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La relatività ristretta e i Queen

di Michele M.

Nella canzone 39, dei Queen, contenuta nell’album A Night At The Opera, si parla di un gruppo di volontari che nell’anno 2039 partono dalla Terra alla ricerca di un nuovo pianeta abitabile. La missione ha successo, ma dato che la loro astronave viaggiava a velocità prossime a quelle della luce, mentre per i volontari il viaggio è durato solo un anno, sulla Terra sono passati invece 100 anni, e tutti gli amati degli astronauti sono ormai morti da tempo: rimangono di fatto solo i nipoti.

La canzone affronta uno dei problemi principali dei viaggi interplanetari a velocità vicine a quelle della Luce (e spesso ignorato dalle opere di fantascienza), cioè le conseguenze della teoria della Relatività ristretta di Einstein. Il film Interstellar si basa sullo stesso concetto, solo che in quel caso il viaggio viene fatto sfruttando un wormhole (o Ponte di Einstein-Rosen), e la dilatazione temporale è dovuta alla vicinanza con un buco nero, cioè scomodando la Relatività Generale.

Poster di Interstellar. https://www.pinterest.it/pin/576671927274577816/

Supponendo che l’astronave dei volontari abbia mantenuto una velocità costante per tutto il viaggio, qual era la sua velocità?

La formula per calcolare la dilatazione temporale è:

∆t= γ∆τ

Dove

  • t è l’intervallo di tempo misurato da un osservatore fermo
  • ∆τ è l’intervallo di tempo misurato sul corpo in movimento
  • γ è il Fattore di Lorentz, esprimibile anche in
\gamma=\cfrac{1}{\sqrt{\smash[b]{1-\beta^2}}}

β è la velocità del corpo (v) divisa per la velocità della luce (c)

Quindi, la formula completa è:

\Delta t=\cfrac{\Delta\tau}{\sqrt{\smash[b]{1-\Big(\cfrac{v}{c} \Big)^2}}}

Possiamo anche osservare che con valori di vc, l’equazione risulterebbe impossibile, indicando quindi che non sono raggiungibili velocità superluminali (tranne in casi particolari come l’effetto Čerenkov, dove comunque si tratta di un superamento apparente della velocità della luce).

La velocità della luce nel vuoto (c) è esattamente 299.792.458 m/s (≈ 300.000 Km/s)

I secondi contenuti nell’anno 2039 (non bisestile) sono 365 * 24 * 60 *60 = 31.536.000 s

I 100 anni che vanno dall’anno 2039 all’anno 2139 contengono 25 anni bisestili:

1 anno bisestile = 366 * 24 * 60 *60 = 31.622.400 s

Quindi 100 anni = 75 * 31.536.000 + 25 * 31.622.400 = 3.155.760.000 s

Non resta che sostituire i numeri nell’equazione:

3.155.760.000= \cfrac{31.536.000}{\sqrt{1-\Big(\cfrac{v}{299.792.458} \Big)^2}}

In pochi passaggi si ottiene il risultato:

v= 299.777.488 m/s

O, 1.079.198.957 Km/h, pari al 99,995% della velocità della luce! (Per la precisione, 14.970 m/s in meno di c, o 53.892 Km/h in meno).

Resta da chiedersi, che pianeta avranno trovato i coraggiosi astronauti (Ne’er looked back, never feared, never cried)?

Considerato che il viaggio di andata è durato 50 anni (successivamente 50 anni di ritorno), basta controllare una lista dei pianeti potenzialmente abitabili raggiungibili con quella gittata, che sono1:

  • Proxima b (4,22 anni luce)
  • Gliese 1061 c (11,9 anni luce)
  • Gliese 1061 d (11,9 anni luce)
  • Tau Ceti e (12 anni luce)
  • Teegarden b (12,5 anni luce)
  • Gliese 3323 b (17,4 anni luce)
  • Wolf 1061 c (17,87 anni luce)
  • Gliese 273 b (18,65 anni luce)
  • Gliese 667 Cf (23,62 anni luce)
  • Gliese 667 Cc (28,2 anni luce)
  • TRAPPIST-1 d (39 anni luce)
  • TRAPPIST-1 e (39 anni luce)
  • TRAPPIST-1 f (39 anni luce)

Tra questi, il più simile alla Terra è sicuramente Teegarden b, con un indice di somiglianza di 0,93. Ci auguriamo comunque che non sia necessario ricorrere a metodi tanto drastici come un cambio di pianeta per salvare l’umanità!

Fonti:

1: Lista dei pianeti citati: https://it.wikipedia.org/wiki/Esopianeti_potenzialmente_abitabili

PEA: un analgesico tutto naturale

di Anna Lucia A.

La PEA: (palmitoil-etanol-ammide) è una sostanza naturale prodotta dal nostro corpo per difendere le cellule da danni o infiammazioni croniche.

Fu scoperta nel 1957 ma solo nel 1993 la dottoressa Rita Levi Montalcini ne ha spiegato il funzionamento vincendo il Premio Nobel.

Chimicamente parlando PEA è un ammide di un acido grasso endogeno. Appartiene alla classe degli antagonisti dei fattori nucleari, ovvero di quelle molecole capaci di interagire direttamente con il DNA attraversando la membrana nucleare, solitamente difficile da penetrare. Infatti si pensa che la PEA si leghi a specifici recettori nucleari, chiamati PPAR, e che svolga un’ampia varietà di funzioni correlate spesso al dolore cronico e all’infiammazione.

Oggigiorno è stato notevolmente rivalutato l’approccio naturale in ambito medico per evitare di “stressare” l’organismo.

La PEA appunto si presta bene in questo caso come terapia di supporto o da affiancare a quella farmacologica per il trattamento di stati infiammatori e dolorosi. Nel caso di dolore infiammazione-cronica il sintomo si prolunga nel tempo. L’utilizzo di sostanze come la PEA riescono a “inibire la trasmissione del segnale del dolore”. A questa molecola oggi è riservata una grande attenzione da parte degli studiosi, ci aspettiamo pertanto notizie ancor più dettagliate sul suo utilizzo e la sua funzione in tempi brevi.

La PEA esiste attualmente in forma micronizzata ed ultramicronizzata (è una tecnica di macinazione in cui le dimensioni dei frammenti ottenuti sono dell’ordine di grandezza del micrometro), e assieme ad altre molecole antiossidanti riduce la neuroinfiammazione.

La Pea agisce su bersagli specifici del nostro sistema immunitario quali le cellule della microglia, che hanno il compito di difendere i neuroni; e i mastociti, cellule specifiche che si trovano nei tessuti connettivi e si attivano durante una risposta infiammatoria.

Supponiamo che un paziente presenti lombosciatalgia, la terapia con PEA fa sì che venga ridotto l’utilizzo di farmaci FANS, ovvero farmaci analgesici non steroidei, che se assunti per tempi lunghi possono avere effetti collaterali come bruciore gastrico, vomito, nausea, diarrea oppure più gravi come ulcere o emorragie gastriche.

La PEA è quindi una potente sostanza che ad oggi puó essere comunemente somministrata come antinfiammatorio e, grazie allo studio di questa sostanza, nuovi target su cui agire sono stati scoperti e hanno aperto le porte verso nuovi studi e terapie.

Credits:

https://neuropathie.nu/2013/01/palmitoilethanolamide-un-agente-analgesico-ed-un-antinfiammatorio-naturale/

https://m.fondazionegraziottin.org/ew/ew_articolo/approfondimenti%2027%20marzo%202015%20-%2004%20-%20graziottin.pdf

L’origine dell’oro

Da sempre questo affascinante metallo ha condizionato la vita delle civiltà umane, simbolo di ricchezza e considerato da alcuni popoli antichi come un elemento con proprietà magiche e divine; la sua origine parte da molto, molto lontano, addirittura dalle stelle!

Quando l’universo ha avuto origine 13,7 miliardi di anni fa con il Big Bang, gli elementi che lo componevano erano solamente 3: idrogeno, elio e litio in tracce.

Sono le stelle, attraverso vari cicli di fusione nucleare che avvengono al loro interno, a generare elementi più pesanti: dall’idrogeno si passa all’elio, dall’elio al berillio e, con una serie di interazioni sempre più complesse che possono coinvolgere anche più specie atomiche contemporaneamente, si arriva ad ottenere elementi molto pesanti, come appunto l’oro.

Non tutte le stelle sono però in grado di generarlo: basti pensare che un astro delle dimensioni del Sole, verso la fine del suo ciclo vitale, è in grado di originare al massimo elementi come il carbonio, che ha numero atomico sei, ovvero il suo nucleo è formato da sei protoni e sei neutroni.  Un risultato modesto se consideriamo che il numero atomico dell’oro è settantanove!

Solamente le stelle che superano le dimensioni di 10 masse solari (10M) riescono a raggiungere pressioni e temperature necessarie per  formare l’oro. Un altro possibile processo di formazione è dato dalla collisione di due stelle a neutroni, corpi celesti con densità elevatissime. Durante questo fenomeno viene  sprigionata una quantità enorme di energia capace di originare il metallo prezioso.

Ma allora come fa ad essere presente sul nostro pianeta?

Gli elementi che compongono il sistema solare provengono dalla morte di stelle più antiche.

Indipendentemente dalle dimensioni, tutti gli astri, giunti alla fine del loro ciclo vitale, aumentano il loro diametro,  a tal punto da non essere più in grado di trattenere, con la loro gravità, gli strati più esterni, che vengono così dispersi nello spazio.

Nelle stelle di dimensioni superiori a 10M viene raggiunto uno stato di disequilibrio tale da generare una supernova, ovvero un’enorme esplosione in grado di spazzare via buona parte della massa nello spazio interstellare.

Il materiale disperso proveniente da diverse stelle può aggregarsi in nebulose e, se sufficientemente dense, possono dare origine, col tempo, ad un sistema planetario,com’è accaduto, per esempio, al nostro sistema solare.

L’oro è quindi un elemento piuttosto raro nell’universo, così come sulla Terra.

Fortunatamente ci sono processi geologici in grado di concentrarlo in giacimenti che consentono all’uomo di estrarlo.

Di Stefano S

Fonti:

https://www.gregschool.org/articles9blog/2017/5/14/genesis-of-the-elements-xz53h

https://www.sciencelearn.org.nz/resources/1727-how-elements-are-formed

Approfondimenti:

Video su come avviene la fusione nucleare (ITA): https://www.youtube.com/watch?v=yA3qjWcLcjI&t=661s 

Espressione genica e microRNA: cosa sono e come funzionano

di Carolina C.

Dal DNA alle proteine passando per l’RNA: un concetto base della biologia. Ma non è tutto qui:  vi sono meccanismi a monte, a valle ma anche nel mezzo che modificano e regolano l’espressione genica. In particolare i microRNA, frammenti di circa 20 nucleotidi di RNA, regolano la traduzione degli RNA messaggeri in proteina.

Questi sono attivi in piante, animali ed anche in alcuni virus. Il loro processamento è finemente regolato da diversi enzimi: nel nucleo la polimerasi produrrà, a partire dal suo gene codificante, il pre-miRNA, una precursore più lungo che verrà trasportato nel citoplasma da una proteina chiamata Esportina.

Una volta giunto nel citoplasma il precursore subirà diversi tagli necessari alla completa maturazione del miRNA. Ciascuno degli enzimi e delle proteine coinvolte è necessario ed indispensabile al corretto sviluppo di un organismo.

I miRNA sono in grado di bloccare la produzione di una proteina legandosi all’estremità finale del RNA  messaggero grazie ad una sequenza di riconoscimento specifica. Questo processo si chiama “RNA interference”: un miRNA lega un RNA messaggero più grande, e la complementarietà di questo legame interferirà con il destino del messaggero. Infatti se parziale, il legame, bloccherà la traduzione della proteina senza distruggere l’ RNA, ma, se perfettamente complementare determinerà la distruzione del messaggero stesso.

La sequenza utilizzata per il riconoscimento dei target è specifica per ciascun miRNA infatti questi possono regolare più messaggeri contemporaneamente ed un messaggero può essere regolato da più miRNA contemporaneamente.

Questo meccanismo naturale e fisiologico è tutt’ora sfruttato dai ricercatori per controllare artificialmente la produzione di proteine all’interno di cellule ed organismi: infatti vengono generati artificialmente delle piccole sequenze di RNA, in questo caso chiamati short-hairpin RNA, che, comportandosi da miRNA, silenziano in maniera specifica un messaggero di interesse permettendo così ai ricercatori di studiare i meccanismi biologici e ad anche patologici in maniera controllata.

 Ma tornando ai microRNA fisiologicamente attivi negli organismi, il loro raggio d’azione è molto ampio: nell’uomo ne sono stati descritti circa 940 e tutti regolano processi chiave della vita di una cellula come il ciclo cellulare, l’apoptosi ed il differenziamento. Negli ultimi anni, però, alcuni miRNA sono stati associati all’insorgenza di tumori; sia come oncosoppressori ma soprattutto come dei veri e propri oncogeni. Nel primo caso funzionano da inibitori del tumore mentre, nel secondo, ne favoriscono l’insorgenza inibendo i meccanismi di difesa della cellula stessa favorendone la trasformazione.

Un’altra funzione un po’ meno conosciuta è quella di marcatori prognostici, utilizzati nella diagnosi di malattie infiammatorie e di alcuni tipi di tumore.

Mentre il meccanismo d’azione ed il loro processamento sono stati ampiamente studiati, i target e le conseguenze della loro interferenza sono a tutt’oggi argomento di numerosi studi scientifici.

https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/micrornahttps://www.youtube.com/watch?v=cK-OGB1_ELE

Qual è il colore dell’acqua?

di Gabriele Mozzicato

L’acqua è il liquido incolore e insapore per antonomasia. Tuttavia riempiendo d’acqua demineralizzata un lungo tubo e guardandoci attraverso, si verifica che l’acqua è effettivamente colorata di un blu molto tenue.

Ripetendo lo stesso esperimento con dell’acqua pesante non si nota però nessun colore particolare. L’acqua pesante ha la stessa composizione chimica dell’acqua, ma nelle sue molecole gli atomi di Idrogeno sono sostituiti da un isotopo più pesante, il deuterio, che non influisce sulle proprietà chimiche della molecola.

A fare la differenza è la massa.

L’acqua infatti non trae il colore dal comportamento dei suoi elettroni, come la grande maggioranza delle altre sostanze, ma dalla capacità delle sue molecole di vibrare a frequenze specifiche. La geometria delle molecole d’acqua è tale per cui onde elettromagnetiche di particolari lunghezze d’onda riescono a eccitare l’intera molecola, provocando delle vibrazioni. Per far ciò però i fotoni devono essere assorbiti, e quindi l’intensità della luce riflessa a quelle particolari lunghezze d’onda risulta inferiore rispetto alle altre.

Questo è il fenomeno dell’assorbimento selettivo e, nel caso dell’acqua, consiste in un maggior assorbimento di lunghezze d’onda attorno ai 760, 660 e 605 nm, esattamente nella banda del rosso visibile, e di conseguenza una maggiore riflessione di lunghezze d’onda inferiori, a cui corrispondono colori dal verde al blu.

Le molecole d’acqua pesante hanno una massa maggiore, vibrano quindi a frequenze differenti, e risultano assorbire onde elettromagnetiche nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso, per questo l’intensità dei colori visibili non è influenzata in alcun modo e guardando attraverso il tubo non si nota nulla di strano.

L’acqua è l’unica sostanza conosciuta a trarre il proprio colore principalmente dalle sue proprietà vibrazionali e non dalla configurazione elettronica; la molecola alla base di tutta la vita non smette mai di stupire.

#noidiminerva #fisica #acqua

Fonti e approfondimenti:

https://goo.gl/5YFA3k
https://goo.gl/qZt3kg

Vampiri, leggenda o realtà?

di Alessia Autieri

Partiamo dal sangue

L’eme è un complesso chimico contenente un atomo di ferro in grado di legare ossigeno e fa parte di una famiglia di composti molto importanti chiamati porfirine. Costituisce la parte non proteica di proteine come l’emoglobina, la mioglobina e i citocromi.

È una delle molecole prodotte in maggiori quantità nell’organismo e per questo le patologie che riguardano la sintesi dell’eme possono essere piuttosto gravi.


Immagine della molecola di Emoglobina e della struttura del gruppo Eme

Malattie genetiche rare

Le porfirie sono un gruppo di malattie rare, per la maggior parte ereditarie, dovute a deficit dell’attività di uno degli enzimi coinvolti nella via di biosintesi dell’eme. La conseguenza è un accumulo di molecole, chiamate porfirine, o dei loro precursori; queste sostanze, come tali, non sono dannose ma sono fotosensibili. Infatti diventano fortemente tossiche a livello della cute, dove vengono a contatto con i raggi ultravioletti del sole.

Le porfirie vengono classificate in due gruppi principali: acute e non acute. Le forme acute (porfiria acuta intermittente, coproporfiria ereditaria, porfiria variegata) sono caratterizzate da coinvolgimento neurologico. Le forme non acute (protoporfiria eritropoietica, porfiria eritropoietica congenita, porfiria cutanea tarda e porfiria epatoeritropoietica) sono invece caratterizzate da sintomi esclusivamente cutanei tra cui fotofobia.

La pelle esposta al sole presenta scottature, bolle, lacerazioni, croste e cicatrici molto lente nel guarire; può esserci anche senescenza cutanea precoce o alopecia cicatriziale.

Si ha tendenza alla anemia, con emoglobina bassa e ridotto numero di globuli rossi; questo si associa a senso di stanchezza, scarsa resistenza fisica e pallore cutaneo generalizzato. I denti accumulano le porfirine, diventano rossi in trasparenza ed appaiono molto più lunghi a causa del ritiro delle gengive.

Anche a livello oculare i danni possono essere importanti: le ciglia cadono, si ha tendenza alla congiuntivite ed alla sclerite, gli occhi sono cerchiati di rosso per fragilità dei capillari. Spesso è presente splenomegalia: la milza si ingrossa perché il carico di lavoro è molto aumentato per rimuovere i globuli rossi deteriorati dall’eccesso di porfirine. Può manifestarsi anche rachitismo che rende i malati deformi. Inoltre i soggetti porfirinici non possono assumere aglio perché contiene un alcaloide metabolizzato dal citocromo P450 (enzima con un gruppo eme sintetizzato dagli epatociti) che viene così sequestrato; l’organismo reagisce producendo altro citocromo P450 e quindi maggiori quantità di eme, ma il deficit nella sua biosintesi provoca l’accumulo di porfirine e la malattia si acuisce.

Nel passato, tali sintomi hanno contribuito a creare inquietanti misteri intorno alle persone affette da porfiria, tanto più che per curare il pallore causato dall’anemia pare venisse prescritto loro di bere sangue bovino. È sostenuta da alcuni la tesi che sia stata proprio la porfiria, in un’epoca in cui di questa malattia non si sapeva nulla, ad ispirare miti e leggende sulla figura del vampiro, divenuti poi opere letterarie e cinematografiche.

La Protoporfiria eritropoietica (EPP) è la forma più grave di porfiria, le conseguenze di questa malattia possono essere così severe da portare alla morte. Fino a pochi anni fa, l’unica terapia consisteva nella protezione dal sole attraverso creme schermanti e β-carotene. Nel 2008 però è iniziata anche in Italia la sperimentazione di fase III di una molecola in grado di ridurre e, in alcuni casi, eliminare la sintomatologia cutanea della malattia.

Scenesse è il nome dell’impianto inserito nel tessuto sottocutaneo del paziente ogni due mesi, prima e durante i periodi di un’aumentata esposizione alla luce solare. Il principio attivo di Scenesse (afamelanotide) è simile a un ormone presente nell’organismo che stimola la produzione di un pigmento marrone-nero (eumelanina) nella pelle. Questo pigmento è prodotto durante l’esposizione alla luce solare per bloccare la penetrazione della luce nelle cellule; in questo modo Scenesse previene le reazioni dolorose da fotosensibilità.

Nel 2014 la Commissione europea ha rilasciato un’autorizzazione all’immissione in commercio per Scenesse, valida in tutta l’Unione europea. Poiché il numero di pazienti affetti da EPP è basso, la malattia è considerata rara e Scenesse è stato classificato come medicinale orfano (medicinale usato nelle malattie rare).

I malati che avevano preso parte alla sperimentazione sono entusiasti del farmaco: poter passeggiare sotto il sole senza ustionarsi ha innalzato notevolmente la loro qualità di vita. Attualmente però potrebbero dover tornare alle cure con integratori e creme schermanti, infatti la ditta australiana Clinuvel, titolare di Scenesse, ha deciso di quadruplicare il prezzo del farmaco: nel 2010 era venduto al SSN per 5.300 Euro, nel 2018 il prezzo arriverà ai 21.000 Euro. L’AIFA non è riuscita a raggiungere un accordo sul prezzo ed il farmaco è stato classificato in fascia di non rimborsabilità da parte del SNN; esso potrà comunque essere acquistato dalle Aziende Sanitarie delle singole Regioni.

Se siete interessati a vedere un caso reale, si segnala che l’immagine al seguente link è forte e se ne sconsiglia la visione alle persone impressionabili: https://goo.gl/DxmVtY

#noidiminerva #porfirie #vampiri #scenesse

Approfondimenti:

Porfirie: https://goo.gl/ciTzRn

Scenesse: https://goo.gl/jNJPZ7

Credits pic:
https://odobiochem.wordpress.com/2016/04/09/j-e-le-porfirine/

La fetta biscottata con la marmellata vs le leggi della fisica

Il rito della colazione classica con toast e fette biscottate ricoperte di deliziosa marmellata accomuna molte persone in ogni parte del mondo. Allo stesso modo, la caduta della succitata fetta biscottata a terra naturalmente con il lato “condito” rivolto verso il pavimento, è ritenuta tra le maggiori cause di improperi e blasfemie di prima mattina.

Una delle famose massime di Murphy assume l’esempio della fatidica fetta biscottata per dimostrare la fatalità del caso e che ogni cosa che può succedere, accadrà.

Fotogrammi originali dell’esperimento, usati per definire attrito statico e dinamico tra fetta e tavolo

Può far sorridere scoprire che fior di scienziati hanno studiato e dimostrato sperimentalmente che questo fenomeno non ha nulla a che vedere con iatture o gatti neri. e che non è correlato con il valore del tappeto!

Esso è dovuto semplicemente alla fisica coinvolta, che si rifà, con le dovute semplificazioni, al principio di caduta dei gravi e al momento di inerzia del toast.

Assumendo un tavolo standard alto 75 cm, e un “toast standard” di dimensioni pari a 10.2×9.5×1.3 cm, uniformemente ricoperto di marmellata e con centro di massa a “metà” della lunghezza della fetta, si dimostra che: per una lunghezza di sporgenza fino al 6 -7.5% (a seconda dell’ attrito tavolo-fetta) della metà della larghezza della fetta suddetta (circa 1 cm oltre il baricentro quindi), velocità orizzontale iniziale zero, e tralasciando i rimbalzi a terra, la fetta raggiunge il pavimento prima di aver compiuto una rotazione completa sul suo asse (e spalmandosi impietosamente per terra sul lato della marmellata).

Analisi schematica delle forze in gioco

Studi sperimentali hanno dimostrato che per sporgenze maggiori del 6-7%, la velocità angolare di caduta è tale che la fetta riesce a compiere una rotazione completa e ad atterrare sul lato “non condito”.

Anche l’altezza di caduta, cioè del tavolo, è un parametro critico: nella dissertazione completa del 1995 (qui citata nei credit) si dimostra come se avessimo tavoli sufficientemente alti, la fetta di toast cadrebbe molto più spesso sul lato opposto alla marmellata. Piccolo problema: i tavoli dovrebbero essere alti circa 3 metri.

Se pensate che un team di fisici sia sprecato per dimostrare questo semplice dilemma di tutti i giorni, considerate che è stato insignito del premio Ignobel per la fisica nel 1996. [RL]

#noidiminerva #Toast #fisica #Ignobel

Credits:

completa dissertazione : http://space.umd.edu/dch/p405s04/AJP00038.pdf

Robert A. J. Matthews, ‘‘Tumbling toast, Murphy’s law and the fundamental constants,’’ Eur. J. Phys. 16 ~4!, 172–176 ~July 1995

iPSC: Il futuro delle cellule staminali

Immaginate ogni cellula del nostro corpo come ad una potenziale cellula staminale!

Sembra fantascienza,  invece è realtà grazie agli studi di Kazutoshi Takahashi e Shinya Yamanaka, che nel 2006 hanno dimostrato che è possibile riprogrammare una cellula somatica (es. cellula epiteliale) riportandola a uno stadio di staminalità.

Queste cellule riprogrammate, grazie all’inserimento artificiale di 4 geni, furono chiamate iPSC ossia “Cellule Staminali Pluripotenti Indotte”.

Prima di tutto occorre fare un passo indietro e chiederci cosa sia una cellula staminale.

Si tratta di una cellula che ha la capacità di trasformarsi in altre cellule del corpo attraverso un meccanismo chiamato “differenziamento cellulare”.

Le cellule staminali possono essere classificate a seconda della loro capacità nel differenziarsi in altre cellule:

Totipotenti: cellule capaci di differenziarsi in tutte le cellule dell’organismo e anche nei tessuti extraembrionali (es. placenta);

Pluripotenti: cellule che possono differenziarsi in uno qualsiasi dei 3 strati germinativi di cui è composto l’embrione: ectoderma (strato più esterno), il mesoderma (strato intermedio) e l’endoderma (strato più interno).

Le cellule staminali pluripotenti non hanno la capacità di formare un organismo adulto completo o di formare tessuti extraembrionali;

Multipotenti: cellule che hanno la capacità di differenziarsi in un numero limitato di tipi cellulari;

Oligopotenti: cellule in grado di trasformarsi solo in alcuni tipo cellulari;

Unipotenti: cellule con la capacità di differenziarsi in un singolo tipo cellulare;

Nella ricerca si tende ad usare principalmente le cellule pluripotenti per il loro alto grado di differenziazione e la relativa semplicità di reperimento.

Prima dell’avvento delle iPSC, come fonte principale di questo genere di cellule si usavano le ESC (cellule staminali embrionali) ma erano accompagnate da numerose critiche etiche.

Le iPSC sono state in grado di eliminare i problemi etici delle ESC e hanno aperto nuove frontiere nella ricerca.

La terapia cellulare e un’opzione molto valida per la cura di diversi danni e patologie. Le iPSC hanno permesso un grosso passo avanti in tale direzione.

Esse infatti possiedono molte delle caratteristiche delle staminali embrionali e non vanno incontro a problemi di rigetto in un possibile trapianto, dal momento che si usano le stesse cellule del paziente.

Alcuni ricercatori sono riusciti a portare a uno stadio di normalità topi affetti da anemia falciforme grazie al trapianto di cellule ematopoietiche derivate da iPSC.

Purtroppo non tutto è perfetto, alcuni studi hanno dimostrato che le iPSC e le ESC non sono uguali al 100%, e si sta cercando di capire come queste differenze possano influire sulla medicina e sulla ricerca

Attualmente l’utilizzo delle iPSC nella terapia cellulare è limitato da problemi tecnici e conoscenze ancora ridotte

Tutto ciò dimostra come ancora poco sappiamo sul mondo che ci circonda e soprattutto sul funzionamento del nostro stesso corpo, ed è per questo che migliaia di ricercatori lavorano, per trovare delle risposte.

di Alessandro B.

Fonti:

“Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors” , Takahashi K , Yamanaka s. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16904174

“Cellule iPS e riprogrammazione: trasformare ogni cellula del corpo in una cellula staminale” – https://www.eurostemcell.org/it/cellule-ips-e-riprogrammazione-trasformare-ogni-cellula-del-corpo-una-cellula-staminale

“Cellula Staminale” – https://it.wikipedia.org/wiki/Cellula_staminale#Classificazione_in_base_all’origine

“La rigenerazione tramite cellule iPS” – http://www.irmi.eu/wordpress/medicina-rigenerativa/la-rigenerazione-tramite-cellule-ips/

Gli Alieni sulla Terra: cosa sono le Specie Invasive?


Cimici tra le tende, nei vestiti, sui muri, sembra quasi un’invasione. Ma da dove arrivano? E perché sono così tante?

L’insetto che ci pare di trovare ovunque è la cimice bruno marmorizzata, Halyomorpha halys, ed è una specie aliena invasiva. Nulla a che fare con navicelle spaziali e raggi laser; si tratta di insetti che non sono dove dovrebbero essere: sono stati importati in un nuovo ambiente che hanno trovato favorevole per la sopravvivenza e la riproduzione.

Halyomorpha halys. Foto: Pixabay

Prima di tutto, un po’ di chiarezza sui termini.

  • Una specie autoctona è una specie presente nel territorio non introdotta dall’uomo.
  • Una specie alloctona (o aliena) è una specie introdotta dall’uomo, accidentalmente o volontariamente, in un nuovo territorio, diverso dall’area di origine.
  • Una specie alloctona (o aliena) invasiva è una specie alloctona che causa danni alla biodiversità, ai sistemi ecologici, all’economia e alla salute dell’uomo e degli altri animali.

In Europa, le specie aliene sono circa 12000 e più di 3000 si trovano in Italia. Delle 12000 specie totali, il 10-15% è composto da specie invasive. Oltre ai danni ambientali, hanno un grande impatto economico: circa 12 miliardi di euro ogni anno solo nell’Unione Europea.

Sono state introdotte dall’uomo in luoghi diversi da quelli d’origine, soprattutto a causa dell’incremento del commercio, dei viaggi e del turismo. Le vie d’ingresso principali sono porti e aeroporti, dove il movimento di persone e merci fa in modo che le specie si diffondano. Inoltre, vengono importate come ornamenti, animali da compagnia e per attività come la pesca sportiva, oppure succede che fuggano da allevamenti e zoo o che cittadini irresponsabili le rilascino in natura.

Quali danni provocano le specie invasive?

In poche parole, compromettono l’equilibrio di un ambiente: competono per le stesse risorse delle specie autoctone, possono alterare la composizione di quelle presenti in una determinata area, degradano gli habitat che occupano e cambiano il tipo di suolo.

Queste specie sono considerate la seconda grande minaccia alla biodiversità della Terra: hanno contribuito al 54% delle estinzioni di animali e continuano a minacciare l’esistenza di molte specie presenti.

Anche l’impatto sulle attività produttive è rilevante. Tra gli effetti ci sono la devastazione dei raccolti, la perdita del bestiame e la distruzione degli argini dei fiumi. Per quanto riguarda la salute, possono trasmettere allergie o malattie, sia alle specie animali e vegetali che all’uomo.

Myocastor coypus. Foto: Pixabay

Tornando alle temute cimici, la specie invasiva sopracitata è originaria dell’Asia orientale (Cina, Taiwan, Giappone e Corea) ed è apparsa in Europa nel 2004. In Italia è stata individuata per la prima volta nel 2012 e si è diffusa velocemente nel territorio, diventando dannosa per le cimici autoctone, l’ambiente e le coltivazioni, perché si nutre di una grande varietà di piante. Si sospetta anche che possa causare allergie respiratorie e dermatiti da contatto.

Nel periodo invernale, le cimici si raggruppano in luoghi chiusi e riparati per superare il freddo ed è per questo che le troviamo in casa.

Nel 2015 le temperature medie in Italia sono state più alte rispetto al resto dell’Europa e questo ha favorito la sopravvivenza delle cimici asiatiche. In particolare, nella Pianura Padana le cimici si riproducono due volte all’anno, al contrario di quanto avviene nel resto dei luoghi europei.

Cosa si può fare?

La risposta è: prevenzione. È più facile impedire l’accesso delle specie invasive che cercare di eliminarle o contenerle una volta insediate nell’ambiente.

L’Europa ha stilato un elenco di 49 specie invasive per le quali è vietata l’introduzione, la detenzione, l’allevamento, la coltivazione, il commercio, la vendita, la riproduzione e il rilascio nell’ambiente e 33 di queste sono presenti in Italia.

Si tratta, ad esempio, del giacinto d’acqua (Eichhornia crassipes), del calabrone asiatico (Vespa velutina nigrithorax), del gambero rosso della Louisiana (Procambarus clarkii), della testuggine palustre americana (Trachemys scripta) e della nutria (Myocastor coypus).

I proprietari degli animali da compagnia inseriti nella lista, come le testuggini palustri americane,

hanno dovuto denunciarne il possesso al Ministero dell’Ambiente e spiegare le modalità adottate per impedire la riproduzione e la diffusione. I parchi zoologici, i giardini botanici e i centri di ricerca possono chiedere apposite autorizzazioni. Per chi non rispettasse le leggi, sono previste importanti sanzioni.

Procambarus clarkii. Foto: Pixabay

Nel caso delle cimici asiatiche, le istituzioni stanno pensando di inserire la vespa samurai (Trissolcus japonicus) per diminuire il numero degli insetti dannosi. Si tratta di un antagonista naturale della cimice, è lunga un paio di millimetri e depone le proprie uova all’interno di quelle delle cimici: quando le larve nascono, si cibano delle cimici in formazione.

Per il momento, è stata permessa l’introduzione delle vespe solo a scopo di studio e ricerca; si tratta comunque di un’altra specie alloctona e non è ancora chiaro il possibile impatto sull’ambiente.

Trissolcus japonicus. Foto: U.S. Department of Agriculture

di Silvia M.

Fonti:

https://www.researchgate.net/publication/309349778_Specie_aliene_invasive_il_caso_della_cimice_bruna_marmorizzata_Halyomorpha_halys_Heteroptera_Pentatomidae_in_Italia_e_nel_territorio_modenese

https://www.wwf.it/news/notizie/?uNewsID=37780

http://www.specieinvasive.it/index.php/it/

https://www.giornaledibrescia.it/italia-ed-estero/le-cimici-asiatiche-potrebbero-avere-le-ore-contate-1.3309174

http://entnemdept.ufl.edu/creatures/beneficial/wasps/Trissolcus_japonicus.htm

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