum abrogativo di tale legge, ma non è stato raggiunto il quorum. Nel 2009 un decreto legge ha vietato in Italia la conservazione delle cellule staminali provenienti da sangue cordonale e da cordone ombelicale ad uso autologo, mentre è possibile conservarle presso strutture all’estero. Nonostante i passi avanti compiuti di recente nell’ambito della fecondazione medicalmente assistita, c’è ancora molta strada da fare nel campo della manipolazione degli embrioni e quindi anche delle cellule staminali embrionali, ma non solo.

Malgrado ciò, è recente la notizia di un importante traguardo raggiunto da due ricercatori italiani: si tratta di Michele De Luca, docente di Biochimica presso l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia e direttore del Centro Medicina Rigenerativa “Stefano Ferrari”, e di Graziella Pellegrini, docente di Biologia applicata presso la stessa università e coordinatrice della terapia cellulare presso il Centro Medicina Rigenerativa “Stefano Ferrari”.

Hanno infatti vinto il prestigioso Premio per l’Innovazione 2018 (Innovation Award 2018)  da parte della International Society for Stem Cell Research (ISSCR), che verrà consegnato a giugno in Australia durante il meeting annuale della società.

Nel corso delle loro ricerche, De Luca e Pellegrini sono infatti riusciti a ricostruire un frammento di cornea umana a partire dalla coltivazione in vitro, cioè in laboratorio, di cellule staminali prelevate dal limbus, una zona dell’occhio responsabile della rigenerazione della cornea. Innestando tale frammento in pazienti che avevano subito un danno oculare, in seguito al quale la cornea aveva perso la capacità di rigenerarsi, è stato possibile ripararla, con risultati duraturi nel tempo. Tale protocollo terapeutico, applicato con successo in diversi casi, è stato quindi approvato nel 2015 come primo farmaco a base di cellule staminali corneali umane autologhe da parte della European Medicines Agency (EMA) e denominato Holoclar®.

De Luca e Pellegrini sono stati anche i primi ricercatori in Europa ad impiegare con successo le cellule staminali per la rigenerazione della cute nella terapia di gravi ustioni. A partire da queste ricerche, sempre nel 2015 hanno potuto impiegare per la prima volta le cellule staminali per curare un bambino affetto da epidermolisi bollosa giunzionale. Questa rara patologia genetica è caratterizzata dalla presenza di bolle e desquamazioni della cute, che la rendono estremamente fragile come le ali di una farfalla (per questo motivo i bambini che ne sono affetti vengono spesso denominati “bambini farfalla”).

Grazie alla coltivazione in vitro di cellule staminali prelevate da una piccola biopsia, cioè da un frammento di pelle di una zona non lesionata, i due ricercatori hanno potuto ricreare in laboratorio un innesto di cute, che è stato successivamente trapiantato sull’area danneggiata, consentendo, a due anni dall’intervento, la rigenerazione dell’epidermide3.

Questi sono solo alcuni dei promettenti risultati ottenuti mediante l’applicazione clinica delle cellule staminali per la rigenerazione tissutale e la terapia di diverse patologie.

È senz’altro ancora necessaria una continua e profonda conoscenza delle cellule staminali, che non possono essere considerate come la panacea di tutti i mali, ma date le loro straordinarie potenzialità e alla luce della passione e dell’impegno di numerosi ricercatori, è auspicabile che in un futuro non troppo lontano malattie per le quali non vi è ad oggi una cura efficace possano essere trattate mediante la loro applicazione.

di Marica M.

Fonti:

  1. McCulloch, E.A., Till, J.E. The radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells, determined by quantitative marrow transplantation into irradiated mice. Radiation Research, 13(1):115–125 (1960);
  2. Indicazioni cliniche per le quali è consolidato l’uso per il trapianto di cellule staminali ematopoietiche, con comprovata documentazione di efficacia, per le quali è opportuna la raccolta dedicata di sangue cordonale – Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana – Serie generale – n. 303 del 31/12/2009;
  3. Hirsch et al. Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells. Nature, Volume 551, pages 327–332 (2017).

Ulteriori indicazioni bibliografiche:

 

Farmaco Equivalente o Originale?

Oggigiorno si sente continuamente parlare in tv, sui social, per radio di farmaci equivalenti.

Cosa si intende per farmaco equivalente? Perché è definito così? Attualmente su questa tematica c’è tanto da discutere, proviamo a mettere un po’ di ordine.

Che cos’è un farmaco equivalente?

La caratteristica principale del farmaco equivalente è quella di avere il principio attivo ( la sostanza da cui dipende l’attività curativa del farmaco) nella stessa forma farmaceutica del farmaco originale (originator), ciò che varia sono gli eccipienti, ovvero altri elementi che si trovano all’interno del farmaco nella sua forma finita.

Sono gli eccipienti (sostanze prive di proprietà terapeutiche, ma necessarie per facilitare l’assunzione o rendere il farmaco disponibile all’organismo) che possono provocare reazioni allergiche. Molto spesso non si conoscono nella loro totalità e quindi diventa imprevedibile sapere se possono alterare alcune reazioni all’interno del nostro organismo.

Un parametro di un farmaco equivalente da non sottovalutare è la sua biodisponibilità, ovvero il tempo necessario per rendere il principio attivo disponibile all’organismo. Se la biodisponibilità l’equivalente oscilla tra il 3 ed il 5%  si può affermare che non ci sono variazioni significative rispetto all’originale.

Occhio alla provenienza

Un fattore rilevante ,ma spesso sottovalutato, è il sito di produzione del farmaco. La maggior parte delle aziende farmaceutiche a causa degli elevati costi di gestione e di produzione ha spostato all’estero gli stabilimenti produttivi; ciò ha fatto sì che spesso non si conosca la provenienza del farmaco e quali siano gli eccipienti inseriti.

Invece i  farmaci equivalenti prodotti in Italia  sono sottoposto a controlli da parte dell’AIFA (Agenzia Italiana del Farmaco) durante tutti i vari step della loro produzione; ciò fornisce una maggiore garanzia sulla loro sicurezza.

Di contro quelli prodotti all’estero subiranno procedure e controlli totalmente diversi da quelli italiani non permettendo sempre di appurare la loro reale efficacia.

Perché un farmaco equivalente è più economico?

Un farmaco equivalente nasce quando scade il brevetto del farmaco originale, facendo decadere  il costo del prodotto e la ricerca del principio attivo. Ecco spiegato il calo del prezzo.

Ad oggi l’uso di questa tipologia di farmaci si rivela più economico sia per i pazienti, sia per il SSN (Sistema Sanitario Nazionale) che tende così a concentrare la spesa economica su farmaci più specifici e costosi.

Alla luce di queste informazioni, ricordiamoci sempre che anche un farmaco equivalente resta pur sempre un farmaco (ogni possibile abuso anziché risolvere un problema rischia di generarne altri) e gli eccipienti utilizzati o la provenienza di questi possono mutare (seppur sensibilmente) le proprietà del farmaco; per questa ragione resta sempre valido il consiglio di informarsi su queste caratteristiche quando ne valutiamo l’acquisto.

[A. L. A.]

Riferimenti:

Niente panico: il moto casuale della Tesla nello spazio

La recente trovata di Elon Musk di lanciare verso Marte una Tesla Roadster rossa, con tanto di pilota in tuta da astronauta al posto di guida, ha riportato alla luce un tema tecnologico sviluppato inizialmente negli anni ‘60 del Novecento, nell’ambito delle missioni Apollo. Stiamo parlando dei lanciatori super-pesanti cioè quei razzi che permettono di portare almeno 50 tonnellate di peso in orbita terrestre bassa (tra 160 e 2000 km di quota).

In astronautica si definiscono vettori (o lanciatori) quei missili progettati, ed utilizzati, per inviare nello spazio un determinato “carico utile”. A seconda del carico utile (payload in inglese) essi vengono classificati in lanciatori leggeri (fino a 2t), medi (da 2 a 20t), pesanti (da 20 a 50t) e super-pesanti (più di 50t) [1]. Nel corso della storia, pochissimi razzi sono stati capaci di portare in orbita un carico utile di tale entità. Il record incontrastato (140t) spetta ancora oggi al Saturn V, il vettore che ha permesso all’uomo di raggiungere la Luna (fig.1). Citando Oriana Fallaci: “Un uomo, messo accanto a quel razzo, sembra meno di una formica. E’ un razzo così ciclopico che la sua altezza equivale a quella di un grattacielo con trentasei piani, la sua ampiezza è quella di una stanza di sette metri per sette. […] Se ne raggiungi con un ascensore la cima, io l’ho fatto, ti coglie il terrore. E di ciò non ti rendi conto alla televisione […] ti mancano i termini di paragone…” [2].

Cinquant’anni dopo, il Falcon Heavy, missile progettato dalla SpaceX, compagnia spaziale del patron di Tesla, deve mantenere la promessa del suo ideatore, ossia diventare il più grande lanciatore dopo il leggendario razzo di Wernher von Brown, con tanto di propulsori riciclabili.

Fig.1 – Confronto tra alcuni lanciatori super-pesanti

Tuttavia, molti continueranno a chiedersi quale sia stata l’utilità di mandare nello spazio un’automobile sportiva. Considerati i precedenti disastri di SpaceX, il primo lancio del Falcon Heavy era ad alto rischio fallimento. Al tempo stesso era necessario effettuare dei test per capire se il vettore potrà, un domani, trasportare le dichiarate 63,8t di payload [3]. Per non mettere in pericolo oggetti di valore scientifico, come ad esempio satelliti da milioni di dollari, Elon Musk ha scelto di utilizzare come peso di prova la sua personale “utilitaria” [4]. Questa mossa è stata anche ampiamente criticata poiché appare come una mera trovata pubblicitaria, tuttavia non è un segreto che l’affezione del pubblico verso l’astronautica goda di alti e bassi. Ad esempio, una volta vinta la corsa allo spazio contro l’URSS, gli americani smisero di seguire le missioni spaziali. La Tesla cosmica ha senz’altro risvegliato l’interesse di tutti.

Ma che fine faranno l’auto ed il suo conducente?

Sebbene, a detta di Musk, essi continueranno a fluttuare nello spazio per i prossimi miliardi di anni [4], molti studiosi la pensano diversamente. Un recentissimo studio pubblicato dai canadesi Hanno Rein e Daniel Tamayo e dal ceco David Vokrouhlicky ha come obiettivo valutare la probabilità di impatto della Tesla con i corpi celesti del sistema solare interno. Il titolo del lavoro “The random walk of cars and their collision probabilities with planets (Il moto casuale delle macchine e la loro probabilità di collisione con pianeti)” [5] è tra il serio ed il faceto, come d’altronde tutto quello che riguarda questa impresa. Nel loro lavoro, basato su seri modelli matematici, i ricercatori hanno compiuto delle simulazioni a più corpi che coprono un arco di tempo pari a diversi milioni di anni. Assumendo che l’automobile è stata lanciata dalla Terra ed è oggi diretta, senza ulteriori correzioni di rotta, verso l’orbita di Marte è altamente probabile che, in futuro, tra la Tesla ed il nostro pianeta ci saranno molti incontri ravvicinati (fig.2). Mentre la probabilità d’impatto di un oggetto che incrocia l’orbita terrestre può essere stimata con precisione in una scala di tempi confrontabile con la vita umana, l’orbita caotica del Roadster non può essere definita con precisione sul tempo necessario ai molti incontri. Quindi, le conclusioni possono essere tratte solo in termini statistici. Da questo punto di vista il comportamento della Tesla ha molte similarità con gli asteroidi near-Earth (vicini alla Terra) o NEAs. Essi si muovono nella regione interna del sistema solare in modo caotico effettuando numerosi incontri ravvicinati con i pianeti di tipo terrestre, che ne perturbano pesantemente ed imprevedibilmente l’orbita. Il destino più comune di questo tipo di asteroidi è di precipitare nel Sole. Solo una piccola percentuale di essi vaga sufficientemente a lungo nella zona dei pianeti terrestri per avere una probabilità d’impatto non nulla con la Terra, Venere o Marte. D’altro canto, ci sono anche delle differenze tra la Tesla ed i NEAs. La prima è il fatto che gli asteroidi tipicamente diffondono verso l’interno del sistema solare dalla fascia degli asteroidi, mentre la Tesla è stata lanciata dalla Terra. La seconda è il fatto che l’automobile non ha percepito l’effetto di risonanza gravitazionale con Giove, cosa che avviene per i NEAs. In ogni caso, è abbastanza sicuro che il primo incontro ravvicinato con la Terra avverrà nel 2091 e nella maggior parte dei casi simulati non ci si aspetta alcun impatto per i successivi 3 milioni di anni. Questo non significa che le chances di collisione siano nulle, entro 1 milione di anni è infatti stimata una probabilità di impatto del 6% con la Terra e del 2.5% con Venere. Ciò porta alla valutazione che il viaggio della Tesla nello spazio non potrà durare più qualche decina di milioni di anni, come nel caso degli asteroidi near-Earth.

Fig.2 – Orbita della Tesla nel sistema solare interno [6]

E’ verosimile che l’auto di Musk resista così a lungo?

Diversi siti hanno riportato un’intervista [7][8] ad un esperto di plastiche dell’Università dell’Indiana, il Dr. William Carroll, che nel 2005 è stato presidente dell’American Chemical Society. Secondo Carroll, tra radiazioni cosmiche ed impatti da micrometeoriti, l’aspettativa di vita dei materiali che costituiscono il veicolo può essere, in alcuni casi, anche solo di un anno. Ci stiamo riferendo a tutto ciò che è plastica: sulla Terra i raggi cosmici ed il vento solare sono attenuati dall’atmosfera e dalla magnetosfera, ma nel vuoto non è così. In condizioni estreme i polimeri organici rischiano di sgretolarsi in pochi mesi. Tutto il resto, invece, potrebbe essere distrutto dai micrometeoriti, ossia piccolissimi pezzetti di roccia estremamente comuni nello spazio. Basti pensare che la quantità di polvere cosmica che si presume cada sulla Terra ogni giorno è qualche decina di tonnellate. Questi “sassolini” viaggiano a velocità relative molto elevate e, nonostante la loro piccola massa, sono in grado di fare dei danni notevoli. Perciò dobbiamo immaginarci che nei prossimi secoli la carrozzeria della Tesla verrà ridotta a colabrodo ed il suo occupante (battezzato prontamente Starman, dalla canzone di David Bowie) in cenere.

E per concludere, cosa si è portato Starman nel suo periglioso viaggio verso Marte e la fascia degli asteroidi? Pare che nel cassetto portaoggetti ci siano una copia della Guida Galattica per autostoppisti di Douglas Adams e l’intera trilogia della Fondazione di Isaac Asimov (in supporto ottico 5D). L’immancabile asciugamano e la scritta “Don’t Panic (Niente Panico)” (altri riferimenti a Douglas Adams) non potevano mancare, così come una targhetta con scritto “Made on Earth by humans (Prodotto sulla Terra da esseri umani)”.

Nel vuoto non sarà possibile ascoltare “Space Oddity” dagli altoparlanti della Tesla, ma vederla viaggiare così, sullo sfondo nero del cosmo, dovrebbe bastare a chiunque per immaginare che si tratti di una “bizzarria spaziale”.

 

[UMM]

 

Bibliografia:

[1] NASA Launch Propulsion Systems Technology Area Roadmap, TA01-7

https://www.nasa.gov/pdf/500393main_TA01-LaunchPropulsion-DRAFT-Nov2010-A.pdf

[2] Oriana Fallaci – Quel giorno sulla Luna – Rizzoli (1970)

[3] Falcon Heavy Overview dal sito di SpaceX

http://www.spacex.com/falcon-heavy#falconHeavy_overview

[4] Il tweet di Elon Musk: “Payload will be my midnight cherry Tesla Roadster playing Space Oddity. Destination is Mars orbit. Will be in deep space for a billion years or so if it doesn’t blow up on ascent. 1 dic 2017” / Il carico sarà la mia Tesla Roadster color ciliegia [con l’autoradio] che manda “Space Oddity”. La destinazione è l’orbita di Marte. Resteremo nello spazio profondo per un miliardo d’anno o giù di lì, sempre che [il razzo] non esploda al decollo.

https://twitter.com/elonmusk/status/936782477502246912

[5] Hanno Rein, Daniel Tamayo, David Vokrouhlick – The random walk of cars and their collision probabilities with planets

https://arxiv.org/abs/1802.04718

[6] http://www.whereisroadster.com/

[7] https://www.livescience.com/61680-will-spacex-roadster-survive-in-space.html

[8] https://www.wired.it/scienza/spazio/2018/02/17/tesla-starman-spazio-musk/

Zhong Zhong e Hua Hua, le prime scimmie clonate come la pecora Dolly

È accaduto in Cina, alla “Chinese Academy of Science Institute of Neuroscience” di Shanghai e lo studio è stato pubblicato sulla celebre rivista “Cell”, creando molto scalpore e non solo nel mondo scientifico: sono state clonate per la prima volta due scimmie con la tecnica detta somatic cell nuclear transfer (SNCT).

Leggi di più

Il telescopio Hubble: un possibile disastro trasformato in successo

Il telescopio spaziale Hubble è uno strumento importantissimo per l’esplorazione del cosmo e per la ricerca che tenta di svelarne i misteri. Eppure, quando fu lanciato negli anni ’90, rischiò di rivelarsi un costosissimo disastro.

Il telescopio spaziale Hubble, il primo e più famoso dei telescopi orbitali (Di Ruffnax (Crew of STS-125) – http://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/shuttle/sts-119/hires/s125e011848.jpg, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6826183)

Mandato in orbita nell’Aprile del 1990, Hubble è stato il primo telescopio a essere posizionato nell’orbita terrestre: al di fuori dell’atmosfera, a un’altezza di circa 550 km dal suolo. Libero quindi da nubi e inquinamento luminoso, Hubble ha una visuale sull’Universo praticamente priva di ostacoli.

Il telescopio non viaggia attraverso lo spazio, ma rimane nell’orbita terrestre e gira attorno al nostro pianeta: spostandosi ad una velocità di quasi 27.000 chilometri l’ora, impiega circa un’ora e mezza per fare un giro completo della Terra.

I “Pilastri della Creazione”, una delle fotografie più famose di Hubble, scatata nel 1995 (Di NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) – http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/01/image/c/warn/, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=38165284)

L’ “occhio” di Hubble è costituito da uno specchio dal diametro di 2.4 metri, che gli permette di vedere molto lontano nell’Universo con altissima accuratezza e precisione: è in grado di distinguere dettagli con un’ampiezza angolare di 0.05 arcosecondi, che equivale a essere in grado di riconoscere un paio di lucciole in Giappone mentre si è negli Stati Uniti; inoltre, è capace di puntare un oggetto con una precisione di 0.007 arcosecondi, come puntare un laser su una moneta da una distanza di 320 chilometri.

A pochi mesi di distanza dal suo lancio, però, le prime immagini fornite da Hubble furono estremamente deludenti. Un difetto nello specchio primario, infatti, impediva al telescopio di mettere a fuoco gli oggetti, producendo immagini poco nitide.

Con un costo di realizzazione di 2.5 miliardi di dollari, quelle prime imbarazzanti immagini furono una grossa batosta per il progetto, che rischiava di morire in partenza e di rovinare per sempre la reputazione delle due agenzie coinvolte nella sua costruzione: NASA ed ESA.

Fortunatamente, il telescopio fu progettato fin dall’inizio per essere riparato dagli astronauti dello Space Shuttle. Nel 1993 partì la missione STS-61, con lo scopo di correggere l’ottica di Hubble, sostituire alcuni strumenti e installarne di nuovi. Si trattó di una missione da record: fu la prima opera di manutenzione di uno strumento in orbita e portó gli astronauti ad effettuare ben cinque passeggiate spaziali, una dopo l’altra, per un totale di 35 ore e 28 minuti di lavoro. La missione fu un successo e il problema della messa a fuoco fu risolto montando una serie di cinque specchi aggiuntivi – un po’ come mettere ad Hubble gli occhiali -.

Da allora, il telescopio ha raccolto immagini splendide e ha permesso ad astronomi e astrofisici di fare importanti scoperte: dal determinare l’età dell’Universo (pari a 13.7 miliardi di anni), a capire come si formano i pianeti, fino a scovare la presenza di buchi neri supermassici nel cuore di quasi tutte le galassie e a identificare materia organica al di fuori del nostro sistema solare, Hubble ha ampliato i confini della nostra conoscenza del cosmo.

La galassia M100 fotografata prima e dopo l’installazione delle lenti correttive sull’Hubble (Di NASA/ – Great Images in NASA Description; see also http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1994/01/image/a/, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6459870)

Dopo il 1993, il telescopio è stato visitato altre quattro volte dagli astronauti, che hanno riparato, sostituito o migliorato i suoi strumenti. Nella sua carriera quasi trentennale, Hubble ha effettuato più di un milione di osservazioni, ha portato alla pubblicazione di più di 14.000 articoli scientifici e ha percorso più di 5 miliardi di chilometri attorno la Terra.

Nessun altro strumento costruito dall’uomo ha mai fornito cosí tante informazioni preziose e c’è da sperare che, prima di andare in pensione, Hubble ci regali ulteriori sorprese.

Di L. P.

Approfondimenti:

Gli idrati di metano, una vecchia fonte energetica per il prossimo futuro

Gli idrati di metano, o clatrati (dal latino clatrare: chiudere tra sbarre), sono una sostanza solida composta per la gran parte da normale ghiaccio d’acqua, che forma una struttura forma di gabbia al cui interno viene ospitata una sostanziosa percentuale di gas. In genere si tratta di metano, altri idrocarburi leggeri o anidride carbonica.

Idrati di metano in fiamme

I cristalli di ghiaccio, in presenza di particolari gas e ad alta pressione (non meno di 30 atmosfere), tendono a cristallizzare in una sorta di “guscio” atto a intrappolare le molecole della fase gassosa, che rimane stabile anche al di sopra degli 0°C, a seconda delle specie chimiche contenute.

Questa sostanza si forma naturalmente in fondo agli oceani di tutto il mondo a profondità superiori a 300 metri, ma anche entro e al di sotto del permafrost da 300 a 1000 m di profondità (sono presenti depositi enormi nell’emisfero Nord, in particolare Siberia e Canada).

I clatrati sono classificati in tipologie a seconda delle dimensioni della “gabbia” ( tipi 1, 2 e H); questa diversa struttura causa una diversa possibile composizione, in quanto “gabbie” più grandi permettono l’alloggiamento di gas con molecole via via più ingombranti (etano, propano, butano).

Vista la sua struttura “porosa” e il fatto di essere allo stato solido, questa sostanza permette di intrappolare una quantità sostanziosa di gas; si pensi infatti che un solo metro cubo di idrato di metano una volta sciolto libera mediamente 170 Sm3 di gas (metri cubi a condizioni ambiente).

Il volume stimato dei depositi di clatrati di metano e altri gas combustibili arriva a superare più del doppio il volume di TUTTI i combustibili fossili finora noti ed utilizzati.

È di ieri la notizia che una società cinese sia riuscita a sfruttare per prima depositi di idrati raccolti al largo del mar del Giappone.

Di R. L.

Approfondimenti:

L’uomo addomesticato

Nel linguaggio comune, il termine “addomesticato” è utilizzato per descrivere un insieme di caratteristiche che gli uomini attribuiscono agli animali da compagnia o a quelli allevati. Spesso, tuttavia, si confonde il concetto di addomesticazione, o domesticazione, con quello di ammaestramento.

La domesticazione propriamente detta è, infatti, un fenomeno evoluzionistico (legato quindi al patrimonio genetico di una determinata specie) e non si conclude nell’arco di vita di un individuo. Nell’immagine seguente viene rappresentata la differenza tra animale addomesticato e ammaestrato.

Nella parte in alto della figura è possibile vedere come l’uomo scelga, generazione dopo generazione, solo gli individui che presentano certe caratteristiche, mentre nella parte in basso si limita ad addestrare l’animale a fare qualcosa. Molti animali possono quindi essere ammaestrati pur non diventando addomesticati.

I recenti sviluppi della genetica, accoppiati ad una sempre più ricca conoscenza di reperti archeologici, anatomia e comportamenti animali, offrono nuove opportunità per verificare anche alcune ipotesi sull’evoluzione umana. Una di queste sostiene che l’uomo si sia in qualche modo auto-addomesticato. Ma per capire se la nostra specie (Homo sapiens) ha seguito questo processo bisogna innanzitutto definire, da un punto di vista scientifico, cosa significa essere addomesticato e se l’uomo moderno risponde a questi criteri.

Prendiamo ad esempio “il migliore amico dell’uomo”: il cane, che è il più antico animale addomesticato. Il momento ed il luogo preciso in cui il processo ebbe inizio sono tuttora oggetto di discussione, andiamo da 32000 a 18000 anni fa. E’ oggi scientificamente provato che tutti i cani discendono dal lupo. Com’è possibile ciò? Esistono circa 400 razze di cani, molte diversissime tra loro. E’ difficile trovare qualcosa che accomuni un pechinese ad un alano, o un San Bernardo ad un Chihuahua, e soprattutto un barboncino al lupo selvatico originale.

 

Taglia dell’animale, forma del cranio, colore e tipo del pelo, aspetto delle orecchie e della coda, atto di scodinzolare o abbaiare, maggiore o minore empatia con l’uomo sono solo alcuni dei tratti fisici e comportamentali che distinguono i cani dal lupo.

Osservando queste differenze, nel 1959 lo scienziato russo Dmitrij Belâev ipotizzò che le alterazioni non fossero indipendenti, ma che si trattasse di effetti collaterali della selezione attuata dall’uomo.

Per testare la sua idea, Belâev decise di riprodurre empiricamente il processo di domesticazione. Come animale scelse la volpe argentata ed il criterio di selezione fu esclusivamente la mansuetudine (la capacità di tollerare la vicinanza dell’uomo). Ad ogni generazione la possibilità di riprodursi veniva concessa solo agli esemplari più mansueti: alla quarta generazione alcuni cuccioli cominciarono a scodinzolare, alla sesta si mettevano a guaire e leccavano il viso dei ricercatori. Alla trentesima generazione la metà delle volpi si comportavano in questo modo e nel 2005 il 100% dei cuccioli poteva essere considerato un animale da compagnia. Dunque, in appena 50 anni si è riusciti ad addomesticare un animale selvatico. Per la selezione naturale si tratta di un lasso di tempo molto breve: decisamente più contenuto di quanto avrebbe sospettato lo stesso Darwin.

Tuttavia con l’incremento della docilità è comparsa una serie di cambiamenti fisici altrettanto significativi, che sono in qualche modo collegati tra loro e sono comuni a tutte le specie domestiche. Gli scienziati la chiamano “Sindrome da domesticazione” e la sua esistenza dimostra l’ipotesi di Belâev secondo la quale la domesticazione è una specie di pacchetto tutto compreso. Una nuova affascinante teoria attribuirebbe questa sindrome ad un leggero difetto nello sviluppo di particolari cellule staminali (dette cellule della cresta neurale) che compaiono nelle primissime fasi dello sviluppo embrionale.

In figura sono riportati i principali tratti anatomici e comportamentali relativi alla sindrome da domesticazione nei mammiferi (l’immagine è elaborata dall’autore a partire dai dati dall’articolo di Wilkins “The “Domestication Syndrome” in Mammals: A Unified Explanation Based on Neural Crest Cell Behavior and Genetics”, 2014, link).

Poiché nel caso dell’uomo non è possibile verificare i tratti della controparte selvatica, gli unici confronti possibili sono con le grandi scimmie e le specie estinte del genere Homo. Sorprendentemente, i cambi anatomici associati alla “sindrome della domesticazione” descrivono abbastanza da vicino alcune delle note differenze tra uomini moderni e Neanderthal. Queste due specie, infatti, mostrano differenze nella forma del cranio che vanno nella direzione corretta, ovvero quella di dare all’uomo moderno un profilo più gracile e giovanile, quasi effeminato.

Ma gli indizi dell’auto-domesticazione non si limitano a questo. Un recente studio pubblicato da un team di ricercatori in Spagna, Italia, Stati Uniti e Norvegia, ha riconosciuto i percorsi genetici associati a questo fenomeno. In particolare si è verificato come un meccanismo comune in genetica, la “spazzata selettiva”, abbia permesso di selezionare determinate mutazioni nella specie addomesticata rispetto alla controparte selvatica. Tali mutazioni, spesso differenti tra loro, si osservano su geni omologhi tra uomo e (uno o più) animali domestici (lato sinistro della figura). Non ci sono invece significative convergenze con le grandi scimmie (scimpanzè, gorilla ed oranghi), il lupo ed il bisonte, ossia i parenti selvatici dell’uomo, del cane e dei buoi (frecce arancioni).

Ciò ha permesso agli scienziati di dimostrare che non esiste un vero e proprio “gene della domesticazione”, ma che si possono identificare “sovrapposizioni” su molti geni capaci di conferire tratti specifici in tutte le specie.

Ipotizzando quindi, che anche noi siamo una specie addomesticata, resta da chiarire come sia potuta avvenire questa nostra auto-domesticazione. Seguendo l’esempio delle volpi di Belâev basterebbe immaginare che l’uomo si sia evoluto principalmente dagli individui più mansueti, ossia da quelli che dimostravano i comportamenti più prosociali.

Questa pronunciata socialità sembra essere un precursore necessario alla domesticazione, fenomeno che a sua volta consente di elaborare comportamenti complessi, mettendo il cervello nella condizione di poter sviluppare un linguaggio. Tale capacità fa di noi quello che siamo oggi: una specie capace di imparare, elaborare e tramandare la conoscenza, nonché abile a trasmettere emozioni.

Tra le modificazioni ereditarie che si sono manifestate, in modo analogo, nell’uomo e negli animali domestici vi è la particolare combinazione tra ciclo riproduttivo più frequente ed il persistere della giovinezza, o “neotenia”. Quel che si può dire per lo sviluppo del corpo umano vale anche per il suo comportamento. Certamente, senza la presenza delle qualità infantili l’uomo non potrebbe maturare. “Il problema -sostiene Konrad Lorenz- è che questo tratto genetico, che è peculiare dell’uomo, non progredisca sino al punto di diventare fatale”.

 

[UMM]

 

Bibliografia:

 

Richard C. Francis – Addomesticati (L’insolita evoluzione degli animali che vivono accanto all’uomo) – Bollati Boringhieri 2016 – ISBN 978-88-339-2731-2

 

Theofanopoulou C, Gastaldon S, O’Rourke T, Samuels BD, Messner A, Martins PT, et al. (2017)  Self-domestication in Homo sapiens: Insights from comparative genomics.

PLoS ONE 12(10): e0185306. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0185306

 

The “Domestication Syndrome” in Mammals: A Unified Explanation Based on Neural Crest Cell Behavior and Genetics

Adam S. Wilkins, Richard W. Wrangham and W. Tecumseh Fitch

GENETICS July 1, 2014 vol. 197 no. 3 795-808; https://doi.org/10.1534/genetics.114.165423

 

Konrad Lorenz – Gli otto peccati capitali della nostra civiltà – Adelphi 1992 ISBN 88-459-0168-8

 

Il nuovo continente “Zealandia”

In questi giorni è rimbalzata sui media d’informazione la notizia della scoperta di un nuovo continente sommerso nell’oceano attorno alla Nuova Zelanda.

Diciamolo subito chiaro e tondo: non è stato “scoperto” nessun nuovo continente. Ne è stato semplicemente proposto, da parte di alcuni geologi e geofisici, il riconoscimento come tale, alla luce del collegamento di diverse caratteristiche in parte note già da molto tempo ma che si è potuto finalmente unire in un quadro più completo e coerente.

Topografia del continente di Zealandia (Di World Data Center for Geophysics & Marine Geology (Boulder, CO), National Geophysical Data Center, NOAA – Ultimate source: ETOPO2v2, a digital database of seafloor and land elevations. Actually cropped from Image:Pacific_elevation.jpg., Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1779323)

Nell’articolo in questione, di recente pubblicazione da parte della Geological Society of America, gli autori si esprimono molto esplicitamente: “Questa non è una scoperta improvvisa, ma una presa di coscienza graduale; anche solo 10 anni fa non avevamo sufficienti dati o la sicurezza della loro interpretazione per scrivere questo articolo.”

Di cosa si tratta quindi?

Per spiegarlo è necessario riassumere sinteticamente com’è fatta la crosta terrestre. Questa è la pellicola più esterna del nostro pianeta, di spessore trascurabile rispetto al diametro della Terra e composta di rocce differenti rispetto al sottostante mantello. Ci sono due tipi di crosta: quella oceanica e quella continentale differenti per composizione e caratteristiche fisiche.

Quella oceanica è fatta di rocce basaltiche dense e pesanti e di spessore sottile, che arriva al massimo a 7-8km . Ed è geologicamente giovane: di età praticamente attuale in corrispondenza delle dorsali oceaniche, troviamo la più antica nel Pacifico settentrionale con un’età di 200 milioni di anni.

La crosta continentale è invece composta di rocce granitoidi (di cui i graniti rappresentano una varietà che conosciamo tutti) meno dense e più leggere rispetto ai basalti oceanici. E’ questa differenza di densità (2,9t/mc contro 2,75) che rende le aree di crosta oceanica più depresse facendole diventare i bacini di raccolta delle acque oceaniche, da cui il nome. Oltre a questo la crosta continentale ha uno spessore maggiore, mediamente di 30-40km ma che aumenta al di sotto delle catene montuose, fino a 70km sotto la catena Himalayana. Ed è molto più antica: i nuclei più antichi dei continenti, detti cratoni, sono costituiti da rocce la cui età arriva a 3,8 miliardi di anni.

Un’altra differenza tra crosta oceanica e continentale è data dalla velocità con cui vengono attraversate dalle onde sismiche. Ogni volta che c’è un terremoto le onde elastiche rilasciate dall’ipocentro si propagano sia in superficie che in profondità attraverso tutto il corpo del pianeta. In virtù della sua maggiore densità, le onde sismiche attraversano la crosta oceanica a 7-7,5 Km/s contro 5,6-6,3 Km/s delle rocce continentali. Lo studio della propagazione delle onde sismiche è il principale strumento di indagine a disposizione dei geologi per studiare le profondità della crosta terrestre.Esiste anche una crosta transizionale con caratteristiche intermedie, ma glissiamo.

Veniamo finalmente alla Zealandia. Da più di un secolo i rilievi batimetrici avevano evidenziato l’esistenza in questa zona di mare di fondali meno profondi rispetto alle piane abissali adiacenti, 500-1000m contro 4000 e più. In anni recenti la mappatura di dati gravimetrici da satellite ha permesso di riunire e integrare i dati precedenti, individuando una estesa regione sottomarina attorno alla Nuova Zelanda topograficamente più elevata e fisicamente ben definita. La potete vedere anche su Google Earth. Ma questo di per sè non basta a definire un continente. Sparse per i fondali oceanici vi sono diverse aree rilevate rispetto alle piane abissali, costituite talvolta da rocce basaltiche, oppure da frammenti continentali “persi” dai continenti maggiori dopo la frammentazione della Pangea: i più grandi di questi vengono definiti microcontinenti. Lo studio di campioni di roccia dalla Nuova Zelanda e altre isole circostanti, assieme a campioni provenienti da perforazioni e dragaggi eseguiti negli ultimi 20 anni hanno evidenziato la comune origine continentale di rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie di età varia, che arriva fino a 500 milioni di anni. Il che non esclude la presenza di rocce anche più antiche ancora non individuate. Inoltre l’individuazione di un braccio di crosta oceanica tra la Zealandia e l’Australia ne ha sancito la sua “individualità continentale” rispetto a quest’ultima.

I confini di Zealandia (Di Alexrk – Own workBathymetry: ETOPO2v2 2min – edited with Inkscape, Land Information New Zealand, Te Ara The Encyclopedia of New Zealand, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3421224)

Studi geofisici di questa entità geologica ne hanno individuato caratteri da crosta continentale, con una velocità delle onde sismiche inferiore a 7km/s e spessori da 10 a 30km, fino a un massimo di 40 sotto la catena delle Alpi Meridionali in Nuova Zelanda. Questi spessori crostali, un po’ ridotti per una crosta continentale, fanno supporre che la Zealandia sia stata “stirata” durante la frammentazione della Pangea. Per questo stesso motivo essa è rimasta in gran parte sommersa tranne che, come abbiamo visto, le isole della Nuova Zelanda.

Sebbene lo spessore crostale della Zealandia sia inferiore a quello tipico delle aree continentali emerse, esso è comunque superiore a quello oceanico, mentre la mappatura da satellite e lo studio dei campioni ha portato a riconoscere l’individualità geologica di questa regione sommersa. In precedenza la scarsità di dati faceva supporre che si trattasse di vari frammenti continentali non connessi tra di loro. Questa era un’ipotesi ragionevole, dato che diversi di questi frammenti sparsi negli oceani sono già noti, ma il quadro rimaneva largamente incompleto.

Gli autori dell’articolo propongono il riconoscimento della Zealandia come nuovo continente in base a tutti questi caratteri e alla sua estensione: con 4,9 milioni di kmq è grande quanto l’India che, prima della sua collisione con l’Asia, era un continente a sè stante. Sebbene non ci sia un limite stabilito per distinguere un continente da un microcontinente, il più grande di questi, il Madagascar, è considerevolmente più piccolo.

Ma l’importanza del riconoscimento della Zealandia come un continente unico anzichè come un aggregato di frammenti e microcontinenti, sta nel suo essere un caso-limite di continente che, staccatosi da Australia e Antartide nel tardo Cretaceo come una striscia lunga 4000Km, è stato successivamente stirato e deformato fino alla sua forma attuale, laddove gli altri continenti hanno sempre formato dei blocchi molto più rigidi. Nessuna ricostruzione della Pangea può ignorare questo pezzo del puzzle, e il suo studio ci può dare utili informazioni sulla plasticità, la coesione e le deformazioni estensionali della crosta continentale.

Di A.P.

Fonte: Zealandia: Earth’s Hidden Continent

Back To Top