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"Verso una Nuova Scienza di Confine", un Blog sempre aggiornato di notizie scientifiche ...clicca sull'immagine qui in basso per entrare:
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L'ossidazione del metano primordiale
I composti di ferro e manganese sono forse stati cruciali per l'ossidazione del metano nell'epoca primordiale del nostro pianeta, quando l'atmosfera era ancora priva di ossigeno.
I microrganismi che nei sedimenti marini ossidano il metano per produrre energia possono contare su un'ampia varietà di accettori di elettroni. In particolare i composti del ferro e del manganese, oltre ai solfati, possono svolgere un ruolo importante negli oceani, secondo un gruppo di ricercatori della Penn State University che ha analizzato in laboratorio alcuni campioni di sedimenti anaerobici. Questi stessi composti potrebbero essere stati cruciali per l'ossidazione del metano nell'epoca primordiale del nostro pianeta, quando l'atmosfera era ancora priva di ossigeno. “Siamo portati a credere che nei sedimenti anaerobici marini questi batteri metanotrofi anaerobici consumino metano solo se sono presenti solfati”, ha spiegato Emily Beal, ricercatore della Penn State che ha partecipato alla ricerca. "In realtà non è così e, anzi, altri accettori di elettroni, come il ferro e il manganese, sono più favoriti dal punto di vista energetico. Si è anche ipotizzato che ferro e manganese potrebbero essere utilizzati, ma nessuno finora aveva mostrato che potesse succedere in organismi viventi in incubazione”. La Beal, insieme con i colleghi Christopher H. House, professore associato di geoscienze della Penn State, e Victoria J. Orphan, professoressa di geobiologia del California Institute of Technology, ha raccolto diversi campioni di sedimenti marini a 35 chilometri al largo delle coste californiane e a circa 600 metri di profondità e li ha incubati in diverse condizioni ambientali e cioè in presenza o assenza di solfati e di ossidi di ferro e manganese, utilizzando poi metano contenente isotopi di carbonio 13 per tracciare l'attività metabolica dei microrganismi. Si è così potuto constatare la presenza di attività negli incubatori con ferro e manganese, anche se in misura minore rispetto a quelli con solfati, dimostrando l'esattezza dell'ipotesi sperimentale. "Naturalmente, non stiamo pensando che il ruolo del ferro e del manganese sia paragonabile alla riduzione operata dal solfato, ma si tratta di un contributo non trascurabile”, ha concluso House. (fc)
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Morbo di Crohn e patologie infiammatorie
La scoperta del collegamento fra le vie di segnalazione cellulare coinvolte in queste malattie apre la strada a una maggiore comprensione della loro origine e a nuove strategie terapeutiche.
Un gruppo di ricercatori della School of Medicine della Case Western Reserve University ha identificato un nuovo collegamento tra ITCH, un gene noto per essere in grado di regolare l'infiammazione nell'organismo umano, e NOD2, un gene che è all'origine della maggior parte delle diagnosi di morbo di Crohn. ITCH, quando malfunzionante, causa un'ampia gamma di patologie infiammatorie, tra cui la sindrome del colon irritabile, la gastrite, infiammazioni della pelle e polmoniti. Derek Abbott e colleghi hanno trovato che ITCH influenza anche l'infiammazione indotta da NOD2. I risultati, pubblicati sull'ultimo numero della rivista “Current Biology” suggeriscono pertanto l'esistenza di una eziologia comune a molte patologie infiammatorie, aprendo la strada, potenzialmente, a nuove prospettive terapeutiche. Le patologie su base autoimmune e infiammatoria colpiscono una porzione della popolazione sempre più vasta e sono il risultato di una iperstimolazione del sistema immunitario dovuta presumibilmente ad agenti infettivi e ambientali. Nel caso della malattia di Crohn - che colpisce in prevalenza i soggetti di età compresa tra 30 e 50 anni di sesso femminile, ed è caratterizzata da uno stato infiammatorio cronico di tutto il tratto grastrointestinale con particolare interessamento delll'intestino - si osservano alcuni disturbi concomitanti come artriti reumatiche, ulcere orali e rash cutanei. Nel 30 per cento delle diagnosi di Crohn, si riscontra anche una mutazione del gene NOD2. Sfrotunatamente, a dispetto della loro prevalenza in aumento nei paesi occidentali e alla notevole morbilità anche tra i pazienti più giovani, la fiosiopatologia di queste malattie è scarsamente compresa. I risultati consentono di collegare due vie di segnalazione cellulare cruciali che coinvolgono ITCH e NOD2, aprendo la strada a una maggiore comprensione dei meccanismi eziopatogenetici di queste malattie e potenzialmente anche a nuove strategie terapeutiche. (fc)
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Come l'evoluzione ha creato i turni
La collaborazione basata su turni di attività può evolvere se ci sono individui geneticamente programmati per comportarsi in modo differente nelle interazioni iniziali con gli altri.
Aspettare il proprio turno? Non è solo questione di buone maniere, a volte c'è di mezzo lo zampino dell'evoluzione. A stabilirlo è stata una ricerca condotta da psicologi dell'Università di Leicester che lo spiegano in un articolo pubblicato sulla rivista "Evolutionary Ecology Research". "Nei gruppi umani la turnazione è solitamente pianificata e coordinata con l'aiuto del linguaggio. Per esempio, le persone che vivono insieme spesso si accordano sui turni per andare in bagno, lavare i piatti o andare a prendere i bambini a scuola. Ma la turnazione si è evoluta anche in specie prive di linguaggio o della capacità di negoziare un accordo condiviso. Fra queste vi sono le grandi scimmie, le scimmie, gli uccelli e le antilopi che a turno si scambiano il grooming, e le coppie di pinguini dell'Antartide che si alimentano in mare a turno mentre il partner incuba l'uovo o il piccolo", spiega Andrew Colman, che con Lindsay Browning ha condotto lo studio. "Non è affatto ovvio come questi meccanismi di turnazione si siano sviluppati senza linguaggio in animali che si sono evoluti per perseguire il proprio interesse individuale." La strategia "occhio per occhio", nota anche come tit for tat, in cui ogni volta si riproduce il comportamento tenuto la volta precedente dall'altra persona, può spiegare la cooperazione sincronizzata ma non spiega pienamente la turnazione. "Così - osserva Colman - molti predatori cacciano in coppie o in gruppi più ampi, e questo coinvolge la cooperazione sincronizzata. Si è dimostrato che la strategia tit for tat funziona molto bene per promuovere e sostenere questo tipo di cooperazione." "Ma laddove la cooperazione comprende la turnazione, un istinto per il tit for tat può conservare lo schema una volta che esso si sia stabilito, ma non può farlo iniziare. Per esempio, in una coppia di pinguini in cui entrambi vanno ad alimentarsi o incubano l'uovo nello stesso momento, la strategia tit for tat non sarebbe sufficiente a evolvere l'abitudine alla turnazione." Usando la teoria dei giochi evoluzionistica e simulazioni al computer, Colman e Browning hanno scoperto una semplice variante di questa strategia che spiega come possa evolversi la turnazione in organismi che perseguono meccanicamente il proprio interesse. "La turnazione si manifesta solo dopo che una specie ha evoluto almeno due tipi geneticamente differenti che si comportano in modo diverso nelle interazioni iniziali non coordinate con gli altri. Quando poi una coppia si coordina in modo casuale, inizia istintivamente ad agire il tit for tat. Questo li lega indefinitamente in una turnazione coordinata di mutuo beneficio. Senza diversità genetica, la turnazione non può evolvere in questo semplice modo." "Nelle nostre simulazioni - ha concluso Colman - gli individui erano programmi per computer non solo muti e robotici ma anche assolutamente egoisti. Tuttavia, alla fine si sono avvicendati in turni in perfetta coordinazione. Le nostre scoperte confermano che la cooperazione non richiede sempre benevolenza o una pianificazione deliberata. Almeno questa forma di cooperazione è guidata da una 'mano invisibile', come spesso avviene nella teoria darwiniana della selezione naturale." (gg)
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Liscia, gassata o agli estrogeni?
Le bottiglie di plastica rilasciano composti chimici che mimano gli ormoni e che possono interferire con il nostro sistema endocrino.
Quando beviamo da una bottiglietta d'acqua minerale mandiamo giù anche un po' di estrogenomimetici, composti chimici che mimano gli ormoni e che potrebbero interferire con il nostro sistema endocrino. A rivelarlo sono due studi appena usciti: l'uno tedesco, pubblicato su Environmental Science and Pollution Research, l'altro italiano, apparso su International Journal of Hygiene and Environmental Health (qui il link a PubMed). La notizia potrebbe interessarci molto da vicino, dal momento che l’Italia è il maggior consumatore d’acqua minerale d'Europa e il terzo nel mondo, con 200 litri pro capite ogni anno, sebbene quella che scorre dai nostri rubinetti sia potabile. Si tratta degli unici due studi, ad oggi, che hanno analizzato l'effetto biologico combinato di queste molecole, rilasciate con molta probabilità dalla plastica con cui viene imbottigliata l'acqua. Le due ricerche differiscono molto per campionamento, metodologia e risultati, ma concordano su un punto: alcune acque minerali contengono estrogenomimetici in dosi che interferiscono con il sistema endocrino e che possono risultare tossiche per gli organismi. Questi composti, infatti, per la loro struttura molecolare sono capaci di legarsi ai recettori per gli ormoni e, una volta al loro posto, agiscono in modo anomalo. I ricercatori tedeschi, guidati da Martin Wagner e Jörg Oehlmann del Department of Aquatic Ecotoxicology della Goethe University, hanno analizzato 20 marche di acque commerciali, riscontrando effetti di interferenza endocrina nel 60 per cento dei campioni contenuti in bottiglie di plastica. La ricerca italiana ha invece esaminato 30 campioni delle 9 marche più note che si trovano nei supermercati: “Abbiamo considerato la quantità di acqua giornaliera consigliata (1,5-2 litri, ndr.) e l'abbiamo concentrata secondo i protocolli standard”, racconta a Galileo Daniela Reali, docente di Igiene presso l'Università di Pisa e coautrice dello studio insieme a Barbara Pinto: “Nel 10 per cento dei casi abbiamo trovato che i composti in miscela riconoscevano il recettore per gli ormoni e innescavano una serie di processi biologici a catena”. La più alta attività estrogenica rilevata è risultata equivalente all'attività indotta da 23,1 nanogrammi per litro dell'ormone naturale 17Beta-estradiolo e alcuni campioni hanno mostrato effetti di tossicità su cellule di lievito. “Le percentuali riportate dai colleghi tedeschi mi sembrano un po' troppo alte”, spiega Reali, “ma al di là di questo, un valore che può sembrare basso, come il 10 per cento rilevato dalle nostre analisi, deve far suonare un campanello d'allarme: se è sufficiente esaminare pochi litri per registrare un'attività estrogenica significativa, chissà cosa potremmo trovare con un campionamento sistematico delle bottiglie d'acqua vendute ogni anno in Italia, di cui l'80 per cento sono in plastica. Entrambi gli studi mostrano solo la punta di un iceberg”. Sono solo pochi anni, infatti, che l'attenzione si sta focalizzando sulle acque minerali, mentre sono ormai molti gli studi che hanno rilevato l’attività estrogenica indotta da contaminanti ambientali (come il packaging per alimenti), mostrando come questi composti “impostori” possano portare a una diminuzione dello sperma e all’infertilità nell’uomo, e all’endometriosi, a un’anormale funzione tiroidea e a tumori al seno in età giovanile nella donna. I valori soglia che attualmente limitano la quantità di sostanze chimiche che si trovano nelle acque minerali non tengono conto dell'effetto combinato. Così si possono avere cinque sostanze diverse, tutte sotto i limiti consentiti per legge, il cui effetto combinato risulta però tossico. Inoltre, se, come ritengono i ricercatori, è la plastica a rilasciare gli estrogenomimetici, il rilascio avviene molto lentamente, e i controlli eseguiti sulle acque al momento della richiesta di messa in commercio non tengono conto del fatto che le bottiglie restano stoccate per molto tempo. E l’acqua del rubinetto? “L’acqua potabile è buona, almeno per i campioni analizzati da noi (acque toscane, ndr.)”, risponde Reali: “Per legge, però, deve essere clorata e da anni è dimostrato che i cloroderivati sono mutageni. Ma l'acqua deve essere disinfettata e bisogna scegliere il male minore. Per il momento sembra che la scelta a minor rischio per il consumatore ricada sull'acqua in bottiglie di vetro”.
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Terremoti: a cosa serve studiarli?
All'indomani del tragico sisma che ha colpito l'Abruzzo, Galileo lo ha chiesto a uno dei geologi che lavora sulla faglia di Sant'Andrea in California.
La prima domanda della sezione “domande e risposte” del sito dello U.S. Geological Survey National Earthquake è: “È possibile prevedere i terremoti?”, clicchi e appare la risposta: “No”, al di fuori da ogni polemica nostrana. La domanda è infatti la stessa che da ieri rimbalza da un media all'altro, a seguito del terremoto che ha colpito l'Abruzzo.Ma allora a cosa servono le reti di monitoraggio, le stazioni di rilevamento dell'attività sismica e tutti gli studi? “Il primo scopo è quello di conoscere esattamente il rischio cui siamo esposti e pianificare, di conseguenza, misure ad hoc per ridurlo nel caso si verifichi un terremoto”, risponde a Galileo il geofisico William Ellsworth dell'Earthquake Hazards Team (U.S. Geological Survey), tra i responsabili dell'esperimento Safod (San Andreas Fault Observatory at Depth), in California (Vedi Galileo). “Il tragico terremoto a L'Aquila ha distrutto molte costruzioni che si sarebbero potute salvare se si fosse intervenuti per 'riequipaggiarle' con sistemi antisismici”, continua il ricercatore: “Ciascuno di noi ha la possibilità di conoscere qual è il rischio che corre a seconda della zona in cui vive e della condizione della sua abitazione, e ciascun Comune dovrebbe garantire la propria autosufficienza per almeno tre giorni dopo il terremoto”. Secondo Ellsworth i proprietari delle case, i governi, gli scienziati e gli ingegneri possono e devono individuare gli edifici che rischiano di crollare e assicurare i servizi fondamentali (ospedali, vigili del fuoco, polizia, comunicazioni, un numero sufficiente di ricoveri, funzionamento della rete idrica ed elettrica), in un'emergenza la cui entità e i cui costi possono essere stimati. Non ultimo, è anche fondamentale creare una «cultura del rischio sismico» e preparare la popolazione.
Anche tra le Faq del sito dell'Istituto Nazionale di geofisica e vulcanologia (Invg) c'è la domanda circa la possibilità di prevedere i terremoti. Stessa linea: se per prevedere si intende l'anno, il mese, l'ora, il luogo e la magnitudo di una scossa futura la risposta è no. Ma sulla base della storia sismica, dell'assetto tettonico e geologico, è possibile definire la pericolosità del territorio e adottare le misure più adeguate per ridurne gli effetti. Inoltre, è possibile monitorare i cosiddetti “precursori sismici”, anomalie di alcuni parametri geofisici che spesso ricorrono prima dei terremoti (per esempio l'assenza di attività per un lungo periodo di tempo in un'area sismica, movimenti crostali, variazioni della velocità delle onde sismiche, del contenuto di gas radon nelle acque di pozzi profondi, del livello delle acque di fiumi e di laghi...). Così è possibile ottenere delle probabilità sugli intervalli di tempo tra due terremoti, sulle zone più a rischio, e sulla magnitudo. Ma - sottolinea l'Invg - allo stato attuale delle nostre conoscenze si tratta di previsioni molto approssimative, che non possono essere utilizzate per allarmare la popolazione. Non è tanto quindi la capacità di prevedere una scossa che fa la differenza, quanto quella di rispondere in maniera adeguata in termini di prevenzione e di assistenza una volta che il terremoto si è scatenato. Una differenza che si quantifica, tragicamente, in numero di morti.
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Neurofisiologia della saggezza
Un nuovo studio ha individuato alcune similarità nelle definizioni di saggezza date nelle varie epoche e culture, alle quali sembra posibile associare alcuni correlati neurofisiologici.
La saggezza è universale o culturalmente determinata? E' solamente umana e correlata all'età? Dipende dall'esperienza o può essere insegnata? A queste domande apparentemente molto speculative ha cercato di dare una risposta un gruppo di ricercatori dell'Università della California a San Diego che illusta i risultati di uno studio in un articolo pubblicato sugli Archives of General Psychiatry. "Definire la saggezza è qualcosa di abbastanza soggettivo, tuttavia vi sono diverse similarità nelle definizioni presenti nelle varie epoche e culture. La nostra ricerca suggerisce che ci possa essere una base neurobiologica per i tratti più universali della saggezza", osserva Dilip V. Jeste, che con Thomas W. Meeks ha condotto lo studio. Fra i tratti che appaiono più frequentemente accostati alla saggezza nelle più svariate culture ci sono quelli dell'empatia, dell'altruismo o della compassione, della stabilità emotiva, della comprensione di sé, oltre a un atteggiamento pro-sociale e tollerante. Per cercare di rispondere alle loro domande Jeste e Meeks hanno svolto una meta-analisi di oltre 250 articoli pubblicati su riviste con peer review che coinvolgevano tali aspetti rilevanti della saggezza. Meeks e Jeste hanno soprattutto focalizzato la loro attenzione sugli studi di neuroimaging, su quelli che analizzavano il funzionamento dei neurotrasmettitori e su quelli genetici. Hanno così rilevato che la valutazione di una situazione che richiederebbe una presa di posizione altruistica attiva la corteccia prefrontale mediale, mentre l'assunzione di decisioni morali è il risultato di una combinazione fra funzioni razionali (legate alla corteccia prefrontale dorsolaterale, che ha un ruolo nel mantenimento dell'attenzione e nella memoria di lavoro), emotivo-sociali (corteccia prefrontale mediale) e di rilevazione dei conflitti (cingolato anteriore). Dato che diverse regioni cerebrali comuni appaiono coinvolte in differenti componenti della saggezza, i ricercatori ipotizzano che la neurofisiologia della saggezza possa coinvolgere un bilanciamento ottimale fra le regioni "più primitive" del cervello, ossia il sistema limbico, e quelle più recenti, vale a dire la corteccia prefrontale. (gg)
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Riparare assoni con l'ingegneria genetica
Il risultato è stato ottenuto grazie ingegnerizzando genetica i neuroni danneggiati in modo da indurre la sovra-espressione di particolari recettori per un fattore di crescita.
Per la prima volta, un gruppo di ricercatori è riuscito a documentare chiaramente la rigenerazione di un tipo di fibre nervose che attraversano il cervello e il midollo spinale e che sono cruciali per il movimento volontario. Il successo è stato ottenuto nei ratti presso la School of Medicine dell'Università della California a San Diego e viene descritto sulla versione on-line della rivista "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS).
"Questi risultati forniscono un metodo per rigenerare un sistema di fibre nervose, gli assoni motori corticospinali. La loro riparazione è un passo cruciale sulla strada che un giorno potrà consentire ai pazienti che hanno subito un danno al midollo spinale di recuperare il movimento”, ha spiegato Mark Tuszynski, docente di neuroscienze e direttore del Center for Neural Repair dell'UC San Diego e neurologo del Veterans Affairs San Diego Health System. Il tratto corticospinale è un fascio di fibre nervose formate da assoni, lunghe proiezioni dei neuroni che attraverso la corteccia cerebrale e il midollo spinale trasportando gli impulsi che consentono il movimento di tutto il corpo. Il movimento volontario avviene grazie all'attivazione del neurone motorio superiore che si trova nel lobo frontale del cervello ed estende il proprio assone lungo il midollo spinale fino al neurone motorio inferiore. Il neurone motorio inferiore, a sua volta, proietta il proprio assone alle cellule muscolari. In coloro che hanno subito un trauma al midollo spinale, sono spesso colpiti gli assoni che corrono lungo il tratto corticospinale così che i neuroni motori inferiori, a valle del punto danneggiato, sono disconnessi dal cervello."Precedenti studi sui danni al midollo spinale hanno mostrato la rigenerazione degli altri sistemi di fibre nervose che contribuiscono al movimento ma non hanno mostrato in modo significativo la stessa cosa nel caso del sistema corticospinale," ha commentato Tuszynski, che ipotizza che tale differenza sia dovuta a un limite intrinseco che riguarda l'attivazione di alcuni geni e che sottolinea come proprio la rigenerazione corticospinale sia un un fattore senza il quale il recupero funzionale dell'apparato motorio è messo seriamente in dubbio. I ricercatori della UC San Diego hanno raggiunto il loro risultato grazie all'ingegnerizzazione genetica dei neuroni danneggiati in modo da indurre la sovra-espressione di particolari recettori – indicati dalla sigla trkB - per un fattore di crescita denominato BDNF (brain-derived neurotrophic factor), che successivamente veniva somministrato nei siti lesionati. Con questa modifica, si è potuto riscontrare come gli assoni, ora dotati di recettori trkB, fossero in grado di rispondere al fattore di crescita e di rigenerarsi, circostanza che non è risultata possibile in assenza di sovra-espressione di trkB. Nello studio, concludono i ricercatori, non è stato valutato il recupero funzionale negli stessi animali: per questo tipo di riscontro, occorreranno altri e più approfonditi studi. (fc)
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Il maschio non sfugge all'olfatto femminile
Il sudore dell'uomo invia importanti segnali biologici alla donna, che per esso ha una capacità di discriminazione molto superiore rispetto all'altro sesso.
Il sudore dell'uomo invia importanti segnali biologici alla donna, che per esso ha una capacità di discriminazione molto superiore rispetto all'altro sesso, tanto da rendere quasi impossibile nasconderne le tracce con profumi e fragranze. A dimostrarlo è una ricerca condotta dal Monell Chemical Senses Center, in collaborazione con l'Università della Pennsylvania e il Dartmouth College. "E' decisamente difficile bloccare la consapevolezza di una donna dell'odore del corpo. Invece sembra piuttosto facile farlo con gli uomini", osserva Charles J. Wysocki, che ha diretto lo studio e firma un articolo sul "Flavour and Fragrance Journal". Nello studio, uomini e donne dovevano valutare l'intensità dell'odore di sudore sia da solo che unito a diverse fragranze. Queste ultime erano state selezionate per testare la capacità di bloccare l'odore ascellare secondo il metodo detto di adattamento incrociato. L'adattamento olfattivo è la perdita di sensibilità a un odore che consegue a una continua esposizione a esso. L'adattamento incrociato si verifica quando, adattandosi a un particolare odore permanente, l'olfatto diviene meno sensibile a un secondo odore. Nei test, la valutazione d'intensità del sudore era uguale fra donne e uomini quando easso veniva annusato da solo. Se però si introducevano le fragranze, solamente due di esse su 32 riuscivano a limitare la sensibilità olfattiva delle donne per l'odore ascellare, contro le 19 che riuscivano a farlo quando l'annusatore era un uomo.
In precedenti ricerche Wysocki aveva osservato che maschi e femmine non mostrano differenze nell'adattamento incrociato per odori che non siano corporali. "Donne e uomini differiscono nel modo di percepire gli odori corporali sia del proprio che dell'altro sesso. Le donne sono molto più consapevoli dell'odore ascellare e mostrano di saper rilevare differenze nella loro qualità", riassume George Preti, che ha partecipato alla ricerca.
"Considerati congiuntamente, i nostri studi indicano che il sudore umano convoglia informazioni di particolare importanza per le femmine. E questo può spiegare perché sia così difficile bloccare la percezione dell'odore di sudore nelle donne", osserva Wysocki.
In altri termini, i ricercatori ipotizzano che le donne siano biologicamente più sensibili all'informazione biologica rilevante veicolata dal sudore, in quanto esso può concorrere a indirizzare la scelta del partner. (gg)
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Caccia della spazzatura spaziale
Da un progetto Inaf-Asi nasce un super-radar capace di rilevare la presenza di detriti di piccole dimensioni. Individuati già sei 6 frammenti.
Funziona il super-radar italiano che dà la caccia alla spazzatura spaziale. Il 10 febbraio scorso i satelliti americano e russo Iridium 33 e Cosmos 2251 sono entrati in collisione liberando nello Spazio numerosi piccoli frammenti. Di alcuni di questi siamo ora in grado di dire esattamente dove si trovano, proprio grazie al progetto per il monitoraggio dei detriti, ideato dall’Istituto di Radioastronomia di Bologna e dall’Osservatorio Astronomico di Torino (entrambi dell'Istituto nazionale di astrofisica) e finanziato dall’Agenzia spaziale italiana (Asi). Il super-radar non calcola le orbite dei detriti, ma ne rivela la presenza in una determinata regione dello Spazio. L'obiettivo è censire i frammenti presenti alle diverse quote, così da poter ricostruire l’ambiente detritico intorno alla Terra per studiarne l’evoluzione ed individuare le zone a maggior rischio impatto. “Attualmente conosciamo bene la popolazione dei detriti di dimensioni superiori ai 10 centimetri, ma per quelli di dimensioni inferiori la conoscenza è lacunosa e dei detriti sotto il centimetro si sa poco o nulla”, racconta Giuseppe Pupillo, uno dei ricercatori coinvolti nel progetto: “I sistemi radar in grado di osservare in orbita oggetti più piccoli di un centimetro sono davvero pochi. Secondo i nostri test, il radar Medicina-Evpatoria dovrebbe essere tra questi”. Per individuarli, il progetto italiano sfrutta due radiotelescopi che funzionano come un radar bi-statico: “Come trasmettitore abbiamo usato il radiotelescopio di Evpatoria, in Ucraina, e come ricevitore la parabola da 32 metri di Medicina, vicino Bologna”, spiega Stelio Montebugnoli a Galileo, responsabile della Stazione radioastronomica Inaf di Medicina. L'ultimo test condotto lo scorso 23 marzo ha avuto un esito positivo: i ricercatori hanno individuato sei piccoli frammenti in viaggio alla velocità di circa 25 mila chilometri orari. Il test dimostra che l’Italia possiede la tecnologia necessaria per ricoprire un ruolo strategico nel controllo dei detriti spaziali. Proprio per affrontare questo problema, l’Inter Agency Space Debris Coordination Commitee - sigla che racchiude 11 agenzie spaziali tra cui l’Asi - si è riunita in Germania la scorsa settimana per discutere eventuali soluzioni. Ecco alcune delle misure proposte nel corso dell'incontro: conservare carburante a bordo dei satelliti in modo che, alla fine della loro attività, possano essere dirottati su orbite non popolate; sospendere le esplosioni programmate in orbita; svuotare la parte superiore dei razzi per evitare che, in caso di esplosioni, si generino miriadi di frammenti. (m.s.)
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Un danno mitocondriale all'origine dell'Alzheimer
La scoperta che la S-nitrosilazione è all'origine di danni alle centrale energetica dei neuroni offre un nuovo bersaglio terapeutico per rallentare la progressione della malattia.
La neurodegenerazione alla base della malattia di Alzheimer è mediata da una reazione chimica – la S-nitrosilazione – determinata a sua volta dell'attacco subito dalla proteina mitocondriale Drp 1 da parte del radicale libero costituito dal monossido d'azoto: è questa la conclusione di uno studio dei ricercatori del Burnham Institute for Medical Research riferita sull'ultimo numero della rivista “Science”. Finora, non erano noti nel dettaglio i meccanismi con i quali la proteina beta-amiloide potesse causare il danno sinaptico nella patologia; per questo il risultato è ritenuto importante, tanto più che suggerisce che la prevenzione della S-nitrosilazione della Drp1 possa ridurre la neurodegenerazione.
Com'è noto, i mitocondri rappresentano le “centrali energetiche” delle cellule e la Drp1 è un enzima che media la loro frammentazione: la nuova ricerca mostra in sostanza come tale processo avvenga in misura eccessiva proprio in seguito alla S-nitrosilazione, con conseguente danno a carico delle sinapsi e infine morte dei neuroni. "Ora comprendiamo meglio il meccanismo mediante il quale la proteina beta-amiloide determina la neurodegenerazione: essa infatti può generare il monossido d'azoto che reagisce con la Drp1”, ha spiegato Stuart A. Lipton, neurologo, direttore dell'E. Webb Center for Neuroscience, Aging and Stem Cell Research (NASCR). “L'identificazione della Drp1 come proteina responsabile del danno sinaptico consente di individuare un nuovo bersaglio terapeutico, con la prospettiva se non di arrestare, almeno di rallentare la progressione dell'Alzheimer.” (fc)
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Un burst di raggi gamma estremamente brillante
I ricercatori vorrebbero effettuare la misurazione della polarizzazione di ogni GRB, per vedere se lo stesso meccanismo di produzione sia comune a tutti questi fenomeni.
La sonda Integral dell'ESA ha catturato uno dei più brillanti burst di raggi gamma mai osservati: una meticolosa analisi dei dati ha permesso agli astronomi di studiare le fasi iniziali dell'esplosione di una stella gigante che ha portato alla espulsione di materia a velocità vicine a quella della luce e a corroborare alcune ipotesi sui meccanismi che ne stanno alla base. Il 19 dicembre 2004, la luce di una esplosione stellare è arrivata fino alla Terra: il satellite Integral registrò l'intero evento, fornendo informazioni su GRB 041219A, uno dei più potenti burst di raggi gamma (GRB) osservati in anni recenti, durato quasi 500 secondi. I dati raccolti hanno permesso di evidenziare come i raggi gamma emessi fossero fortemente polarizzati e variassero notevolmente in orientazione e intensità.
Secondo le attuali conoscenze, l'esplosione di un GRB che è prodotto da un oggetto gassoso che si muove ad alta velocità a partire da un “motore centrale”, probabilmente un buco nero creato dal collasso di una stella massiccia. La polarizzazione è collegata direttamente alla struttura del campo magnetico del getto che rappresenta quindi uno dei parametri con cui è possibile studiare i meccanismi che producono e il getto stesso.
In un primo scenario, il getto trasporta una parte del campo magnetico del motore centrale nello spazio; un secondo modello implica che il getto generi il campo magnetico a una certa distanza nello spazio; un terzo riguarda il caso estremo in cui il getto non contenga gas ma sia costituito solo da campo magnetico; vi è infine un quarto modello in cui il getto si muove attraverso un campo di radiazione preesistente.
In ciascuno dei primi tre scenari, la polarizzazione è generata da radiazione di sincrotrone: il campo magnetico intrappola elettroni e li obbliga a muoversi su una traiettoria a spirale, rilasciando radiazione polarizzata. Nel quarto scenario la polarizzazione è impartita attraverso interazioni tra gli elettroni nel getto e i fotoni nel campo di radiazione esistente. Götz ritiene che i risultati di Integral possano far propendere per il modello di sincrotrone, e che dei tre scenari il più probabile sia il primo, in cui il getto trascina il campo magnetico del motore centrale nello spazio. Il ricercatore vorrebbe effettuare la misurazione della polarizzazione di ogni GRB, per vedere se lo stesso meccanismo si applica a tutti questi fenomeni. Sfortunatamente molti GRB sono troppo deboli perché ciò possa avvenire con l'attuale strumentazione: anche il raffinato strumento IBIS di Integral può registrare solo lo stato di polarizzazione dei raggi gamma se la sorgente celeste è brillante quanto GRB 041219A. “Perciò, non ci resta che aspettare il prossimo big one”, ha concluso Götz. (fc)
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L'insospettata attività biologica della nicotina
Oltre alla dipendenza e ad alcune ben note attività fisiologiche, la nicotina potrebbe interferire con decine di altri processi cellulari, finora insospettati.
Oltre a generare dipendenza e alcune ben note attività fisiologiche, la nicotina potrebbe interferire con decine di altri processi cellulari, finora insospettati. Lo rivela una ricerca condotta presso la Brown University, pubblicata sul Journal of Proteome Research.
I ricercatori hanno appuntato la loro attenzione sui recettori alfa-7 per l'acetilcoolina, quelli considerati più "enigmatici" fra tutti i cosiddetti recettori nicotinici, così chiamati proprio perché la nicotina è in grado di legarvisi. In questo modo hanno scoperto che sono ben 55 le proteine che interagiscono con questo tipo di recettore. "Questo recettore è chiamato nicotinico, perché pensiamo che interagisca con la nicotina, ma esso ha probabilmente una gran varietà di funzioni: in diverse specifiche regioni del cervello questo stesso recettore alfa-7 può interagire con differenti proteine presenti nei neuroni per svolgere varie funzioni", spiega Edward Hawrot, che ha diretto lo studio. Fra le proteine più inaspettatamente risultate influenzate è la proteina G alfa, normalmente associata a una classe di recettori del tutto diversa, i cosiddetti recettori GPCR (G-protein coupled receptor), che cono coinvolti in diversi cammini biochimici sia nel cervello, sia in altre parti del corpo. I ricercatori osservano che ben il 40 per cento di tutti i farmaci usati nella clinica hanno come proprio bersaglio qualche recettore proprio della famiglia GPCR.
I risultati ottenuti fanno ipotizzare che i recettori alfa-7 abbiano dunque un ruolo ben più ampio di quanti finora ritenuto. E che le nuove proteine che si sono scoperte essere associate a esso possano anch'esse essere influenzate dal suo stato di attività.
La scoperta potrebbe aiutare a mettere a punto nuovi trattamenti per aiutare i fumatori a smettere, ma può anche dare un contributo alla ricerca sulla schizofrenia. Recenti studi genetici hanno infatti mostrato che alcuni casi di questa malattia sono correlati a delezioni che interessano diversi geni, far cui quello per il recettore alfa-7. (gg)
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Lo sviluppo della tecnologia espone sempre più i nostri cellulari ai malware. Il rischio di epidemie è ancora basso, ma è destinato a crescere.
I nostri telefoni somigliano sempre più a mini pc. Bene, ma avere a portata di taschino tutta una serie di applicazioni software ha un costo: quello di esporre i cellulari agli attacchi dei virus informatici. E con la timida comparsa di questa minaccia, sono arrivati anche i primi studi epidemiologici. Ne è un esempio la ricerca pubblicata su Science da Pu Wang, Albert-László Barabási ed altri ricercatori del Center for Complex Network Research della Northeastern University di Boston (Usa). Grazie alla cooperazione di un gestore telefonico, gli studiosi hanno per prima cosa creato un modello matematico in grado di descrivere la rete di chiamate e la posizione relativa dei telefoni cellulari di oltre sei milioni di utenti. Quindi hanno ricavato indicazioni sulle modalità di diffusione di due grandi categorie di virus per telefoni mobili: quelli che si diffondono via Bluetooth e quelli che sfruttano gli Mms. Le differenze sono risultate sostanziali: nel caso del Bluetooth, potendo il virus trasmettersi solo entro un raggio di 10-30 metri, la diffusione dell'infezione risulta localizzata nello spazio, proprio come avviene, per fare un parallelo con nostra malattia virale, nel caso della Sars o di Ebola. Al contrario, i virus che si diffondo via Mms hanno bisogno solo di un paio di minuti per duplicarsi e raggiungere tutti i contatti presenti nella rubrica. Se dunque nel caso del contagio via Bluetooth esiste il tempo tecnico per sviluppare adeguati software antivirus, molto più difficile è rispondere a una epidemia via Mms. Secondo i ricercatori, se ancora non è stata osservata un'ampia diffusione di questi virus è soprattutto per via della frammentazione del mercato. In altri termini, gli Smartphone in grado di gestire sistemi operativi complessi non sono ancora abbastanza popolari: quando il numero di queste apparecchiature supererà una soglia critica, ipotizzano i ricercatori, si verificheranno le prime importanti epidemie di virus per telefoni mobili. I risultati, più che suggerire attenzione al presente, impongono dunque una certa cautela sul futuro. Se infatti la mancanza di standard per i software ha per ora limitato il numero dei contagi dei programmi malicious, l'inevitabile prossima diffusione di dispositivi in grado di condividere un grande numero di applicazioni sembra destinata a cambiare questo scenario. (l.c.)
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Pronte le nuove batterie a virus
Le nuove batterie, che sfruttano batteriofagi modificati con l'ingegneria genetica, hanno le stesse capacità e prestazioni delle attuali batterie utilizzate nelle auto ibride.
E' possibile modificare geneticamente dei virus per trasformarli in nei poli di una batteria al litio: a dimostrarlo è stato un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) che illustrano i loro risultati in un articolo su "Science". Le nuove batterie a virus hanno potenzialmente la stessa capacità e prestazioni delle attuali batterie utilizzate nelle auto ibride e potrebbero essere utilizzate, osserva Angela Belche, che ha diretto la ricerca, per alimentare un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche.
I virus utilizzati dai ricercatori sono comuni batteriofagi, virus che infettano cioè i batteri ma che sono del tutto innocui per l'uomo. Queste batterie, dicono i ricercatori, possono essere prodotte a costi contenuti e con processi ambientalmente compatibili, dato che la loro sintesi avviene a temperatura ambiente e sfrutta solventi organici non tossici, come non tossici sono anche gli altri componenti. Nelle tradizionali batterie al litio ioni di questo elemento fluiscono fra un anodo, solitamente di grafite, e un catodo di ossido di cobalto. Tre anni fa Belcher e collaboratori erano riusciti a produrre virus ingegnerizzati che potevano fungere da anodo in quanto si costruivano un involucro contenente ossido di cobalto e oro, per poi si auto-assemblarsi in nanospire. Ora i ricercatori sono riusciti anche nell'impresa - ben più difficile in quanto si tratta di ottenere una struttura molto conduttrice - di produrre un catodo virale altamente efficiente, ingegnerizzando dapprima dei virus che usano fosfato di ferro per costruire il proprio involucro, che poi possono essere assemblati in nanotubi di carbonio, ottenendo un materiale altamente conduttore.
Un prototipo della batteria a virus è stata presentata alla Casa Bianca nel corso di una conferenza stampa in cui Obama parlava della necessità di aumentare i finanziamenti a favore delle nuove tecnologie elettriche pulite. (gg)
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Ricostruito il moto dell'hotspot hawaiiano
Una modello al computer mostra come il pennacchio al di sotto delle Hawaii si sia incurvato: la sua “radice” si è mossa appena mentre la sua sommità si sia spostata di circa 1600 chilometri sul fondo oceanico.
Le simulazioni al computer, il paleomagnetismo e i dati sul movimento delle placche tettoniche descritte sull'ultimo numero della rivista “Science” rivelano come gli hotspot, ovvero le sacche di magma che si ritrovano in cima ai pennacchi caldi (mantle plume) - colonne di materia fluida ad alta temperatura che risalgono dagli strati profondi del mantello - e che si riteneva mantenessero fissa la propria posizione, si spostano al di sotto della crosta terrestre. Gli scienziati ritengono che i pennacchi siano responsabili di alcuni spettacolari formazioni geologiche come le isole Hawaii o il parco nazionale di Yellowstone. Alcuni di questi pennacchi possono avere sorgenti poco profonde, alcuni altri, come nel caso delle Hawaii, sembrano "pescare" direttamente dalle radici profonde del mantello. Per lungo tempo, questi profondi pennacchi caldi sono stati ritenuti immobili, al punto che il moto delle placche continentali e oceaniche veniva misurato rispetto alla loro posizione. Ora però il geofisico dell'Università di Rochester John Tarduno e i suoi colleghi delle università Ludwig-Maximilians di Monaco di Baviera, di Münster, in Germaia, e della Stanford University, negli Stati Uniti, hanno combinato i dati magnetici relativia al fondo dell'oceano Pacifico con una modellizzazione al computer per mostrare come il pennacchio al di sotto delle Hawaii, con tutta probabilità, si sia incurvato, dal momento che la sua “radice” si è mossa appena mentre la sua sommità si è spostata di circa 1600 chilometri sul fondo oceanico. "Nel 2003, abbiamo mostrato come il pennacchio che ha creato la catena delle Hawaii debba aver subito uno spostamento, e suggerivamo che il movimento del mantello avrebbe dovuto essere coinvolto, anche se l'origine di tale spostamento rimaneva un mistero”, ha commentato Tarduno. In quest'ultimo lavoro, Tarduno cita cinque possibili meccanismi, ma uno in particolare emerge con me probabile spiegazione. "Dai modelli sappiamo che un pennacchio può spostarsi leggermente vicino alla sua base, contribuendo potenzialmente al moto degli hotspot”, ha aggiunto Tarduno. "Ma un'osservazione cruciale viene dalla simulazione numerica che mostra come la sommità di un pennacchio che parta dalla profondità di 1500 metri può spostarsi come una fiamma di una candela su cui si soffia.” Il "soffio" in questo caso è fornito da una antica cresta oceanica nel Pacifico, ovvero una spaccatura del fondo che permette al magma di affiorare. Tale struttura era attiva circa 80 milioni di anni fa, ma è scomparsa circa 47 milioni di anni fa, lasciando il posto a una zona di subduzione. Le sue tracce sono però evidenti, grazie alle “firme” registrate negli allineamenti magnetici dei materiali della crosta sul fondo del Mare di Bering. Questi dati corrispondono molto bene con l'evoluzione dell'hotspot hawaiano ricostruito da Tarduno. (fc)
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Sonno, il “reset” del cervello
Dormire permette all'organismo di eliminare le sinapsi più deboli e di consolidare nella memoria solo le informazioni importanti. Creando così nuovo spazio per quelle future.
Il sonno serve a resettare il cervello, eliminando le informazioni superflue. Lo suggerisce uno studio pubblicato dal gruppo di ricerca di Giulio Tononi e Giorgio Gilestro alla School of Medicine and Pubblic Health dell’Università del Wisconsin-Madison sulla rivista Science. Già riconosciuto come promotore del buon funzionamento dell'organismo umano, secondo lo studio il sonno servirebbe infatti anche a “ricaricare” il cervello, preparandolo ad accogliere nuove informazioni.Per spiegare in che modo il sonno influisce sui processi cerebrali, i ricercatori hanno elaborato la cosiddetta teoria della “omeostasi sinaptica”. “Secondo questa teoria la funzione principale del sonno consisterebbe nel tenere sotto controllo l’efficienza complessiva delle sinapsi, cioè delle comunicazione tra i neuroni”, spiega Chiara Cirelli, tra gli autori dell'articolo: “Questa efficienza aumenterebbe nella veglia, consentendo l’apprendimento e l’adattamento al mondo esterno, per poi tornare a valori basali durante il sonno. In questa fase si avrebbe l’eliminazione delle sinapsi più deboli: il sonno rappresenterebbe quindi una forma di omeostasi o ristoro delle sinapsi”. Per lo studio, i ricercatori hanno osservato il cervello dei moscerini della frutta, uno degli organismi più studiati nella ricerca biologica e usato come modello per la genetica umana. I moscerini sono stati tenuti nello stato di veglia forzata 24 ore su 24 da un braccio robotico che agitava le piastre in cui erano contenuti. Le immagini al microscopio del cervello degli insetti hanno mostrato alti livelli della proteina sinaptica chiamata Brunchpilot (BRP), una delle sostanze coinvolte nel meccanismo di comunicazione dei neuroni. I livelli di questa proteina si abbassano invece notevolmente durante il riposo. In pratica, è come se il sonno resettasse il cervello permettendo di fare spazio all’apprendimento, consolidando nella memoria solo le informazioni rilevanti che abbiamo appreso durante il giorno. “Molto di quello che impariamo durante una giornata non è realmente importante”, di conseguenza il sonno, permettendo la riduzione delle sinapsi, ci fa risparmiare energia e spazio, elimina le informazioni superflue e prepara il cervello per incamerarne di nuove”. (p.f.)
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Adam & C.: i primi robot che fanno ricerca
Un robot che fa una piccola, nuova scoperta nel campo della genomica e un computer che riscopre, da solo, le leggi del moto sono al centro di due articoli di "Science".
Un robot che fa una piccola, nuova scoperta nel campo della genomica e un computer che riscopre, da solo, le leggi del moto sono al centro di due articoli di "Science". Si prospetta un futuro della ricerca senza uomini e tutto in mano a una macchina intelligente? Niente paura: "Fisici come Newton e Keplero avrebbero potuto usare un computer per far girare questo algoritmo per ottenere le leggi che spiegano la caduta di una mela o il moto dei pianeti in poche ore di calcolo. Ma un essere umano è comunque necessario per scegliere i 'mattoni costitutivi ' e il quadro di riferimento opportuni, come pure per esprimere a parole e dare un'interpretazione delle leggi trovate dal computer", tiene a sottolineare Hod Lipson, ch efirma con i suoi collaboratori uno dei due articoli.
Il primo studio descrive un sistema robotico in grado di progettare e condurre esperimenti biologici, valutarne i risultati e decidere quali ulteriori esperimenti sono necessari. Il secondo descrive un algoritmo in grado di scoprire le equazioni che caratterizzano sistemi dinamici non lineari complessi, ricavate dalla semplice osservazione di quei sistemi.
I ricercatori della Aberystwyth University e dell'Università di Cambridge diretti da Ross King hanno progettato un robot, che hanno chiamato Adamo, per automatizzare il processo di ricerca. "Dato che gli organismi biologici sono molto complessi, è importante che i dettagli degli esperimenti siano rilevati e studiati nel miglior dettaglio possibile. Una cosa difficile e noiosa per l'uomo, ma semplice per il robot scienziato", dice King. Alla fine il robot ha fatto una semplice ma nuova scoperta sulla genomica del lievito Saccharomyces cerevisiae, che i ricercatori hanno poi sottoposto a un controllo sperimentale indipendente in modo da verificare se l'ipotesi avanzata da Adam fosse effettivamente corretta. Grazie ai suoi sistemi di intelligenza artificiale, Adam ha infatti ipotizzato che certi geni del lievito codificassero per specifici enzimi che catalizzano alcune reazioni chimiche all'interno della cellula, per poi progettare esperimenti per il controllo dell'ipotesi, interpretarne risultati e ripetere il ciclo fino al raggiungimenti di un'ipotesi finale. Adam è un prototipo, ma i ricercatori del gruppo di King sono convinti che già il prossimo robot che stanno mettendo a punto, Eva, possa essere impiegato nella progettazione di nuovi farmaci. I ricercatori della Cornell University Hod Lipson e Michael Schmidt hanno invece ideato un programma in grado di identificare regolarità nel mondo naturale e considerarle leggi di natura, senza che precedentemente fosse inserita nel suo computer alcuna conoscenza scientifica. Successivamente hanno testato il loro algoritmo su un sistema meccanico semplice, con risultati che li hanno portati a ritenere che possa essere applicato a sistemi più complessi, quali quelli biologici o cosmologici, dove spesso è necessario analizzare montagne di dati conservati in archivi elettronici. Il processo inizia con la misurazione del modo in cui cambiano una rispetto all'altra tutte le variabili osservate; successivamente il computer crea una serie di equazioni casuali usando diverse costanti e variabili relative ai dati, per testarle sull'insieme di derivate precedentemente calcolate. A questo punto il computer conserva solo le equazioni che più si avvicinano ai dati reali le modifica nuovamente in modo casuale, le ri-testa, proseguendo nella procedura fino a ottenere una descrizione accurata del comportamento del sistema reale. L'algoritmo di Lipson e Schmidt è stato ottenuto come raffinamento di uno precedente che esi avevano elaborato per postruire un piccolo riobot, chiamato "starfish" (nella foto), che semplicemente osservandola propria immagine era in grado di individuare la presenza di eventuali danni e procedere ad aggiustarsi. I ricercatori sottolineano che il computer evolve queste leggi senza disporre di precedenti leggi fisiche o geometriche, anche se per farlo, ha bisogno di un certo tempo: su un computer parallelo a 32 processori ha impiegato alcune ore per identificare la legge del pendolo semplice e fra le 30 e 40 per quella del pendolo doppio. (gg)
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Traffico sempre fluido nel mondo delle formiche
Riescono a muoversi mantenendo la loro velocità e una distanza costante una dall'altra anche con densità di traffico sempre più elevate grazie a uncomportamento fortemente cooperativo.
Quando il traffico aumenta, tipicamente diventa sempre meno fluido e la velocità rallenta e abbastanza frequentemente si arriva a un blocco temporaneo. Se questa è una regola costante per le nostre strade, non lo è invece per le formiche: anche quando la densità di traffico aumenta notevolmente, come spesso capita, la sua velocità non ne è influenzata né si formano mai blocchi, come se al posto di un nugolo di insetti quel percorso fosse frequentato solo da pochi individui. La scoperta è stata fatta da un gruppo di ricercatori tedeschi, indiani e giapponesi che ha studiato il comportamenti di una specie di formiche Leptogenys processionalis e firmano un articolo in proposito sule "Physical Review Letters". "Il nostro studio dimostra chiaramente che il traffico delle formiche è molto differente da quello veicolare", spiega Andreas Schadschneider, dell'Università di Colonia e di Bonn. E solleva il problema di come riescano praticamente a mantenere fluido il traffico con una densità così elevata. I nostri esperimenti hanno mostrato che cosa succede e ci hanno permesso di elaborare un modello teorico di ciò che può essere all'origine di questo comportamento." Nello studio i ricercatori hanno rilevato che le formiche tendono a formare plotoni nei quali tendo a muoversi con velocità quasi identiche, riuscendo a viaggiare molto vicine pur mantenendo la loro velocità. All'aumentare della densità, i plotoni si fondono ma le formiche conservano la stessa distanza l'una dall'altra riuscendo così procedere comunque alla stessa velocità. "Per le formiche un sistema di trasporto efficiente è vitale per la colonia. Non sorprende quindi che l'evoluzione abbai ottimizzato il comportamento delle formiche. D'altra parte i sistemi di trasporto umani riflettono un certo desiderio di libertà e di individualità. A differenza del traffico delle formiche, in quello umano dominano due cose: il comportamento egoistico (non cooperativo) e le dimensioni e il peso dei veicoli, a causa dei quali qualsiasi contatto sarebbe estremamente 'costoso' ". "Dal punto di vista ingegneristico, i risultati ci danno alcune indicazioni sul modo di migliorare il traffico sulle autostrade. Come mostra l'esempio del tracciato seguito dalle formiche, un comportamento non egoistico può migliorare la situazione per tutti. La cosa è però difficile da ottenere perché, in netto contrasto con le formiche, i guidatori e le macchine hanno un atteggiamento molto diverso. Un altro punto interessante è però la comunicazione fra i veicoli. Lungo il tracciato delle formiche questa avviene per lo più su base chimica, ma in futuro le nostre auto potrebbero essere collegate elettronicamente e trasmette per esempio istantaneamente informazioni sui cambiamenti di velocità, cosa che potrebbe consentire al guidatore che segue di reagire molto più velocemente alla nuova situazione." (gg)
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Anfibi resistenti all'epidemia fungina
I ricercatori ipotizzano che le due immunità, quella innata e quella acquisita, siano da attribuire ad alcuni componenti chiave del sistema immunitario dell'ospite.
Le popolazioni di anfibi stanno diminuendo in ogni parte del mondo, principalmente a causa della diffusione di una malattia fungina nota come chitridiomicosi, causata dal fungo Batrachochytrium dendrobatidis (Bd). I ricercatori sanno che alcune di queste popolazioni e specie, per fattori congeniti, sono più sensibili di altre alla patologia: una recente ricerca, ora pubblicata sulla rivista “BioScience”, mostra che alcuni esemplari possono talvolta sviluppare una resistenza alla chitridiomicosi. Jonathan Q. Richmond, dello US Geological Survey, e tre colleghi suggeriscono pertanto che simili studi debbano essere ampliati e approfonditi per includere il fenomeno dell'immunità acquisita, al fine anche di migliorare i modelli predittivi di diffusione della Bd e di proteggere le popolazioni di rane e di rospi. Richmond e colleghi hanno analizzato gli studi sperimentali che indicano come due specie della Nuova Zelanda infettate da Bd e trattate con l'antibiotico cloramfenicolo successivamente hanno mostrato di poter resistere alla reinfezione del fungo. Altri studi indicano peraltro che i rospi del Nord America, sopravvissuti a una prima esposizione a Bd in condizioni secche, successivamente hanno mostrato di poter superare con maggiore probabilità a una seconda infezione in condizioni umide rispetto agli animali che invece entravano in contatto con il fungo direttamente in condizioni umide.Richmond e colleghi sottolineano come l'immunità innata debba essere attivata nell'animale prima che quella acquisita possa svilupparsi. I ricercatori poi ipotizzano che le due immunità, sia quella innata sia quella acquisita, siano da attribuire ad alcuni componenti chiave del sistema immunitario dell'ospite: i recettori toll-like e il complesso maggiore di istocompatibilità. (fc)
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L'autismo e l'ormone dello stress
Uno studio ha rivelato che nei bambini affetti dalla sindrome di Asperger mancano i caratteristici picchi mattutini di cortisolo, che preparano l'organismo ai cambiamenti nell'ambiente.
In occasione della giornata mondiale dell'autismo la rivista "Psychoneuroendocrinology" pubblica il risultato di una ricerca condotta presso le Università di Bath e di Bristol, dalla quale risulta che alcuni sintomi della sindrome di Asperger, una forma dello spettro dei disturbi autistici, sembrano legati a un anomalo andamento dei livelli dell'ormone dello stress, il cortisolo. Normalmente si ha un picco di questi ormoni poco dopo il risveglio, per poi avere una progressiva diminuzione dei suoi livelli ematici. Si ritiene che il picco dia un segnale di all'erta al cervello e prepari l'organismo agli impegni della giornata, rendendo la persona più cosciente dei cambiamenti che avvengono intorno a lei. Nei bambini che soffrono della sindrome di Asperger, tuttavia, questo picco mattutino non si manifesta e questo, dicono i ricercatori, può dar conto del fatto che essi si trovino in imbarazzo di fronte anche a cambiamenti di piccola entità nella loro routine quotidiana o nel loro ambiente. "Il cortisolo è uno degli ormoni dello stress, una sorta di 'allarme rosso' innescato da situazioni stressanti che permette alla persona di reagire rapidamente ai cambiamenti. Nella maggioranza delle persone ci sono due successivi rialzi dei livelli di questo ormone entro 30 minuti dal risveglio, con un successivo decremento dei livelli nel corso della giornata, regolato dal nostro orologio interno", spiega Mark Brosnan, che con Julie Turner-Cobb e David Jessop ha diretto la ricerca. "Il nostro studio ha scoperto che i bambini con sindrome di Asperger non hanno questi picchi, anche se poi i livelli di ormone continuano a decrescere nella giornate, come avviene normalmente." "Lo studio suggerisce che questi bambini "non possano modularsi in modo normale rispetto alla sfida rappresentata da un nuovo ambiente al risveglio. E ciò può influire sul modo in cui poi si rapportano con il mondo circostante", aggiunge Jessop che osserva anche come il fatto che alcuni sintomi della sindrome di Asperger siano da imputare più a una risposta stressoria che a problemi di comportamento dovrebbe stimolare gli insegnanti a sviluppare strategie che permettano di evitare uno stress negativo in questi bambini. Nel prosieguo dello studio, i ricercatori controlleranno se l'assenza del picco di cortisolo al mattino si presenta anche nelle altre forme di autismo. (gg)
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Il pulcino genio dell'aritmetica
Le straordinarie capacità matematiche nelle specie animali non verbali sono state dimostrate in uno studio di ricercatori del CIMeC.
Pulcini di soli tre giorni di vita sono in grado di compiere semplici operazioni aritmetiche, come l'addizione e la sottrazione. Confinati in una gabbietta, privati di ogni esperienza se non l'esposizione a cinque palline di plastica gialla, i piccoli del pollo domestico hanno dimostrato di sapere contare gli oggetti di imprinting. Questo il risultato di uno studio di un gruppo di ricercatori del Centro Mente Cervello (CIMeC) dell'Università di Trento e del Dipartimento di psicologia dell'Università di Padova pubblicato oggi sulla rivista scientifica Proceedings B of the Royal Society. Primo autore Rosa Rugani, giovane scienziata del CIMeC. Gli scienziati hanno suddiviso le palline, sotto gli occhi dei pulcini, in due insiemi di numerosità diversa, che hanno poi nascosto dietro uno schermo. Lasciati liberi di muoversi, i pulcini si dirigono sistematicamente dietro lo schermo dove si trova l'insieme più numeroso. Gli animali riescono a discriminare i due gruppi di palline (che i pulcini considerano come compagni) sulla base della sola numerosità, indipendentemente da altri fattori come il volume o la distribuzione spaziale. Analogamente, anche dopo aver assistito a un rimescolamento delle palline già poste dietro lo schermo, i pulcini sanno valutare numericamente gli insiemi finali, dimostrando di riuscire a tenere a mente il susseguirsi degli eventi e calcolarne l'esito. I pulcini sarebbero in possesso quindi di capacità proto-aritmetiche tali da "fornire uno straordinario supporto all'ipotesi secondo la quale le rappresentazioni mentali dei numeri (così come quelle degli oggetti fisici, di quelli animati e delle geometria) sarebbero presenti già alla nascita in tutti i vertebrati", sostengono gli autori. Anche le specie non verbali come il pollo domestico posseggono talento numerico; i pulcini si comportano insomma come dei matematici naturali. Sappiamo già da tempo che gli animali possiedono un "senso del numero", una capacità di considerare piccole quantità per effettuare stime di numerosità dall'evidente valore adattativo, ma quanto gli scienziati del CIMeC sostengono è che questo senso del numero, già osservato in molte specie animali, nel pollo domestico si estende fino al fare di conto con numeri interi positivi. "I pulcini compiono operazioni con poche unità. Il nostro sistema di calcolo va invece ben oltre il numero quattro. Infatti, quanto rimane specifico dell'essere umano è la ricorsività, unica garanzia del pieno possesso del concetto di numero", afferma uno degli autori, Giorgio Vallortigara, direttore vicario del CIMeC."Tuttavia, i nostri risultati suggeriscono che il nostro istinto matematico sia realizzato da un circuito cerebrale presente anche in altre specie". (gg)
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L'esperimento Pamela ha registrato un eccesso di positroni che potrebbe essere associato al decadimento di particelle di materia oscura.
Un'anomalia nel rapporto tra numero di positroni e numero di elettroni osservata dall'esperimento Pamela (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light - nuclei Astrophysics), ospitato a bordo di un satellite russo in orbita intorno alla Terra, potrebbe essere un segnale dell'esistenza di materia oscura, di cui sarebbe composto il 23 per cento dell'universo. È il risultato di uno studio pubblicato il 2 aprile su «Nature» e realizzato da un gruppo internazionale di scienziati coordinato dall'Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN). In particolare l'esperimento Pamela, pensato per lo studio dei raggi cosmici, ha rilevato un'abbondanza di positroni, particelle con massa dell'elettrone e carica positiva, che troverebbe una spiegazione plausibile in un segnale di materia oscura, cioè materia che non emette e non assorbe radiazione e la cui presenza è ipotizzata sulla base degli effetti gravitazionali sulla materia ordinaria. Il condizionale è d'obbligo perché, come spiegano gli stessi autori dell'analisi, la sorgente di questi positroni in eccesso potrebbe essere una pulsar o altre sorgenti astrofisica. Tuttavia, la lettura dei dati come segnale di materia oscura sembra essere la più accreditata, come ha spiegato a «Le Scienze» Piergiorgio Picozza dell'INFN e Università di Roma Tor Vergata, coordinatore dell'esperimento Pamela: «I dati presentati su "Nature" erano già stati messi a disposizione della comunità scientifica in un altro studio pubblicato a ottobre 2008 sul sito arxiv.org, per addetti ai lavori. Da allora, lo studio presentato su arxiv.org è stato sottoposto a revisione da parte di un centinaio di fisici, tra i quali anche alcuni dei massimi esperti del settore. Ebbene, il 60 per cento delle revisioni ha concluso che effettivamente siamo in presenza di segnali di materia oscura.» Secondo i modelli proposti, le particelle di materia oscura interagiscono tra loro per poi annichilirsi o decadere, producendo flussi di altre particelle ad alta energia, in particolare coppie protone-antiprotone ed elettrone-positrone. E nel corso della sua missione Pamela misura proprio questi flussi, producendo dati estremamente interessanti, come l'abbondanza di positroni riportata su «Nature». «Questi dati - specifica Picozza - insieme a quelli pubblicati sul rapporto tra antiprotoni e protoni a febbraio su "Physical Review Letters", sono uno dei più importanti contributi di questi ultimi anni alla conoscenza del mistero della materia oscura, permettendo di restringere in modo molto significativo il campo delle ipotesi sulla sua natura.» La sonda russa con a bordo l'esperimento Pamela, frutto di una collaborazione tra INFN, Agenzia spaziale russa e istituti di ricerca russi, con la partecipazione dell'Agenzia spaziale italiana e il contributo delle agenzie spaziali e università tedesche e svedesi, è partita il 15 giugno 2006 da Baikonur, in Kazakistan, ed è in orbita a un'altezza tra 350 e 600 chilometri. L'esperimento continuerà per almeno altri tre anni, in attesa di AMS (Anti Matter Spectrometer): «Il più grande cacciatore di antimateria mai costruito, che verrà agganciata alla Stazione Spaziale Internazionale alla fine del prossimo anno», ricorda Enrico Flamini, responsabile Osservazione dell'Universo dell'Agenzia Spaziale Italiana, che insieme all'INFN sarà in prima fila nella realizzazione di AMS, un vero e proprio laboratorio orbitante per la fisica delle particelle, tutto europeo.(gs)
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I ricercatori dell’ospedale pediatrico Meyer hanno sviluppato un test rapido che identifica in sole due ore i diversi tipi di pneumococco più diffusi tra i bambini.
Un test per individuare in tempo reale i batteri di pneumococco più diffusi tra i bambini. Lo hanno messo a punto e brevettato i ricercatori dell’Ospedale pediatrico Meyer. Grazie al nuovo strumento, presentato nel corso del Congresso della Società italiana di infettivologia pediatrica (Sitip) svoltosi a fine marzo a Firenze, il team è riuscito non solo a rilevare rapidamente malattie batteriche come meningiti e polmoniti, ma anche tipi di pneumococco che si pensavano meno frequenti, contro i quali al momento non esistono vaccini efficaci. Il test, basato sulla biologia molecolare, ha una sensibilità cinque volte più elevata rispetto ai metodi che lavorano sulle colture. Si esegue direttamente su campioni biologici come il sangue e garantisce un risultato in due ore. “Con questo test andiamo a cercare il Dna del batterio e riusciamo a trovarlo anche nel caso in cui un germe non sia più vitale, per esempio nei campioni che vengono trasportati o conservati male”, spiega Chiara Azzari, che ha guidato lo studio del Meyer. Il metodo permette di rilevare i batteri meningococco, pneumococco ed Haemophilus influentiae. Le novità riguardano due aspetti. Il primo è quello della diagnosi, che si ottiene praticamente in tempo reale rispetto alle 48 ore dei metodi tradizionali. “Capendo in breve tempo da quale batterio dipende l’infezione è possibile fare una profilassi antibiotica mirata solo a chi ne ha davvero bisogno”, spiega Azzari: “Se la meningite è da pneumococco, infatti, non è necessario eseguire la profilassi sulle persone entrate in contatto con il malato, perché l’infezione non è molto contagiosa. Ma se dipende da meningococco o Haemophilus influentiae si deve agire subito, trattando con farmaci chi è stato vicino al paziente”. La seconda novità riguarda la possibilità di “tipizzare” i diversi pneumococchi. Ne esistono in tutto 91, ma i vaccini attualmente a disposizione in Italia ci proteggono solo da 7. Nel corso del progetto di diagnosi effettuato al Meyer per conto del Ministero della Salute sulla popolazione pediatrica italiana, il test ha infatti scoperto che la presenza di tipi attualmente non contrastati da alcun vaccino è frequente. E’ il caso del tipo 1, che ricorre molto spesso nei casi di polmonite, e del tipo 19, che causa polmoniti e meningiti anche resistenti ai farmaci. “Capire quali tipi di pneumococco circolano tra i bambini italiani ci permetterà di sviluppare nuovi e più adeguati vaccini”, conclude Azzari. “Gli altri test, basati su colture, non identificano infatti il tipo di batterio e a volte i risultati sono negativi se il paziente è sotto antibiotici. Il nostro test, invece, agendo sul Dna, riesce a rilevare sempre i batteri, anche quando questi non sono proliferati nell’organismo”. (r.p.)
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Una nuova arma contro i batteri resistenti agli antibiotici
La nuova combinazione molecolare si è dimostrata in grado di uccidere il 99,97 per cento delle cellule di MRSA, rivelandosi così 1000 volte più efficace della SnCe6 convenzionale a parità di quantità.
Un farmaco antimicrobico attivabile dalla radiazione luminosa e associato a un peptide in grado di legarsi ai batteri impedendo loro di produrre tossine potrebbe rappresentare l'arma vincente nella lotta contro il pericoloso Staphylococcus aureus meticillino-resistente (MRSA), uno dei ceppi di batteri che hanno messo in crisi le convenzionali cure antibiotiche. Linda Dekker e colleghi dell'UCL Eastman Dental Institute dello University College di Londra hanno presentato il lavoro al convegno della Society for General Microbiology britannica tenutosi a Harrogate, nel Regno Unito. La terapia fotodinamica utilizza agenti antimicrobici, in questo caso SnCe6, che producono radicali liberi e una forma instabile di ossigeno di singoletto quando esposti alla luce di opportuna lunghezza d'onda uccidendo i batteri. Per aumentare l'efficacia del trattamento e per evitare danni alle cellule umane, il farmaco viene vincolato al peptide di inibizione dell'RNAIII (RNAIII inhibiting peptide, o brevemente RIP) che si lega a un recettore molecolare della superficie del batterio. Questa nuova combinazione molecolare si è dimostrata in grado di uccidere il 99,97 per cento delle cellule di MRSA, rivelandosi così 1000 volte più efficace della SnCe6 convenzionale a parità di quantità. Oltre a essere più efficace nell'uccidere i batteri, il nuovo farmaco è in grado potenzialmente di prevenire la produzione di tossine che possono danneggiare i tessuti. Infine, il particolare meccanismo di azione dovrebbe rendere assai improbabile lo sviluppo di ceppi resistenti ai trattamenti. "I risultati degli studi di laboratorio sono molto incoraggianti e indicano che questa tecnica potrebbe essere efficace nel trattamento delle infezioni derivanti da ferite o ustioni", ha spiegato la Dekker. "Questo lavoro richiederà ulteriori trial in vivo prima che possa avere una ricaduta pratica: il nuovo approccio può essere l'unico disponibile contro i microbi resistenti agli antibiotici noti." (fc)
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Un metodo per lo studio delle polveri interstellari
L'utilizzazione della nuova tecnica consente di studiare la materia solida nella direzione di osservazione a livello della struttura atomica anche per materiali amorfi irregolari.
La rivista "Astronomy & Astrophysics" sta per pubblicare il resoconto della prima inequivocabile rivelazione dei cosiddetti spettri EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) caratteristici di sorgenti astronomiche, cercati da molto tempo, che rappresentano un potente mezzo per studiare la struttura dei grani di polvere del mezzo interstellare (ISM), dal momento che ne rivelano la composizione nei particolari. Finora gli studi di sorgenti astronomiche che utilizzavano gli EXAFS non avevano avuto successo a causa dei segnali nello spettro X emessi da oggetti celesti. Ora utilizzando il Reflection Grating Spectrometer (RGS) montato a bordo del satellite XMM-Newton, gli astronomi C. P. De Vries del Netherlands Institute for Space Research, di Utrecht, nei Paesi Bassi, ed E. Costantini dell'Istituto di astronomia dell'Università della stessa città hanno ottenuto spettri di alta qualità nei raggi X di Scorpius X-1, una delle sorgenti X più brillanti del cielo, localizzata a circa 2800 parsec dalla Terra. Per la prima volta, si è trovata una chiara documentazione di una segnatura EXAFS proveniente dalla polvere visibile di fronte a una sorgente celeste. Gli EXAFS rappresentano un mezzo di studio molto raffinato: esse infatti sono il frutto di un ben noto fenomeno secondo cui i fotoni a raggi X sono in grado di strappare elettroni di atomi presenti all'interno di particelle solide di un materiale assorbitore, in questo caso il mezzo interstellare. Ciò determina un caratteristico assorbimento di forma sinusoidale nello spettro X di una sorgente distante che dipende dalla struttura del materiale solido che determina l'assorbimento. Nel caso dello studio delle polveri cristalline, può essere utilizzata anche un'altra ben nota tecnica di studio delle polveri del mezzo interstellare, la spettroscopia all'infrarosso. L'utilizzazione della nuova tecnica, tuttavia, ha il vantaggio di consentire di studiare la materia solida nella direzione di osservazione a livello della struttura atomica anche per materiali amorfi irregolari, un'opzione che è preclusa con la spettroscopia infrarossa. (fc)
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Uno studio chiarisce i meccanimi che solo alla base del fenomeno per cui il nostro scheletro si deteriora se non è usato.
La mancanza di gravità, o di resistenza, stimola la maturazione e l'attività di cellule che distruggono l'osso: lo ha scoperto un gruppo di ricercatori italiani diretto da Alberta Zallone dell'Università di Bari, che firmano un articolo in proposito sulla rivista della Federation of the American Societies for Experimental Biology, The FASEB Journal, che lo pubblica online. Lo scoperta rappresenta, secondo il direttore della rivista Gerald Weissmann, un notevole progresso nella lotta contro l'osteoporosi, una patologia che, con l'invecchiamento e la sedentarietà della popolazione, è sempre più diffusa e al cui aumento negli ultimi anni ha corrisposto quello, definito a volte "epidemico", delle fratture, soprattutto fra le persone anziane: "Lo studio definisce un chiara linea in merito alla ragione per cui il nostro scheletro si deteriora se non è usato. Come nel caso dell'intelligenza, la perdita di osso è un caso di 'usala o perdila' ". Nel 2007 i ricercatori avevano preparato due campioni di cellule in grado di demolire il tessuto osseo, ossia di osteoclasti, per poi lanciarne uno nello spazio nel corso della missione FOTON-M3 dell'ESA, mentre l'altro era conservato a Terra. In orbita, le cellule erano conservate in un apposito bioreattore che somministrava le necessarie sostanze nutritizie a intervalli regolari, e lo stesso avveniva per le cellule a Terra. Secondo i dati forniti dalla NASA, un astronauta può perdere dal 10 al 15 per cento della propria massa ossea pre-volo dopo soli sei mesi di permanenza nello spazio. Dopo dodici giorni di permanenza in uno stato di microgravità, il campione "spaziale" è tornato a terra per essere attentamente analizzato. L'analisi ha consentito di rivelare un aumento, rispetto al campione a terra, dell'espressione dei geni che stimolano la maturazione e l'attività degli osteoclasti.
"Anche sulla Terra dobbiamo fronteggiare la perdita di tessuto osseo. L'osteoporosi colpisce inesorabilmente uomini e donne e questo studio ne sottolinea una causa: la mancanza di resistenza." (gg)
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Le cause genetiche della sindrome da QT lungo
La sindrome è determinata dalla mutazione di 4 geni presenti, in varie forme, nella maggior parte della popolazione sana.
La variazione dell'intervallo QT, ovvero una misura della ripolarizzazione cardiaca ricavata dall'analisi dell'elettrocardiogramma, dipende da alcuni geni, identificati da un gruppo di ricercatori dell'Istituto di neurogenetica e neurofarmacologia (Inn) del Consiglio nazionale delle ricerche di Cagliari, in collaborazione con altri gruppi nazionali ed internazionali.
E' detto ripolarizzazione il processo grazie al quale il cuore si "ricarica" dopo ogni battito. Serena Sanna, ricercatrice del progetto ProgeNIA dell'Inn-Cnr spiega "Questo ci permetterà in futuro di poter attuare un programma di prevenzione per i soggetti a rischio e di sviluppare nuove e mirate terapie. In particolare questi geni potrebbero rivelarsi dei modulatori in quelle condizioni più severe, come la Sindrome da QT lungo e la Sindrome da QT corto, disordini del sistema elettrico del cuore responsabili di aritmie ventricolari pericolose che, nei casi più gravi, possono causare morte improvvisa da arresto cardiaco".
La ricercatrice continua "Sappiamo che molti fattori, come l'età, il sesso e l'impiego di particolari farmaci influenzano la durata dell'intervallo QT, ma la componente genetica ha un ruolo molto importante. Conoscere tali fattori genetici ci aiuta a capire quali sono i meccanismi biologici e chimici di base che regolano la funzionalità di ripolarizzazione".
Per identificare i geni che influenzano questo parametro cardiaco i ricercatori hanno utilizzato la tecnica del "Genome-Wide Association study" (GWAS). La Sanna spiega "Il DNA di 4300 individui sardi è stato studiato per 2 milioni e mezzo di variazioni nucleotidiche (SNPs) e lo stesso è stato fatto per altri 12000 individui provenienti dall'Alto Adige, dalla Germania, e dagli Stati Uniti, che si sono sottoposti ad un elettrocardio-gramma e ad un prelievo di sangue. Con dei nuovi metodi di bioinformatica è stato possibile analizzare tutte queste informazioni insieme e scoprire quali varianti tra le milioni studiate sono associate alla variazione dell'intervallo QT". Questo studio è importante poichè dimostra come le ricerche su popolazioni sane possano essere d'aiuto per l'identificazione di geni implicati in varie patologie, per la prima volta si è dimostrato che all'interno di quattro geni, conosciuti per essere causa delle sindromi da QT lungo e da QT corto, sono presenti varianti geniche comuni nella popolazione generale che sono responsabili solo di piccole variazioni fisiologiche dell'intervallo QT. Manuela Uda spiega "Le numerose scoperte fatte recentemente dal nostro gruppo sono state possibili grazie al lavoro di un'équipe di infermieri, biologi, medici, statistici e informatici che lavorano tra Lanusei e Cagliari la cui professionalità è riconosciuta a livello internazionale e alla partecipazione continua di migliaia di volontari dell'Ogliastra". Il progetto ProgeNIA, finanziato dall'istituto americano National institute of aging (Nia), ha contribuito alla scoperta di numerosi geni come quelli responsabili della produzione e dell'accumulo dei lipidi nelle arterie, quelli responsabili della rigidità arteriosa , quelli legati all'osteoartrite o ancora quelli sulla funzionalità tiroidea.
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Nuove scoperte sulle cause genetiche di infarto del miocardio
La prima scoperta è legata allo studio del genoma per individuare le cause dell'infarto famigliare; la seconda riguarda invece il coinvolgimento degli eosinofili.
Dall'Università di Verona arrivano nuove scoperte nel campo della ricerca sulle cause genetiche di infarto del miocardio, una delle maggiori cause di malattia e di morte nel mondo. La prima è legata allo studio del genoma per individuare le cause dell'infarto famigliare; la seconda riguarda invece il coinvolgimento degli eosinofili, cellule collegate ai fenomeni allergici che si è riscontrato avere un ruolo fondamentale nell'infarto del miocardio. Domenico Girelli, Nicola Martinelli, Oliviero Olivieri della Sezione di Medicina Interna del Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale diretta da Roberto Corrocher firmano due articoli pubblicati in contemporanea sulla più importante rivista del settore, Nature Genetics, in cui si riporta una mappa dettagliata di nuovi marcatori genetici associati al rischio di un attacco cardiaco. In entrambi i casi si tratta di ampie collaborazioni internazionali, nel cui ambito la popolazione del Verona Heart Study - più di 2.000 pazienti veronesi con malattie cardiache che hanno "donato" il proprio DNA per la ricerca a partire dal 1996 - si è rivelata utilissima per la scoperta di tali nuovi marcatori.
Il primo studio, condotto in collaborazione con Sekar Kathiresan, responsabile del servizio di Cardiologia preventiva del Massachusetts General Hospital di Boston (USA) e con ricercatori di 10 Paesi (il Consorzio MIGEN), ha arruolato 26mila soggetti ed ha portato alla scoperta di 9 regioni sul genoma associate all'infarto precoce. Queste informazioni danno una luce nuova sul mistero che sinora avvolgeva molti casi di infarto che tendono a ripetersi nell'ambito di alcune famiglie, coinvolgendo più individui delle stesse, talvolta senza che vi sia un sostanziale contributo dei fattori di rischio "classici" quali, ipertensione, obesità, diabete. A questo studio ha partecipato attivamente anche un altro professore dell'ateneo veronese, il cardiologo Flavio Ribichini responsabile del laboratorio di emodinamica. Al secondo studio, coordinato dal gruppo islandese DeCODE, hanno partecipato invece anche alcuni ricercatori del Dipartimento Materno Infantile e di Biologia-Genetica: Pier Franco Pignatti, Elisabetta Trabetti, Giovanni Malerba, e Attilio Boner.
Questo studio ha focalizzato la propria attenzione sui determinanti genetici che regolano il numero di un particolare tipo di globuli bianchi che circolano nel sangue ed infiltrano i tessuti, vale a dire gli eosinofili. Queste cellule sono notoriamente molto importanti nell'infiammazione, soprattutto quella correlata a fenomeni allergici. In questo ambito, i ricercatori hanno individuato una serie di marcatori genetici associati al numero di eosinofili circolanti, e di conseguenza al rischio di sviluppare asma bronchiale. Con una certa sorpresa, uno di questi marcatori (sul gene SH2B3) ha dimostrato una forte associazione anche con il rischio di sviluppare un infarto cardiaco. "L'importanza dell'infiammazione nella formazione e nello sviluppo delle placche di aterosclerosi che occludono i vasi sino all'infarto, è nota da tempo, tuttavia mai prima d'ora si era sospettato un ruolo così importante degli eosinofili in questo settore – spiegano i ricercatori veronesi -. Entrambi gli studi aprono in realtà concrete prospettive per una migliore comprensione dei meccanismi molecolari che causano l'infarto, con l'obiettivo finale di poter sviluppare strategie preventive e farmaci sempre più mirati. La speranza è che si arrivi nel più breve tempo possibile ad una medicina basata sempre meno sul concetto della 'misura unica per tutti' cioè dare a tutti gli stessi farmaci, senza sapere in realtà se il singolo individuo se ne gioverà effettivamente oppure se svilupperà piuttosto degli effetti indesiderati; al contrario le terapie dovranno essere basate sempre più sul concetto dell' 'abito su misura', dare ad ogni singolo individuo i consigli o le terapie di cui ha effettivamente bisogno in base al suo corredo genetico".
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La resistenza delle cellule tumorali ai farmaci: scoperto un nuovo meccanismo
Nuovo ruolo della proteina coinvolta nella resistenza ai farmaci utilizzati nel tumore ovarico.
Un tumore, una terapia per aggredirlo. A un certo punto però alcuni farmaci non hanno più alcun effetto sulle cellule maligne, cessando di fatto la loro attività terapeutica. Il tumore sembra diventare indifferente, e torna ad essere aggressivo. È il problema della farmaco-resistenza, una delle sfide più importanti della medicina oncologica. Un gruppo di ricercatori dell'Università Cattolica di Campobasso, in collaborazione con la Fondazione Santa Lucia IRCCS di Roma, ha studiato il fenomeno della farmaco-resistenza nel carcinoma ovarico, individuando un nuovo meccanismo biologico attraverso il quale le cellule maligne riescono a resistere ad uno dei farmaci più usati in questo tipo di patologie: il paclitaxel. "Nonostante una buona risposta alla chirurgia e alla fase iniziale della chemioterapia, in molti casi assi- stiamo ad un fallimento in termini di efficacia dei farmaci antitumorali - spiegano Lucia Cicchillitti e Michela di Michele, autrici principali, a pari titolo, dello studio pubblicato in questi giorni sulla rivista scientifica Journal of Proteome Research - Ecco perché il nostro principale obiettivo in questo momento è quello di capire i meccanismi biologici che stanno alla base della resistenza al paclitaxel". A questo scopo i ricercatori della Cattolica di Campobasso hanno fatto ricorso alla proteomica, una scienza relativamente giovane che studia i processi attraverso i quali l'insieme delle proteine di una cellula, una volta formate a partire dall'informazione genetica, vengono modificate ed adattate alla loro funzione. "Ci siamo concentrati - spiega Maria Benedetta Donati, coordinatore scientifico dei Laboratori di ricerca dell'Università Cattolica di Campobasso - sulle proteine che sono maggiormente coinvolte nella resistenza al farmaco, in particolare la disulfide isomerasi ERp57, che può rappresentare un valido biomarcatore di farmaco-resistenza. Studi precedenti dei nostri coautori oncologi hanno dimostrato che questa proteina interagisce con un'altra proteina - la tubulina di classe tre (TUBB3) - coinvolta nella resistenza al paclitaxel nel carcinoma ovarico ma anche in altri tipi di tumore". "Siamo partiti avendo in mente un obiettivo molto chiaro: studiare la resistenza ai farmaci non come un fenomeno dovuto ad un'unica proteina, bensì alle numerose interazioni possibili - spiega Domenico Rotilio, capo del Laboratorio di tecniche analitiche e proteomica alla Cattolica di Campobasso - Partiamo da un'utilissima tabula rasa, per intenderci, che ci permette di accantonare per un istante le conoscenze precedenti. Abbiamo quindi messo a confronto due linee cellulari, una sensibile ed una resistente al farmaco in studio. Il passo successivo è stato quello di confrontare le diverse espressioni proteiche". "Abbiamo visto – aggiunge Cristiano Ferlini, del dipartimento di Oncologia dell'Università Cattolica di Campobasso - che la ERp57 coprecipita, ossia si associa regolarmente alla tubulina di classe tre ed è molto più espressa nelle cellule resistenti. Ma la cosa davvero straordinaria, e che rappresenta la vera novità del nostro studio, è che il legame tra le due proteine è più evidente nel nucleo della cellula, cosa che pri- ma non si sapeva". Conoscere meglio i meccanismi della farmaco-resistenza significa arrivare a distinguere prima di iniziare la terapia le pazienti che possono avvantaggiarsi di essa da quelle nelle quali gli effetti saranno minimi o nulli. In altri termini, evitare terapie inefficaci, che comunque avrebbero effetti collaterali, e scegliere le strategie più adeguate per il singolo caso. "L'obiettivo di questi studi è ovviamente quello di evitare il ricorso a terapie che si riveleranno inutili- spiega Giovanni Scambia, direttore del Dipartimento per la tutela della salute della donna e della vita nascente al Policlinico Gemelli di Roma - Vogliamo scongiurare la possibilità che una paziente si trovi a seguire una terapia per diversi mesi per poi doverla interrompere perché il farmaco non fa più effetto. Se so- lo riuscissimo a sapere in anticipo se i medicinali porteranno a termine il loro compito, riusciremmo ad evitare inutili effetti tossici. In altre parole, il compito della ricerca è quello di individuare il maggior numero di marcatori, campanelli d'allarme in grado di dirci in anticipo se quella terapia funzionerà o no".
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Uno studio dimostra che gli steroidi non giovano alla dispnea infantile
Le difficoltà respiratorie causate da virus influenzali non giovano dell'assunzione di steroidi che, per contro, possono causare danni allo stomaco e alle ossa.
Il trattamento a base di steroidi viene dato di routine a chi soffre di asma e può essere fondamentale durante un attacco, ma viene spesso, anche se è una pratica controversa, prescritto a bambini in età prescolare che soffrono di dispnea quando hanno il raffreddore o l'influenza. Un nuovo studio suggerisce che questa pratica non funziona e che dovrebbero essere presi in considerazione trattamenti alternativi, specialmente visto che gli steroidi possono avere gravi effetti collaterali nei bambini. Lo studio, finanziato dall'organizzazione benefica Asthma UK e pubblicato nel New England Journal of Medicine, è stato condotto da ricercatori dell'università britannica di Nottingham e Barts e della London School of Medicine and Dentistry. Scopo dello studio era quello di capire se i sintomi di dispnea nei bambini al di sotto dei cinque anni, che soffrono semplicemente degli effetti di raffreddore e influenza, vengono alleviati assumendo pastiglie di steroidi.
Il trattamento con steroidi è importante per la cura di bambini che presentano sintomi di asma, ma dare una cura a base di steroidi a bambini in età prescolare che soffrono di dispnea provocata da virus, rimane una pratica controversa in medicina.
I risultati dell'indagine hanno mostrato che somministrare pastiglie di steroidi a bambini che presentano difficoltà respiratorie quando hanno il raffreddore non è efficace. Il dott. Alan Smyth, professore associato e lettore di Salute infantile presso l'università di Nottingham, che ha lavorato allo studio, ha detto: "Alcuni bambini, che hanno per esempio un'anamnesi familiare di asma, possono trarre beneficio. Ciononostante, i bambini piccoli che hanno difficoltà a respirare a causa di una infezione virale non sembrano trarre giovamento dagli steroidi." Molti soggetti affetti da asma si sottopongono a cure a base di steroidi per molti anni. Ma l'assunzione di steroidi per lunghi periodi può avere gravi effetti collaterali per molti soggetti affetti da asma, come ulcere dello stomaco, assottigliamento delle ossa, una maggiore tendenza alla formazione di lividi, aumento di peso, cataratta e rallentamento della crescita nei bambini. La dott.ssa Monica Lakhanpaul, pediatra dell'università di Leicester, che ha partecipato allo studio, ha detto: "Alcuni trattamenti vengono usati nei bambini senza prove fondate. Questo studio dimostra il bisogno di ulteriori ricerche per quanto riguarda i bambini, non solo per aiutarci a trovare quali trattamenti funzionano ma anche quali non funzionano, in modo da aprire la strada ad ulteriori ricerche. È spesso difficile coinvolgere bambini in studi di ricerca, ma questo studio è stato fortemente sostenuto dalle famiglie e dai bambini delle East Midlands e ci aiuterà a fare un passo avanti verso la cura dei bambini con problemi di dispnea. Da parte sua, il dott. Mike Thomas, consulente medico di Asthma UK, ha accolto con favore i risultati dello studio e ha detto che potrebbero avere importanti implicazioni. "I bambini piccoli che hanno problemi di dispnea quando hanno un raffreddore o un'infezione virale, ma che respirano normalmente in altre occasioni, probabilmente supereranno la loro tendenza alla dispnea con l'adolescenza. È importante smettere di confidare su una soluzione unica che significa che questi bambini prendono steroidi senza che sia necessario e cercare cure più efficaci per questi bambini." Il Regno Unito ha il tasso più elevato di asma d'Europa, quasi il doppio della media dell'UE del 7,2%; 1.500 persone muoiono di asma ogni anno e i casi tra i giovani sono attualmente 6 volte di più rispetto a 25 anni fa.
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I raggi UV potrebbero ridurre drasticamente la trasmissione della TBC
Le radiazioni emesse dalle lampade UVC danneggiano il materiale genetico del patogeno impedendo la diffusione anche dei ceppi resistenti ai farmaci.
L'istallazione di luci ad ultravioletti C (UVC, un tipo di raggi UV) nelle parti alte di corsie e sale d'aspetto potrebbe ridurre la diffusione della tubercolosi (TBC) negli ospedali del 70%, è quanto rivelato da una nuova ricerca internazionale pubblicata sulla rivista PLoS Medicine. Secondo gli scienziati, le luci UVC, associate a ventilatori per garantire il ricircolo dell'aria, costituiscono un mezzo efficace ed economico per ridurre le infezioni in parti del mondo nelle quali misure più costose per il controllo delle infezioni (come camere a pressione negativa) non sono applicabili. La TBC è causata dal batterio Mycobacterium tuberculosis. Quando una persona affetta da TBC tossisce, il batterio viene rilasciato nell'aria sotto forma di piccolissime goccioline e può quindi infettare gli altri pazienti, i visitatori e il personale sanitario. Nella maggior parte delle persone infettate, il batterio rimane inattivo e la persona può non rendersi mai conto di essere stato infettata. Nel 10% dei casi, però, i batteri diventano attivi e il paziente sviluppa i sintomi classici della TBC: tosse persistente, febbre, perdita di peso e sudorazione notturna. Gli individui il cui sistema immunitario è indebolito dall'HIV, per esempio, sono particolarmente esposti alla TBC. "Quando le persone si trovano ammassate in una sala d'aspetto di ospedale, un solo colpo di tosse potrebbe essere sufficiente per infettare diversi pazienti vulnerabili," ha commentato il dott. Rod Escombe dell'Imperial College di Londra, nel Regno Unito. "Le nostre ricerche precedenti hanno mostrato che aprire le finestre di una stanza è un modo semplice per ridurre il rischio di trasmissione della tubercolosi, ma questo dipende dal clima - non si possono aprire le finestre in una corsia di terapia intensiva in un ospedale della Siberia, per esempio".Altre misure di controllo dell'infezione comprendono sistemi di ventilazione meccanica a pressione negativa, ma la loro istallazione e manutenzione è costosa ed offrono soltanto una protezione limitata. Prove di laboratorio mostrano che le luci UVC sono in grado di uccidere i batteri della TBC (compresi i ceppi resistenti ai farmaci) danneggiando il loro DNA. Luci UVC ad alta intensità sono già usate per disinfettare ambulanze e sale operatorie. Poche cliniche usano però le luci UVC nelle corsie e nelle sale d'aspetto, perché non ci sono studi che dimostrano la loro efficacia per il contenimento dell'infezione. In questo recente studio, gli scienziati hanno installato luci UVC e ionizzatori negativi in una corsia di ospedale a Lima, in Perù, dove erano in cura 69 pazienti affetti da HIV e TBC. Per 535 giorni consecutivi, l'aria delle corsie è stata pompata in compartimenti sul tetto che ospitavano porcellini d'India, animali particolarmente sensibili alla TBC. I porcellini d'India sono stati divisi in tre gruppi: uno è stato esposto ad aria non trattata, il secondo è stato esposto ad aria trattata con luci UVC e il terzo ha respirato aria precedentemente trattata con ionizzatori negativi. Gli animali sono stati sottoposti mensilmente a test per la TBC e sottoposti ad autopsia per verificare la presenza di segni della malattia. Alla fine dell'esperimento, il 35% degli animali del gruppo di controllo erano stati infettati dalla TBC e l'8,5% avevano sviluppato una forma attiva della malattia. Nel gruppo che aveva respirato aria ionizzata, il 14% era stato infettato dalla TBC e il 4,3% aveva sviluppato la malattia in forma attiva. Nel gruppo delle luci UVC, solo il 9,5% era stato infettato e il 3,6% aveva sviluppato la malattia attiva.
Nelle corsie sottostanti, gli scienziati hanno regolato le luci per garantire efficacia e sicurezza: sono state poste alla giusta altezza e sono state schermate appropriatamente per assicurarsi che le persone non soffrissero di sovra-esposizione alla luce UVC. "Le luci devono essere messe abbastanza in alto da garantire che pazienti e operatori sanitari non siano sovra-esposti, ma se le luci trattano l'aria solo a quel livello, i benefici saranno pochi," ha spiegato la dott.ssa Cath Noakes dell'università di Leeds, nel Regno Unito. "Per essere più efficaci, i sistemi di ventilazione devono creare un flusso costante di aria trattata fino al livello del paziente, e di aria potenzialmente infettata verso le luci in alto."
La dott.ssa Noakes sta attualmente preparando delle linee guida pratiche per l'istallazione di sistemi di controllo di infezioni con UVC in ospedali e cliniche, tenendo conto del bisogno di assicurare una buona circolazione dell'aria negli edifici. I ricercatori sottolineano che i costi del sistema sono relativamente bassi; una normale luce UVC da soffitto costa 350 USD (270 EUR) e le lampadine di ricambio costano 25 USD (19 EUR). I ricercatori stanno adesso tentando di abbassare il costo del sistema a 100 USD (77 EUR).
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Svolta degli anticorpi nella ricerca sulla malattia della "mucca pazza"
La cristallografia a raggi X ha svelato come l'anticorpo ICSM18 si lega alle proteine prioniche ostacolando il procedere dell'encefalopatia spongiforme.
Ricercatori dell'università di Liverpool (Regno Unito) hanno scoperto la struttura atomica del "legame" tra una proteina del cervello e un anticorpo che potrebbe essere essenziale per la scoperta di una cura per le malattie neurodegenerative come la variante CJD (Creutzfeldt-Jakob Disease, ovvero malattia di Creutzfeldt-Jakob). Le loro scoperte sono pubblicate nei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Nel corso degli ultimi vent'anni la variante CJD è stata sui titoli di tutti i giornali, a causa della sua capacità di propagarsi nell'uomo partendo dai bovini, in cui provoca l'encefalopatia spongiforme bovina (BSE), anche conosciuta come "malattia della mucca pazza". Si tratta di una patologia neurodegenerativa progressiva che nell'uomo si può sviluppare dopo aver ingerito alimenti a base di carne bovina infettata dal BSE. Il prione, un tipo particolare di proteina, è responsabile dello sviluppo della variante CJD. I prioni possono causare una serie di malattie conosciute come TSE (Encefalopatiti spongiformi trasmissibili) che includono la malattia della mucca pazza nei bovini e la scrapie nelle pecore.
Le malattie prioniche sono disturbi neurodegenerativi che colpiscono sia l'uomo che gli animali, e si sviluppano quando una proteina cerebrale naturale chiamata PrP entra in contatto con i prioni infettati. I prioni poi trasformano le proteine PrP cambiandone le caratteristiche e questo porta ad un accumulo della proteina nel cervello, provocando la morte delle cellule cerebrali. Gli scienziati di Liverpool stanno esaminando se l'immunizzazione attraverso determinati anticorpi che si "attaccano" alle PrP potrebbe curare la malattia e possibilmente prevenirne lo sviluppo. Per avere un quadro più chiaro del collegamento tra PrP e anticorpi, gli scienziati hanno usato la tecnologia della cristallografia a raggi X, creando un'immagine tridimensionale di come un anticorpo chiamato ICSM18 si legherebbe alle proteine prione e alle cellule proteiche PrP. Samar Hasnain, professore di biofisica molecolare alla University of Liverpool, ha detto: "Per indicare il punto dove l'anticorpo si "attacca" alla proteina, abbiamo usato la cristallografia a raggi X, diffusa dal vincitore del premio Nobel Max Perutz. Cosa importante, abbiamo scoperto che il punto in cui si incontrano la proteina e l'anticorpo, è lo stesso in cui gli scienziati del Prion Unit del MRC (Medical Research Council) hanno individuato un aminoacido singolo, di cui ora sappiamo che ha un impatto importante sulla suscettibilità del paziente verso il prione della malattia." Gli scienziati del MRC Prion Unit presso la University College London (Regno Unito), hanno collaborato con i ricercatori dell'università di Liverpool, e hanno scoperto che l'anticorpo ICSM18 non soltanto potrebbe aiutare a prevenire l'infezione delle cellule cerebrali da parte dei prioni, ma potrebbe anche invertire il danno già causato dalla malattia. Il professor John Collinge, direttore della MRC Prion Unit, ha detto: "Abbiamo dimostrato che l'ICSM18 ha il suo potenziale terapeutico più alto negli studi basati sugli animali e sulle cellule, dobbiamo però ancora stabilire il suo impatto sulle persone con una variante CJD o altre malattie prioniche. Stiamo, perciò, attualmente lavorando alla produzione di versioni umane degli anticorpi per compiere test sugli umani in futuro."
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La straordinaria unicità genomica del pidocchio
Il suo genoma mitocondriale è suddiviso in numerosi "minicromosomi", una caratteristica diffusa nelle piante e nei protisti, ma finora mai riscontrata negli animali.
Per quanto fastidioso e possibile vettore di svariate malattie, il pidocchio si è rivelato un animale prezioso, perché assolutamente unico. In uno studio pubblicato on line sul sito "Genome Research", un gruppo di biologi dell'Università del Queensland e del J. Craig Venter Institute riferisce di aver scoperto che questo insetto possiede infatti una caratteristica genetica finora mai riscontrata in nessun altro animale. Di recente è stato sequenziato il genoma del pidocchio del corpo (Pediculus humanus), grazie al quale è stato possibile anche sviluppare nuove strategie di trattamento e prevenzione delle infestazioni. Grazie al fatto che il sequenziamento ha interessato anche il DNA mitocondriale dell'insetto, nel loro studio i ricercatori hanno infatti scoperto che invece del singolo cromosoma mitocondriale che si trova in buona parte degli animali, P. humanus ha evoluto un insieme di ben 18 "minicromosomi". La presenza di minicromosomi mitocondriali multipli, ossia di un DNA mitocondriale molto frammentato, era stata finora descritta in piante e protisti, ma non in animai pluricellulari. A questo punto i ricercatori hanno sono passati a esaminare anche il pidocchio del capo e del pube, riscontrando che anche questi presentavano un DNA mitocondriale molto frammentato. Questa frammentazione non si ritrova peraltro, in specie strettamente imparentate, come nei mallofagi (detti anche "falsi pidocchi", o pidocchi masticatori, che infestano per lo più gli uccelli), cosa che ha fatto ipotizzare ai ricercatori che la molteplicità di minicromosomi possa essersi coevoluta con lo sviluppo dell'ematofagia. La scoperta, osserva David Rand, solleva peraltro nuovi interrogativi: "Perché questa caratteristica è ristretta a questi solo lignaggio? Perché non si osservano stadi di transizione di questa organizzazione nelle specie imparentate?.E infine questa organizzazione fornisce un vantaggio nel controllo dell'espressione di singolo geni mitocondriali?" (gg)
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Una diagnosi più accurata per il melanoma
La tecnica permette di distinguere tra nevi e melanomi con una percentuale di successo maggiore del 90 per cento, con notevoli risultati anche nei casi prima considerati dubbi.
Un gruppo di ricerca della Università della California a San Francisco (UCSF) ha sviluppato una tecnica per distinguere tra nevi benigni - comunemente detti nei - e melanomi maligni misurando le differenze nei livelli di alcuni marcatori genetici. Gli esami microscopici standard o le biopsie dei tessuti possono fornire infatti indicazioni ambigue e interpretabili soggettivamente: la nuova tecnica, secondo quanto dichiarato dai ricercatori, che firmano in proposito un articolo sulla rivista "Proceedings of the National Academy of Sciences", permetterà invece di dirimere di casi più difficili. In un ampio studio effettuato su casi già diagnosticati in precedenza, la nuova tecnica ha permesso di distinguere tra nevi e melanomi con una percentuale di successo maggiore del 90 per cento, con notevoli risultati anche nei casi prima considerati dubbi. Il melanoma è il più pericoloso dei tumori della pelle: esso, infatti, è grado di produrre metastasi in ogni organo del corpo ed è difficile da trattare nei suoi stadi avanzati. Alcuni progressi nei tassi di sopravvivenza sono stati raggiunti principalmente grazie a diagnosi più precoci. Proseguendo sulla stessa strada, la diagnosi basata su analisi genetiche associata alle attuali pratiche convenzionali potrebbe consentire un ulteriore miglioramento. Nel corso della ricerca, i ricercatori hanno utilizzato la tecnica di microarray per identificare circa 1000 geni umani presenti in differenti proporzioni di soggetti con diagnosi di melanoma in confronto a soggetti con nevi benigni. Lo studio si è poi ristretto su cinque geni che mostravano più alti livelli di attività nei casi di melanoma rispetto al gruppo dei nevi benigni, misurandone i livelli di espressione, e sulle proteine codificate da questo ristretto insieme di geni. Per sviluppare e testare la tecnica diagnostica i ricercatori hanno esaminato i livelli di cinque biomarcatori in 693 campioni di tessuto utilizzati in precedenza per la diagnosi e li hanno poi confrontati con il giudizio di un patologo. I biomarcatori si sono così rivelati fattori predittivi statisticamente significativi rispetto alla effettiva presenza di un melanoma.
Inoltre, le proteine hanno mostrato diversi schemi di attività differenti nei due tipi di tessuto, candidandosi a divenire un ulteriore e ancora più discriminante indicatore diagnostico. "Speravamo nei trovare chiare differenze diagnostiche nell'intensità dell'espressione genica, ma abbiamo ottenuto qualcosa di più", ha commentato Mohammed Kashani-Sabet, docente di dermatologia e direttore della Clinica del melanoma della UCSF, che ha coordinato lo studio. "Lo schema di attività tra lo strato più superficiale e quello più profondo del tessuto era assai differente nel caso del melanoma rispetto a quello del nevo benigno: ciò rappresenta un tratto di grande importanza ai fini diagnostici". Sebbene alcuni dei geni e alcune proteine fossero indicatori più forti rispetto ad altri, il gruppo di ricerca ha trovato che la combinazione di tutti e cinque consente di raggiungere la più alta accuratezza: la specificità, ovvero la percentuale di referti negativi corretti - in questo caso, i riscontri di nevi benigni - è stata del 95 per cento, mentre la sensibilità - cioè la percentuali di referti positivi corretti, in questo caso, diagnosi di melanomi - è arrivata al 91 per cento. Infine, la nuova strategia, ha permesso di diagnosticare correttamente il 75 per cento dei casi più difficili, anche nel caso di nevi displastici e nevi di Spitz. (fc)
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MHC: non solo immunità ma anche apprendimento
Le molecole di questa classe sono espresse anche a livello cerebrale, dove influiscono sulle capacità di apprendimento.
Le molecole che appartengono a una vasta classe di proteine immunitarie (quelle che nel topo sono indicate come molecole MHC e nell'uomo HLA) hanno un ruolo di rilievo nei meccanismi di apprendimento. Lo ha dimostrato uno studio condotto da ricercatori della Stanford University School of Medicine diretti da Carla Shatz che firmano un articolo pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Per molto tempo si è ritenuto che le molecole MHC fossero presenti sulla superficie delle cellule cerebrali solamente quando il cervello era in sofferenza a causa di una lesione o di un'infezione, fino a che alcuni anni fa il gruppo di ricerca diretto da Shatz dimostrò che bloccando l'espressione di buona parte delle molecole MHC in una regione del cervello che elabora gli stimoli visivi si avevano anomalie nei circuiti visivi del topo. Ora il gruppo di ricerca della Shatz ha dimostrato che nei topi in cui viene silenziata l'espressione di due specifiche molecole del complesso MHC, indicate con le lettere "K" e "D", l'apprendimento di nuovi compiti motori avviene in modo molto più efficiente. "Ciò implica che normalmente queste molecole fanno da freno alla capacità del sistema nervoso del cervelletto - che presiede appunto alla capacità di acquisire abilità motorie - di rispondere a esperienze di cambiamento", osserva la Schatz. Tuttavia, puntualizza la ricercatrice, "Molte altre forme di apprendimento, come quello cognitivo, spaziale, di riconoscimento, non avvengono nel cervelletto. E' possibile che ci sia uno 'scambio' fra una forma di apprendimento e l'altra: si può essere più abili a scappare, ma poi magari non sapere bene che cosa fare nel nuovo ambiente in cui ci si trova una volta fuggiti. E può esserci anche uno scambio fra capacità di apprendimento e stabilità dei circuiti. I circuiti più facilmente alterabili possono anche essere più suscettibili all'epilessia." I ricercatori della Stanford University hanno identificato anche altre molecole MHC espresse in altre parti del cervello: "Queste molecole sembrano essere importanti nel limitare il possibile cambiamento verso un rafforzamento o un indebolimento dei collegamenti fra le cellule nervose; Riteniamo che possano essere attori importanti in diversi disturbi neurologici", osserva la Shaz, ricordando un possibile collegamento, controverso ma suggestivo, fra lo sviluppo delle funzioni immunitarie e disturbi dello sviluppo cerebrale che potrebbero essere coinvolti nell'autismo o nella schizofrenia. (gg)
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Un nuova matematica per la fisica fondamentale
Applicando un nuovo metodo statistico, un gruppo di ricercatori ha mostrato come sia possibile usare matrici casuali per spiegare l'entità della violazione di CP in natura.
Per la prima volta è stata stimata l'entità di un fondamentale "squilibrio" che caratterizza il mondo sub-atomico: si tratta di quello correlato alla cosiddetta violazione CP (carica-parità) che distingue la materia dall'antimateria, ed è essenziale per comprendere perché nel mondo naturale la materia predomini in modo così marcato sull'antimateria. Il risultato è stato ottenuto da Gary Gibbons e Steffen Gielen dell'Università di Cambridge, in Gran Bretagna, da Neil Turok del Perimeter Institute for Theoretical Physics e da Chris Pope della Texas A&M, che firmano in proposito un articolo in corso di pubblicazione sulle "Physical Review Letters" (già consultabile peraltro sul sito di arXiv). Subito dopo il big bang, nelle prime fasi di evoluzione dell'universo, materia e antimateria avrebbero dovuto essere generate in parti uguali. Ma poiché materia e antimateria si annichilano quando vengono a contatto, l'universo avrebbe dovuto avere fine in tempi brevissimi, se le proporzioni fossero state identiche. Secondo il modello standard, l'attuale squilibrio in favore della materia va imputato a un'asimmetria nel decadimento delle particelle, espressa appunto dalla "violazione CP". I primi esperimenti per la verifica dell'esistenza di questa violazione si svolsero al CERN e al Fermi National Accelerator Laboratory all'inizio degli anni novanta, ma poiché i risultati non avevano una precisione soddisfacente si dovette aspettare il 2001 per una prima definitiva dimostrazione per alcune particelle, seguita negli anni successivi da ulteriori conferme. Il modello standard, peraltro, predice con successo il funzionamento della violazione CP nel decadimento di diverse particelle, ma spiega non altrettanto bene da cosa abbia origine l'abbondanza di barioni - protoni e neutroni - rispetto alle loro antiparticelle. Applicando un nuovo metodo statistico, Gibbons e colleghi hanno ora mostrato come sia possibile usare matrici casuali per valutare l'entità della violazione di CP in natura. Con loro stessa sorpresa, hanno poi constatato che i loro risultati collimavano con i dati sperimentali disponibili. I ricercatori hanno inoltre mostrato che l'approccio può essere sfruttato anche per valutare se e quanto è probabile che in natura possano esserci o meno più di tre famiglie di particelle subatomiche e per anticipare proprietà dei neutrini. (gg)
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Una risonanza magnetica 800 volte più sensibile
La sensibilità della risonanza magnetica nucleare viene aumentata al punto da poter ottenere in pochi secondi dati che altrimenti rihiederebbero centinaia di ore.
Una nuova tecnologia in grado di migliorare notevolmente la sensibilità della tecnica di risonanza magnetica (NMR) utilizzata negli ospedali e nei laboratori di chimica è stata sviluppata da un gruppo di ricercatori dell'Università di York e da quelli della Duke University. Secondo quanto riferito in due articoli pubblicati sulla rivista “Science”, il progresso potrebbe consentire diagnosi molto più accurate, espandendo notevolmente la gamma di patologie che possono essere studiate con la NMR. La risonanza magnetica standard e la risonanza magnetica funzionale utilizzata per l'imaging cerebrale sfruttano gli atomi di idrogeno dell'acqua per ottenere una rappresentazione grafica della risposta a impulsi magnetici e onde radio. Un limite fondamentale della tecnica, finora, è stato rappresentato dal fatto che, nella maggior parte delle molecole, la differenza tra i diversi stati di spin è così limitata che il segnale può essere appena rivelato dalla NMR. Per amplificare il segnale, Warren S. Warren e colleghi della Duke University di Durham, nel North Carolina, Stati Uniti hanno sfruttato il fenomeno di iperpolarizzazione di alcuni atomi in un campione e una tecnica chiamata DNP ("dynamic nuclear polarization") che crea un forte squilibrio nelle popolazioni degli stati di spin, aumentando drasticamente il segnale.
"Nella tecnica convenzionale, solo una molecola d'acqua su 100.000 nel corpo contribuirà effettivamente a fornire l'immagine diagnostica”, ha commentato Warren. "Il segnale dell'acqua non è molto differente tra tessuti tumorali e tessuti normali. Inoltre, il segnale prodotto dall'acqua è lo stesso per tessuti tumorali e tessuti normali mentre per il resto degli atomi è differente: perciò, rivelare altre molecole e capire in che modo cambiano aiuterebbe la diagnosi.” Nel secondo studio, Ralph Adams e i colleghi della Università di York mostrano come trasferire indirettamente lo spin da una molecola iperpolarizzata – cioè contenente forti differenze negli stati di spin – a un'altra molecola tramite l'interazione con un complesso metallico. I ricercatori hanno utilizzato il paraidrogeno, usato finora come combustibile per i missili, riuscendo a dimostrare come un complesso metallico possa facilitare l'interazione reversibile del paraidrogeno con un opportuno substrato organico in modo da aumentare di 800 volte l'intensità del segnale dei protoni del carbonio e dell'azoto che è possibile ottenere dal substrato senza la sua idrogenazione. I segnali polarizzati possono poi essere rivelati in modo selettivo quando combinati con metodi di soppressione del rumore di fondo. Secondo Simon Duckett, del Dipartimento di chimica dell' Università di York, “la sensibilità della risonanza magnetica nucleare viene aumentata al punto da poter ottenere in pochi secondi dati che altrimenti avrebbero centinaia di ore. Questo sviluppo offre nuove possibilità di utilizzare la NMR per comprendere meglio le funzioni fondamentali dei sistemi biologici”. (fc)
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Un nuovo sonar per seguire le migrazioni dei pesci
Le teorie sul comportamento di grandi gruppi di animali, dagli stormi di uccelli agli sciami di locuste, finora si basavano solo su previsioni teoriche, simulazioni al computer ed esperimenti di laboratorio.
Per la prima volta, gli ingegneri del MIT sono riusciti a osservare l'inizio di un raggruppamento di massa seguito da una migrazione di centinaia di milioni di animali, in questo caso di pesci. Il lavoro, condotto utilizzando una nuova tecnica di imaging, "fornisce informazioni essenziali per la conservazione degli ecosistemi marini abitati da sconfinati banchi di pesci", come ha spiegato il gruppo di ricerca sull'ultimo numero della rivista "Science" che pubblica i risultati dello studio. Le conclusioni sembrano anche confermare le teorie sul comportamento di grandi gruppi di animali in generale, dagli stormi di uccelli agli sciami di locuste, che finora si sono basate soltanto su previsioni teoriche, simulazioni al computer ed esperimenti di laboratorio. Per esempio, il gruppo ha scoperto che una volta che il gruppo di pesci ha raggiunto una densità di popolazione critica, si scatena una reazione che ha come risultato il movimento sincronizzato di milioni di individui su una vasta area. "Per quanto ne sappiamo è la prima volta che si riesce a quantificare in natura il comportamento di un così ampio ecosistema", ha commentato Nicholas C. Makris che ha guidato lo studio. I banchi di pesci che compiono la migrazione può estendersi anche per 40 chilometri. Lo studio era focalizzato sulle aringhe dell'Atlantico osservate al largo della Georges Bank, nei pressi di Boston, e si è protratto per tutta la stagione autunnale passata. Il monitoraggio è stato condotto grazie allo strumento Ocean Acoustic Waveguide Remote Sensing (OAWRS), inventato dallo stesso Makris nel 2006, che ha permesso di registrare immagini di un'area di circa 100 chilometri di diametro ogni cinque secondi con un notevole miglioramento rispetto alle tecniche convenzionali. È come essere passati dall'osservazione di un pixel sullo schermo di un computer a guardare l'intero fotogramma di un film", ha commentato Makris. Sia l'OAWRS sia le tecniche convenzionali si basano su metodi acustici per localizzare oggetti registrando le onde acustiche che rimbalzano su di essi, in questo caso i pesci nelle profondità marine. Il sistema, tuttavia, utilizza una frequenza molto inferiore che può raggiungere maggiori distanze e fornire informazioni utili anche da segnali molto meno intensi. Makris prevede che l'uso dell'OAWRS possa consentire di monitorare meglio le popolazioni di pesci e quindi di mettere in atto più efficaci politiche di conservazione. I grandi banchi di pesci dell'oceano costituiscono un fattore essenziale per la catena alimentare nonché per le risorse alimentari umane.(fc)
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Una ricerca sperimentale dimostra come il suo comportamento di fronte a stimoli spiacevoli non sia frutto di un semplice riflesso ma di una elaborazione più complessa.
Una nuova ricerca pubblicata da ricercatori della Queen's University a Belfast mostra che i paguri non solo soffrono il dolore ma ne conservano anche il ricordo. Lo studio, che si è basato sull'osservazione delle reazioni di alcuni di questi animali a piccole scosse elettriche, è stato coordinato da Bob Elwood e Mirjam Appel della School of Biological Sciences della Queen's ed è stato pubblicato sull'ultimo numero della rivista “Animal Behaviour”. Il gruppo non è nuovo a questo tipo di sperimentazioni: Elwood si è dedicato in passato allo studio della percezione del dolore dei gamberi, anche per ottenere informazioni che possano indicare come utilizzare i crostacei nell'industria della preparazione alimentare. I paguri non possiedono un proprio carapace e occupano le strutture lasciate vuote da altri animali, tipicamente conchiglie di molluschi. Nel corso dello studio, alle conchiglie venivano applicate coppie di elettrodi per comunicare lievi scosse all'addome degli animali presenti all'interno. Quelli che in effetti sentivano la scossa scappavano dal guscio, un comportamento che viene interpretato come un chiaro segno della sperimentazione di evento spiacevole. Ma la ricerca ha avuto uno sviluppo più raffinato. Si sa infatti che i paguri preferiscono alcune specie di conchiglie: si è riscontrato che gli animali scappavano con maggiore probabilità proprio da quei gusci ritenuti meno appetibili. Ciò indica che la fuoriuscita dal guscio è un comportamento frutto di una elaborazione neuronale a livello centrale invece che un semplice riflesso. Inoltre, si è proceduto a comunicare una scossa elettrica con intensità inferiore alla soglia che determinava la fuoriuscita dal guscio per verificare che cosa succedeva quando si offriva ai paguri la possibilità di occupare una nuova conchiglia. Si è così riscontrato come gli animali, in tal caso, si trasferissero più frequentemente e più rapidamente rispetto al “gruppo di controllo” costituito dagli animali che non avevano ricevuto la scossa, dimostrando così di possedere un ricordo dell'evento spiacevole. "Questa ricerca dimostra che non si tratta semplicemente di comportamenti riflessi: c'è una sorta di valutazione e di compromesso tra la necessità di una conchiglia di qualità e quella di evitare uno stimolo pericoloso, valutazione che si ritrova in forma più evoluta nei vertebrati, nei quali la risposta al dolore è controllata in funzione di altri parametri.” (fc)
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La chiave di riaccensione dell'herpes simplex
La proteina virale VP16 è l'interruttore molecolare che permette al virus, che resta latente nei neuroni per tutta la vita, di riattivarsi periodicamente.
Uno studio pubblicato suPLoS Pathogens ha identificato in una proteina, chiamata VP16, la chiave che permette al virus dell'herpes simplex (HSV) di riattivarsi periodicamente, provocando ricadute della malattia. Il virus si replica attivamente alla superficie del corpo, in particolare nella cute e nelle mucose, ma quando infetta dei neuroni, dove il suo genoma può rimanere per tutta la vita dell'ospite, entra in uno stato silente. Lo studio - diretto da Nancy Sawtell e Richard Thompson, e condotto presso il Children's Hospital Medical Center e l'University of Cincinnati College of Medicine e il Medical Research Council Virology Unit di Glasgow, in Scozia - ha ricercato le cause della periodica riattivazione del virus nei neuroni in cui appare allo stato latente, così da causare una nuova ondata di replicazione virale alla superficie del corpo. La comprensione dei meccanismi potrebbe rappresentare un passo cruciale per il controllo della diffusione del virus, contro il quale non esistono vaccini efficaci. Circa l'80 per cento della popolazione è portatrice del virus HSV, con il quale è entrato in contatto fin dall'infanzia, e normalmente non presenta alcun sintomo, tuttavia in casi sporadici può causare encefaliti e cecità e in alcuni casi, trasmesso al neonato durante il parto può indurre una severa infezione nel neonato. Nello studio i ricercatori hanno indotto una febbre elevata nel modello murino dell'HSV, dimostrando che prima che il virus possa uscire dal suo stato di latenza nei neuroni, deve venire prodotta la proteina VP16. E' noto infatti che spesso un rialzo febbrile induce una riattivazione della malattia, tanto che le vescicole che essa provoca sono spesso volgarmente chiamate "febbri". Nella grande maggioranza dei neuroni il virus rimane latente, ma in un piccolo numero di essi la febbre determina, in maniera del tutto stocastica, una de-repressione di VP16, provocando l'uscita del virus dallo stato di latenza. Secondo ii ricercatori, l'HSV solitamente rimane latente perché la proteina VP16, un fattore trascrizionale che di norma penetra nelle cellule con la particella virale, non riesce a seguire il virus nel suo viaggio attraverso il sistema nervoso e perché non viene riesce facilmente a entrare nel nucleo delle cellule nervose. (gg)
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Uno scettro conservato molto gelosamente
Le termiti destinate a prendere il posto della "regina primaria" nascono per partenogenesi dalla regina fondatrice della colonia.
Nel corso della loro vita, le "regine primarie" di un termitaio si riproducono sia sessualmente sia asessualmente: lo ha rivelato uno studio di ricercatori della North Carolina State University e di tre università giapponesi, che è ora pubblicato su "Science".
La nuove termiti nate per partenogenesi crescono per diventare successori della regina - le cosiddette "regine secondarie" - e accoppiarsi con il re. In questo modo si può ottenere una prole molto ampia senza i rischi connessi a un accoppiamento interno alla colonia, dato che queste regine secondarie non hanno geni in comune con il re. La prole generata per via sessuale dall'accoppiamento fra la regina primaria, le regine secondarie e il re divento invece generalmente operaia o soldato. Le colonie di termiti sono generalmente fondate da una regina e un re primari. Nel corso dello studio, i ricercatori, che hanno esaminato un ampio numero di colonie di termiti della specie Reticulitermes speratus, hanno osservato che in mote di esse mancava la regina primaria ma ve ne erano diverse secondarie. Quasi sempre erano invece presenti i re primari. Ciò suggerisce, osserva Ed Vargo, che ha diretto la ricerca, che questi ultimi vivano più a lungo delle regine primarie e la necessità per la colonia di disporre di regine che non siano geneticamente imparentate con il re. Procedendo all'analisi genetica delle popolazioni di termiti delle diverse colonie, Vargo e collaboratori hanno scoperto che soldati e operaie avevano geni in comune sia con la regina sia con il re primari, testimoniando di essere prodotto di una riproduzione sessuale, mentre le regine secondarie, in genere, non avevano nulla in comune con il re, avendo un corredo genetico identico a quello della regina primaria, da cui evidentemente erano state generate per partenogenesi. (gg)
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La polvere e il riscaldamento dell'Atlantico
Le polveri prodotte da tempeste di sabbia ed eruzioni riducono l'irraggiamento delle acque oceaniche. La loro diminuzione comporta un aumento, oltre che degli uragani, anche delle temperature dell'acqua.
La recente tendenza al riscaldamento manifestata dall'Oceano Atlantico - pari a circa un quarto di grado rispetto al 1980 - sarebbe in buona parte dovuta alla riduzione di polveri e particolato immessi in atmosfera dalle eruzioni vulcaniche e dalle tempeste di sabbia africane nel corso degli ultimi 30 anni. Ad affermarlo è uno studio di ricercatori dell'Università del Wisconsin a Madison e della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), pubblicato su "Science". Oltre due terzi di questo aumento, osserva Amato Evan, che ha diretto lo studio, va attribuito ai cambiamenti nelle tempeste di polvere e nell'attività dei vulcani tropicali in quell'arco di tempo. In studi precedenti, Evan e collaboratori avevano già dimostrato che la polvere africana e altro particolato può frenare lo sviluppo degli uragani riducendo l'insolazione della superficie marina e il suo riscaldamento, mostrando che i loro livelli sono correlati all'intensità e la frequenza delle tempeste. Nel nuovo studio, combinando dati da satellite e modelli climatologici, hanno calcolato gli effetti concorrenti delle tempeste di polvere e delle eruzioni vulcaniche - e in particolare di quella di El Chichón in Mexico nel 1982 e del Pinatubo, nelle Filippine, nel 1991 - sul riscaldamento delle acque oceaniche. Ne è risultato che circa il 70 per cento è correlato all'effetto combinato di eruzioni e tempeste di polvere e che queste, da sole, incidono per un quarto. Il risultato suggerisce che soltanto il 30 per cento dell'aumento di temperatura dell'Atlantico sia legato ad altri fattori, come il riscaldamento globale. Evans osserva che i valori che si ottengono depurandoli dal fattore "polveri" danno un incremento di temperatura analogo a quello che si è registrato in altre regioni, e soprattutto nel Pacifico: "La cosa è ragionevole, dato che non ci aspettavamo che il riscaldamento globale aumentasse così rapidamente la temperatura oceanica". L'attività vulcanica è imprevedibile e difficile da inserire nei modelli climatologici: nessuno di questi, finora, ha considerato le tempeste di polvere come un fattore rilevante per il riscaldamento degli oceani. "Non sappiamo realmente come la polvere alteri queste proiezioni climatiche, che potrebbero avere un effetto davvero positivo o negativo", osserva Evans. (gg)
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I meccanismi dell'attenzione visiva
Una ricerca spiega come l'attenzione indirizzi dinamicamente l'informazione rilevante alle aree decisionali del cervello e sopprima il 'rumore' circostante.
Due studi condotti da ricercatori del Salk Institute e della New York University chiariscono il modo in cui l'attenzione riesce a focalizzarsi sui dettagli rilevanti di un contesto, sopprimendo le informazioni secondarie. "Quando guardiamo in giro, un dettaglio visivo che è oggetto della nostra attenzione è generalmente circondato da un gran quantità di stimoli irrilevanti per il comportamento." "L'attenzione indirizza dinamicamente l'informazione importante alle aree decisionali del cervello e sopprime il 'rumore' circostante", osserva John H. Reynolds, che con David J. Heeger ha sviluppato il nuovo modello, illustrato in due articoli pubblicati sulla rivista Neuron. "Il ruolo centrale dell'attenzione nella percezione è ben noto dalla psicologia sperimentale, ma la presenza di dati chiaramente in conflitto tra loro ha confuso per anni i ricercatori" aggiunge Reynolds. Il modello ipotizza che l'attenzione coopti gli stessi circuiti nervosi usati dal sistema visivo per modularne la propria sensibilità, così da permetterci di percepire il mondo come indipendente dagli enormi cambiamenti di illuminazione e di contrasto che avvengono nella giornata. La forza di un input visivo fluttua infatti nel tempo di vari ordini di grandezza e il sistema visivo reagisce automaticamente regolando la propria sensibilità, per esempio diventando più sensibile a stimoli leggeri e meno a stimoli forti, come quando passando da un ambiente poco illuminato a uno molto chiaro: dopo un attimo di abbagliamento la visione si adatta. Un meccanismo analogo funziona anche per la visone del contrasto nelle immagini. "Riteniamo che nel corso dell'evoluzione proprio quest'ultimo circuito sia stato cooptato per adattare la modulazione della sensibilità anche a stimoli endogeni: non si aggiusta solo in risposta alla forza dello stimolo, ma consente al cervello di enfatizzare l'informazione rilevante per un compito e sopprimere i segnali che lo disturbano". I neuroni della corteccia visiva vedono il mondo attraverso i loro "campi recettivi", che sono le piccole porzioni del campo visivo che effettivamente li sollecitano. Se uno stimolo cade nel loro campo recettivo, la cellula produce un potenziale d'azione che trasmette l'informazione su quello stimolo. Ma la forza e la fedeltà di questi segnali dipende anche da altri fattori. I neuroni rispondono cioè più fortemente se l'attenzione è diretta allo stimolo nel loro campo recettivo; inoltre le singole risposte sono influenzate da ciò che avviene nelle immediate vicinanze del campo recettivo, un fenomeno noto come modulazione contestuale. "Le immediate vicinanze hanno la capacità di sopprimere la risposta del neurone. Ci evitano di continuare a rispondere a qualcosa di grande, uniforme e non particolarmente interessante o utile", conclude Reynolds. (gg)
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Una proteina modificata per combattere i tumori aggressivi
Nel corso dello studio, è stata modificata una proteina di inibizione tumorale dimostrando come essa possa sopprimere la crescita tumorale nel modello murino.
La reingegnerizzazione di una proteina che aiuta a prevenire la diffusione e la crescita dei tumori ha consentito di creare una terapia potenzialmente efficace nella cura di diversi tipi di cancro. In uno studio pubblicato nel primo numero della rivista "EMBO Molecular Medicine", un gruppo di ricercatori canadesi ha modificato una proteina di inibizione tumorale, o proteina di von Hippel-Lindau (VHL), dimostrando come essa possa sopprimere la crescita tumorale nel modello murino. Quando i tumori solidi crescono, hanno un apporto di sangue relativamente deficitario e disorganizzato: di conseguenza diverse regioni, tra cui il centro della massa tumorale, sono ipossiche, ovvero hanno a disposizione bassi livelli di ossigenoLe cellule in queste aree ipossiche producono il cosiddetto fattore indotto dall'ipossia (hypoxia-inducible factor, HIF) che le aiuta a portare avanti la crescita.L'HIF è associato all'aggressività in alcuni dei più comuni tipi di neoplasie, tra cui il tumore della prostata, del seno, del colon e dei polmoni. In condizioni normali, la proteina VHL degrada l'HIF, ma è disattivata quando i livelli di ossigeno sono bassi: perciò le regioni ipossiche di un tumore, proprio dove la VHL è necessaria per inibire il tumore, è inefficace. I ricercatori, perciò, hanno realizzato una nuova versione della VHL che non smette di funzionare quando l'ossigeno è scarso. L'introduzione di questa nuova versione ingegnerizzata della VHL in topi affetti da tumore ha ridotto drasticamente i livelli di HIF, determinando la regressione della neoplasia e limitando la formazione di nuovi vasi sanguigni all'interno degli stessi tumori."Abbiamo rimosso geneticamente il tallone d'Achille della VHL per permettere la distruzione senza restrizioni dell'HIF," ha commentato Michael Ohh, che lavora presso la Facoltà di medicina dell'Università di Toronto. "Il livello di HIF è di solito molto alto in condizioni di scarsità di ossigeno, ma quando è presente la nostra VHL ingegnerizzata, i suoi livelli sono simili a quelli presenti in condizioni di ossigenazione normali.” I risultati potrebbero avere notevoli implicazioni per tutti i tipi di tumore in cui l'HIF ha un ruolo. "Abbiamo utilizzato come modello il tumore del rene poiché si tratta di uno dei più resistenti alla radio- e alla chemioterpia convenzionali, ma le nostre conclusioni forniscono un concetto innovativo che potrebbe essere utile come punto di partenza per una più intelligente strategia anticancro rispetto a un'ampia gamma di neoplasie,”, ha concluso Ohh. (fc)
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Per la prima volta, gli astronomi hanno avuto la possibilità di seguire un asteroide prima che esplodesse e di studiare la segnatura isotopica dei frammenti arrivati a terra.
L'asteroide esploso sopra il Deserto nubiano nell'ottobre scorso era molto piccolo in confronto con quello che 65 milioni di anni fa ha dato il via all'estinzione dei dinosauri, ma ha sicuramente avuto un grande effetto sulla comunità degli astronomi e dei planetologi.
Si è trattato infatti del primo esempio di un asteroide osservato nello spazio prima della sua caduta sulla Terra. I ricercatori sono poi riusciti a raccoglierne i frammenti: in un articolo pubblicato sull'ultimo numero di "Nature” vengono riportati i risultati di uno studio in cui per la prima volta si sfrutta l'opportunità di calibrare le osservazioni al telescopio di un asteroide noto con analisi di laboratorio dei suoi frammenti. "In passato, è stato possibile osservare un numero enorme di meteoriti come lampi di luce e tracce di fumo mentre attraversano l'atmosfera”, ha commentato Douglas Rumble del Geophysical Laboratory della Carnegie Institution, coautore dell'articolo. “È successo per anni, ma vedere realmente questo oggetto prima che raggiungesse nell'atmosfera per poi seguirlo è un'occasione unica.” La composizione chimica degli asteroidi può essere studiata dalla Terra analizzando gli spettri della radiazione luminosa dalle loro superfici. Ciò fornisce informazioni sufficienti per suddividere gli asteroidi in ampie categorie, ma non informazioni dettagliate sulla loro composizione. D'altra parte, i meteoriti recuperati sulla Terra possono essere analizzati direttamente per capirne la composizione chimica, ma i ricercatori in genere non hanno informazioni dirette sul tipo di asteroidi da cui hanno origine. L'asteroide, noto come 2008 TC3, è stato tracciato per la prima volta il 6 ottobre del 2008 dai telescopi automatizzati del Catalina Sky Survey di Tucson, in Arizona. Numerosi osservatori hanno seguito la sua traiettoria, effettuando misure spettrografiche prima che sparisse nell'ombra della Terra nei giorni seguenti. Un gruppo di recupero guidato da Peter Jenniskens del SETI Institute, che ha sede in California, e Muawia Shaddad dell'Università di Khartoum, hanno poi cercato i meteoriti nel Sudan settentrionale. Sono state così recuperati 47 frammenti poi analizzati. "Questo asteroide era costituito da un materiale particolarmente fragile che ne ha causato l'esplosione a circa 37 chilometri di altitudine, evento che ha prodotto pochi frammenti sparpagliati su un'ampia area”, ha spiegato Jenniskens, primo autore dell'articolo apparso su “Nature”. "I meteoriti recuperati sono assai diversi da quelli raccolti finora”. In particolare, la segnatura isotopica dei meteoriti fornisce importanti informazioni sul corpo da cui ha avuto origine: ciascuna fonte di meteoriti del sistema solare, incluso il pianeta Marte, ha una segnatura caratteristica dei tre isotopi 16-O, 17-O e 18-O. Questa segnatura può essere riconosciuta anche quando altre variabili, come la composizione chimica delle rocce, differiscono. "Gli isotopi dell'ossigeno rappresentano l'unica e più decisiva misurazione per la determinazione dell'origine dei meoteoriti”, ha concluso Rumble, che ha effettuato le analisi. (fc)
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Genoma doppio per sfuggire all'estinzione di massa
La moltiplicazione del loro intero corredo cromosomico è stata l'arma vincente che ha consentito a moltissime specie vegetali di sopravvivere all'ultima grande estizione di massa.
Buona parte delle piante da fiore, ma anche il riso e il pomodoro, sono poliploidi, ossia nel corso dell'evoluzione hanno subito una o più duplicazioni del loro intero corredo cromosomico. Ora, sfruttando sofisticate tecniche di ricerca, un gruppo di ricercatori del Flanders Institute for Biotechnology (VIB) e dell'Università di Gent ha scoperto che la più recente di tali duplicazioni è avvenuta in coincidenza con l'ultima estinzione di massa, quella verificatasi 65 milioni di anni fa. Come è illustrato in un articolo pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), nel corso di uno studio sulle piante poliploidi il gruppo di ricerca diretto da Yves Van de Peer aveva notato che le duplicazioni più recenti erano avvenute, considerata la metodologia di datazione, approssimativamente nello stesso periodo in tutte le piante. Si trattava di un lasso di tempo piuttosto esteso, che andava dagli 80 ai 40 milioni di anni fa, ma geologicamente abbastanza breve da indurre i ricercatori a ipotizzare che in realtà esse si fossero verificate in un intervallo più ristretto. Ampliando il database di riferimento per lo studio comparato dei genomi e raffinando le tecniche di analisi bioinformatica dei dati sono così riusciti a ottenere, attraverso la ricostruzione degli alberi filogenetici, una stima molto più precisa delle date degli eventi di duplicazione. E' così risultato che per tutte le piante la più recente duplicazione del DNA è avvenuta all'incirca 65 milioni di anni fa, ossia proprio all'epoca dell'ultima estinzione di massa. I ricercatori ne hanno concluso che le piante del genoma duplicato si sono dimostrate evidentemente le "più adatte" a sopravvivere in un ambiente rapidamente e drasticamente cambiato. Normalmente, in situazioni stabili, la duplicazione del genoma rappresenta uno svantaggio, dato che porta a una esasperazione delle caratteristiche, che in quelle circostanze per lo più non è affatto di vantaggio. Tuttavia, in una situazione di cambiamento queste caratteristiche marcate hanno evidentemente agevolato l'adattamento al nuovo clima. (gg)
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Uno studio basato su parametri oggettivi valuta al 24 per cento i suoli degradati, contro una stima precedente del 15 per cento.
Il 24 per cento dei terreni di tutto il globo è degradato e quel che è peggio, il fenomeno riguarda molte aree interessate alle produzioni agricole. E' queto il risultato di una ricerca pubblicata sull'ultimo numero della rivista , che modifica - peggiorandole - le stime finora utilizzate. Lo stato di degrado del terreno - ossia il suo declino per qualità del suolo, delle acque e della vegetazione - è un parametro molto importante, ma finora non erano disponibili dati che ne permettessero una valutazione a livello globale. Negli ultimi 30 anni si è sempre fatto riferimento al Global Assessment of Soil Degradation (GLASOD), uno studio redatto sulla base delle valutazioni soggettive di scienziati delle varie nazioni, nella supposizione che, conoscendo il paese, essi fossero in grado di fornire stime affidabili. La stima di GLASOD, che si attestava sul 15 per cento, appare però oggi solamente una mappa delle percezione del degrado più che degrado effettivo. Lo studio ora pubblicato, a firma David Dent, Z. Bai, M. Schaepman e L. Olsson, è infatti il primo a basarsi su criteri chiaramente definiti ed è avvalorato da un'ampia messe di dati rilevati da satellite. "Il nostro studio mostra l'estenzione e la severità del degrado misurandolo in termini di perdita di produtività primaria netta. Un quarto della popolazione mondiale dipende da queste aree che si stanno degradando. Le aree messe peggio sono quelle dell'Africa a sud dell'Equatore, dove Congo, Zaire, Guinea Equatoriale, Gabon, Sierra Leone e Zambia sono degradate al 50 per cento, oltre allo Swaziland dove il degrado riguarda ben il 95 per cento del territorio. In Asia, il primato negativo spetta a Myanmar, Malaysia, Tailandia, Laos, Corea e Indonesia. In termini di popolazione rurale colpita i numerii più elevati riguardano la Cina, con circa mezzo miliardo di persone, India, Indonesia, Bangladesh e Brasile. I paesi solitamente più sospetatti, come quelli del Sahel e dell'area mediterranea sono molto meno colpiti di questi", ha osservato David Dent of ISRIC - World Soil Information. (gg)
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Le basi neurologiche dell'illusione monetaria
La rappresentazione dei soldi che utilizza il cervello è di tipo "nominale" e non "reale", ossia: è facile cadere nella seduzione dei grandi numeri.
Meglio un aumento del reddito del tre per cento con un'inflazione al cinque, o un taglio del due per cento mentre i prezzi restano perfettamente stabili? Ovviamente il potere d'acquisto nelle due situazioni è esattamente identico, eppure la grande maggioranza delle persone opta per la prima delle due alternative. Molti vedono infatti positivamente un aumento del loro reddito, anche se esso è poi di fatto annullato dall'inflazione. Gli economisti chiamano questo fenomeno "illusione monetaria" e spesso ritengono che essa non dovrebbe esistere, considerato che alla fin fine il potere d'acquisto resta invariato: un agente economico razionale dovrebbe dunque restare del tutto insensibile alla salita o alla discesa nominale del reddito. Diversi studi ed esperimenti confermano però che l'effetto esiste realmente. Ora Armin Falk e Bernd Weber, il primo economista e il secondo neuroscienziato dell'Università di Bonn, hanno cercato di scoprire quali siano i processi neuronali sottostanti a questa situazione, esaminando l'attività cerebrale di diversi volontari mentre erano impegnati in un gioco di simulazione di attività economiche. Nelle due serie di esperimenti condotti, illustrati in un articolo pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), i partecipanti si sono venuti a confrontare con situazioni analoghe a quella descritta, ossia con uno scenario a reddito nominalmente alto e a reddito nominalmente basso, ma con identico potere di acquisto, cosa di cui essi erano ben consapevoli. "Abbiamo rilevato che c'era un'area sistematicamente meno attiva nello scenario a basso reddito di quanto non lo fosse nello scenario ad alto reddito", spiega Bernd Weber. "Si tratta della corteccia prefrontale ventromediale, un'area che produce un senso di quasi euforia associato a esperienze piacevoli." I risultati degli esperimenti condotti hanno dunque mostrato che la rappresentazione dei soldi che utilizza il cervello è di tipo "nominale" e non "reale", ossia: è facile cadere nella seduzione dei grandi numeri. Questa conclusione, osservano i ricercatori, ha rilevanza pratica, in quanto l'illusione monetaria permette di spiegare perché l'economia può essere rilanciata da una politica finanziaria espansiva. E conferma altresì l'ipotesi di molti economisti che l'illusione monetaria rappresenti anch'essa un fattore da considerare nella spiegazione delle bolle speculative. (gg)
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Enzimi sintetici per scindere la cellulosa
Grazie all'analisi degli enzimi prodotti, si è poi riusciti a individuare i più stabili, specialmente alle alte temperature, e cioè a 70-80 gradi Celsius, quando le reazioni chimiche sono più rapide.
I ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) in collaborazione con la società di ricerca genetica DNA2.0 hanno fatto un importante passo in avanti verso lo sviluppo di un processo conveniente dal punto di vista economico per estrarre zuccheri dalla cellulosa, il materiale organico più abbondante del mondo e la più economica forma di immagazzinamento dell'energia solare. Gli zuccheri ottenuti possono poi essere convertiti direttamente in biocombustibili come l'etanolo o il butanolo. In un articolo pubblicato questa settimana sui “Proceedings of the National Academy of Sciences”, Frances H. Arnold, docente di ingegegneria chimica e biochimica del Caltech, riferiscono di aver realizzato 15 nuovi catalizzatori enzimatici fungini stabili in grado di catalizzare in modo in modo efficiente l'idrolisi della cellulosa ad alta temperatura. Le cellulasi usate attualmente nell'industria sono tutte isolate da varie specie di funghi che degradano le piante e sono sia lente sia instabili: queste due caratteristiche concorrono a rendere il processo proibitivamente costoso. Grazie al loro studio, Arnold e colleghi hanno ottenuto i nuovi enzimi utilizzando un processo chiamato ricombinazione guidata dalla struttura (structure-guided recombination). Usando un programma al computer, i ricercatori del Caltech hanno combinato in modo vario le sequenze geniche che codificano per le tre porzioni fondamentali che costituiscono le cellulasi fungine naturali, ottenendo una “progenie” di più di 6000 sequenze che erano diverse da qualunque altra sequenza originaria, ma che nondimeno erano in grado di codificare proteine con la capacità di degradare la cellulosa.
Utilizzando le sequenze generate al computer, Jeremy Minshull e colleghi della DNA2.0 di Menlo Park, in California, hanno poi sintetizzato sequenze di DNA reali, che sono state trasferite in cellule di lievito nel laboratorio di Arnold. I lieviti hanno prodotto gli enzimi, che in seguito sono stati testati per valutarne la capacità di degradare la cellulosa e l'efficienza di tale processo. Ciascuna delle 15 nuove cellulasi descritte su PNAS ha dimostrato di poter funzionare a temperature più alte – tra 70 e 75 gradi Celsius – e di essere molto efficienti. Grazie all'analisi degli enzimi codificati da un piccolo sottoinsieme di tali sequenze, si è poi riusciti a individuare quelli più stabili, specialmente alle alte temperature. La termostabilità è il requisito delle cellulasi efficienti, poiché ad alte temperature – e cioè a 70-80 gradi Celsius – le reazioni chimiche sono più rapide. Inoltre, la cellulosa tende a gonfiarsi alle alte temperature, il che rende più facile il processo di scissione. Sfortunatamente la cellulasi naturale tipicamente non funziona a temperature superiori ai 50 gradi Celsius. (fc)
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8700 anni fa, la prima domesticazione del mais
Le evidenze scientifiche indicano che il mais si è diffuso a partire dall'attuale Panama circa 7600 anni fa ed era già stabilmente presente nella parte settentrionale del Sud America circa 6000 anni fa.
Tra le centinaia di piante che sono state domesticate nel Nuovo Mondo, nessuna ha ottenuto l'attenzione ed è stata oggetto di un intenso dibattito come il mais (Zea mays L.), probabilmente la coltivazione più importante per l'intero continente americano. La controversia riguarda soprattutto quale sia stato l'antenato selvatico della pianta e quando è stato domesticato. Ora un gruppo internazionale di scienziati guidati da Dolores Piperno, archeobotanica dello Smithsonian's National Museum of Natural History, ed Anthony Ranere, docente di antropologia della Temple University di Philadelphia ha scoperto la prima prova diretta che la domesticazione del mais è avvenuta circa 8700 anni fa, secondo le conclusioni di uno studio pubblicato sull'ultimo numero della rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences”. Il fatto certo è che il mais sia stato domesticato in Messico da una pianta chiamata "teosinte" e gli studi genetici delle popolazioni moderne di tale pianta e del mais suggeriscono che tale processo sia avvenuto nella valle del Rìo Balsas, una regione del Messico tropicale sudoccidentale. Tuttavia, in tale zona non è mai stata effettuata alcuna ricerca su insediamenti umani preistorici. La Piperno e il suo gruppo hanno ricercato in questa regione del Messico siti che mostrassero tracce di insediamenti umani per il periodo di tempo che si ritiene sia stato critico per la domesticazione del mais, ovvero il periodo compreso tra 8000 e 9000 anni fa. Sono così stati scoperti siti di quel periodo, dai quali sono stati recuperati resti di utensili e specie vegetali. In particolare, l'analisi si è focalizzata su microfossili provenienti da una caverna nota con il nome di Xihuatoxtla. "I nostri risultati confermano che la domesticazione del mais è avvenuta nel primo Olocene”, ha spiegato la Piperno. "Occorre ancora molto lavoro nella regione del Central Balsas per studiare periodi ancora precedenti in cui il teosinte deve essere stato sfruttato dalle prime popolazioni umane e poi coltivato.” Queste evidenze scientifiche corroborano un'ampia messe di dati ottenuti nelle ricerche precedenti svolte nel Messico meridionale nella foresta tropicale da Piperno e da altri ricercatori che indicano che il mais si è diffuso a partire dall'attuale Panama circa 7600 anni fa e che era già stabilmente presente nella parte settentrionale del Sud America circa 6000 anni fa. (fc)
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Attualmente è difficile identificare sistemi di questo tipo che abbiano periodi orbitali brevi, ma le enormi capacità computazionali del progetto permetterà di rivelare pulsar con periodo orbitale fino a 11 minuti.
Einstein@Home, promosso dall'Università del Wisconsin a Milwaukee (UWM) e dall'Albert Einstein Institute (AEI), che ha sede in Germania, è uno dei più grandi progetti di calcolo diffuso del mondo. Oggi Bruce Allen, direttore dell'Einstein@Home project, e Jim Cordes, della Cornell University e direttore dell'Arecibo PALFA Consortium, hanno annunciato che il progetto sta cominciando ad analizzare i dati ottenuti con l'Osservatorio Arecibo di Puerto Rico. Arecibo è il più grande telescopio a singola apertura del mondo e viene utilizzato per studiare pulsar, galassie e oggetti del sistema solare, oltre all'atmosfera terrestre. Utilizzando un nuovo metodo sviluppato dall'AEI, Einstein@Home cercherà tra i dati nello spettro radio di Arecibo quelli relativi a sistemi binari che rappresentano i più estremi oggetti dell'universo: una stella di neutroni che orbita intorno a un altro oggetto dello stesso tipo o a un buco nero. Le attuali ricerche di dati radio perdono sensibilità per periodi orbitali più corti di circa 50 minuti. Ma le enormi capacità computazionali del progetto (equivalente decine di migliaia di computer) rende possibile rivelare pulsar in sistemi binari con periodo orbitale di fino a 11 minuti. "La scoperta di una pulsar che orbita intorno a una stella di neutroni o un buco nero, con un periodo inferiore all'ora fornirebbe incredibili opportunità di testare la teoria della relatività generale e di stimare quanto spesso questi sistemi binari si fondono," ha commentato Cordes. Le fusioni di questi sistemi sono tra gli eventi più rari e spettacolari dell'universo. Essi emettono esplosioni di onde gravitazionali che gli attuali strumenti potrebbero rivelare, e si ritene anche possano emettere burst di raggi gamma appena prima che le stelle che si fondono per formare un buco nero. Cordes ha poi aggiunto: "Le risorse di calcolo di Einstein@Home sono un complemento perfetto ai sistemi di gestione dei dati del Cornell Center for Advanced Computing e degli altri istituti di PALFA." "Sebbene il nostro obiettivo a lungo termine sia di rivelare le onde gravitazionali, nel breve termine speriamo di scoprire almeno alcune nuove pulsar radio che dovrebbero riservare un notevole divertimento ai partecipanti a Einstein@Home ed essere di grande interesse per gli astronomi. Ci aspettiamo che la maggior parte dei partecipanti al progetto sia ansiosa di fare entrambe le ricerche" ha concluso Allen. I partecipanti di Einstein@Home riceveranno automaticamente i dati sia della ricerca nelle onde radio sia di quella delle onde gravitazionali. L'enorme mole di dati di Arecibo è archiviata ed elaborata inizialmente presso la Cornell e altri istituti di PALFA: per il progetto Einstein@Home, i dati sono inviati all'AEI di Hannover tramite collegamenti Internet a banda larga e poi distribuiti ai computer di tutto il mondo. I risultati poi ritornano all'AEI, alla Cornell, e alla UWM per ulteriori studi. (fc)
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Nuovi vaccini a base di glicani
Un nuovo sintetizzatore di carboidrati altamente complessi apre le porte alla progettazione di vaccini di nuova concezione.
Un nuovo sintetizzatore di carboidrati completamente automatizzato è stato presentato al 237° Convegno della American Chemical Society, in corso a Salt Lake City. Attulamente la progettazione e la sintesi artificiale di queste molecole, che possono arrivare a una elevatissima complessità strutturale, richiede mesi di lavoro. "Il nostro sistema automatizzato è il metodo più rapido di produrre carboidrati complessi, o glicani. Oggi chi in biologia si trova a dover affrontare un problema con i carboidrati spesso è costretto a fermarsi, perchè non dispone di strumenti adeguati", spiega Peter H. Seeberger, che ha partecipato presso il Politecnico di Zurigo alla progettazione del nuovo sintetizzatore, ora commercializzato da un società start up, la Ancora Pharmaceuticals, di Medford (Mass.).
Secondo Seebergere, la posibilità di produre molecole di carboidrati molto complessi apre alla glicochimica e alla glicobiologia possibilità di sviluppo paragonabili a quelle che hanno rappresentato i sintetizzatori automatizzati di DNA e proteine per la genetica e la proteomica. I carboidrati sono molecole molto difficili da costruire a causa della loro complessa struttura ramificata: finora gli scienziati devono accontentarsi di ricorrere a molecole isolate da prodotti naturali, con processi che spesso richiedono tempi estremamente lunghi. Un campo particolarmente promettente per la glicobiologia, osserva Seeberger, è quello della produzione di vaccini, dato che proprio di carboidrati sono costituiti alcuni importanti marcatori presenti sulla superficie dei microrganismi. "Il sintetizzatore ci permette di ottenere una gran varietà di strutture a partire da un particolare organismo: è così possibile controllare se esse sono in grado di indurre una risposta immunitaria adeguata", spiega Seeberger. Sfruttando proprio questa possibilità, il gruppo di Seeberger ha messo a punto un vaccino contro la malaria, per il quale sono previsti i primi trial clinici in Mozambico e in Tanzania nel 2010. "Questo vaccino non uccide il parasita, ma ne blocca l'azione tossica. L'organismo produce anticorpi contro la struttura zuccherina in grado di bloccare la tossina carboidrata che provoca lo stato infiammatorio e l'anemia", osserva Seeberger, che ha proseguito osservando che esso potrebbe venire accoppiato a un vaccino tradizionale basato su proteine, in modo da creare un "vaccino coniugato". Nel laboratorio di Seeberger sono peraltro allo studio altri vaccini contro svariate patologie. (gg)
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I limiti della ricerca dei pianeti extrasolari
I risultati validi necessiterebbero di un gran numero di transiti per riuscire a rivelare i biomarcatori, quali i gas ozono e metano.
Esiste nella galassia un pianeta simile alla Terra in orbita intorno a una stella simile al Sole? I planetologi sono sempre più vicini a dare una risposta a questa domanda, e il lancio del satellite Kepler della NASA persegue proprio questo obiettivo. Una volta soddisfatti tali parametri, occorrerà rispondere a domande ulterriori: il pianeta è effettivamente abitabile? E più in particolare: ha un'atmosfera di tipo terrestre? Rispondere in questo caso è assai più complicato. Grazie al suo ampio specchio e alla sua posizione nello spazio, il James Webb Space Telescope (JWST, il cui lancio è previsto per il 2013) offrirà agli astronomi la prima vera possibilità di trovare altre risposte, ma occorre tenere conto di alcune limitazioni fondamentali. In un nuovo studio, Lisa Kaltenegger dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e Wesley Traub del Jet Propulsion Laboratory hanno esaminato la capacità del JWST di caratterizzare l'atmosfera di un ipotetico pianeta di tipo terrestre durante il transito di fronte alla sua stella, quando parte della luce della stella viene filtrata dall'atmosfera del pianeta. In un evento di transito, un pianeta extrasolare distante incrocia la direzione di osservazione dalla Terra: nel corso di tale processo, i gas presenti nella sua atmosfera assorbono una piccola frazione della luce della stella. In base allo spettro di assorbimento misurato è possibile ricavare le specie chimiche presenti. Si è così riscontrato che il JWST sarebbe in grado di rivelare alcuni gas chiamati biomarcatori, come l'ozono e il metano, solo per i pianeti molto vicini alla Terra. "Anche sapendo già che si tratta di un pianeta di tipo terrestre dovremmo essere veramente fortunati per caratterizzarne l'atmosfera”, ha spiegato Kaltenegger. "Occorreranno molti transiti per arrivare a qualcosa; forse centinaia, anche per stelle distanti solo 20 anni luce.” Lo studio di Kaltenegger e Traub, accettato per la pubblicazione sulla rivista “The Astrophysical Journal” e disponibile online, ha preso in considerazione pianeti di tipo terrestre in orbita intorno a stelle simili al Sole: per ottenere un segnale rivelabile da un singolo transito, la stella e il pianeta dovrebbero essere molto vicini alla Terra. L'unica stella candidata è Alfa Centauri A, ma in tal caso non è stato trovato alcun pianeta, sebbene la tecnologia per rivelare i pianeti simili al nostro sia disponibile da poco tempo.
Lo studio considera poi i pianeti in orbita intorno a stelle classificate come nane rosse, chiamate anche di tipo M. queste sono le più abbondanti nella Via Lattea, molto più comuni di quelle gialle, o tipo G, come il Sole. Esse sono più fredde e fioche del Sole, il che rende la scoperta di un pianeta che transita di fronte a una stella M molto più facile.
“Le nane rosse vicine offrono la migliore possibilità di rivelare biomarcatori in un evento di transito”, ha commentato Kaltenegger. "Infine, lo studio delle immagini dirette, ovvero l'analisi dei fotoni potrebbe rivelarsi un metodo ancora più efficace della tecnica di transito per caratterizzare l'atmosfera di tipo terrestre”. (fc)
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Nell'alta stratosfera, esposti a radiazioni ultraviolette di altissima intensità, vivono mircorganismi che non si ritrovano a livello del suolo.
Tre nuove specie di batteri, che vivono nell'alta stratosfera, e che non sono presenti sulla superficie terrestre, sono stati identificati da ricercatori indiani nel corso di un esperimento allestito dall'ISRO (Indian Space Research Organization) in collaborazione con il Centro inter-universitario indiano per l'astronomia e l'astrofisica. Questi batteri - battezzati rispettivamente Janibacter hoylei, dal nome sell'astrofisico Fred Hoyle, Bacillus isronensis in onore dell'ISRO e Bacillus aryabhata dal nome dell'antico astronomo indiano Aryabhata - sono risultati estremamente resistenti alle radiazioni ultraviolette, che alle altezze a cui sono stati prelevati, fra i 21 e i 41 chilometri di quota, hanno un'intensità decisamente più elevata che a terra. Per raccogliere questi campioni è stato lanciato un pallone sonda di oltre 700.000 metri cubi di volume dalla National Balloon Facility di Hyderabad, gestita dal Tata Institute of Fundamental Research (TIFR). Il pallone sonda era dotato di contenitori perfettamente sterili che, dopo l'apertura alle diverse quote, venivano automaticamente immessi in un ambiente refrigerato con neon liquido per garantire la consevazione dei campioni prelevati. In tutto sono state raccolte 12 colonie batteriche e sei fungine buona parte delle quali mostravano un'affinità molto stretta con specie presenti a livello del suolo. Tre colonie batteriche rappresentavano invece specie completamente nuove. (gg)
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Supernove, una conferma per l'origine "stellare"
In corrispondenza della supernova indicata dalla sigla SN1993J, esplosa del 1993, si è trovato che non esiste più una supergigante, mentre è ancora presente la sua vicina.
Da dove vengono le supernove? Gli astronomi hanno dibattuto la questione per molti anni, ipotizzando che si tratti del frutto dell'esplosione di stelle. Ora l'ipotesi viene avvalorata da una serie di immagini ottenute dai ricercatori del Dark Cosmology Centre del Niels Bohr Institute dell'Università di Copenhagen, in Danimarca, e della Queens University a Belfast che dimostrano come due stelle supergiganti alla fine del loro ciclo vitale hanno dato luogo a supernove. Nel nucleo delle stelle, l'idrogeno di trasforma in elio per effetto della fusione nucleare, l'elio successivamente forma carbonio, altri elementi più pesanti e infine il ferro. Quando tutti gli atomi di idrogeno sono trasformati in elio, non vi è più disponibilità di combustibile nucleare e la stella muore. Inoltre, se la stella è molto massiccia, cioè dotata di massa almeno otto volte maggiore di quella del Sole, esplode come supernova.
Alcune stelle massicce, tuttavia, divengono prima supergiganti rosse, in virtù del fatto che hanno esaurito il combustibile al loro centro, ma l'energia viene prodotta ancora negli strati più esterni. In questa fase le stelle assumono dimensioni enormi, pari a circa 1500 volte quelle del Sole ed emettono molta più radiazione di centinaia di migliaia di soli. Finora però esisteva il dubbio che le supergiganti esplodessero come supernove. Secondo quanto riferiscono gli autori dell'articolo apparso sulla rivista “Science”, utilizzando le immagini ottenute con l'Hubble Space Telescope e con il Gemini Observatory, è stato possibile ora documentare che una di tali stelle è esplosa come una supernova, che si rende visibile nel cielo per un certo periodo di tempo dopo la sua esplosione prima che le sue giganti nubi di gas e polveri siano disperse. I ricercatori pertanto possono osservare la regione intorno alla posizione di una supernova molti anni dopo l'esplosione e determinare esattamente quale stella sia scomparsa. Per una di queste supernove, indicata dalla sigla SN1993J, esplosa del 1993, si è trovato che non esiste più una supergigante, mentre è ancora presente la sua vicina. (fc)
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Quel volto, così familiare e così irriconoscibile
La spiegazione del fenomeno può aiutare a migliorare i software di riconoscimento facciale, ma anche a capire la difficolta di riconoscimento di cui soffrono molti autistici.
La capacità dell'uomo di riconoscere i volti è sviluppatissima, tuttavia sono ancora molti gli aspetti del modo in cui ciò avviene che sfuggono alle neuroscienze e alla psicologia. Uno dei modi migliori per capire come funzioni un processo è quello di esaminarne le differenze con i casi in cui esso non va a buon fine. Per questo un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha pensato di studiare una classica situazione in cui a tutti capita di non riuscire a identificare un volto anche se questo è ben noto: quando cioè lo osserviamo sul negativo di una fotografia. "In questo caso non è stata tolta alcuna informazione, ma non di rado le facce diventano estremamente difficili da riconoscere", osserva Pawan Sinha, che ha diretto lo studio e firma con i collaboratori un articolo sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Nello studio i ricercatori hanno iniziato a studiare i rapporti di luce e buio nelle diverse zone del viso, scoprendo che in quasi tutte le condizioni di illuminazione normale gli occhi di una persona appaiono più scuri della fronte e dell'area della bocca. Hanno pertanto ipotizzato che la difficoltà di riconoscere i visi nei negativi sia legata alla distruzione di questa caratteristica molto stabile. Per testare l'ipotesi, Sinha e collaboratori hanno chiesto a una serie di soggetti di identificare le fotografie di persone molto famose in immagini positive, negative e di un terzo tipo, ossia in negativi nei quali però venivano ristabiliti i corretti rapporti di luminosità fra gli occhi e il resto del volto. E' così risultato che per queste immagini "chimeriche" il riconoscimento avveniva molto più facilmente rispetto ai negativi normali, ma anche rispetto ad altre immagini chimeriche nelle quali il corretto rapporto di luminosità non era stato ristabilito per l'area degli occhi, ma per altre parti del viso, come per esempio quella della bocca. Lo studio ha diverse ricadute. Studi precedenti hanno dimostrato che quando fissano una persona, i soggetti autistici tendono a concentrare l'attenzione sulla bocca, e ciò potrebbe quindi spiegare perché queste persone mostrano spesso una difficoltà di riconoscimento dei volti. La ricerca può inoltre condurre a un miglioramento degli algoritmi di riconoscimento visivo delle persone. (gg)
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Il linguaggio universale della musica tonale
Popolazioni che non avevano mai ascoltato in precedenza brani di musica tonale occidentale sono perfettamente in grado di riconoscere le emozioni di felicità, paura e tristezza che vi sono espresse.
Popolazioni indigene della foresta africana, che non avevano mai ascoltato in precedenza la radio, e quindi musica tonale occidentale. sono perfettamente in grado di riconoscere le emozioni di felicità, paura e tristezza espresse da brani di musica occidentale. Lo afferma una ricerca pubblicata on line sul sito della rivista "Current Biology", che dimostra come l'espressione musicale di queste tre fondamentali emozioni sia riconosciuta universalmente. "Questi risultati spiegano perché la musica occidentale si sia dimostrata così di successo in tutto il mondo, anche presso culture che non hanno mai enfatizzato il ruolo di espressione delle emozioni nella loro musica", osserva Thomas Fritz del Max-Planck-Institut per le scienze cognitive. L'espressione delle emozioni è una delle caratteristiche salienti della musica occidentale, e la capacità di veicolarle è visto in Occidente come una sorta di prerequisito perché essa possa essere apprezzata", spiegano i ricercatori. Ma in altre culture la musica viene spesso valutata sulla base della sua capacità di coordinazione dei gruppi nel corso di rituali. Studi precedenti avevano affrontato problemi analoghi studiando persone che avevano scarsa dimestichezza con la musica occidentale, essendo per esempio immersi in un ambiente musicale caratterizzato dalle sonorità della musica indiana. Tuttavia per sondare il livello di universalità della musica occidentale, è necessario che i soggetti testati siano completamente all'oscuro di essa, spiegano i ricercatori. Proprio per questo Thomas Fritz, Stefan Koelsch e collaboratori hanno intrapreso un faticoso viaggio per raggiungere le popolazioni Mafa, composte da circa 250 gruppi etnici, che vivono isolate fra le montagne della regione più settentrionale del Camerun. Facendo ascoltare brani di musica occidentale a gruppi di queste popolazioni che non ne avevano mai ascoltata, i ricercatori hanno così potuto dimostrare che la loro capacità di individuare l'espressione delle emozioni di gioia, paura e tristezza dava risultati che andavano ampiamente al di là di quelli che si sarebbero ottenuti in seguito a scelte casuali. (gg)
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Un puzzle fossile chiamato Hurdia victoria
L'ultimo pezzo del rompicapo, conservato presso lo Smithsonian National Museum, era stato dapprima classificato come un inusuale campione del predatore Anomalocaris.
Hurdia victoria è il nome scientifico attribuito a una specie simile a un crostaceo i cui resti fossili furono ritrovati per la prima volta nel 1912. Ora i ricercatori della Università di Uppsala, in Svezia, rivelano che il reperto costituisce solo una parte di un complesso e sconosciuto animale che potrebbe aver avuto un ruolo importante nell'origine degli artropodi, come illustrato sull'ultimo numero della rivista "Science”. I frammenti di fossili provengono dal sito di Burgess Shale, risalente a 505 milioni di anni fa, dichiarato Patrimonio dell'umanità dell'UNESCO e situato nello Stato della British Columbia, in Canada. I ricercatori Allison Daley e Graham Budd del Dipartimento di scienze della Terra descrivono nell'articolo l'immagine che hanno ricostruito, che è del tutto nuova e corrisponde a quella di un formidabile predatore. Sebbene i primi frammenti siano stati descritti circa un secolo fa, a quel tempo si postulò che appartenessero a un animale simile a un crostaceo. Non si capì infatti che altri frammenti facevano parte in effetti dello stesso corpo, mentre furono descritti come organismi indipendenti quali meduse, oloturie o altri artropodi. Tuttavia, spedizioni di raccolta svolte a partire dagli anni novanta hanno permesso di scoprire campioni più complessi e centinaia di pezzi isolati che hanno portato a ipotizzare che Hurdia fosse più di quanto sembrasse. L'ultimo pezzo del puzzle è stato un campione, il meglio preservato tra quelli noti, conservato presso lo Smithsonian National Museum of Natural History di Washington, che negli anni settanta e ottanta era stato classificato come un inusuale campione del predatore Anomalocaris. La nuova descrizione di Hurdia mostra mostra come essa sia in effetti collegata a Anomalocaris. Come l'Anomalocaris, Hurdia aveva un corpo segmentato con un arti aculeati e una struttura circolare della mascella con molti denti. La differenza con Anomalocaris è il possesso di un ampio carapace. Hurdia e Anomalocaris sono entrambi di un ramo filogenetico che ha poi dato origine agli artropodi, il phylum a cui appartengono insetti, crostacei, ragni e millepiedi. Il nuovo studio offre l'opportunità di analizzare importanti caratteristiche quali per esempio la struttura della testa e delle zampe. (fc)
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Più resistenti dell’acciaio e morbide come il caucciù, sopportano forti pressioni ma sono poco più pesanti dell’aria. Sono le nuove fibre artificiali descritte su Science.
Più resistenti dell'acciaio, morbide come il caucciù, poco più pesanti dell'aria. Sono le fibre artificiali formate da nanotubi di carbonio messe a punto dai ricercatori del NanoTech Institute dell'Università del Texas a Dallas. Le loro caratteristiche sono di tutto rispetto: possono espandersi e contrarsi migliaia di volte a temperature che vanno dai 190 fino a oltre i 1600 °C, sono trasparenti, buone conduttrici di corrente e flessibili. Il nuovo materiale, paragonato a dei muscoli, è stato presentato dai ricercatori Usa sulle pagine di Science.Le fibre cambiano forma e taglia in risposta a segnali chimici ed elettrici: possono dimostrare una durezza simile a quella del diamante e una resistenza simile a quella dell’acciaio nell’estensione, mentre, opportunamente caricate, nella direzione perpendicolare alla flessione risultano “morbide” quanto il caucciù. I nastri di carbonio, dello spessore di 11 nanometri, hanno una consistenza simile a quella di un gel, solidi, ma leggeri come l’aria (aerogel) grazie alla loro bassissima densità, e sono capaci di estendere la loro lunghezza o spessore originari del 220 per cento in pochi millisecondi.
Queste loro caratteristiche hanno scatenato la fantasia di molti ricercatori. La capacità di resistere a uno spettro di temperature così elevato candida queste fibre artificiali come materiale per la costruzione di parti di vettori areospaziali; quella di espandersi e contrarsi, e quindi di generare forza, hanno fatto pensare alla possibilità di costruire dei muscoli artificiali a partire da questi materiali. Ma i ricercatori dell'Università del Texas per ora si stanno concentrando sulle possibili applicazioni nel campo dell'ottica: dal momento che sono dei buoni conduttori e sono flessibili, queste fibre potrebbe essere usate per realizzare elettrodi per celle solari e diodi organici che emettono luce di cui si può controllare trasparenza e conduttività. (e.r.)
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L'ozono che fa male ai polmoni
Il gas, prodotto normalmente dalle automobili e nei processi industriali, aumenta il rischio di morte per malattie respiratorie. Lo studio su New England Journal of Medicine.
Se l'ozono che si trova nell'atmosfera ci protegge dai raggi ultravioletti, quello prodotto dai tubi di scappamento delle nostre automobili e dalle industrie danneggia i polmoni e aumenta il rischio di morte per malattie respiratorie. Lo si sa da poco. Fino ad ora, infatti, la presenza dell'ozono era stata identificata “soltanto” come causa di attacchi d'asma e problemi respiratori. Lo scorso anno, però, un rapporto del National Research Council statunitense affermava che l'esposizione al gas può causare anche la morte, e chiedeva all'Epa (Environmental Protection Agency) di condurre ricerche più approfondite a riguardo. Ed eccone una, pubblicata questa settimana sul New England Journal of Medicine. Micheal Jarrett e colleghi dell'Università della California di Berkeley hanno infatti reso noti i risultati del più grande studio a lungo termine sulla relazione tra esposizione a ozono “terrestre” e morte per malattie respiratorie. I ricercatori hanno scelto 96 città statunitensi dove il livello dell'ozono, soprattutto durante l'estate e la primavera, è particolarmente alto, e hanno analizzato i dati su 448.000 cittadini raccolti in 18 anni (dal 1982 al 2000). Durante questo periodo, circa 49.000 persone sono decedute per malattie cardiache e quasi 10.000 per malattie respiratorie. Incrociando le informazioni sulle cause di morte con quelle sulle concentrazioni di ozono delle città è risultato che maggiore è la concentrazione del gas e più alta è la mortalità per malattie respiratorie: per ogni incremento di 10 parti per milione del livello di ozono, il rischio di morte aumenta, in media, del 2,9 per cento (la concentrazione di ozono nelle città studiate va da un minimo di 33,3 a 104 parti per milione). Per fare un esempio, in una città come Riverside, in California, che presenta un alto livello del gas, le persone che muoiono per malattie respiratorie sono il triplo rispetto a San Francisco, dove il livello è basso. Le malattie cardiache, invece, non sembrano correlate ai livelli di ozono. Secondo Jerrett, il gas favorirebbe un'infiammazione dell'apparato respiratorio, rendendo le persone più soggette a infezioni come la polmonite. (f.v.)
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Una stimolazione elettrica efficace contro la depressione grave
Considerate la sua semplicità e la sua efficacia potrebbe essere utilizzata nel prossimo futuro come terapia coadiuvante nella depressione grave in ambiente ospedaliero o ambulatoriale.
È un dispositivo in grado di erogare una corrente continua a bassa intensità - tra 1 e 2 mA - il cuore tecnologico di un nuovo trattamento della depressione grave sviluppato da Alberto Priori, direttore del Centro clinico per la neurostimolazione della Fondazione Ospedale maggiore Policlinico Mangiagalli e Regina Elena e docente dell’Università degli studi di Milano in collaborazione con la Clinica Villa Santa Chiara di Verona che si è guadagnato la pubblicazione sulla rivista “Journal of Affective Disorders”. Si tratta della stimolazione transcranica in corrente continua (transcranial direct current stimulation, tDCS): applicando sullo scalpo due elettrodi per alcuni minuti, il trattamento permette, senza procurare dolore o fastidio al paziente, una buona percentuale di miglioramento dei stintomi. “Questa metodica, seppur ancora sperimentale, viste la sua semplicità e la sua efficacia potrebbe essere utilizzata nel prossimo futuro come terapia coadiuvante nella depressione grave in ambiente ospedaliero o ambulatoriale”, ha commentato Roberta Ferrucci, del Centro per la neurostimolazione di Milano, coautrice dell’articolo. Nel corso dello studio, la metodica è stata applicata a 14 soggetti - 13 donne e un uomo - di età compresa tra 37 e 67 anni, con applicazioni due volte al giorno per cinque giorni consecutivi. Il risultato è stato un marcato miglioramento dei sintomi che si è mantenuto per diverse settimane successivamente. “Le forme depressive farmacoresistenti, pur essendo una minoranza, costituiscono un rilevante problema per il Sistema sanitario nazionale: sono questi i casi in cui si sono registrati almeno tre tentativi consecutivi falliti di trattamento con farmaci differenti. La loro gestione è spesso complessa e necessita di essere affrontata in ambiente ospedaliero da equipe specializzate”, ha concluso Carlo Altamura, direttore dell’Unità operativa di Psichiatria della Fondazione. Ritengo che quando gli effetti della tDCS nella malattia depressiva grave saranno confermati in un’ampia casistica di pazienti, la metodica possa rappresentare un grande progresso nella gestione di tali malati, che sono spesso a elevato rischio di suicidio.” Per ora la sperimentazione prosegue con altri 250 pazienti reclutati presso la struttura della Clinica Villa Santa Chiara. (fc)
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Batteri che 'inalano' metalli pesanti
Il batterio Shewanella oneidensis riesca a estrarre ossigeno da composti metallici, una capacità che potrebbe essere sfruttata per il risanamento di siti contaminati.
Ricorrendo a particolari tecniche microscopiche, ricercatori della Ohio State University sono riusciti a capire come il batterio Shewanella oneidensis riesca a estrarre ossigeno da composti metallici. Lo studio, pubblicato online sul sito della rivista Applied and Environmental Microbiology, dimostra per la prima volta che Shewanella riesce a spostare proteine presenti all'interno del batterio per portarle al livello della membrana, dove possono entrare in contatto diretto con il metallo. Qui le proteine si legano agli ossidi del metallo che utilizzano come se fosse ossigeno. "Quando i batteri sono sepolti nel suolo o immersi nell'acqua, possono sfruttare i metalli ossidati per il soddisfare i loro bisogni energetici: E' un'antica forma di respirazione", osserva Brian Lower, uno degli autori dello studio. "Questo tipo di respirazione è affascinante dal punto di vista evolutivo, ma a noi interessa anche per cercare di sfruttare i batteri per risanare i terreni da composti dannosi come l'uranio, il tecnezio e il cromo." Lo studio è sponsorizzato dal Dipartimento dell'Energia americano, che spera di trovare nuove metodologie per trattare in particolare i sottoprodotti del plutonio derivati dalle armi nucleare smantellate e depositate nel sito di Hanford. Nei terreni circostanti questa località, osserva Lower, Shewanella è naturalmente presente e gli scienziati sperano di poterlo ingegnerizzare in modo da renderne più efficiente l'azione: "Se potessimo incrementare la capacità del batterio di ridurre l'uranio grazie a una maggiore produzione di queste proteine, potremmmo sperare un giorno di risanare questi siti contaminati." Il pericolo maggiore in questi siti, osserva Lower, è legato alla solubilità di questi pericolosi metalli, che possono finire nelle falde acquifere. Questi batteri hanno però la capacità di convertire i metalli pesanti in una forma non solubile, impedendo che si disciolgano e quindi trattenendoli sul posto in una forma solida stabile. (gg)
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Verso un vaccino per il citomegalovirus
Un trial dimostra che con una vaccinazione è possibile raggiungere un grado di protezione statisticamente significativo nei confronti del CMV materno: si tratta di un passo fondamentale verso l'obiettivo finale.
Ogni anno, migliaia di bambini in ogni nazione nascono con un deficit mentale, motorio o di udito in seguito all'infezione da citomegalovirus (CMV) che avviene ancora allo stato fetale. Ora, uno studio finanziato dal National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) degli Stati Uniti, che fa parte dei National Institutes of Health (NIH), ha coinvolto 441 donne negative al CMV con risultati che autorizzano un cauto ottimismo per la possibile realizzazione di un vaccino in grado di prevenire il CMV congenito. Le donne che nel corso del trial avevano ricevuto il vaccino sperimentale, infatti, hanno mostrato un rischio di contrarre il virus diminuito del 50 per cento rispetto al gruppo placebo, a cui era stata somministrata una soluzione salina. "Questa sperimentazione dimostra che con una vaccinazione è possibile raggiungere un grado di protezione statisticamente significativo nei confronti del CMV materno: si tratta di un passo fondamentale verso l'obiettivo finale”, ha spiegato Robert Pass, dell'Università dell'Alabama a Birmingham, coautore dell'articolo apparso sul “New England Journal of Medicine”, pur sottolineando che occorrerebbe un trial più ampio per confermare i risultati. In questo caso è stato utilizzato un vaccino sperimentale realizzato a partire da una singola proteina del CMV, la glicoproteina B, in grado di provocare una risposta immunitaria nell'ospite. Il candidato vaccino, fornito da Sanofi Pasteur, includeva un adiuvante sperimentale, denominato MF59, aggiunto al vaccino per migliorare la risposta immunitaria che deve essere suscitata. In passato, alcune caratteristiche della biologia del CMV avevano indotto un certo scetticismo sulla possibilità di prevenirne l'infezione tramite un vaccino, come sottolinea Pass. Il virus, infatti, si è adattato a persistere in una persona infettata e viene trasmesso facilmente tramite il contatto diretto tra diversi fluidi corporei come l'urina, il latte materno, le lacrime, il sangue, lo sperma e la mucosa vaginale. I soggetti sani, tipicamente non sperimentano sintomi dopo aver contratto l'infezione. L'organismo reagisce con una risposta intensa ma l'immunità non impedisce le successive reinfezioni se la persona torna in contatto con il virus. In sostanza, l'infezione naturale non determina nell'ospite una risposta sufficiente a eliminare completamente il virus. Al contrario, una volta che la persona è stata infettata, il virus persiste per tutta la vita. (fc)
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Meno insetti intorno a Chernobyl
Nella cosiddetta area di esclusione attorno a Chernoby sono stati registrati forti segnali di un declino delle popolazioni di insetti e aracnidi.
Nella cosiddetta area di esclusione attorno a Chernoby, che si estende per 30 chilometri di raggi a partire dal sito della vecchia centrale, ci sono forti segnali di un declino delle popolazioni di insetti e aracnidi, che appare correlato ai livelli di radiazione. E' questa la conclusione di uno studio condotto da Timothy Mousseau dell'Università della South Carolina, e da Anders Moller dell'Università di Parigi-Sud appena pubblicata sulla rivista "Biology Letters". E' più di un decennio che Mousseau sta studiando la zona di esclusione - ossia l'area contaminata attorno all'impianto che è stata evacuata subito dopo il disastro e che è rimasta praticamente priva di nuovi insediamenti umani – per seguire l'evoluzione delle popolazioni di piante, animali e insetti in quella regione. In pubblicazioni precedenti, i ricercatori avevano già segnalato il fatto come anche bassi livelli di radiazioni presenti nell'area avessero un impatto negativo sulle popolazioni di uccelli. Lo studio dedicato agli insetti, che è durato tre anni e ha preso in esame 700 siti differenti, ha rilevato una diminuzione anche di quattro ordini di grandezza, che è apparsa correlata all'intensità delle radiazioni anche dopo le correzioni dei dati con un'adegauta ponderazione di altri fattori rilevanti quali la tipologia del suolo, il tipo di habitat o l'altezza della vegetazione. La ricerca è stata condotta sia con tecniche tradizionali, per esempio il transennamento di aree specifiche e il successivo conteggio degli insetti e deli aracnidi presenti, sia con tecniche che sfruttavano le tecnologie GPS e dosimetri per la misurazione dei livelli di radiazione. "Abbiamo transennato aree contaminate a Chernobyl, altre aree contaminate in Bielorussia e aree non contaminate”, ha spiegato Mousseau. “Abbiamo trovato così uno schema fondamentale valido per tute le zone: il numero di organismi diminuisce all'aumentare della contaminazione.” La tecnica del conteggio, per quanto possa sembrare di tipo minimale, si dimostra invece “particolarmente sensibile”, osserva il ricercatore, in quanto permette di rendersi conto dei cambiamenti di struttura e livello di contaminazione nelle diverse aree, e “permette di confrontare aree relativamente pulite con aree più contaminate”. (gg)
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LHC, due esperimenti a guida italiana
L'esperimento CMS vedrà una nutrita partecipazione di nostri connazionali: circa 250, afferenti a 154 laboratori e sezioni dell'INFN sui 2500 scienziati provenienti da 138 università e centri di Ricerca di 38 paesi del mondo.
Sarà Guido Tonelli, ricercatore associato dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) a occupare la posizione di coordinatore internazionale dell'esperimento CMS (Compact Muon Solenoid) dell'LHC presso il CERN di Ginevra. Si tratta di un riconoscimento importante per la fisica del nostro Paese, tenuto conto che l'esperimento ATLAS – il secondo dei quattro del nuovo acceleratore di particelle ginevrino – sarà coordinato da Fabiola Gianotti. Guido Tonelli, classe 1950, si occupa di fisica delle alte energie dal 1978 e ha partecipato a ricerche presso il Fermilab di Chicago e lo stesso CERN (Svizzera). In particolare, si è dedicato ad alcune misure di precisione sui bosoni vettoriali intermedi, W e Z e sulla vita media dei mesoni “charmati”, alla determinazione del numero delle famiglie di neutrini leggeri e infine alla verifica sperimentale del Modello Standard delle particelle elementari. “Il fatto che anche un secondo grande esperimento del CERN sia guidato da un italiano ci riempie di orgoglio: è il risultato del voto di una collaborazione che comprende istituzioni scientifiche di 38 paesi del mondo. L'elezione sancisce l’eccellenza dei risultati ottenuti dal gruppo italiano che lavora all’esperimento CMS”, ha commentato il presidente dell’INFN, Roberto Petronzio. L'esperimento CMS vedrà una nutrita partecipazione di nostri connazionali – circa 250, afferenti a 154 laboratori e sezioni dell'INFN sui 2500 scienziati provenienti da 138 università e centri di Ricerca di 38 paesi del mondo. Posto nelle profondità del Massiccio del Jura, in una caverna 100 metri dalla superficie, CMS andrà alla ricerca del fantasmatico bosone di Higgs e di partner supersimmetrici delle particelle elementari, la cui rivelazione potrebbe consentire di spiegare la presenza della materia oscura nell'universo. (fc)
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L'antrace? Non fu colpa di Colombo
Il batterio non giunse nelle Americhe con i Conquistadores, ma con le prime colonizzazioni umane del Nuovo Continente, circa 13.000 anni fa.
Quando gli europei invasero le Americhe portarono con loro molte malattie del Vecchio Continente che decimarono i nativi americani: sifilide (vedi Galileo), vaiolo, difterite, colera, tifo, per citarne alcune. Tra queste si pensava vi fosse anche l'antrace. Ma una nuova ricerca apparsa su Plos One sembra ora sollevare i Conquistadores almeno da questa responsabilità. Secondo nuove analisi genetiche, condotte dalla Northern Arizona University (Usa), il batterio giunse infatti nel nuovo continente almeno 13 mila anni prima dell'arrivo di Cristoforo Colombo, con le prime colonizzazioni umane, quando l’area tra la Siberia e l’Alaska (oggi corrispondente allo Stretto di Bering) era ghiacciata e percorribile (vedi Galileo).L'antrace può sopravvivere quiescente nel suolo per decenni, sotto forma di spore; quando queste vengono inalate dagli animali, i batteri si “risvegliano” e si moltiplicano all'interno dell'organismo ospite, fino a causarne la morte. Sulle rotte seguite dalle carovane e dalle mandrie nel Far West, per esempio, è ancora possibile trovare le spore. Precedenti ricerche avevano dimostrato che il batterio si è evoluto in Africa. Secondo Paul Keim della Northern Arizona University, coautore dello studio, è probabile che le spore abbiano poi "viaggiato" insieme agli esseri umani che trasportavano pellame attraverso l'Africa del Nord e l'Eurasia. Le nuove analisi genetiche su oltre 380 ceppi non solo confermano queste ipotesi, ma mostrano anche che le forme ritrovate dal Nord del Canada al Messico differiscono per oltre 106 mutazioni da quelle europee: una differenziazione che non può essere avvenuta in pochi secoli, e che indica la presenza dell'antrace in Canada almeno 13.000 anni fa. “La ricostruzione filogenetica dei ceppi americani mostra un gradiente (aumento di accumulo di mutazioni, ndr.) da Nord a Sud”, spiega Keim: questo suggerisce che il batterio entrò con gli esseri umani che giungevano da Nord”. Lo studio rivela anche che tutte le forme più recenti derivano da un unico ceppo “antenato”. (t.m.)
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Identificata la "firma" della coscienza
Quattro differenti "marcatori" elettrofisiologici, fra loro convergenti e complementari, caratterizzano il pasaggio di un'informazione allo stato di coscienza da uno stato pre-conscio.
Quattro specifici, distinti processi si combinano per dare luogo alla "firma" che contraddistingue quell'attività cerebrale che noi esperiamo come coscienza. Lo dimostra una ricerca pubblicata sull'ultimo numero della rivista on line ad accesso pubblico PLoS Biology in cui Stanislas Dehaene, Lionel Naccache, Raphael Gaillard e collaboratori dell'INSERM, a Gif sur Yvette, in Francia, hanno studiato l'attività cerebrale di persone a cui erano stati presentati due differenti tipi di stimoli, uno percepibile coscientemente, l'altro no. L'esperimento è stato possibile grazie alla collaborazione di diversi pazienti che per la terapia di gravi forme di epilessia dovevano comunque essere sottoposti a un intervento per il posizionamento di una serie di micro-elettrodi nel cervello, rendendo così possibile la registrazione, con una risoluzione spaziale e temporale mai ottenuta in precedenza, dell'attività elettrofisiologica intracerebrale. I ricercatori hanno presentato loro su un monitor una serie di parole "mascherate" e non mascherate mentre misuravano i cambiamenti nell'attività cerebrale e il livello di consapevolezza della loro visione delle parole. Confrontando la risposta elettrofisiologica dei neuroni ai due differenti tipi di stimoli, i ricercatori hanno così potuto isolare quattro differenti marcatori elettrofisiologici fra loro convergenti e complementari che caratterizzano l'accesso di un'informazione alla coscienza 300 millisecondi dopo la percezione. Tutte le misure hanno lasciato intravedere un coinvolgimento in uno stato di riverberazione di attività cerebrale a vasto raggio. "Questo lavoro suggerisce che una più matura concezione dei processo di coscienza dovrebbe considerare, invece di un unico marcatore (il correlato neuronale della coscienza). Uno schema di attivazione distribuito e coerente dell'attività cerebrale", spiega Lionel Naccache. I risultati vanno a corroborare il modello di coscienza che prevede l'esistenza di uno spazio di lavoro globale, e che ipotizza che un'informazione in arrivo diventi cosciente quando vengono soddisfatte tre condizioni. In primo luogo, l'informazione deve essere rappresentata da reti di neuroni sensoriali, come quelli della corteccia visiva primaria. Inoltre, la rappresentazione deve durare sufficientemente a lungo per avere accesso al (o "arrivare all'attenzione del") secondo stadio di elaborazione distribuita nella corteccia cerebrale, il principale centro di associazione fra tipi differenti di informazione. Infine, questa combinazione di propagazione dell'informazione "dal basso verso l'alto" e di amplificazione dell'informazione "dall'alto verso il basso" deve innescare, attraverso l'attenzione, un'attività coerente fra differenti centri cerebrali. Attività coerente che sarebbe quella, secondo il modello, che esperiamo come coscienza. Gli autori sottolineano che, secondo questo modello, la coscienza è sempre coscienza "di" qualcosa e che non esiste uno stato di coscienza "puro" svincolato dal contenuto del pensiero. (gg)
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Le nanosonde contengono l'anticorpo erceptina, usato nel trattamento del cancro metastatico: iniettate nel corpo in soluzione salina, andrebbero a vincolarsi ai marcatori proteici sulla superficie delle cellule tumorali.
Una nanosonda in grado di localizzare i tumori, e che in futuro potrebbe essere ingegnerizzata per aggredire le cellule tumorali, rilasciando in modo molto mirato molecole di farmaco: è questo il risultato di una ricerca condotta da Joseph Irudayaraj, docente di ingegneria agricola e biologica presso la Purdue University. Finora, nei laboratori sono state sviluppate sonde che sfruttano nanobarre d'oro o particelle magnetiche: le nanosonde di Irudayaraj invece sfruttano entrambe le tecnologie, rendendo più agevole il tracciamento con differenti sistemi di imaging via via che si muovono nell'organismo verso le cellule cancerose. Le particelle magnetiche infatti possono essere rivelate utilizzando la tecnica di risonanza magnetica (MRI), mentre le nanosbarre d'oro sono luminescenti e possono essere tracciate grazie alla microscopia, un processo più sensibile e preciso. L'MRI per contro ha il vantaggio di poter arrivare più in profondità nei tessuti, ampliando il potenziale campo di applicazione della nuova tecnica. In sostanza, le nanosonde, delle dimensioni 1000 volte più ridotte di un capello umano, contengono l'anticorpo erceptina, utilizzato nel trattamento del cancro metastatico. Esse verrebbero iniettate nel corpo in soluzione salina, e l'erceptina le indurrebbe a vincolarsi ai marcatori proteici sulla superficie delle cellule tumorali. "Quando la cellula esprime un marcatore proteico complementare all'erceptina, questa vi si può attaccare, rilasciando un farmaco; ora stiamo sviluppando proprio la tecnologia che consentirà il rilascio. "Le nuove sonde così realizzate sono state testate in cellule in coltura, come descritto in un articolo pubblicato sull'ultimo numero della rivista “Angewandte Chemie”. Il prossimo passo, secondo quanto dichiarato dai ricercatori, dovrà essere una serie di test nel modello murino per determinare la dose e la stabilità delle sonde. (fc)
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All'universo piace la sinistra
Anche nei meteoriti è stata rilevata una marcata prevalenza di amminoacidi levogiri rispetto a quelli destrogiri.
Gli amminoacidi, i "mattoni" costitutivi delle proteine, possono formarsi in due forma speculari, che prendono il nome in base alla direzione in cui in grado di polarizzare la luce incidente. E' noto che sulla Terra prevale ampiamente la forma levogira, che risulta essere anche l'unica biologicamente attiva. La ragione di questa preferenza non è chiara, ma ora Daniel Glavin e Jason Dworkin, del Goddard Space Flight Center della NASA, analizzando alcuni meteoriti extraterrestri sono giunti alla conclusione che la preferenza per la "sinistra" non sarebbe una caratteristica del nostro pianeta o della particolare forma in cui si è sviluppata la vita sulla Terra, ma che essa si sarebbe manifestata ben prima del suo sviluppo e che riguarderebbe quanto meno l'intero Sistema solare. Come riferiscono in un articolo pubblicato sull'ultimo numero dei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), o ricercatori hanno in particolare confrontato il rapporto fra amminoacidi levogiri e destrogiri in diversi campioni di meteoriti rinvenuti in Antartide, ipotizzando che, in assenza di contaminazioni esterne, il rapporto fra le due forme avrebbe dovuto attestarsi attorno al 50 per cento. Contrariamente all'ipotesi, i ricercatori hanno trovato un marcato sbilanciamento in favore degli amminoacidi levogiri in due meteoriti su tre.
Confrontando la composizione chimiche dei meteoriti, i ricercatori hanno ipotizzato che la selezione degli amminoacidi levogiri sia avvenuta in seguito a reazioni a lungo termine con tracce di acqua presenti sulla superficie del meteorite stesso. Secondo gli autori, proprio l'arrivo dallo spazio di questo eccesso di amminoacidi levogiri trasportati dai meteoriti potrebbe aver influenzato l'uso esclusivo di questa loro forma per lo sviluppo della vita. (gg)
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Un gruppo di ricercatori dell'Università di Bonn sta ricostruendo il profumo usato dalla regina Hatshepsut, che assunse il titolo di faraone nel 1479 a.C. circa.
Un gruppo di ricercatori dell'Università di Bonn sta ricostruendo il profumo usato dalla regina Hatshepsut, che assunse il titolo di faraone nel 1479 a.C. circa, prima come reggente del figliastro Thutmosi III, che all'epoca aveva solo tre anni, ma che tenne per se per oltre 20 anni. “ Hatshepsut tenne sistematicamente lontano dal potere Thutmosi”, spiega Michael Höveler-Müller, curatore del Museo egizio dell'Università di Bonn. Il flacone che ora stanno esaminando gli esperti tedeschi reca impresso il nome della regina e si ritiene pertanto che le appartenesse. Il vasetto è molto ben conservato: “Per questo abbiamo pensato che farlo esaminare dal Dipartimento di radiologia della clinica universitaria. Per quanto ne so, non era mai stato fatto”, spiega Höveler-Müller. All'analisi radiologica sono apparsi chiaramente distinguibili residui secchi di un fluido. “Ora i nostri farmacologi stanno esaminando questi sedimenti, e i risultati dovrebbero essere disponibili entro un anno.” "Pensiamo che fosse fondamentalmente a base di incenso, il profumo degli dei”, prosegue Michael Höveler-Müller. L'idea nasce dal fatto che, nel corso del suo regno, Haptshepsut intraprese una spedizione nella regione di Punt, corrispondente all'attuale Eritrea, da cui gli egizi erano soliti importare fin dal III millennio a.C. ebano, avorio, oro e, appunto, incenso. Sembra che la spedizione sia tornata con un grande carico di piante di incenso che Hatshepsut poi piantò in prossimità del suo monumento funebre. I ricercatori ora sperano di riuscire a ricostruire il profumo che vi era contenuto, per ridare vita all'essenza prediletta della regina a 3500 anni di distanza dalla sua morte. Hatshepsut morì nel 1457 a.C. L'analisi della mummia attribuitale ha mostrato che all'epoca aveva un'età compresa fra i 45 e i 60 anni, che era sovrappeso, e che soffriva di diabete, cancro e artrite. (gg)
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Trappola mortale per i piccoli dinosauri
I resti suggeriscono che gli individui ancora immaturi venissero lasciati badare a loro stessi mentre gli adulti erano occupati nella costruzione del nido o nella cova delle uova.
Un branco di giovani dinosauri simili a uccelli hanno trovato la morte nei fangosi margini di un lago circa 90 milioni di anni fa, secondo quanto annunciato da un gruppo di paleontologi cinesi e statunitensi che hanno scavato in un sito del Deserto del Gobi, nella parte occidentale della Mongolia interna. L'improvvisa morte degli animali in una trappola di fango fornisce una rara istantanea del loro comportamento sociale. Composto soltanto da esemplari giovani di una singola specie di dinosauri ornitomimidi (Sinornithomimus dongi), il branco suggerisce che gli individui ancora immaturi venissero lasciati badare a loro stessi mentre gli adulti erano occupati nella costruzione de nido o nella cova delle uova. "Non c'erano adulti intorno, questi cuccioli scorrazzavano da soli”, ha spiegato Paul Sereno, professore dell'Università di Chicago ed esploratore del National Geographic e coautore dell'articolo apparso sulla rivista “Acta Palaeontologica Polonica”. Le prime ossa vennero scoperte da un geologo cinese nel 1978 alla base di una piccola collina in una desola regione del Deserto del Gobi e circa 20 anni fa un gruppo sino-giapponese estrasse i primi scheletri, battezzando il dinosauro Sinornithomimus ("che somiglia a un uccello cinese"). Sereno e colleghi hanno seguito lo scavo di uno scheletro dopo l'altro fino a penetrare in profondità nella base della collina. Complessivamente, sono stati estratti 25 individui di età compresa tra uno e sette anni, come determinato dagli anelli di crescita annuale delle loro ossa. Il gruppo ha poi registrato in meticolosamente la posizione di tutte le ossa e i dettagli degli strati di roccia per cercare di comprendere in che modo cosi tanti individui di una stessa specie siano periti nello stesso luogo. Gli scheletri mostrano un ottimo stato di conservazione e il fatto che siano tutti nella stessa direzione fa supporre che siano morti anche entro un arco temporale molto breve. I dettagli forniscono le prove di una piccola tragedia. "Gli animali hanno subito una morte lenta in una trappola di fango, e la loro agitazione è servita solo ad attrarre predatori o animali che si nutrivano di carogne”, ha concluso Sereno. Di solito gli eventi atmosferici, l'azione di altri animali o il trasporto di ossa cancellano qualunque prova diretta delle cause di morte. Perciò questo sito è unico per ricchezza di dettagli sugli animali e sulla loro morte.” (fc)
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Un approccio "naturale" alla ricerca del vaccino anti-HIV
Un vaccino efficace contro l'HIV potrebbe derivare da un approccio sfrutti cioè un ampio spettro di anticorpi naturali, come nei rari pazienti naturalmente resistenti, piuttosto che uno solo ingegnerizzato in laboratorio.
Per 25 anni I ricercatori hanno cercato senza riuscirci di sviluppare un vaccino contro l'HIV, primariamente focalizzandosi su un limitato numero di "super anticorpi” per arginare il virus prima che si diffondesse. Finora però, il “proiettile magico” si è dimostrato impossibile da produrre nell'organismo. Ora in un articolo pubblicato online sul sito di “Nature”, gli scienziati della Rockefeller University hanno pensato a un nuovo approccio: hanno infatti identificato un diverso pool di anticorpi nei pazienti con Hiv a lenta progressione, che sono in grado di tenere sotto controllo il virus grazie a un'azione combinata, proprio come farebbe un singolo “super-anticorpo”. Mostrando la dinamica e naturale risposta immunitaria di questi pazienti eccezionali, la ricerca, guidata da Michel C. Nussenzweig, del Laboratorio di Immunologia molecolare, suggerisce che un vaccino contro l'HIV efficace potrebbe derivare da un approccio simile,che sfrutti cioè un ampio spettro di anticorpi naturali piuttosto che uno solo ingegnerizzato in laboratorio. I ceppi di HIV hanno la capacità di mutare rapidamente, rendendosi avversari particolarmente ostici per il sistema immunitario dell'ospite. Ma un elemento viene condiviso praticamente da tutti i ceppi: una proteina dell'involucro chiamata gp140, necessaria per infettare le cellule. Precedenti ricerche hanno mostrato che quattro anticorpi ingegnerizzati in modo casuale, capaci di bloccarre l'attività di tale proteina, sono in grado di prevenire l'infezione in cellule in coltura, ma tutti i tentativi per indurre l'organismo umano a produrli sono falliti. Così Johannes Scheid ha puntato l'attenzione sugli anticorpi prodotti da sei persone infettate dal virus, il cui sistema immunitario sembrava aver ingaggiato una strenua resistenza al virus. Il fenomeno si verifica nel 10-20 per cento di tutti i pazienti, e porta a un controllo della proliferazione virale e a una progressione molto lenta della malattia. Le loro cellule B memoria producono alti livelli di anticorpi virali, ma finora nessuno è riuscito a comprendere appieno in che modo riescano a essere così efficaci. In quest'ultima ricerca, da campioni di sangue di questi soggetti Scheid e colleghi hanno isolato 433 anticorpi che hanno come bersaglio la proteina dell'involucro, e li hanno clonati e prodotti in grandi quantità analizzando quanto ciascuno di essi fosse efficace nel neutralizzare il virus.
Nel processo, è stata identificata una nuova struttura all'interno di tale proteina, chiamata gp120 core, che non era mai stata riconosciuta come potenziale bersaglio degli anticorpi.
Come ha spiegato lo stesso Scheid, questi anticorpi hanno in comune la capacità di neutralizzare il virus, ma ciascuno di essi ha una limitata capacità di combatterlo. Una strategia terapeutica basata su questa sinergia avrebbe anche il vantaggio di riconoscere un'ampia gamma di ceppi di HIV, il che indica come la loro diversità possa costituire un notevole vantaggio, tenuto conto della capacità del virus di mutare. (fc)
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L'Uomo di Pechino ha 200.000 anni in più
Una nuova tecnica di datazione indica che i fossili asiatici dell'H. erectus sono molto più antichi di quanto finora stimato. Lo studio su Nature.
Datazione da rivedere per l'Homo erectus e molti conti da rifare per gli antropologi. I fossili del cosiddetto Uomo di Pechino, ritrovati nelle grotte di Zhoukoudian (nei pressi della metropoli cinese) nel 1918 ed attribuiti, appunto, ad H. erectus, sono almeno 200.000 anni più antichi di quanto si credeva. Lo affermano i geologi della Nanjing Normal University (Cina) in un articolo che si aggiudica la copertina diNature di questa settimana. Gli scavi degli anni Venti avevano riportato alla luce i resti - compresi sei teschi - di oltre 50 individui e circa 17.000 artefatti (pietre): la più grande testimonianza fossile dell’H. Erectus nel mondo. Le datazioni di questi reperti, su cui ci si è basati finora, collocavano la specie tra i 230.000 e i 500.000 anni fa. Ora, invece, lo studio del gruppo guidato da Guanjun Shen dimostrerebbe che i fossili si collocano tra i 680.000 e i 780.000 anni fa. La nuova datazione implica che H. erectus, la prima specie di ominidi a migrare fuori dall'Africa - viveva in un clima più freddo di quanto finora pensato: lo studio, infatti, proverebbe la sua presenza nell’Asia dell’Est durante i periodi sia glaciali sia interglaciali.
Esistono diverse tecniche per datare i record fossili, ma la mancanza di metodi specifici i ritrovamenti in grotte ha limitato l’accuratezza delle misurazioni di questi particolari resti. Finora la tecnica più utilizzata è stata quella magnetostratigrafica, che sfrutta la proprietà di alcuni sedimenti di “registrare” la direzione del campo magnetico terrestre nel momento in cui si formano. Shen e colleghi hanno invece applicato un metodo di datazione relativamente nuovo messo a punto insieme a Darryl Granger della Pardue University (Usa), basato sul decadimento radioattivo degli isotopi di alluminio e berillio inclusi nei frammenti di quarzo. Per le analisi è stato utilizzato uno spettrometro di massa e il metodo è stato applicato con successo sui sedimenti e su tre attrezzi. La radiodatazione utilizzata si basa, in particolare, sull'alluminio-26 e sul berillio 10: questi isotopi sono il risultato di normali reazioni chimiche indotte dai i raggi cosmici che penetrano nelle rocce della superficie terrestre. Quando i vecchi sedimenti sono ricoperti dai nuovi, gli isotopi non vengono più prodotti e quelli esistenti cominciano a decadere. Il tasso di decadimento è noto e dalla “conta” degli isotopi presenti è possibile quindi risalire al momento in cui i sedimenti sono stati nascosti alla luce del Sole. Secondo Susan C. Antón, del Center for the Study of Human Origins della New York University, lo studio suggerisce che l'Uomo di Pechino non solo era fisicamente adatto a sopravvivere in un periodo glaciale, ma che possa aver sviluppato comportamenti di adattamento alle condizioni climatiche avverse: “Non possiamo avere prove dell'uso di fuochi o indumenti, ma questo non esclude che l'Uomo di Pechino non li utilizzasse”. (f.v.)
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Verso un'analisi 'topografica' del DNA
L'analisi della sua struttura tridimensionale indica come le regioni del genoma non codificanti ma funzionalmente attive siano il doppio di quelle finora considerate.
Un nuovo modo di rilevare le regioni funzionali del DNA, che coinvolge l'osservazione della struttura in 3D del DNA, e non soltanto la sequenza di basi. è stato messo a punto da un gruppo di ricercatori dei National Institutes of Health (NIH), del National Human Genome Research Institute (NHGRI), e dalla Boston University, che lo illustrano in un articolo pubblicato in anteprima online sul sito di "Science". Questo nuovo metodo "topografico" prevede l'identificazione di tutte i ripiegamenti, le anse, le concavità del genoma umano per confrontarle con le caratteristiche strutturali degli elementi corrispondenti rilevabili in altre specie. E' verosimile, osservano i ricercatori, che le caratteristiche strutturali conservate in molte specie abbiano un ruolo importante nelle funzioni dell'organismo, mentre quelle che sono cambiate potrebbero avere un significato minore. "Il nuovo approccio rappresenta un esaltante progresso che accelererà i nostri sforzi di identificazione degli elementi funzionali del genoma. che rappresenta una delle maggiori sfide della genomica di oggi", ha commentato Eric Green. Insieme alle continue innovazioni nel sequenziamento del DNA, questo approccio topografico allargherà i nostri orizzonti nel tentativo di usare le informazioni del genoma per la salute dell'uomo."
Nello studio, i ricercatori hanno confrontato la topografia del genoma umano con quella di altre 36 specie di mammiferi, fra le quali il topo, il coniglio, l'elefante e lo scimpanzé. In questo modo hanno trovato che circa il 12 per cento del genoma umano non codificante sarebbe funzionalmente significativo, vale a dire una percentuale doppia rispetto a quella stimata ricorrendo a metodi che si limitano confrontare le sequenze di DNA. I ricercatori osservano infatti che non sempre la sequenza di basi del DNA rappresenta un buon indicatore di funzionalità. Hanno infatti scoperto che sequenze di DNA molto simili possono assumere forma topografiche estremamente differenti, un fatto che può avere un impatto significativo sulla loro possibilità di essere o meno funzionalmente attive.
D'altra parte, sequenze differenti possono assumere conformazioni topografiche molto simili e svolgere funzioni analoghe. La conclusione dei ricercatori è che in molti casi la struttura tridimensionale del DNA può essere un fattore predittivo molto più preciso della funzionalità di una sequenza di DNA. (gg)
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Come cambia il fitoplancton antartico
La Penisola Antartica si sta riscaldando più velocemente di qualunque altra parte del mondo durante l'inverno e i cambiamenti stanno avendo un impatto sul primo anello della catena alimentare.
Via via che il clima freddo e asciutto della Penisola antartica diventa sempre più caldo e umido, il fitoplancton, il primo anello della catena alimentare della fauna marina va diminuendo nella parte nord della penisola e aumentando in quella sud, come sostengono i ricercatori della Rutgers University Martin Montes-Hugo e Oscar Schofield sull'ultimo numero della rivista “Science”. Il loro articolo “Recent Changes in Phytoplankton Communities Associated with Rapid Regional Climate Change Along the Western Antarctic Peninsula”, traccia infatti un quadro esaustivo a partire dagli ultimi 30 anni di dati ottenuti da satellite. La Penisola Antartica è la regione più settentrionale dell'Antartide che si potende verso la Terra del Fuoco, l'estremo lembo meridionale del Sud America. Complessivamente, i livelli di fitoplacton della regione sono diminuiti del 12 per cento negli ultimi tre decenni. "La novità è che stiamo rilevando per la prima volta un cambiamento nella concentrazione e nella composizione del fitoplancton lungo le coste della Penisola Antartica associata a una modificazione a lungo termine del clima”, ha commentato Montes-Hugo. "Questi cambiamenti possono spiegare in parte l'osservata diminuzione di alcune popolazioni di pinguini.” Alcune ricerche hanno infatti evidenziato come le popolazioni di pinguini di Adelia, le cui abitudini di vita richiedono un clima molto freddo, si siano ridotte drasticamente in anni recenti nella parte settentrionale della penisola, mentre le popolazioni di pinguini sub-antartici, come i pinguini della specie Pygoscelis antarctica sono aumentati. "Ora sappiamo che i cambiamenti climatici stanno avendo un impatto sulla prima parte della catena alimentare” ha spiegato Hugh Ducklow, coautore dell'articolo e condirettore dell'Ecosystems Center del Marine Biological Laboratory di Woods Hole, nel Massachusetts. Gli scienziati hanno da tempo notato che la Penisola Antartica si sta riscaldando più velocemente di qualunque altra parte del mondo durante l'inverno. Secondo Montes-Hugo, "Nel Nord, la copertura di ghiaccio ha raggiunto il livello minimo degli ultimi anni accompagnato da un più intenso mescolamento della colonna d'acqua, dovuta al vento, e da una maggiore nuvolosità”, ha concluso Montes-Hugo. "Tali fattori comportano meno luce e meno luce significa meno fotosintesi e meno fitoplancton. Ciò che sta avvenendo invece nella parte meridionale è che c'è meno ghiaccio marino, ma anche meno mescolamento e meno nubi, il che significa acque più illuminate, più fotosintesi e più fitoplancton.” (fc)
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Documentata la materia oscura intorno a galassie nane
I dati ottenuti permettono di ipotizzare che il contenuto di materia oscura nelle galassie nane sia maggiore che in quelle a spirale, come la Via Lattea.
Grazie agli strumenti del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA è stata trovata evidenza sperimentale di galassie avvolte da aloni di materia oscura. Spiando nel tumultuoso cuore del vicino ammasso di Perseo, l'Advanced Camera for Surveys di Hubble ha infatti permesso di scoprire un'ampia popolazione di piccole galassie, 29 per l'esattezza, distanti da noi 250 milioni di anni luce, 17 delle quali non erano finora note.Tali oggetti sono rimasti intatti mentre le galassie di maggiori dimensioni intorno sono state trascinate via delle forze gravitazionali di altre galassie più distanti. Le immagini di Hubble forniscono ulteriori prove che le galassie indisturbate sono immerse in un alone di materia oscura che le protegge dal disordinato ambiente circostante. La materia oscura, com'è noto, è stata postulata dai cosmologi per rendere conto della massa mancate dell'universo, invisibile ma deducibile dalle leggi della fisica applicata alla dinamica delle galassie. "Siamo rimasti sorpresi di trovare così tante galassie nane nel nucleo di questo ammasso che erano così regolari da non mostrare segni evidenti di disturbi gravitazionali”, ha commentato l'astronomo Christopher Conselice dell'Università di Nottingham, nel Regno Unito, leader del gruppo che ha raccolto le osservazioni di Hubble. "Queste nane sono galassie estremamente antiche, e sono rimaste all'interno dell'ammasso per molto tempo. Se qualcosa fosse stato in grado di perturbarle sarebbe già successo." Proprio per questo motivo devono essere dominate dalla materia oscura.
"Con questi risultati non è possibile dire se il contenuto di materia oscura delle galassie nane sia maggiore di quello delle galassie a spirale, come per esempio la Via Lattea”, ha concluso Conselice. "Tuttavia, il fatto che le galassie a spirale siano distrutte nei cluster mentre le nane non lo siano suggerisce che si tratti di un'ipotesi plausibile.” (fc)
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Alzheimer: un gene 'cattivo'... che può proteggere
Scoperta una mutazione in un gene nei portatori omozigoti per quell'allele provoca la malattiia, me che negli eterozigoti fornisce uno scudo protettivo.
L'Alzheimer rappresenta oggi la forma più frequente di demenza. Solitamente la malattia si presenta in modo sporadico, ma una piccola percentuale mostra un carattere di familiarità, risultando legata a mutazioni nei geni dei precursori Aβ delle proteine (APP), presenilina 1 o presenilina 2 . Queste mutazioni identificano un aumento nella aggregazione e/o nella produzione di Aβ, e hanno uno schema di trasmissione ereditaria autosomica dominante, ossia basta che un solo allele sia mutato perché si manifesti la malattia. Ora uno studio condotto da ricercatori dell'Istituto Carlo Besta di Milano e dell'Istituto Mario Negri, diretti da Giuseppe Di Fede e Fabrizio Travaglini, pubblicato su "Science", è riuscito a identificare una nuova mutazione di APP che mostra invece di essere trasmessa in modo autosomico recessivo: essa dà luogo alla malattia solamente quando entrambi gli alleli del gene interessato sono difettosi. Per studiare i meccanismi con cui la mutazione provoca l'insorgenza della patologia, i ricercatori hanno usato modelli cellulari, e peptidi Aβ sintetici dotati e non dotati del cambiamento amminoacidico indotto dalla mutazione genetica. L'incubazione della Aβ con la sequenza umana normale ha prodotto fibrille amiloidi simili a quelle che si depositano nel cervello dei pazienti affetti da Alzheimer. Il peptide che conteneva la nuova mutazione era però molto più propenso a provocare la formazione delle fibrille di proteina amiloide rispetto alla versione normale.
La cosa più significativa è stata però che se venivano incubati assieme la forma normale e quella mutante del peptide non si aveva alcuna formazione delle placche amiloidi da parte di nessuna delle due forme. Ciò, osservano i ricercatori, indica che le persone che sono eterozigoti rispetto a questi due alleli non svilupperanno la malattia neppure in età molto tarda. I nuovi dati offrono quindi la possibilità di sviluppare nuove strategie terapeutiche basate su peptidi Aβ modificati. (gg)
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L'idea di base è stata quella di sfruttare le geometrie atomiche introducendo artificialmente tensioni e rilassamenti capaci di modificarne l'efficacia durante la reazione catalizzata.
Si è guadagnato la copertina della rivista “Journal of American Chemical Association” un recente lavoro del laboratorio TASC di Trieste e delle Università di Trieste e Vienna in cui sono state osservate in tempo reale e con un dettaglio mai raggiunto in precedenza le trasformazioni subite da un catalizzatore mentre svolge le sue funzioni e l'effetto che esse hanno sulla sua efficienza. Con questo studio, i ricercatori Cristina Africh, Martina Corso, Carlo Dri, Giovanni Comelli del laboratorio TASC dINFM-CNR e del Dipartimento di Fisica dell’Università di Trieste, Friedrich Esch del TASC, e Lukas Kohler, Tomas Bucko e Georg Kresse dell'Università di Vienna hanno perseguito l'obiettivo di ottenere catalizzatori meno costosi, privi cioè di elementi rari come il rodio e il platino, ma comunque più efficienti di quelli convenzionali in uso attualmente. L'idea di base è stata quella di sfruttare in modo opportuno le geometrie atomiche con un processo di “strain”, ovvero introducendo artificialmente tensioni e rilassamenti, in grado di modificarne l'efficacia anche durante la stessa reazione catalizzata. Il lavoro, in sostanza, è una prima analisi dettagliata di questo fenomeno e dei suoi effetti su un catalizzatore modello che produce acqua se esposto a idrogeno, ne hanno seguito in tempo reale i cambiamenti causati dalla reazione chimica e le variazioni di funzionamento implicate. “È stato essenziale seguire i meccanismi di reazione fino al dettaglio atomico: per sfruttare gli effetti dello strain a nostro vantaggio, infatti, dobbiamo capirne per intero le implicazioni, cioè come esso agisca sul catalizzatore passo passo durante la reazione”; ha commentato Cristina Africh. “Si tratta di una conoscenza importante da ottenere: grazie ad esso speriamo infatti di realizzare catalizzatori senza metalli nobili, e quindi molto più economici degli attuali, semplicemente riaggiustando le loro proprietà superficiali. Programmando le trasformazioni graduali che la reazione e lo strain comportano, si può immaginare di realizzare catalizzatori che trasformino un alto numero di molecole diverse, autoconfigurandosi durante il loro funzionamento.” (fc)
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La diversificazione dei tre super-regni dei batteri, degli archea e degli eucarioti è legata all'evoluzione delle proteine, di cui ora un gruppo di studiosi ha iniziato a tracciare la storia naturale.
Dopo centinaia di milioni di anni di lenta evoluzione, agli albori della vita, l'evoluzione delle proteine ha sperimentato un vero big bang di nuove forme, gettando le basi per la suddivisione dei tre super-regni (o domini) in cui oggi vengono classificati tutti gli organismi viventi: quelli dei batteri, degli archea e degli eucarioti. Lo dimostra uno studio condotto da Gustavo Caetano-Anollés e Minglei Wang dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, che firmano un articolo in proposito sulla rivista Structure. Tutte le proteine contengono domini, ossia regioni attive, che possono essere identificati in base alla loro somiglianza strutturale e funzionale con altre. Questi domini rappresentano i "meccanismi" che consentono di funzionare all'apparato della proteina. Ogni proteina possiede uno o più domini, ma proteine molto differenti possono avere domini molto simili se non identici. Compilando un censimento di tutti i domini che si presentano in diversi gruppi di organismi e confrontando i repertori proteici di centinaia di differenti gruppi, i ricercatori sono stati in grado di costruire una "linea temporale" dell'evoluzione delle proteine che è direttamente correlata alla storia della vita. I domini, o cluster di domini, possono essere pensati come "moduli" che si adattano l'un l'altro per svolgere differenti funzioni, spiega Caetano-Anollés. A differenza della sequenza di amminoacidi in una proteina, che è fortemente suscettibile di cambiamenti, i moduli delle proteine che si trovano oggi negli organismi viventi sono persistenti, dato che eseguono compiti essenziali ai fini della sopravvivenza dell'organismo che le contiene. "Questi moduli resistono ai cambiamenti, sono strettamente integrati, e sono utilizzati in contesti differenti". Tracciando la storia dei moduli, i ricercatori sono stati in grado di ricostruire una linea temporale di massima della loro evoluzione, rivelando che, prima che i tre super-regni iniziassero a emergere, la maggior parte delle proteine conteneva un solo dominio destinato a svolgere numerosi compiti. "Col passare del tempo questi domini hanno iniziato a combinarsi con altri e a diventare estremamente specializzati", osserva Caetano-Anollés, con un processo che alla fine ha condotto a una sorta di big bang delle architetture proteiche. "Proprio all'epoca di questo big bang, molti dei domini combinati hanno iniziato a diversificarsi, ricreando nuovamente numerosi domini a modulo singolo, ma molto più efficienti e specializzati dei loro antichi predecessori." I moduli proteici dei tre super-regni hanno quindi iniziato a divergere drasticamente gli uni dagli altri, con gli eucarioti che hanno accumulato la maggiore diversità di moduli. "Proprio questa esplosione di diversità ha permesso agli eucarioti di fare con le proteine cose che gli altri organismi non possono fare." (gg)
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Una "tangenziale" per gli ioni di litio
Il lavoro potrebbe fornire un metodo di ricarica veloce per le macchine elettriche, anche se potrebbero insorgere problemi con la rete elettrica.
Gli ingegneri del MIT anno realizzato un sistema per il transito rapido della corrente elettrica attraverso un ben noto materiale per batterie che potrebbe essere utile per ricaricarle in un tempo molto breve, migliorando così le prestazioni dell'elettronica di consumo dai telefoni cellulari ai computer. Il lavoro, pubblicato sull'ultimo numero della rivista “Nature” potrebbe fornire un metodo di ricarica veloce per le macchine elettriche, sebbene in questo caso particolare il limite principale sarebbe quello della rete elettrica.
Le attuali batterie ricaricabili a ioni di litio sono caratterizzate da densità di energia molto alte, cioè consentono di immagazzinare molta carica in un volume limitato. L'inconveniente è che esse hanno potenze relativamente limitate, cioè si caricano e si scaricano assai lentamente. “È come essere su un'auto che viaggia a 100 chilometri all'ora per un lungo tempo, ma che non consente di fare una accelerazione rapida” ha spiegato Gerbrand Ceder, docente di Scienze e ingegneria dei materiali del MIT e primo autore dell'articolo. Ma qual è l'origine di potenze così limitate? Tradizionalmente, gli scienziati hanno ritenuto che, semplicemente, i portatori di carica, elettroni e ioni litio, si muovessero troppo lentamente attraverso il materiale. In proposito, Ceder e colleghi fecero un'importante scoperta circa cinque anni fa: le simulazioni al computer hanno rivelato che in un ben noto materiale per batterie, il fosfato di ferro e litio, gli ioni di litio si muovo in realtà molto velocemente. Ulteirori calcoli hanno mostrato che gli ioni di litio possono muoversi molto velocemente nel materiale, ma solo attraverso tunnel accessibili dalla superficie. Se lo ione di litio sulla superficie è esattamente di fronte all'entrata del tunnel, non c'è problema: procede in modo efficiente. Ma se non è così, le cose si complicano, perché lo ione non può muoversi per arrivare all'entrata. Ceder, insieme con il collega Byoungwoo Kang, ha escogitato una via per aggirare il problema, creando una nuova struttura di superficie che permette agli ioni litio di muoversi rapidamente all'esterno del materiale, secondo un'idea analoga a quella delle tangenziali che bypassano le città.
Utilzzando questa nuova tecnica, si è riusciti a realizzare una piccola batteria che potrebbe essere completamente ricaricata e scaricata in un arco temporale compreso tra 10 e 20 secondi, contro i sei minuti del dispositivo convenzionale. (fc)
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Un algoritmo per 'leggere' i ricordi
Un gruppo di ricercatori ha potuto individuare solo gli schemi di codifica di alcuni ricordi di tipo spaziale, ma ciò dimostra l'identificazione di tali schemi è realmente possibile.
E' possibile "leggere" i ricordi di una persona semplicemente osservandone l'attività cerebrale: è il risultato di uno studio pubblicato su Current Biology e condotto da ricercatori del Wellcome Trust Centre for Neuroimaging presso l'University College di Londra nel quale si dimostra come i nostri ricordi vengano archiviati secondo schemo regolari. Demis Hassabis ed Eleanor Maguire, che hanno diretto la ricerca e in precedenza avevano studiato il ruolo dell'ippocampo nell'orientamento, della rievocazione dei ricordi e nella prefigurazione di eventi futuri, hanno in particolare analizzato come vengono codificati i ricordi spaziali. Quando ci muoviamo in un ambiente, alcuni neuroni "di localizzazione", situati nell'ippocampo si attivano per dirci dove siamo. Hassabis, Maguire e collaboratori hanno usato la fMRI per controllare l'attività di questi neuroni di localizzazione mentre alcuni volontari si spostavano in una serie di ambienti di realtà virtuale, per analizzare poi i dati con un algoritmo sviluppato Hassabis. "Ci siamo chiesti se potessimo vedere nell'attività neuronale schemi interessanti che ci potessero dire a che cosa stava pensando il soggetto o, nel nostro caso, dove si trovava", spiega Maguire "Sorprendentemente, guardando solamente ai dati cerebrali, abbiamo potuto predire con esattezza dove si trovavano, nel loro ambiente di realtà virtuale. In altre parole, potevamo 'leggere' i loro ricordi spaziali." "Osservando l'attività di decine di migliaia di neuroni possiamo vedere che deve esserci una struttura funzionale, uno schema, con cui questi ricordi sono codificati. Altrimenti, il nostro esperimento non sarebbe stato possibile."
Maguire ritiene che questa ricerca apra un ampio ventaglio di possibilità per vedere come i ricordi siano effettivamente codificati attraverso i neuroni, guardando al di là della memoria spaziale, verso un più ricco repertorio di ricordi del passato o di prefigurazioni del futuro.
"La comprensione di come noi esseri umani archiviamo i nostri ricordi è critica per aiutarci a capire come l'informazione viene elaborata nell'ippocampo e come i ricordi vengono 'erosi' da malattie come l'Alzheimer", ha aggiunto Demis Hassabis. "E' anche un piccolo passo verso l'idea di lettura del pensiero, dato che guardando semplicemente all'attività dei neuroni siamo in grado di dire a che cosa una persona stia pensando." (gg)
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Anche lo scimpanzé pianifica il futuro
Studiosi svedesi hanno osservato come gli scimpanzé maschi ospitati in uno zoo pianifichino le future azioni, e in particolare il lancio di pietre all'indirizzo dei visitatori.
La prima prova inequivocabile di un comportamento premeditato in un primate non umano è stata trovata da un gruppo di biologi della Lund University che firmano in proposito un articolo sulla rivista “Current Biology”.Grazie a una serie di osservazioni durate circa un decennio, gli studiosi hanno infatti osservato come gli scimpanzé maschi ospitati in uno zoo pianifichino le future azioni, e in particolare il lancio di pietre all'indirizzo dei visitatori.
“Le osservazioni mostrano in modo convincente che gli scimpanzé considerano il futuro in un modo assai complesso”, ha spiegato Mathias Osvath, primo firmatario dell'articolo. “Ciò implica che essi hanno una coscienza molto sviluppata che include le simulazioni mentali di potenziali eventi. Essi probabilmente hanno un 'mondo interno' simile al nostro nel quale rivivono episodi passati della loro vita e pensano ai possibili eventi con giorni di anticipo. Quando gli scimpanzé allo stato selvatico raccolgono pietre per 'andare in guerra', probabilmente pianificano in anticipo le loro azioni; per questo possiamo immaginare anche che lo facciano nella vita di tutti i giorni.Sebbene molti ricercatori abbiano osservato in passato comportamenti di primati sia selvatici sia in cattività che facevano pensare a una pianificazione, è sempre stato impossibile stabilire se si trattasse della preparazione di un'azione presente o futura. Per esempio, nel caso raccolgano una pietra per rompere una noce si tratta di una successione di eventi temporalmente contigui. La situazione osservata invece nell'ambito di quest'ultimo studio, per contro, ha caratteristiche del tutto peculiari: in contrasto con l'estrema agitazione che mostrano quando lanciano le pietre, gli animali si dimostrano estremamente calmi quando le raccolgono.Resta da stabilire se il comportamento non sia in qualche modo indotto dallo stato di cattività, un'ipotesi che non viene condivisa da Osvath."Ritengono che gli scimpanzé selvatici possano avere una capacità di pianificazione ancora più sviluppata, su cui fanno affidamento per la sopravvivenza.”, conclude il ricercatore. "L'ambiente di uno zoo è molto meno complesso di quello di una foresta: gli scimpanzé non incontrano i pericoli che devono affrontare allo stato brado né la scarsità di cibo che ne mette in pericolo la sopravvivenza. La pianificazione ha un valore molto maggiore nella foresta”. (fc)
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Il substrato cerebrale della paura dei predatori
Una ricerca mostra che non esiste un unico sistema che controlli tutti tipi di paura.
Una ridotta porzione dell'ipotalamo è cruciale, negli animali, per la percezione della paura dei rivali territoriali e dei predatori: è quanto afferma un articolo pubblicato sull'ultimo numero della rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences”. Secondo quanto risulta dalla sperimentazione condotta in laboratorio, i topi non sono più in grado di temere i rivali territoriali quando tale regione viene resa inattiva dai ricercatori. Ciò corrobora la recente ipotesi che le prime risposte di questo tipo non dipendano dall'amigdala, come ritenuto per molto tempo. La ricerca del neuroscienziato Larry Swanson dell'Università della Southern California si è focalizzata sull'attività cerebrale di ratti e topi di laboratorio esposti alla presenza di gatti o a roditori rivali per il controllo del territorio. Entrambi infatti sperimentano un'attivazione nel nucleo dorsale premamillare, che fa parte dell'ipotalamo, una parte del cervello evolutivamente molto antica. Quando Swanson e colleghi hanno provocato piccole lesioni nella stessa area, il comportamento degli animali si è modificato notevolmente. "Questi animali non hanno più paura dei predatori; l'aspetto interessante della cosa è che queste lesioni sembrano abolire risposte di paura innate: gli stessi circuiti di base si trovano nei primati e negli esseri umani”, ha commentato Swanson.
Lo stesso Swanson prevede anche che la sua ricerca possa produrre un notevole influenza sulle ricerche sulla paura che negli ultimi 30 anni hanno avuto come oggetto l'amigdala. Tali studi in realtà sono focalizzati su un diverso tipo di paura, che sarebbe più corretto chiamare cautela o avversione al rischio. In risposta a una scossa elettrica, a distanza di alcuni giorni gli animali mostrano una cautela e un'aumentata attività cerebrale proprio nell'amigdala. Ma la risposta emotiva in tal caso potrebbe differire in modo essenziale da quella mostrata di fronte a un attacco fisico. "Non abbiamo a che fare con un unico sistema che controlla tutti tipi di paura”, ha concluso Swanson. Finora nessuno ha dedicato attenzione all'ipotalamo: invece tenuto conto del suo ruolo nelle funzioni basilari per la sopravvienza come il nutrimento, la riproduzione e i ritmi sonno-veglia, esso sembra un candidato plausibile per questo tipo di studi.” (fc)
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Il colore degli occhi 'visto' nel genoma
Osservando alcuni piccoli tratti di un genoma è possibile scoprire il colore degli occhi della persona da cui esso deriva.
Osservando alcuni piccoli tratti di un genoma è possibile scoprire il colore degli occhi della persona da cui esso deriva: lo ha scoperto un gruppo di ricercatori olandesi delll'Erasmus University Medical Center di Rotterdam che illustra la scoperta in un articolo pubblicato sulla rivista Current Biology. Il colore degli occhi nell'uomo è determinato da unca complessa interazione di pigmenti dell'iride e rappresentano quello che in genetica è considerato un tratto complesso, alla cui definizione concorrono cioè diversi geni. Nei decenni scorsi sono stati individuati diversi geni coinvolti nella pigmentazione degli occhi e scoprendo che persone con occhi di colore differente sono portatrici di sequenze leggermente diverse all'interno di tali geni. Queste differenze sono note come polimorfismi a singolo nucleotide (SNP). Analizzando 6000 persone, Manfred Kayser e colleghi hanno determinato 37 SNP in otto geni scoprendo che il colore degli occhi di una specifica persona può essere predetta sulla base dei sei migliori SNP di sei geni quando gli occhi sono sul blu o sul castano, per i colori intermedi l'accuratezza scende al 75 per cento.
Lo studio ha due tipi di implicazioni. Da un lato dimostra che in linea di principio un tratto complesso può essere predetto osservando la sola sequenza di DNA, purché esistano e siano noti geni con influenza rilevante su quel tratto. Ciò può avere implicazioni sulla previsione di rischio per lo sviluppo di alcune patologie. In secondo luogo, la scoperta può avere ricadute nell'ambito della medicina legale: dal semplice esame genetico del campione è possibile risalire al tratto fenotipico del colore degli occhi della persona, offrendo un tratto di identkit significativo. Al momento, tuttavia, sottolineano i ricercatori, la correlazione fra SNP e colore degli occhi può essere considerata valida solamente per soggetti di origine europea, dato che il pur vasto campione su cui è stata costruita la correlazione, erano tutti del Vecchio Continente. (gg)
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Un nuovo metodo per modulare l'espressione dei geni
Rapperesenta un significativo progresso che potrebbe consentire un'analisi molto più accurata del ruolo del DNA nel funzionamento cellulare normale e alterato.
Un gruppo di ricercatori dell'Università del Texas ha costruito un "circuito genico" che permette la precisa modulazione dell'espressione di un gene in una cellula, conseguendo un progresso che potrebbe consentire un'analisi molto più accurata del ruolo del DNA nel funzionamento cellulare normale e alterato. Cone spiegano in un articolo pubblicato anticipatamente sul sito dei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), l'effetto di modulazione è stato ottenuto creando un feedback negativo nel circuito di sintesi del gene, secondo un'idea analoga da quella del controllo della distorsione nei circuiti elettronici. "Per comprendere che cosa fa un gene bisogna cambiarne l'espressione e osservare che cosa succede", spiega Gábor Balázsi, che ha diretto lo studio. "I metodi attuali non ci permettono un controllo fine dell'espressione dei geni."
Quello dei geni knock-out è un approccio "tutto o niente" e la loro soppressione per interferenza con piccole molecole di RNA comporta effetti indesiderati. La transfezione cellulare con un vettore di espressione genica sovra-esprime quel gene, ma in modo incontrollato. Per ovviare a questi inconvenienti il gruppo di Balázsi ha progettato un sistema di espressione genica sintetico, sviluppato per ora in un modello rappresentato dal lievito, che consente una puntuale analisi degli effetti del gene. "Poniamo di avere un gene coinvolto nella resistenza ai farmaci, e si voglia sapere quale protezione ne ottiene la cellula ai differenti livelli di espressione: è possibile inserire il circuito genico nelle cellule, dapprima reprimendo completamente il gene protettivo. Poi è possibile modularne l'espressione al livello desiderato e aggiungere la chemioterapia alla coltura cellulare, per scoprire il rapporto fra gene e difesa cellulare", spiega Balázsi. Il circuito di espressione genica costruito da Balázsi e collaboratori è stato ottenuto con complesse tecniche di sintesi genica e comprende i classici elementi di regolazione degli operoni batterici.
Balázsi paragona il meccanismo a quello di distorsione dei circuiti elettronici: gli amplificatori rafforzano un segnale, ma anche lo distorcono. Distorcendo il segnale prima che entri nell'amplificatore in modo opposto a quello causato dall'amplificatore, le due distorsioni si elidono e il segnale risulta chiaro. Ora Balázsi e collaboratori stanno lavorando a un circuito genico che funzioni altrettanto bene in una cellula di mammifero. (gg)
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Vita dura per la coscienza quantistica
Una ricerca mostra che i condensati di Fröhlich non servono per spiegare la coscienza, ma scopre al contempo che essi possono avere interessanti applicazioni in campo biochimico.
La comprensione della coscienza e dei suoi fondamenti biologici e fisici è ben lontana dall'essere raggiunta: molti ritengono che le teorie classiche non siano in grado di darne conto e diversi ricercatori hanno ipotizzato che la meccanica quantistica vi abbia un ruolo centrale. Una delle più note teorie della "mente quantistica" è quella proposta da Roger Penrose e Stuart Hamerhoff, nota come teoria della "riduzione obiettiva orchestrata" (o teoria Orch OR, da orchestred objective reduction). La teoria ipotizza che i microtubuli cellulari possano funzionare da elementi di calcolo quantistico. All'interno dei microtubuli la coerenza di stati di sovrapposizione quantistica viene mantenuta fino al collasso della funzione d'onda. Normalmente una funzione d'onda collassa in seguito a una misurazione, ma si suppone che il collasso non avvenga finché la sovrapposizione quantistica resta fisicamente separata all'interno della geometria spaziotemporale, detta riduzione obiettiva. Quando un'area di coerenza quantistica collassa, si avrebbe un istante di coscienza.
La causa fisica dell'attività coerente nei microtubuli, secondo Penrose e Hamerhoff, potrebbero essere i "condensati di Fröhlich", che analogamente ai condensati di Bose-Einstein sono sistemi con un'unica proprietà collettiva di coerenza quantistica macroscopica. Nei condensati di Fröhlich diversi "oscillatori" in vibrazione possono raggiungere uno stato ordinato altamente condensato, vibrando in risonanza. I condensati di Fröhlich non sono stati peraltro mai osservati sperimentalmente in modo certo, a dispetto di 40 anni di intensa ricerca. Ora, come è riferito in un articolo in via di pubblicazione sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)("Weak, strong, and coherent regimes of Fröhlich condensation and their applications to terahertz medicine and quantum consciousness.", di Jeffrey R. Reimers; Laura K. McKemmish; Ross H. McKenzie; Alan E. Mark; and Noel S. Hush), ricercatori dell'Università di Sidney e dell'Università del Queensland, in Australia, hanno studiato le proprietà fondamentali dei condensati di Fröhlich nel tentativo di determinare il miglior metodo sperimentarle che potrebbe consentire di osservarli. Lo studio ha mostrato che per formare condensati di Fröhlich coerenti sono necessarie energie e temperature molto elevate (anche di cento milioni di Kelvin), e che quindi essi non possono esistere nei sistemi biologici, almeno della forma ipotizzata dalla teoria Orch OR. Tuttavia, i condensati di Fröhlich potrebbero avere di verse applicazioni. I ricercatori hanno infatti scoperto che i condensati "deboli" di Fröhlich possono avere effetti significativi sulle proteine e potrebbero spiegare l'azione degli enzimi in termini di eccitazione di modi vibrazionali, come Fröhlich aveva originariamente proposto. (gg)
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Immagini in 3D di galassie distanti
Lo spettrografo FLAMES/GIRAFFE consente di ottenere spettri simultanei di piccole aree di oggetti estesi e risolvere i moti del gas in queste galassie distanti.
Eccezionali immagini tridimensionali delle galassie distanti, osservate in un'epoca in cui l'universo aveva solo la metà dell'età attuale, sono state ottenute combinando le osservazioni del Telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e del Very Large Telescope dell'ESO. Grazie allo sguardo gettato nel cosmo profondo quando il Sole e la Terra non esistevano ancora, gli astronomi sperano di poter risolvere almeno in parte il mistero della formazione delle galassie. Con il lancio di Hubble Space Telescope nei primi anni novanta, gli astronomi hanno avuto per la prima volta la possibilità di vedere nel dettaglio la struttura delle galassie distanti. Sul monte Paranal, in Cile, lo spettrografo FLAMES/GIRAFFE consente di ottenere spettri simultanei di piccole aree di oggetti estesi e che ora può risolvere i moti del gas in queste galassie distanti.“Questa combinazione unica di Hubble e del VLT permette di costruire un modello delle galassie distanti con una precisione simile a quella delle galassie vicine”, ha commentato François Hammer, che ha guidato il gruppo di ricerca. “In effetti, lo strumento FLAMES/GIRAFFE permette ora di misurare la velocità del gas in varie posizioni di questi oggetti. Ciò significa che possiamo vedere dove si dirige il gas e ottenere una mappa tridimensionale delle galassie osservate.” Il gruppo ha affrontato il titanico sforzo di ricostruire la storia di circa un centinaio di galassie remote osservate dal Hubble e da GIRAFFE. I primi risultati stanno arrivando e si sono già dimostrati utili per ottenere informazioni su tre galassie.
In una di queste, GIRAFFE ha rivelato una regione di gas ionizzato, un segnale della presenza di una stella giovane ad alta temperatura. Tuttavia, anche dopo 11 giorni di osservaizone Hubble non è riuscito a rivelare alcuna stella. “Chiaramente questa inusuale galassia ha qualche segreto nascosto”, ha spiegato Mathieu Puech, primo autore dell'articolo di uno degli articoli di resoconto dello studio. Il confronto con le simulazioni al computer suggerisce che la spiegazione risieda nella collisione di due galassie a spirale ricche di gas. Sarebbe stato il calore prodotto dalla collisione a ionizzare il gas, aumentandone la temperatura al punto da renderlo inadatto alla formazione di nuove stelle. La seconda galassia studiata ha mostrato un effetto opposto: in essa gli astronomi hanno scoperto una regione centrale bluastra avvolta da un disco rossastro, completamente nascosto dalle polveri. Secondo i modelli, si tratterebbe di gas e stelle che stanno spiraleggiando verso il centro con un moto molto rapido e potrebbe essere il primo esempio di un disco ricostruito di un'ampio processo di fusione. Infine, nella terza galassia gli astronomi hanno identificato una struttura allungata molto insolita con un colore nel blu estremo, composta da stelle giovani e massicce, osservate di rado nelle galassie vicine. Secondo le simulazioni al computer, si tratterebbe in questo caso del frutto di una collisione di due galassie di massa molto diversa. (fc)
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Trasposoni per produrre staminali
Grazie a vettori molecolari è possibile introdurre i fattori di riprogrammazione nelle cellule, senza ricorrere ai virus.
Due ricerche condotte dal gruppo scozzese di Keisuke Kaji, del Centro di medicina rigenerativa dell'università di Edimburgo diretto da uno dei "papà" della pecora Dolly, Ian Wilmut e dal gruppo dell'università di Toronto, coordinato da Andras Nagy, pubblicate nell'edizione online di Nature, hanno aperto la strada ad un nuovo modo per trasportare nelle cellule adulte il cocktail di geni che le fa tornare "bambine", utilizzando navette molecolari più sicure dei vettori virali. In questo modo sarebbe possibile trasformare cellule adulte in cellule staminali pluripotenti in grado di svilupparsi in più direzioni per formare organi e tessuti di tipo diverso. Le cellule pluripotenti indotte (Ips) sono state ottenute nel 2006 ma il loro uso è rimasto chiuso nei laboratori a causa dei rischi di anomalie nello sviluppo cellulare legate all'uso di virus usati come vettori per introdurre nella cellula i fattori di riprogrammazione. Grazie alle nuove ricerche è ora possibile utilizzare, al posto dei virus, una sequenza di materiale genetico detta trasposone, capace di spostarsi da una posizione all'altra del genoma. Questa molecola, chiamata "piggyBac", è stata sperimentata con successo nei topi e su cellule umane. I trasposoni, sono naturalmente presenti anche nel Dna umano e sicuramente questa tecnica lascia supporre che la terapia genica in futuro seguirà questa strada. Ma prima di passare all'applicazione clinica c'è ancora tanto da fare. Teoricamente è più vicino il momento in cui cellule adulte fatte tornare bambine potranno essere usate per nuove terapie, ma la strada da fare è comunque ancora lunghissima, avvertono gli esperti. Secondo Elena Cattaneo, direttrice del laboratorio cellule staminali dell'Università di Milano, le due ricerche sono "uno sviluppo tecnologico interessante" poiché utilizzano "metodi meno rischiosi, anche se non completamente esenti da rischi". Secondo l'esperta è una dimostrazione interessante del fatto che "il nostro genoma può essere riprogrammato e che è possibile farlo con metodi non invasivi".
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Più luminescenza dai nanotubi di carbonio
L'aumento di efficienza del processo di luminescenza nei nanotubi potrebbe un giorno consentire di iniettare in un paziente dispositivi di dimensioni ridottissime per rivelare tumori, ostruzioni di vasi sanguigni e altri problemi interni.
Un gruppo di chimici dell'Università del Connecticut ha trovato un metodo per aumentare notevolmente la luminescenza di nanotubi di carbonio a parete singola, aprendo la strada a nuove e significative applicazioni in molte aree, per esempio nel campo dei dispositivi medicali, come illustrato sulla rivista "Science". Sebbene il carbonio sia utilizzato in molte applicazioni, esso possiede una limitata capacità di emettere luce. Il meglio che si è riusciti a ottenere in passato è un'efficienza di luminescenza dell'1-1,5 per cento con nanotubi sospesi in soluzione. Mediante un processo chimico, Fotios Papadimitrakopoulos e colleghi del Nanomaterials Optoelectronics Laboratory dell'Institute of Materials Science dell' Università del Connecticut sono riusciti a “incamiciare” un nanotubo di carbonio a parete singola, riducendone i difetti esterni causati dall'assorbimento di molecole di ossigeno. Il processo – ha spiegato Papadimitrakopoulos - può essere pensato come l'inserimento di un piccolo tubo all'interno di un altro di diametro leggermente maggiore. Affinché ciò possa avvenire, tutti i depositi e le sporgenze nel tubo più piccolo devono essere rimosse: ciò che si è verificato però con questa ricerca è che il tubo più esterno non è rigido quanto quello interno – ovvero il nanotubo di carbonio – ma è un composto sintetico della flavina (un analogo della vitamina B2) che si autoorganizza in una forma opportuna. Il processo, in definitiva, permette di ottenere dal nanotubo un'efficienza di luminescenza quasi del 20 per cento.
Secondo quanto riferito dai ricercatori, l'aumento di efficienza del processo di luminescenza nei nanotubi potrebbe un giorno consentire di iniettare in un paziente dispositivi di dimensioni ridottissime per rivelare tumori, ostruzioni di vasi sanguigni e altri problemi interni. Invece di fare affidamento su raggi X potenzialmente dannosi, i medici potrebbero semplicemente effettuare una scansione con una radiazione infrarossa in grado di cogliere un'immagine di risoluzione elevata della luminescenza emessa da nanotubi già presenti nell'area di interesse. (fc)
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Una terapia più efficace per il glioblastoma
I ricercatori hanno avuto l'idea di combinare il chemioterapico temozolomide, considerato il gold standard per queste neoplasie, con la lomustina e la radioterapia.
La combinazione di due farmaci determina un notevole miglioramento nel trattamento di alcuni tumori cerebrali: è quanto riportato da ricercatori dell'Università di Bonn, in Germania, e da colleghi svizzeri. Nel corso della loro ricerca, gli studiosi hanno infatti trattato 39 pazienti con diagnosi di glioblastoma, considerato una delle più aggressive neoplasie che colpiscono il cervello e che risulta incurabile con le terapie convenzionali. Finora infatti la combinazione di radio- e chemioterapia non ha fornito risultati analoghi a quelli ottenuti in altre forme tumorali. Secondo quanto riportato sulla rivista Journal of Clinical Oncology che pubblica un resoconto della ricerca, si è ottenuta una sopravvivenza media di 23 mesi contro i 14,6 della terapia convenzionale. "Questa inusuale estensione del tempo di sopravvivenza ci ha sorpreso”, ha spiegato Ulrich Herrlinger della Clinica neurologica dell'Università di Bonn. “I nostri risultati offrono la possibilità di migliorare la nostra capacità di influire sul decorso della malattia, aprendo la strada a ulteriori ricerche che dovranno coinvolgere un più folto numero di pazienti per ottimizzare la terapia.”
Negli ultimi anni, il gold standard per il trattamento chemioterapico del glioblastoma era considerato il temozolomide, che ha segnato il più importante passo in avanti nella ricerca di una terapia efficace. I ricercatori di Bonn hanno pensato di combinarlo con un alta molecola, la lomustina, e alla radioterapia, ottenendo un notevole incremento della sopravvivenza. Secondo l'analisi dei risultati, i ricercatori ipotizzano che il successo sia legato al profilo genetico individuale, che determina la sensibilità alla terapia applicata. (fc)
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I microrganismi amano la democrazia
Una comunità batterica complessa reagisce più rapidamente ed efficientemente a uno stress se le specie che la compongono hanno una distribuzione uniforme del numero di individui.
I batteri, come gli esseri umani, vivono in comunità complesse caratterizzate da grande diversità. E anche per loro la forma "democratica" di organizzazione sembra essere la più adeguata a garantire la funzionalità dell'intera comunità. E' questa la curiosa conclusione alla quale è giunto uno studio svolto da un consorzio di gruppi di ricerca dell'Università di Milano e dell'Università di Gent, in Belgio, coordinato da Daniele Daffonchio. La ricerca, pubblicata anticipatamente online su "Nature", è parte di un progetto sulla "Gestione della Risorsa Microbica" (MRM, Microbial Resource Managenment) che ha come obiettivo finale l'individuazione dei fattori chiave che guidano il comportamento delle comunità microbiche complesse nei più diversi ambienti, e che, se correttamente controllati, possono permettere di sfruttare biotecnologicamente le comunità microbiche stesse per le applicazioni nelle scienze agrarie, ambientali e biomediche. Il concetto di biodiversità ha un'articolazione complessa, che include aspetti tassonomici, funzionali, spaziali e temporali relativi alla diversità degli organismi, con speciale accento sul numero delle specie e sulla loro abbondanza relativa. Utilizzando microcosmi sperimentali con comunità batteriche con lo stesso numero di specie ma con un diverso numero di individui per ciascuna di esse, lo studio mostra come un numero uguale di individui per ciascuna specie inizialmente presente nella comunità sia un fattore chiave per la stabilità e la funzionalità dell'ecosistema. In particolare, si dimostra che una comunità reagisce più rapidamente a uno stress se le specie che la compongono mostrano una distribuzione uniforme del numero di individui. Se al contrario dipende fortemente da una specie dominante, si rivela molto più esposta alle fluttuazioni dell'ambiente che la circonda. In altre parole, la selezione che porta al dominio di una o di poche specie sulle altre non garantisce affatto una buona performance dell'ecosistema. Si tratta di una scoperta che apre nuove interessanti prospettive per le scienze agro-ambientali, le scienze alimentari e la microbiologia medica. Tecniche molecolari già sperimentate potrebbero venire usate per pronosticare difetti di funzionamento di ecosistema e per gestire processi biotecnologici con comunità microbiche complesse, in grado di assicurare performance di lunga durata. (gg)
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Il colore degli occhi 'visto' nel genoma
Osservando alcuni piccoli tratti di un genoma è possibile scoprire il colore degli occhi della persona da cui esso deriva.
Osservando alcuni piccoli tratti di un genoma è possibile scoprire il colore degli occhi della persona da cui esso deriva: lo ha scoperto un gruppo di ricercatori olandesi delll'Erasmus University Medical Center di Rotterdam che illustra la scoperta in un articolo pubblicato sulla rivista Current Biology. Il colore degli occhi nell'uomo è determinato da unca complessa interazione di pigmenti dell'iride e rappresentano quello che in genetica è considerato un tratto complesso, alla cui definizione concorrono cioè diversi geni. Nei decenni scorsi sono stati individuati diversi geni coinvolti nella pigmentazione degli occhi e scoprendo che persone con occhi di colore differente sono portatrici di sequenze leggermente diverse all'interno di tali geni. Queste differenze sono note come polimorfismi a singolo nucleotide (SNP). Analizzando 6000 persone, Manfred Kayser e colleghi hanno determinato 37 SNP in otto geni scoprendo che il colore degli occhi di una specifica persona può essere predetta sulla base dei sei migliori SNP di sei geni quando gli occhi sono sul blu o sul castano, per i colori intermedi l'accuratezza scende al 75 per cento.
Lo studio ha due tipi di implicazioni. Da un lato dimostra che in linea di principio un tratto complesso può essere predetto osservando la sola sequenza di DNA, purché esistano e siano noti geni con influenza rilevante su quel tratto. Ciò può avere implicazioni sulla previsione di rischio per lo sviluppo di alcune patologie. In secondo luogo, la scoperta può avere ricadute nell'ambito della medicina legale: dal semplice esame genetico del campione è possibile risalire al tratto fenotipico del colore degli occhi della persona, offrendo un tratto di identkit significativo. Al momento, tuttavia, sottolineano i ricercatori, la correlazione fra SNP e colore degli occhi può essere considerata valida solamente per soggetti di origine europea, dato che il pur vasto campione su cui è stata costruita la correlazione, erano tutti del Vecchio Continente. (gg)
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Un 'ponte' australe sprofondato verso il centro della Terra
Fra 50 e 20 milioni di anni fa Nuova Caledonia e Nuova Zelanda erano unite da una stretta e lunga placca tettonica che può avere facilitato le migrazioni di piante e animali.
Contrariamente a quanto finora ritenuto, Nuova Caledonia e Nuova Zelanda erano un tempo unite da una stretta e lunga placca tettonica che fra 50 e 20 milioni di anni fa può avere facilitato le migrazioni di piante e animali. Grazie a un modello computerizzato Wouter Schellart della Monash University e collaboratori hanno anche potuto ricostruire il cataclisma preistorico che ebbe luogo quando una placca tettonica fra l'Australia e la Nuova Zelanda sprofondò per 1100 chilometri all'interno della terra, lasciando dietro di sé un lungo arco di isole vulcaniche. La ricerca, condotta in collaborazione con ricercatori dell'Australian National University di Canberra e dell'Università dei Paesi Bassi a Utrecht, è pubblicata sull'ultimo numero della rivista Earth and Planetary Science Letters.
"Finora la maggioranza dei geologi guardava alla Nuova Caledonia e alla Nuova Zelanda come a due regioni completamente separate, senza alcun collegamento", ha osservato Schellart. "Nella nostra ricostruzione siamo potuti risalire a una regione molto più vasta che comprendeva l'Australia orientale, la Nuova Zelanda, le Fiji, Vanuatu, la Nuova Caledonia e la Nuova Guinea, osservando numerose similarità in termini di struttura geologica, vulcanismo e temporizzazione degli eventi geologici fra la Nuova Caledonia e la Nuova Zelanda settentrionale", ha osservato "Abbiamo quindi cercato nelle profondità della Terra le prove di un collegamento e a 1100 chilometri di profondità al largo del Mare della Tasmania abbiamo trovato le prove di una spessa 70 chilometri, lunga 2500 e larga 700 che poi è sprofondata. La scoperta implica che fra 50 e 20 milioni di anni fa esisteva un collegamento fra Nuova Caledonia e nuova Zelanda, costellata di una serie lunga catena di isole vulcaniche, un fatto che potrebbe essere stato importante per la migrazione di specie animali e vegetali. "placca tettonica che aveva subito una subduzione." (gg)
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Embrionali addio (di Tiziana Moriconi)
Il nuovo bando per i finanziamenti alla ricerca sulle cellule staminali taglia fuori i progetti sulle embrionali. Un colpo per la ricerca italiana in uno dei campi più promettenti della biomedicina.
Mentre negli Usa comincia l'era Obama, che apre ai fondi pubblici per la ricerca sulle cellule staminali embrionali, l'Italia entra nell'era Bush: il nuovo Bando per la ricerca sulle cellule staminali - otto milioni di euro - lascia fuori esplicitamente quelle embrionali umane. Una discriminazione senza alcun fondamento scientifico, che taglia le gambe alla ricerca di base in questo campo. In un momento in cui, per di più, i migliori laboratori del mondo vi stanno investendo.“La ricerca sulle cellule embrionali è consentita nel nostro paese. Non esiste alcun divieto di legge, tanto che viene ormai fatta in una quindicina di laboratori”, spiega Elena Cattaneo, Direttore del Centro di ricerca sulle cellule staminali di Milano, intervenuta oggi alla conferenza stampa organizzata da Radicali e Associazione Luca Coscioni, “quindi non si capisce perché non debba essere inclusa in un bando per fondi pubblici”. La legge 40 sulla procreazione medicalmente assistita, infatti, sebbene proibisca l'uso degli embrioni sovrannumerari, non vieta la ricerca sulle linee cellulari estratte prima della sua entrata in vigore, o su quelle provenienti da altri paesi. Cosa comporta per i laboratori italiani questa esclusione? Si potrà continuare a fare ricerca sulle embrionali, ma si dovrà sperare in fondi europei o privati, o magari anche in altri fondi pubblici, ma non si potrà accedere a questo finanziamento specifico per le staminali. “Si tratta di una contraddizione, e l'esclusione è assolutamente illegale” spiega Marco Cappato, eurodeputato e segretario della Associazione Luca Coscioni, “tanto che le stesse Regioni, le università o gli istituti di ricerca potrebbero fare ricorso al Tar. Ormai, però, ci si dovrà muovere sul piano giuridico, perché il bando è passato alla Conferenza Stato-Regioni il 26 febbraio scorso”. Negli Usa, dove gli studi sulle embrionali hanno comunque ricevuto finanziamenti ingenti dai singoli Stati e dove esistono fondazioni private in grado di contribuire in modo sostanzioso alla ricerca di base, i laboratori sono potuti andare avanti. Ma in Italia il provvedimento colpisce duramente la ricerca di base, soprattutto le iniziative neonate, che per partecipare ai bandi europei devono prima produrre dati validi. “Il primo strumento che il governo ha per fermare la ricerca in questo campo è bloccare i finanziamenti”, commenta Cattaneo, “in questo modo scoraggia un filone a vantaggio di un altro, per di più su basi puramente ideologiche e politiche. Salvo poi, però, beneficiare delle scoperte e dei dati, accessibili a tutti, che i ricercatori degli altri paesi pubblicano”. Non a caso la frase del bando che esclude dai finanziamenti i progetti sulle cellule embrionali umane è un'aggiunta posticcia al documento finale prodotto da una commissione scientifica. “Nella scorsa primavera sono stato contattato dal sottosegretario Ferruccio Fazio per entrare in un gruppo di esperti con il compito di stilare una guida per il bando per la ricerca sulle cellule staminali”, racconta Giulio Cossu del San Raffaele di Milano, che continua: “Ho accettato a patto che non ci fossero esclusioni su base ideologica. Alla fine abbiamo prodotto un documento che, volutamente, evitava espliciti riferimenti alle embrionali. Il bando che poi ci siamo ritrovati riportava invece la frase «escluse le cellule staminali embrionali»”. Lo stop finisce per riguardare anche la ricerca sulle staminali adulte riprogrammate per tornare embrionali (Inducted Pluripotent Stem Cell, Ips, indicate da Science come la scoperta più importante del 2008 nel campo della biologia), perché è impossibile lavorare con le Ips senza utilizzare anche le embrionali come riferimento. “La ricerca non si fa a compartimenti stagni”, conclude Cattaneo: “Si sta cercando di far passare il messaggio che delle embrionali non abbiamo bisogno perché le staminali adulte ci hanno già portato a terapie efficaci. Niente di più falso e pericoloso”. Sono infatti pochissime le malattie che oggi è possibile curare con le staminali. Lo studio su entrambi i tipi di cellule, sostiene la ricercatrice, serve per continuare a scoprire i meccanismi alla base delle malattie, non per smerciare cure. La situazione italiana sarà denunciata domani, durante il secondo incontro del Congresso Mondiale per la Libertà della Ricerca Scientifica che si terrà a Bruxelles, nella sede del Parlamento europeo, dal 5 al 9 marzo (sarà possibile seguire gli interventi in streaming sul sito dei Radicali Italiani, dove è anche possibile scaricare gli interventi della conferenza di oggi).
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La diminuzione della taglia e degli stock è reversibile. Ma il processo è lungo e deve essere tutelato.
La riduzione drastica delle dimensioni medie dei pesci e degli stock ittici è reversibile. Lo dimostra una ricerca condotta David Conover e il suo gruppo della Stony Brook University. Da quando le regole internazionali proibiscono la pesca di esemplari sotto una certa dimensione, i pesci si sono fatti sempre più piccoli. Questa selezione artificiale da parte dei pescatori ha infatti avvantaggiato i pesci che raggiungono minori grandezze, diminuendo quindi la dimensione media delle specie. Un fenomeno che ha portato anche alla riduzione drastica delle popolazioni: i pesci più piccoli (e più giovani) sono infatti meno fertili e si riproducono di meno. Con uno studio durato dieci anni, i ricercatori hanno osservato che dopo un lustro di pesca selettiva in base alle dimensioni, la dimensione media dei pesci diminuisce. Ma nel giro di cinque generazioni, la specie osservata (Menidia menidia) ha ripreso a crescere, sia come dimensione degli individui che come grandezza della popolazione. La speranza è che lo stesso possa accadere con le specie vicine al collasso a causa della pesca eccessiva e di quella selettiva, che ha favorito caratteri negativi. I tempi di rimbalzo sono però lunghi: per i merluzzi del nordatlantico, praticamente scomparsi, una generazione equivale a cinque anni e quindi si dovrebbe aspettare un quarto di secolo prima di vedere un vero miglioramento, mentre un pieno recupero sarebbe stimato in circa 12 generazioni (sessant'anni). E infatti, nonostante lo stop alla pesca decretato da diversi anni, la crescita degli stock ittici si fa attendere.
Secondo la ricerca, pubblicata nei Proceedings of the Royal Society B, l'elemento evolutivo dovrebbe essere preso in considerazione quando si procede a regolare l'impatto umano sull'ambiente, e i risultati ottenuti in questo studio sono lì a dimostrarne l'importanza per la prevenzione di disastri ecologici, rapidi a prodursi ma lenti a guarire. (m.c.)
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Vaccini contro l’influenza? Occhio allo sponsor
Gli studi finanziati dalle industrie farmaceutiche hanno maggiori probabilità di essere pubblicati sulle riviste scientifiche più prestigiose. La ricerca sul British Medical Journal.
La pubblicazione di uno studio sulle pagine di una rivista prestigiosa non dipende dalla qualità, bensì dallo sponsor: non c'è infatti alcuna relazione fra la validità scientifica degli studi sull’efficacia dei vaccini anti-influenzali e la loro pubblicazione su riviste scientifiche a elevato impact factor. Quelli finanziati parzialmente o interamente dalle industrie hanno più “successo” di quelli sponsorizzati da istituti pubblici, associazioni o senza alcun finanziamento. Lo dimostra uno studio condotto da Tom Jefferson e colleghi del Centro Cochrane Italiano sul British Medical Journal.La questione è delicata. Chi si occupa di salute deve sempre tenersi aggiornato sulle ultime scoperte, ricerche, novità in materia. Le fonti a disposizione sono numerose: ogni mese le riviste scientifiche pubblicano 7287 tra articoli, lettere ed editoriali sul tema della salute. Peccato che medici e ricercatori abbiano in media solo 22 minuti al giorno da dedicare alla lettura di articoli scientifici. Che fare dunque per tenersi aggiornati? Generalmente si leggono gli abstract e le conclusioni degli articoli, specialmente se pubblicati sulle riviste con l’impact factor più elevato. Strategia discutibile, secondo la ricerca del Centro Cochrane. Sono in molti infatti a ritenere che l’impact factor non sia né un buon indicatore di qualità per le riviste scientifiche né lo strumento più adatto per giudicare il lavoro dei ricercatori. “Lo studio dimostra che per accedere alle riviste più prestigiose basta uno sponsor potente. Le case farmaceutiche ordinano molte copie delle riviste che pubblicano articoli favorevoli ai loro prodotti e spesso acquistano spazi pubblicitari per finanziarle. È tempo che le riviste scientifiche dichiarino apertamente chi sono i loro finanziatori”, afferma Tom Jefferson. Speriamo che i nostri medici facciano lo stesso, rivelando ai loro pazienti quali sono le fonti della loro personale rassegna stampa scientifica. (m.s.)
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Idrocarburi da biossido di carbonio ed energia solare
Utilizzando luce solare ambiente, i ricercatori hanno ottenuto una resa di metano 20 volte superiore a quella riscontrata in precedenti tentativi condotti in condizioni di laboratorio utilizzando intense esposizioni ultraviolette.
I catalizzatori duali potrebbero essere la chiave per convertire in modo efficiente il biossido di carbonio e l’acqua in metano e altri idrocarburi utilizzando nanotubi in titanio ed energia solare: è quanto affermano i ricercatori della Penn State University. Bruciando combustibili fossili, com’è noto, si emette un’enorme quantità di biossido di carbonio nell’atmosfera. Se si potesse riciclare il carbonio in molecole di idrocarburi, si eviterebbe di aggravare il riscaldamento globale, ma ciò avrebbe senso soltanto utilizzando una forma di energia pulita come quella solare. Per quest’ultima ricerca Craig A. Grimes e colleghi, che firmano un articolo di resoconto sulla rivista "Nano Letters", hanno utilizzato nanotubi in biossido di titanio dopati con azoto e rivestiti con un sottile strato di rame e di platino per convertire una miscela di biossido di carbonio e vapore acqueo in metano.
Utilizzando luce solare ambiente, i ricercatori hanno ottenuto una resa di metano 20 volte superiore a quella riscontrata in precedenti tentativi condotti in condizioni di laboratorio utilizzando intense esposizioni ultraviolette. "Convertire il biossido di carbonio e acqua in metano sfruttando la fotocatalisi è un’idea affascinante, ma storicamente i tentativi hanno ottenuto un’efficienza di conversione molto bassa”, ha spiegato Grimes, che fa parte anche del Materials Research Institute della Penn State. "Per ricavare una resa significativa della reazione, occorre un catalizzatore efficiente che utilizzi il massimo dell’energia disponibile nella radiazione solare." Il gruppo ha utilizzato la luce solare naturale per testare i propri nanotubi in una camera contenente una miscela di vapor d’acqua e biossido di carbonio. Il dispositivo è stato esposto alla luce solare per 2,5-3,5 ore mentre essa produceva tra 75 e 102 milliwatt per ciascun centimetro quadrato esposto. Si è trovato così che i nanotubi ricotti a 600 gradi Celsius e rivestiti con rame forniscono poi la massima resa di produzione di idrocarburi. Gli stessi nanotubi rivestiti di platino forniscono più idrogeno, mente quelli rivestiti di rame producono più monossido di carbonio. Idrogeno e monossido di carbonio sono due prodotti intermedi delle reazioni nei processi per ottenere gas di sintesi e possono essere utilizzati per ottenere carburanti idrocarburici liquidi. Quando poi il gruppo ha utilizzato una schiera di nanotubi con circa la metà della superficie rivestita di rame e l’altra metà di platino, sono riusciti ad aumentare la produzione di idrocarburi e a eliminare il monossido di carbonio. La resa di questi nanotubi duali è stata di 163 parti per milione di idrocarburi all’ora per centimetro quadrato, contro un valore di sole 10 parti per milione per nanotubi in titanio senza rame o senza platino. (fc)
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Morte e resurrezione di un gene
Il gene ricominciò a venire letto e trascritto per produrre proteine probabilmente in seguito all'inserzione di un retrovirus nel genoma ancestrale.
E' stato scoperto un gene che, "morto" nel corso della storia evolutiva dell'uomo, dopo milioni di anni è "risorto" per tornare a far parte del nostro genoma. Si tratta del gene "tronco" IRGM, che ha fatto fa la propria ricomparsa nel lignaggio dell'uomo e delle grandi scimmie dopo un lungo lasso di tempo in cui era sparito. Lo studio, condotto presso i laboratori di genetica dell'Università di Washington e dello Howard Hughes Medical Institute è stato diretto da Evan Eichler ed è ora pubblicato sulla rivista on line ad accesso pubblico PLoS Genetics. Il gene "tronco" IRGM è uno dei soli due geni di questo tipo rimasti nell'essere umano. Si tratta di geni per la GTPasi immuno-correlata, un tipo di gene che aiuta i mammiferi a resistere a microrganismi come quello della tubercolosi e la salmonella che cercano di invadere le cellule. A differenza dell'uomo, la maggioranza degli altri mammiferi possiede svariati geni di questo tipo. Il topo, per esempio, possiede 21 GTPasi immuno-correlate. L'interesse medico di questi geni è stato ignorato fino a poco tempo fa, quando i ricercatori hanno associato specifiche mutazioni al rischio di sviluppare la malattia di Crohn, una patologia infiammatoria dell'apparato digerente.
Nello studio i ricercatori hanno ricostruito la storia evolutiva del locus IRGM nei primati, scoprendo che la maggior parte dei cluster di geni era stata eliminata passando da un molteplicità di copie a un'unica copia nel corso della prima fase di evoluzione dei primati, circa 50 milioni di anni fa. Dal confronto dei genomi di scimmie del Vecchio e del Nuovo Mondo è quindi apparso che l'ultima copia "morì", ossia divenne non funzionale, nel loro comune antenato. I resti del gene continuarono a essere ereditati per milioni di anni. Poi nell'antenato comune dell'uomo e delle grandi scimmie successe qualcosa di inaspettato: il gene ricominciò a venire letto e trascritto per produrre proteine. I dati raccolti suggeriscono che questo cambiamento sia coinciso con l'inserzione di un retrovirus nel genoma ancestrale. "Il gene IRGM era morto e poi risorto attraverso una complessa serie di eventi strutturali"; ha detto Eichler. "Queste scoperte ci di cono che dovremmo continuare a conteggiare un gene fino a che non sia completamente distrutto." Le analisi strutturali, ha aggiunto, suggeriscono una notevole plasticità strutturale nei geni che sono sottoposti nel tempo a una varietà di pressioni evolutive. Questa plasticità può essere particolarmente utile nel caso di geni che potrebbero aiutare a combattere nuovi agenti infettivi o agenti infettivi che abbiano acquisito resistenza. (gg)
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Più antica la domesticazione del cavallo
I primi cavalli furono usati come mezzo di comunicazione ma anche come animali da mungitura per il loro latte.
Un gruppo internazionale di archeologi ha scoperto il più antico reperto di un cavallo domesticato dall'uomo. La scoperta - realizzata da ricercatori delle Università di Exeter e di Bristol - è pubblicata sull'ultimo numero di "Science". I ricercatori hanno tracciato le origini della domesticazione del cavallo fino alla cultura Botai, fiorita nel Kazakhstan circa 5500 anni fa, vale a dire oltre mille anni prima di quanto finora si pensasse e 2000 anni prima che il cavallo domestico fosse conosciuto in Europa. Un aspetto particolarmente interessante è la testimonianza del fatto che all'inizio il cavallo venisse considerato anche un animale da latte. Le analisi degli antichi resti ossei hanno mostrato che questi cavalli avevano un aspetto molto simile a quelli domestici dell'età del bronzo, e che differivano da quelli selvatici della stessa regione. Ciò suggerisce che quella popolazione avesse selezionato i cavalli selvatici in base alle loro caratteristiche fisiche, alcune delle quali molto potenziate attraverso gli incroci. Grazie a una nuova metodologia di analisi dei resti lipidici sulle ceramiche della cultura Botai, i ricercatori hanno potuto identificare tracce di grassi provenienti dal latte di cavalla. In effetti nella regione ancora oggi viene bevuta una bevanda a base di latte di cavalla fermentato, una tradizione che affonda evidentemente le radici in un passato quanto mai lontano. "Sappiamo che la domesticazione del cavallo ha avuto un impatto sociale ed economico immenso, permettendo grandi progressi nelle comunicazioni, nel trasporto di merci, nella produzione di prodotti alimentari e nel benessere generale. Le nostre scoperte indicano che i cavalli sono stati domesticati almeno mille anni prima di quanto ritenuto. E' un fatto significativo, perché modifica la nostra comprensione di come si siano sviluppate quelle prime civiltà", ha osservato Alan Outram, che ha diretto la ricerca. (gg)
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Fullereni per prevenire i biofilm
Questo tipo di nanoparticelle possa risolvere uno dei maggiori problemi, anche in termini economici, del trattamento delle acque.
Le microscopiche strutture ordinate di atomi di carbonio note come fullereni possono essere utili nella bonifica delle acque dalla presenza di batteri. Gli ingegneri della Duke University infatti hanno trovato che i fullereni impediscono ai batteri e ad altri microrganismi di accumularsi sulle membrane utilizzate nei filtraggio delle acque negli impianti di trattamento. Tale proprietà suggerisce l'ipotesi che rivestendo tubazioni e membrane con questo tipo di nanoparticelle possa risolvere uno dei maggiori problemi, anche in termini economici, del trattamento delle acque. "Proprio come una placca in un'arteria riduce il flusso sanguigno, i batteri e gli altri microrganismi, si possono accumulare sulle membrane di trattamento e lungo le tubazioni”, ha commentato So-Ryong Chae, ricercatore del Dipartimento di ingegneria ambientale e civile della Duke University e coautore dell'articolo apparso sulla rivista “Journal of Membrane Sciences”. “Via via che si accumulano sulle superfici, i batteri attraggono altra materia organica, creando biofilm che crescono lentamente nel tempo”, ha continuato Chae. "Questi risultati indicano che sono in grado di prevenire l'ostruzione. Le uniche altre opzioni per affrontare il problema è sostituire le membrane.” "La formazione di biofilm è uno dei maggiori costi associati alla realizzazione di sistemi di trattamento basati su membrane” ha continuato Claudia Gunsch, docente della Pratt School of Engineering dell Duke e autore senior dello studio. "Esse hanno pori estremamente piccoli e vengono pertanto otturate piuttosto rapidamente: se potessimo incrementare la vita media di un pezzo anche del 50 per cento ne deriverebbe un notevole risparmio. Secondo Chae e colleghi, l'aggiunta di fullereni al trattamento delle membrane avrebbe un duplice effetto: il primo è che le membrane trattate mostrano un'adesione batterica inferiore. In sostanza, la presenza dei fullereni impedisce ai batteri di respirare, ovvero di utilizzare l'ossigeno per le loro funzioni vitali. Gli esperimenti si sono focalizzati su Escherichia coli K12, un ceppo di batteri largamente utilizzati negli esperimenti di laboratorio. "Ci siamo concentrati su un organismo assai particolare: per questo motivo, il prossimo stadio delle ricerche dovranno valutare se queste nanoparticelle avranno gli stessi effetti su batteri che si trovano comunemente nell'ambiente o nelle comunità microbiche miste”, ha concluso Chae. (fc)
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Il potere e l'illusione del controllo
Chi detiene il potere tende a convincersi di aavere un controllo sugli esiti degli eventi che va ben oltre il proprio reale ambito di possibilità.
Il potere dà facilmente alla testa e induce a pensare di avere un controllo personale sugli eventi che va ben al di là del reale. Questa osservazione che molti hanno fatto in modo informale, trova ora il sostengono di una ricerca sperimentale condotta da psicologi della Stanford Graduate School of Business, della London Business School e della Northwestern University, che pubblicano i loro risultati sulla rivista "Psychological Science", rivista della Association for Psychological Science. Che si tratti di leader politici o capitani d'industria, chi detiene il potere tende cioè a sottostimare regolarmente i costi in tempo, denaro, mezzi e vite umane che sono necessari per raggiungere un certo obiettivo. "Abbiamo condotto quattro esperimenti per studiare il rapporto fra potere e illusione di controllo, la credenza cioè di avere la capacità di influenzare esiti che sono determinati in buona parte dal caso", ha detto Galinksy, uno dei coordinatori dello studio. "In tutti gli esperimenti, sia che il partecipante fosse forte di un'esperienza di gestione del potere, sia che fosse stato assegnato casualmente in base alle regole al ruolo di manager, finiva per percepire un controllo sugli esiti che andava oltre il suo ambito di possibilità. Inoltre, l'idea di essere capaci di controllare un risultato 'casuale' portava a un ottimismo irrealistico e a un'autostima gonfiata". In un esperimento, per esempio, al detentore del potere veniva presentata una coppia di dadi, e offerta una ricompensa per prevedere gli esiti di un lancio, chiedendiogli anche se voleva lanciare lui i dadi o scegliere qualcuno che lo facesse. Tutti i pèartecipanti del gruppo di potere più alto sceglievamo di lanciarli in prima persona, contro una percentuale inferiore al 70 per cento nei gruppi di potere minore o in quelli neurti di controllo, suffragando l'ipotesi che la semplice esperienza del potere possa portare una persona a sovrastimare notevolmente le proprie abilità, in questo caso, influenzando l'esito di una mano lanciando personalmente i dadi.
Gli autori osservano che le illusioni positive possono essere adattative, aiutando i detentori del potere a rendere possibile ciò che potrebbe apparire a prima vista impossibile. Ma la relazione fra potere e illusione del controllo può contribuire direttamente anche alla perdita stessa del potere, facendo inanellare una serie di scelte sbagliate: "L'illusione del controllo personale - osservano gli autori - può essere uno dei modi con cui il potere conduce alla propria perdita." (gg)
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L'esistenza di sistemi binari di buchi neri era stata ipotizzata in via teorica, ma finora non ne era mai stato individuato alcuno.
Due buchi neri che orbitano uno attorno all'altro al centro di una galassia sono stati individuati dagli astronomi del National Optical Astronomy Observatory (NOAO) di Tucson, che ne danno notizia in un articolo su "Nature". ll buco nero più piccolo ha una massa pari a 20 milioni di volte quella del Sole, mentre l'altro è addirittura 50 volte più grande.
La possibile esistenza di simili sistemi binari era stata ipotizzata in via teorica, ma finora non ne era mai stato individuato alcuno. I due buchi neri distano fra loro appena un decimo di parsec e per compiere un giro completo uno attorno all'altro si stima che impieghino circa cento anni. Si ritiene che nella formazione delle galassie abbia un ruolo la presenza di un buco nero al loro centro. Dato che le galassie si trovano per lo più raggruppate in cluster, le singole galassie possono collidere. Per quanto la teoria preveda che in tale situazione dovrebbe alla fine formarsi un buco nero ancora più massiccio dopo che i rispettivi buchi neri abbiano iniziato a orbitare sempre più strettamente uno attorno all'altro per poi collidere, le modalità con cui ciò dovrebbe avvenire presentano diversi lati oscuri. La "firma" rappresentata dalle emissioni radio emesse dalle polverio e dai gas che spiraleggiano attorno a un buco nero mentre vi stanno cadendo dentro è ormai ben nota e consente di ricavarne informazioni sulla velocità e la direzione di moto del buco nero e dei materiali circostanti, ma finora non era stata rileva la sovrapposizione di due "firme" di questo tipo. "Se si trattasse di un fenomeno di sovrapposizione, uno dei due oggetti dovrebbe essere davvero strano. Comunque, una delle cose più belle di questo sistema binario di buchi neri è che possiamo prevedere i cambiamenti di velocità osservabili nel giro di pochi anni. Possiamo quindi testare la nostra ipotesi che il sistema sia il risultato dell'immersione una nell'altra di due piccole galassie, dotate ciascuna di un buco nero." (gg)
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Una nanostruttura per incrementare la conducibilità elettrica
Il risultato potrebbe consentire di realizzare pannelli fotovoltaici sufficientemente spessi da assorbire la luce solare con minime perdite energetiche.
Superando un problema critico per la conducibilità dei dispositivi a basso impatto ambientale, i ricercatori del Boston College hanno sviluppato una nanostruttura in titanio che, dotata di una superficie molto estesa, si è dimostrata molto efficiente nel trasporto di elettroni. Il risultato potrebbe consentire di realizzare pannelli fotovoltaici sufficientemente spessi da assorbire la luce solare con minime perdite energetiche. Per ottenere il risultato, Dunwei Wang, chimico del Boston College, ha integrato due semiconduttori al titanio in un struttura a nanoscala, migliorando la capacità di raccogliere energia di circa il 33 per cento, secondo quanto riferito sulla versione online del “Journal of the American Chemical Society”. Con il suo gruppo, lo studioso è riuscito a raggiungere un'efficienza di picco della conversione del 16,7 per cento nello spettro ultravioletto, contro un valore del 12 per cento di una struttura composita tradizionale di biossido di titanio (TiO2). Secondo Wang, questi miglioramenti nell'efficienza potrebbero trovare applicazione nell'elettrolisi dell'acqua, ambito in cui i catalizzatori a semiconduttore si sono dimostrati utili per separare e immagazzinare idrogeno e ossigeno allo stato gassoso. "L'attuale sfida nell'elettrolisi dell'acqua è quella di riuscire a catturare meglio i fotoni all'interno del materiale semiconduttore, nonché trasportarli per produrre idrogeno”, ha commentato Wang. "Per gli usi pratici in questo campo, è desiderabile generare ossigeno e idrogeno separatamente. Per questo, è di grande importanza disporre di una buona conducibilità elettrica, che permette di raccogliere elettroni nella regione in cui si genera l'ossigeno e di trasportarli nella camera di generazione dell'idrogeno”. Il biossido di titanio ha un ruolo preminente nella ricerca sull'elettrolisi dell'acqua per le sue proprietà catalitiche. Tuttavia, il suo assorbimento della luce è confinato allo spettro ultravioletto e il materiale è anche un conduttore relativamente cattivo. Wang e colleghi hanno iniziato facendo crescere una nanostruttura di disiliciuro di titanio (TiSi2), un semiconduttore capace di assorbire luce solare e un materiale in grado di fornire una struttura robusta con una estesa superficie critica per l'assorbimento di fotoni. Un rivestimento in biossido di titanio ha poi conferito le ricercate proprietà di catalisi. (fc)
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Un rivestimento di nanoparticelle potrebbe permettere a piccole molecole di RNA di raggiungere e legarsi a specifiche regioni di un gene difettoso ripristinandone almeno in parte la funzionalità.
Sferette invisibili come strategia vincente nella lotta alla distrofia muscolare: a proporlo è uno studio condotto da ricercatori dell'Università di Ferrara con il sostegno di Telethon e pubblicato sulla rivista Molecular Therapy. Il lavoro dà un contributo importante al filone di ricerca che mira a convertire la forma più grave della distrofia muscolare, quella di Duchenne (DMD), in quella più lieve, la distrofia di Becker (DMB). In entrambi i casi, le persone affette presentano mutazioni a carico del gene della distrofina, proteina essenziale per il funzionamento dei muscoli: a fare la differenza nella gravità della patologia è il tipo di mutazione, che nella DMD determina l'assenza completa della distrofina, mentre nella DMB porta alla produzione di una proteina più corta ma comunque funzionale. Uno degli approcci terapeutici più promettenti in questo senso è quello che sfrutta la capacità di piccole molecole di RNA, gli oligonucleotidi antisenso, di legarsi a specifiche regioni di un gene (esoni) e di mascherarle così al macchinario cellulare addetto alla sintesi delle proteine. Con questo approccio, detto exon-skipping, la mutazione che nella DMD determina l'arresto della sintesi proteica viene "bypassata" e si ha la sintesi di una proteina più corta del normale, ma comunque parzialmente funzionante. Dopo il successo sul modello animale e sulle cellule di pazienti affetti, l'exon skipping ha dato risultati incoraggianti anche nel primo studio pilota effettuato sull'uomo, i cui risultati sono stati pubblicati alla fine del 2007 da un gruppo di ricerca olandese.
Rimane cruciale, però, trovare un sistema in grado di proteggere gli oligonucleotidi antisenso, evitando che si degradino prima di esercitare il loro effetto terapeutico, ma anche di fare in modo che non si accumulino dove non serve, soprattutto nei reni. Ed è qui che entra in gioco il gruppo di ricerca coordinato da Alessandra Ferlini, che propone un sistema di trasporto innovativo: invece che "nudi", i piccoli segmenti di RNA vengono somministrati legati a nanoparticelle, piccolissime sferette (dell'ordine di grandezza del miliardesimo di metro) costituite da un materiale inerte (il polimetilmetacrilato, già utilizzato nelle protesi articolari) e quindi assolutamente incapace di stimolare alcun tipo di rigetto o risposta immunitaria. Come dimostrato dai primi risultati ottenuti nel modello animale, questa strategia permette di trasportare efficientemente il farmaco in vari organi e tessuti, inclusi quelli più colpiti dalla malattia, ovvero cuore e muscolo scheletrico: proprio in queste sedi, infatti, i ricercatori hanno riscontrato un ripristino della sintesi della distrofina, correttamente localizzata sulla membrana cellulare. Inoltre, l'uso delle nanoparticelle ha permesso di ridurre di 80 volte le dosi del farmaco, mantenendo però l'effetto terapeutico. Così trasportate, le molecole vengono inoltre protette dal degrado e hanno quindi un effetto più prolungato. (gg)
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La Tv non migliora le capacità cognitive dei bambini
Sullo sviluppo cognitivo hanno ben più influenza le caratteristiche materne e dell'ambiente familiare.
Uno studio longitudinale svolto presso il Children's Hospital Boston e l'Harvard Medical School su bambini dalla nascita all'età di tre anni ha mostrato che vedere la televisione prima dei due anni non migliora le capacità linguistiche e visivo-motorie. Il risultato, ora pubblicato sull'ultimo numero della rivista “Pediatrics”, riafferma le attuali linee guida dell'American Academy of Pediatrics (AAP), che raccomandano di evitare la TV al di sotto di tale età e suggeriscono come sullo sviluppo cognitivo abbiano ben più influenza le caratteristiche materne e dell'ambiente familiare, oltre ovviamente alle caratteristiche temperamentali dei piccoli. "Contrariamente agli annunci della pubblicità e all'opinione di alcuni genitori sui possibili benefici della Tv sullo sviluppo cognitivo, non è stata trovata alcuna evidenza scientifica in tal senso”, ha spiegato Marie Evans Schmidt, prima autrice dell'articolo. Lo studio ha analizzato i dati relativi di 872 bambini reclutati nell'ambito del "Progetto Viva", uno studio prospettico di coorte su coppie madre/figlio. Le osservazioni venivano fatte una prima volta subito dopo la nascita, e dopo sei mesi e a tre anni ed erano completate da questionari sulle “abitudini televisive” dei piccoli all'età di uno e due anni. Le capacità linguistiche sono poi state misurate utilizzando il Peabody Picture Vocabulary Test III (PPVT III) mentre quelle visivo-motorie con il test Wide-Range Assessment of Visual Motor Abilities (WRAVMA). È così stato possibile controllare fattori ambientali e sociodemografici di importanza nota, tra cui l'educazione, il livello economico, l'età e lo stato civile della madre, l'ordine di nascita, così come di altri fattori natali e perinatali, quali l'eventuale depressione postpartum, il peso alla nascita e l'indice di massa corporea. Utilizzando i modelli di regressione lineare, i ricercatori sono risaliti all'influenza indipendente degli effetti della visione della TV sui bambini, che è risultata scarsa. (fc)
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Un Viagra a base di idrogeno solforato?
Il gas è alla base del meccanismo di vasodilatazione nel corpo cavernoso e facilita l'erezione. Una ricerca italiana ne dimostra gli effetti sui tessuti umani.
L'idrogeno solforato, il gas che conferisce le note proprietà e il caratteristico odore alle acque sulfuree, potrebbe aiutare chi soffre di disfunzione erettile. Lo pensano i ricercatori italiani guidati da Giuseppe Cirino e Vincenzo Mirone dell'Università Federico II di Napoli, che pubblicano oggi il loro studio su Proceedings of National Academy of Sciences (Pnas). Si tratta della prima ricerca svolta direttamente su tessuti umani, provenienti da otto pazienti sottoposti a interventi chirurgici per il cambio di sesso. Il gas H2S è prodotto normalmente per via endogena a partire da due enzimi, la cistationina beta-sintetasi (CBS) e la cistationina gamma-liasi (CSE). Un altro enzima, la L-cisteina (L-cys), funge da substrato. L'idrogeno solforato che si forma in questa via metabolica (L-cys/ H2S) circola nel sistema vascolare e regola la vasodilatazione. Nel loro studio, durato due anni, i ricercatori dell'Università di Napoli hanno trovato questi enzimi nella muscolatura liscia del corpo cavernoso, il tessuto erettile del pene. Da qui l'idea che il gas possa essere, a livello locale, alla base del meccanismo di erezione, come già suggerito da altre ricerche: “Abbiamo posto i tessuti in soluzione di idrogeno solforato, e osservato che il gas causa effettivamente vasodilatazione, che nel corpo cavernoso è sinonimo di erezione”, spiega Cirino a Galileo. Il rilassamento delle arterie, infatti, porta a un maggior afflusso del sangue e, nel ratto, l'iniezione dell'idrogeno solforato nel corpo cavernoso aumenta la pressione e attiva il meccanismo di vasodilatazione. La via metabolica L-cisteina/H2S ha quindi lo stesso effetto dimostrato per il monossido nitrico, sulla cui azione si basa il Viagra. L'idrogeno solforato, però, provoca vasodilatazione anche in assenza di endotelio, quindi potrebbe rappresentare un'alternativa per quelle persone per cui la pillola blu non ha effetto. “Quanto osservato potrebbe aprire allo sviluppo di nuovi farmaci per le disfunzione erettile e per il sistema cardiovascolare in generale. Il polmone, per esempio, è come una grande cellula epiteliale”, conferma Cirino, che continua: “Le acque solfuree, comunque, si utilizzano in medicina da millenni per i loro effetti benefici, anche se non è ancora chiaro il loro meccanismo d'azione”. (t.m.)
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I mieli non sono tutti uguali! Ce lo rivela la risonanza magnetica nucleare
Il miele non è tutto uguale. Sì d'accordo, esiste quello d'acacia, il millefiori, quello di castagno e così via. Le differenze sono lampanti, a livello visivo e di sapore sono palesemente diversi. Ma due mieli d'acacia, sì, ma prodotti in alveari in aree geografiche distanti. Ad esempio un miele d'acacia italiano e uno ungherese sono differenti?
Sembrerebbe di sì, e anche in maniera profonda!
Grazie alla risonanza magnetica nucleare è possibile stabilire con rigore e precisione la provenienza botanica e geografica del miele. ISMAC, l'Istituto per lo Studio delle Macromolecole del CNR di Milano, ha analizzato numerosi campioni di miele e cosa ha scoperto ce lo racconta Roberto Consonni, responsabile del laboratorio che ha effettuato le analisi.
Ascolta l'intervista a Roberto Consonni:
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La ricerca:
Sono stati analizzati mediante Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) dei campioni di miele millefiori e d’acacia. Mediante protocolli di analisi statistica multivariata, è stato possibile ottenere una differenziazione botanica tra le due varietà e all’interno della stessa varietà una distinzione dei campioni di miele in relazione all’origine geografica.
La NMR è una tecnica spettroscopica con un vastissimo campo di applicazioni e viene spesso affiancata ad altre tecniche analitiche nello studio delle problematiche che richiedono un approccio multidisciplinare come lo studio della qualità e della genuinità dei prodotti alimentari. Negli ultimi anni molti studi si sono concentrati sull’analisi NMR di matrici alimentari quali succo di frutta, vino, birra, caffè ed olio d’oliva. Questi sono ottimi esempi di miscele complesse i cui componenti sono normalmente studiati e controllati con altre tecniche analitiche previa estrazione, concentrazione e derivatizzazione. Con l’impiego dell’NMR si ha il vantaggio di poter procedere direttamente all’analisi di tutti i componenti contemporaneamente, inoltre le analisi sono altamente riproducibili, la preparazione del campione è pressoché nulla (bastano pochi mL per campione), i tempi di misura sono rapidi (pochi minuti) ed è possibile effettuare analisi sia quantitative che qualitative. Nel laboratorio NMR dell’ISMAC del CNR di Milano, l’impiego combinato di NMR e protocolli di analisi statistica multivariata, è stato utilizzato in diversi lavori per la caratterizzazione di prodotti alimentari, tra questi anche il miele. Il miele è un alimento largamente diffuso in tutto il mondo e apprezzato come rapida fonte di energia, ma anche per la sua attività antibatterica e antiossidante. Sul mercato sono presenti sia i mieli monofloreali (ottenuti principalmente da una specie botanica) sia i millefiori (ottenuti da più specie botaniche), ciascuno con proprie caratteristiche organolettiche e di composizione che derivano principalmente dal tipo di flora bottinata dalle api e che rendono il miele indubbiamente un prodotto molto legato al territorio di produzione. Il miele è un alimento sul quale le adulterazioni sono largamente diffuse, inoltre differenze in prezzo e in qualità sono presenti tra mieli di paesi europei, mieli cinesi o del sud America ma ci sono differenze anche tra mieli dei paesi europei e tra regioni dello stesso paese. E’ sempre più crescente quindi la richiesta da parte sia dei produttori sia dei consumatori di garanzie a riguardo dell’origine del miele e la stessa Commissione dell’Unione Europea sta incoraggiando a sviluppare nuovi metodi analitici per controllare e verificare la qualità dei diversi mieli e individuare la loro origine geografica, oggi valutata mediante analisi melissopalinologica. Sull’etichetta del prodotto deve essere riportato il paese o i paesi d’origine in cui il miele è stato raccolto. Quando il miele è originario di più Stati membri o paesi terzi l’indicazione può essere sostituita da una delle seguenti diciture: “miscela di mieli originari della CE”, “miscela di mieli non originari della CE” o “miscela di mieli originari e non originari della CE”. Nel nostro laboratorio sono state condotte analisi 1H NMR su campioni di miele millefiori e d’acacia. L’ elaborazione statistica dei dati NMR relativi al contenuto metabolico di tutti i campioni analizzati, ha portato a distinguere chiaramente i mieli in relazione all’origine botanica. Successivamente all’interno della stessa varietà è stato possibile osservare una distinzione dei campioni di miele in relazione all’origine geografica. Per il miele d’acacia sono stati distinti i campioni italiani da quelli ungheresi mentre per il miele millefiori è stata ottenuta una differenziazione tra campioni italiani, argentini ed ungheresi ottenendo un modello statistico con buone capacità predittive, ossia in grado di valutare l’origine geografica di campioni test (test set) per i quali questa non veniva indicata anche se nota. L’NMR, combinato a protocolli di analisi statistica multivariata, si è quindi dimostrato un valido strumento per la caratterizzazione botanica e geografica di campioni di miele andando ad analizzare proprio la composizione del miele che come già detto risulta fortemente influenzata dalla flora bottinata e quindi dal territorio di produzione. Quindi anche mieli appartenenti alla stessa specie botanica prodotti in regioni geografiche diverse presentano differenze a livello di composizione che li rendono differenti gli uni dagli altri. Il contenuto metabolico rappresenta quindi una specie di mappa di riconoscimento della storia dell’alimento in esame, portando con sé anche la traccia della sua origine geografica.
QUI trovate l'articolo scientifico.
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Dubbi sul cerotto del desiderio
Risultati modesti, frequenti reazioni avverse, trial non accurati. È l'accusa del Drug and Therapeutics Bulletin al cosiddetto Viagra rosa.
Il Viagra al femminile perde colpi. Il farmaco che promettere di riaccendere il desiderio nelle donne entrate forzatamente in menopausa a causa della rimozione di utero e ovaie, spesso affette da un calo della libido, è oggetto di un duro attacco da parte del Drug and Therapeutics Bulletin, pubblicazione mensile del gruppo British Medical Journal. Intrinsa, questo il nome del prodotto venduto in Inghilterra, Italia, Spagna, Germania e Francia, è un cerotto che rilascia testosterone, l'ormone dalla cui diminuzione dipenderebbe l'assenza di desiderio sessuale. Il cerotto è indicato per donne affette da disturbo da desiderio sessuale ipoattivo HSDD, dal termine inglese Hypoactive Sexual Desire Disorder, sulla cui definizione però la comunità scientifica non è concorde. Può essere somministrato, inoltre, solo a donne in trattamento con la terapia ormonale sostitutiva.
Le accuse lanciate dal Bollettino prendono spunto dai risultati ottenuti nei trial registrativi del farmaco: le pazienti arruolate non sono rappresentative della popolazione; in alcuni casi la diagnosi di Hsdd è stata fatta frettolosamente, sulla base di un questionario non accurato; la risposta del gruppo trattato con placebo è stata molto alta. Fattore che potrebbe indicare come i livelli ormonali potrebbero non essere la causa della perdita della libido. Il tutto a fronte di risultati modesti e di un 75 per cento di casi di reazioni avverse, nella maggioranza dei casi reazioni cutanee nella zona in cui si attacca il cerotto, ma anche acne, perdita di capelli, irsutismo, aumento di peso, insonnia, emicrania. Infine, le sperimentazioni sono durate solo sei mesi, avverte il Bollettino, quindi gli effetti a lungo termine non sono stati ancora dimostrati.
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Batteriofagi per stroncare le resistenze
Affiancati alla terapia antibiotica tradizionale la rendono più efficace ed evitano l'insorgenza di resistenze.
Per combattere le infezioni batteriche, sempre più spesso caratterizzate da resistenza agli antibiotici, la via più efficiente è quella di sfruttare i batteriofagi, dopo averli ingegnerizzati in modo opportuno. Lo sostengono Timothy Lu, della Harvard-MIT Division of Health Sciences, e James Collins, dello Howard Hughes Medical Institute, in un articolo pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Secondo i dati dei Centers for Disease Control di Atlanta lo Staphylococcus aureus meticillino-resistente, il più importante dei batteri a resistenza multipla, causa nei soli Stati Uniti 94.000 infezioni all'anno, 19.000 delle quali con esito letale. Nonostante gli sforzi della ricerca, negli ultimi anno sono stati sviluppati pochissimi nuovi antibiotici in grado di contrastare questi nuovi "super-batteri". "Ingegnerizzare i batteriofagi, virus che infettano i batteri, per aggredire specifici obiettivi è molto più facile che inventare un nuovo farmaco", ha osservato Lu. I virus ingegnerizzati descritti nell'articolo attaccano il sistema SOS di riparazione del DNA batterico che entra in funzione quando essi si trovano esposti a un antibiotico che danneggia il DNA. Utilizzati congiuntamente con gli antibiotici tradizionali, questi virus minano le capacità di difesa dei batteri e permettono di prevenire lo sviluppo di resistenze. I ricercatori hanno testato con successo i loro batteriofagi in relazione a tre importanti classi di antibiotici (beta-lattamici, aminoglicosidi e chinoloni). I topi infettati con batteri trattati con associazione di batteriofagi e antibiotici il tasso di sopravvivenza è stato dell'80 per cento, contro il 50 per cento di quelli trattati con batteriofagi naturali e antibiotici; il 20 per cento di quelli trattati con soli antibiotici e il 10 per cento di quelli non trattati. "Questo lavoro getta le basi per lo sviluppo di una libreria di batteriofagi, ciascuno progettato per aggredire diversi obiettivi batterici", ha concluso Lu. (gg)
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Il dilemma vitale della pianta
La comprensione del modo in cui esse "scelgono" di investire più nella ricerca della luce o nella difesa dai parassiti può essere di aiuto per limitare il ricorso ai pesticidi nelle coltivazioni intensive.
Quando altri vegetali gli fanno ombra, le piante investono tutte le loro risorse nella competizione per la luce, a scapito anche di altre importanti funzioni, come quella quella di difendersi da insetti e animali che se ne potrebbero nutrire. A questa scoperta e alla descrizione dei cammini biomolecolari che sono coinvolti in questo meccanismo è dedicato un articolo pubblicato in anteprima online sul sito dei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), a firma di ricercatori del CONICET (il Consiglio nazionale delle ricerche argentino) e del Salk Institute. "La comprensione del modo in cui le piante risolvono il dilemma dell'allocazione delle risorse apre la possibilità di aumentarne le difese naturali, soprattutto nelle tipiche piantagioni ad alta densità dell'agricoltura moderna, che dipende dalla regolare irrorazione con insetticidi", ha osservato Carlos L. Ballaré, che ha diretto lo studio. Le piante sentono la presenza di altre piante vicine attraverso l'aumento relativo di luce nello spettro rosso lontano dovuto all'assorbimento diparte della luce a opera delle coperture vegetali soprastanti o circostanti e della riflessione di quella in quella frazione dello spettro da parte delle foglie delle piante vicine. "Quando il principale fotorecettore per l'evitamento dell'ombra rileva la presenza di vicini, la pianta inizia a produrre l'ormone della crescita auxina che le consente di crescere di più e più rapidamente", spiega Joanne Chory, che ha partecipato alla ricerca. Le piante reagiscono anche ai segnali chimici provenienti dalle secrezioni orali degli erbivori e ai quello collegati ai danni fisici alle foglie provocati dai bruchi e da altri insetti che divorano le foglie. Questi segnali aumentano la produzione di ormoni difensivi e in particolare di acido jasmonico, la cui elevata concentrazione le rende meno appetibili e meno nutrienti per gli erbivori. "L'allocazione delle risorse in favore della competizione per la luce può limitare l'investimento nelle difese, aumentando la vulnerabilità agli erbivori, mentre un'allocazione più favorevole alle difese può ridurre la capacità di competere con le piante vicine", spiega Chory. (gg)
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Il modello permetterà di studiare il miglior metodo per amministrare la profilassi ed effettuare altri esperimenti sulla prevenzione dell'HIV-1 che non sarebbe agevole effettuare sugli esseri umani.
Alterando un solo gene del virus HIV-1, un gruppo di infettivologi guidati da Paul Bieniasz e Theodora Hatziioannou della Rockefeller University è riuscito a infettare alcuni macachi nemestrini con una versione del virus che finora è stata impossibile da studiare direttamente sugli animali. Il nuovo ceppo del virus è già stato utilizzato per dimostrare un metodo per prevenire l'infezione e, con un piccolo miglioramento, potrebbe essere un modello affidabile per realizzare un vettore per un candidato vaccino. "Questo modello ci permetterà di studiare il miglior metodo per amministrare la profilassi ed effettuare altri esperimenti sulla prevenzione dell'HIV-1 che non sarebbe agevole effettuare sugli esseri umani”, ha spiegato Bieniasz, direttore dell'Aaron Diamond AIDS Research Center Laboratory of Retrovirology della Rockefeller e ricercatore dell'Howard Hughes Medical Institute. Secondo quanto riferito in un articolo pubblicato sulla rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences , la sperimentazione ha mostrato come il virus ingegnerizzato e inoculato nelle scimmie inizialmente si diffonda in modo altrettanto rapido di quanto avviene nell'essere umano e rimanga rivelabile per almeno sei mesi. Ma l'aspetto peculiare è che il virus non è in grado di di innescare la malattia nell'animale, che si comporta come l'analogo di un ospite HIV-positivo con un sistema immunitario eccezionale, capace di tenere sotto controllo l'infezione. La ricerca prende le mosse dagli studi di Bieniasz, Hatziioannou e colleghi presso l'Aaron Diamond AIDS Research Center su due gruppi di geni a rapida evoluzione APOBEC3 e TRIM5, che producono classi d'insolite proteine che consentono all'ospite di difendersi dall'attacco dei retrovirus come l'HIV. Tali geni, condivisi dall'essere umano e dagli altri primati, hanno subito mutazioni specifiche in ogni specie e sono state selezionate dall'evoluzione nel corso dei millenni di lotta tra gli organismi e i retrovirus. Nella maggior parte delle scimmie, le proteine codificate dai geni APOBEC3 e TRIM5 uccidono l'HIV, rendendo impossibile ai ricercatori studiare il virus in un modello animale. Per molto tempo, quindi, si è studiato il virus da immunodeficienza delle scimmie (SIV), che causa una malattia simile all'AIDS in alcune specie. Ma il SIV condivide con l'HIV soltanto metà della sua sequenza aminoacidica, rendendolo un sostituto molto imperfetto per testare farmaci e vaccini anti-HIV. Con questo nuovo risultato, i ricercatori sono riusciti a realizzare un ceppo denominato stHIV-1 (da simian-tropic HIV-1) condivide circa il 95 per cento del genoma con la versione umana. (fc)
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Studiare le malattie neurodegenerative attraverso il sistema olfattivo
La conoscenza del sistema olfattivo è un modello sperimentale interessante per gli studi sul sistema nervoso centrale.
I sistemi sensoriali, quali olfatto, vista, udito, tatto, gusto, rappresentano la nostra interfaccia con il mondo esterno. Il sistema olfattivo, in particolare, è implicato in funzioni istintive vitali per molti animali (scelta del partner, riproduzione, rapporto piccoli madre, aggressività, memoria) e in qualche misura importanti anche per l'uomo. Nell'uomo la più evidente connessione risulta forse proprio con la memoria. La "madeleine" di Proust viene sempre citata dagli studiosi di olfatto per fare capire il nesso tra un odore e la rimembranza di eventi anche molto lontani nel tempo. La conoscenza del sistema olfattivo, da un punto di vista anatomico e funzionale, oltre a essere importante per sé, in quanto ancora oggi molto rimane da capire di questa modalità sensoriale, è un modello sperimentale interessante per gli studi sul sistema nervoso centrale. Inoltre è importante ricordare che in molte patologie neurologiche e psichiatriche (quali Alzheimer, Parkinson, schizofrenia) il sistema olfattivo è precocemente coinvolto. Anzi, spesso i deficit olfattivi rappresentano proprio i primi sintomi con cui si manifesta la malattia. Conoscere meglio quindi il funzionamento di questo sistema risulta fondamentale per capire e curare (precocemente) le alterazioni che incorrono in caso di patologia. Claudia Lodovichi, rientrata nel 2006 in Italia presso l'Istituto Veneto di Medicina Molecolare dagli Stati Uniti, prima al Howard Hughes Medical Institute and Duke University Medical Center, in seguito alla Columbia University, si occupa nel suo laboratorio, creato grazie ai finanziamenti della Fondazione Giovanni Armenise-Harvard, della formazione e funzione di circuiti nel sistema nervoso centrale, in particolare nel sistema olfattivo che rappresenta un modello particolarmente interessante per studiare la formazione e funzione dei circuiti neurali.
I neuroni sensoriali proiettano i loro assoni (fibre lunghe e sottili addette a trasportare a destinazione i segnali elettrici generati dal corpo cellulare) in posizioni precise del sistema nervoso centrale, in modo da creare una rappresentazione interna del mondo esterno. I neuroni sensoriali olfattivi, al contrario degli altri neuroni del sistema nervoso centrale, rigenerano continuamente. Altro elemento peculiare del sistema olfattivo è il doppio ruolo del recettore olfattivo: percepisce gli odori nel naso ed è coinvolto nelle proiezioni assonali dei neuroni sensoriali. Questa tesi è sostenuta da numerosi esperimenti genetici e dall'espressione del recettore non solo sulle cilia (strutture filiformi di questi neuroni che protrudono nelle cavità nasali, dove appunto arrivano gli odori) ma anche a livello dell'assone terminale. Fino a oggi, mentre le proprietà funzionali e il signalling intracellulare associato al recettore olfattivo espresso sulle cilia erano ben note, niente si sapeva del recettore espresso sull'assone. Lodovichi e i suoi collaboratori hanno investigato le proprietà funzionali e il signalling associato al recettore olfattivo espresso all'assone terminale, con tecniche di real time imaging. Hanno dimostrato che il recettore all'assone terminale è funzionante, capace di legare gli odori e associato a incrementi locali di cAMP e Ca2+. Queste molecole agendo sia su effettori locali si a livello nucleare, come visto nel lavoro, hanno la possibilità di guidare l'assone verso la sua destinazione.
I dati ottenuti con il loro lavoro, appena pubblicato su PNAS (Proceedings of the National Academy of Science), sono i primi dati sulla funzione del recettore all'assone e sono essenziali sia per capire in che modo esso giochi un ruolo nella formazione della corrispondente mappa sensoriale, sia più in generale per capire i meccanismi che sottendono alla specificità delle connessioni neurali a livello del sistema nervoso centrale.
La specificità delle connessioni neurali è un elemento fondamentale per il normale funzionamento del sistema nervoso centrale. Capire i meccanismi che sottendono la formazione di connessioni specifiche in condizioni fisiologiche è condicio sine qua non per poter capire e auspicabilmente curare le patologie.
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Quanto petrolio per l'acqua minerale
Circa 50 milioni di barili di greggio. E' quanto hanno speso, nel solo 2007, gli Usa per soddisfare la domanda di acqua in bottiglia.
Solo nel 2007, negli Stati Uniti, sono stati venduti circa 33 miliardi di litri d’acqua in bottiglia, una media di 110 litri a persona. Più del latte e della birra. Una richiesta cresciuta del 70 per cento dal 2001 a oggi, per soddisfare la quale i due scienziati stimano siano stati necessari tra i 32 e i 54 milioni di barili di petrolio. L’acqua imbottigliata ha infatti un costo energetico tra mille e duemila volte maggiore a quello dell'acqua del rubinetto. È il risultato della prima ricerca “peer reviewed” svolta sull'argomento e pubblicata su “Environmental Research Letters”da Peter Gleick e Heather Cooley, scienziati ambientalisti del Pacific Institute (Oakland, California). Stabilire con esattezza quale sia l'impronta ecologica di una singola bottiglia non è compito semplice a causa delle differenze, a volte anche macroscopiche, fra una marca e l'altra in termini di luogo di produzione e distribuzione. Ma la ricerca conferma in pieno le accuse che gli ambientalisti hanno più volte sollevato: Gleick e Cooley hanno calcolato il dispendio energetico usato nelle varie fasi della produzione e consumazione delle bottiglie d’acqua, mostrando che le fasi più dispendiose sono la produzione e il trasporto. Nell'articolo vengono presi in considerazione tre esempi di acqua presente sul mercato di Los Angeles: un'acqua prodotta nei dintorni della città, una imbottigliata nelle zone del Pacifico del Sud e la terza prodotta in Francia. Nel primo caso la maggior parte dell'energia viene impiegata per la produzione delle bottiglie di plastica, quando invece il trasporto deve coprire lunghe distanze, il costo energetico del viaggio diventa la prima voce del bilancio. Tutte gli altri costi – processamento, imbottigliamento, etichettatura e refrigerazione – sono inferiori. L’ecologista Hyung Chul Kim della Columbia University, commentando la ricerca, ha notato che i due studiosi non hanno preso in considerazione l’energia risparmiata attraverso il riciclaggio di bottiglie. Gleick ha risposto che la ricerca non ha dato valore a questo aspetto perché quasi tutte le bottiglie riciclate vengono trasformate in moquette, in vestiti o in giocattoli, mentre pochissime tornano a essere nuove bottiglie. (f.s.)
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Un sonar per la fisica dello stato solido
Un gruppo di ricercatori tedeschi ha utilizzato un microscopio elettronico a effetto tunnel per studiare le proprietà delle "superfici di Fermi" in campioni di rame.
Proprio come un sonar invia e riceve onde sonore per esplorare le profondità dell'oceano, gli elettroni possono essere utilizzati nei microscopi a effetto tunnel per studiare proprietà nascoste di reticoli atomici dei metalli. Come riportato dai ricercatori delle Università di Göttingen, di Halle e del Forschungszentrum Jülich, tutti in Germania, sull'ultimo numero della rivista "Science", lo studio ha avuto come risultato l'osservazione di superfici di Fermi, che determinano importanti proprietà dei metalli. "Le superfici di Fermi conferiscono ai metalli la loro personalità, per così dire”, ha commentato Stefan Blügel, direttore dello Jülich Institute of Solid State Research. “Poiché determinano le caratteristiche di mobilità degli elettroni, da esse dipendono importanti proprietà del metallo quali la conducibilità elettrica e termica, nonché le proprietà magnetiche”. Nel corso della ricerca è stata sfruttata la tecnica di microscopia a effetto tunnel per inviare fasci di elettroni su campioni di rame. Poiché gli elettroni si muovono come onde che attraversano il metallo, possono essere diffuse e riflesse dagli ostacoli che incontrano, quali i singoli atomi di cobalto presenti come impurità. "Le sovrapposizioni tra le onde incidenti ed emergenti è così forte che possono essere misurate grazie al microscopio a effetto tunnel”, ha spiegato Samir Lounis, che ha partecipato alla ricerca. “Si tratta di schemi di interferenza che possono essere immaginati come anelli deformati: la loro forma, grazie ai modelli teorici e computazionali che abbiamo sviluppato, permette di trarre conclusioni dirette sulla forma delle superfici di Fermi, e sulla profondità a cui si trovano gli atomi di cobalto, in modo simile a ciò che si fa con i sonar, che ricostruiscono la geometria della superficie del fondo del mare dalle onde sonore riflesse." "La nostra speranza è che il perfezionamento dei metodi di analisi strumentale consenta di acquisire nuove informazioni sulle impurità presenti in profondità e sulle interfacce tra reticoli atomici”, ha concluso Lounis. (fc)
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Il tessuto adiposo, attraverso la leptina, stimola il sistema immunitario a produrre una molecola antinfiammatoria che aiuta il recupero in caso di ipossia dei tessuti.
Gli obesi corrono un rischio più elevato di incorrere in molte patologie di origine infiammatoria, da quelle cardiovascolari al diabete. Tuttavia, e questo è noto come paradosso dell'obesità, hanno una maggiore probabilità di sopravvivere a un grave infarto o a un grave ictus che sia conseguenza di tale stato patologico. Ora uno studio condotto da alcuni ricercatori dell'Università dell'Illinois e pubblicato sulla rivista Endocrinologyè riuscito a spiegare questo singolare fenomeno. "Il tessuto grasso è veramente complesso e attivo, e ha importanti funzioni che vanno al di là del fornire energia e isolare dal freddo", spiega Gregory Freund, che con Christina Sherry ha condotto la ricerca. "Ora sappiamo che la leptina, un ormone secreto dal tessuto adiposo ha un ruolo nella regolazione del sistema immunitario. Se esponiamo dei topi a uno stato di ipossia, simulando un evento come un infarto, la leptina stimola il sistema immunitario a un aumento della produzione di una molecola anti-infiammatoria, l'antagonista del recettore per l'interleuchina-1 (IL-1RA)."
Lavorando sui topi, i ricercatori hanno concluso che i macrofagi presenti nell'organismo di animali alimentati con una dieta molto ricca di grassi producono molta più IL-1RA perché vivono in un ambiente significativamente più ricco di leptina: l'obesità può cioè essere vista come uno stato di iperleptinemia. E a riprova del fatto, somministrando a topi non obesi iniezioni di leptina dopo l'induzione di ipossia, il loro recupero è apparso tre volte più rapido. "Siamo stati in grado di dimostrare che, attraverso svariati meccanismi, nell'obesità si determina un significativo aumento di IL-1RA, e le persone obese hanno sei volte più IL-1RA circolante, cosa che aiuta il recupero delle parti dell'organismo colpite da ipossia", ha concluso Sherry. Secondo i ricercatori, fermo restando il fatto che è importante indurre le persone a mantenere un peso corretto, "una volta che un problema di salute si è posto, ci sono alcune condizioni in cui le persone obese hanno una prognosi migliore, ed è legittimo quindi porsi la domanda sul modo in cui andrebbe affrontato il problema dell'eccesso di peso in queste persone." (gg)
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Una pulsar antica e sorprendentemente attiva
Le osservazioni radio di J0108 mostrano che si tratta di una delle più antiche e deboli pulsar, che compie circa una rivoluzione al secondo.
La pulsar PSR J0108-1431, o più brevemente J0108, ha un'età stimata di circa 200 milioni di anni, cosa che la rende il più vecchio oggetto di questo tipo mai rivelato nei raggi X. Ora, osservata grazie al Chandra X-ray Observatory della NASA, ha rivelato una caratteristica decisamente inattesa: la sua notevole attività in rapporto all'età. Una pulsar ha origine quando una stella molto più massiccia del Sole collassa, innescando un'esplosione di supernova, che produce a sua volta una stella di neutroni, l'oggetto più denso dell'universo noto. Le stelle di neutroni sono dotate di un moto rotatorio estremamente rapido, con velocità dell'ordine di centinaia di cicli al secondo. Proprio la periodicità della radiazione emessa fa apparire questi oggetti come oggetti pulsanti o "pulsar". Gli astronomi sono in grado di osservare il graduale rallentamento della rotazione delle pulsar via via che emettono energia. Le osservazioni radio di J0108 mostrano che si tratta di una delle più antiche e deboli pulsar, che ormai non compie più di una rivoluzione al secondo. A cogliere di sorpresa il gruppo guidato da George Pavlov della Penn State University, che ha osservato J0108 nei raggi X con Chandra, è il fatto che l'oggetto appare molto più brillante di quanto atteso – parlando sempre dello spettro X – per una pulsar di età così avanzata. Parte dell'energia emessa con la rotazione viene convertita in radiazione X. L'efficienza di questo processo è quindi più elevata del previsto. "La pulsar sta emettendo radiazione ad alta energia in modo più efficiente delle sue 'cugine' più giovani”, ha spiegato Pavlov. È probabile – sempre secondo gli autori – che l'emissione X prenda due forme diverse: da una parte quella delle particelle che spiraleggiano intorno alle linee di campo magnetico, dall'altra quella delle aree ad alta temperatura intorno ai poli magnetici. Le conlcusioni dello studio sono ritenute preziose poiché la misurazione della temperatura e delle dimensioni di queste regioni riscaldate può fornire alcune importanti informazioni sulla superficie delle stelle di neutroni e sul processo con cui le particelle vengono accelerate dalle pulsar. (fc)
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Lenti da lontano e vicino via insieme
(ANSA) - ROMA, 27 FEB - L'oculista Jean Marc Vergati ha sviluppato un trattamento laser ad eccimeri capace di 'costruire' nell'occhio una cornea multifocale. Intorno ai 40 anni al vizio di vista da lontano si aggiunge anche la fisiologica presbiopia. Due le soluzioni possibili: usare diversi occhiali da vista o adattarsi alle lenti multifocali. Grazie alla terapia laser del medico si potrebbero invece mandare in pensione entrambi i sistemi.
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Al supermercato arriva il bancomat della salute
Fa analisi e misura la pressione, test a Londra. Da giugno sarà installato in alcuni grandi esercizi commerciali. "Ridurrà le attese negli ambulatori".
Come il Bancomat ha rivoluzionato i nostri rapporti con il denaro, il Doctor Kiosk introdurrà un nuovo modo di prendersi cura della salute. O almeno così promettono gli inventori di questo apparecchio che dal Bancomat ha preso in prestito forma e dimensioni. I primi prototipi verranno installati a giugno all'ingresso dei supermercati in Gran Bretagna. A chi di fare la fila dal medico non ha voglia, o ha la tendenza a entrare in apprensione al cospetto di un camice bianco, Doctor Kiosk promette esami automatici del sangue (almeno per parametri semplici come glicemia, colesterolo e ossigeno), misurazione della pressione e del peso, calcolo delle pulsazioni. L'apparecchio è stato costruito dal Massachusetts Institute of Technology (Mit) e dal Massachusetts General Hospital di Boston, due centri che sono considerati l'ombelico del mondo per quanto riguarda l'innovazione tecnologica, ma le cui invenzioni non sempre sono seguite dal resto del mondo. Per Doctor Kiosk forse il futuro sarà promettente. Il "Bancomat della salute" è già stato richiesto da alcuni centri commerciali in Gran Bretagna. Da giugno comincerà a essere installato in bella vista per attirare i potenziali pazienti che hanno una scarsa attitudine per i controlli dal medico di famiglia. Medico che, comunque, verrà avvertito via mail dall'apparecchio stesso, qualora un parametro risultasse fuori norma.
Diabete non diagnosticato, colesterolo troppo alto o pressione sanguigna eccessiva porterebbero in ogni caso un paziente restio alle cure nello studio di un camice bianco. E visto che le malattie individuabili tramite Doctor Kiosk sono proprio quelle che in termini numerici incidono di più sulla popolazione, il dubbio è che le file presso gli studi medici finiscano con l'allungarsi, piuttosto che sparire. Ronald Dixon, direttore del Virtual Practice Project al Mit e padre dello sportello automatico della salute, è sicuro che grazie alla sua invenzione i pazienti smetteranno di attendere ore nelle sale d'aspetto e che il faccia a faccia con lo specialista non sarà cancellato, ma piuttosto riservato ai casi meritevoli di approfondimento. Esattamente come è avvenuto nelle banche con gli erogatori automatici di banconote. In più - sostiene l'inventore americano che è anche medico generico - tutti i risultati clinici di un paziente verranno immagazzinati in una banca dati accessibile tramite password. "Le diagnosi - spiega Dixon a Technology Review, la rivista pubblicata dal Mit - saranno raccolte da un provider e recapitate al paziente nel modo che lui preferisce: via mail o per posta tradizionale". La Gran Bretagna ha scelto di fare da paese pioniere per questa nuova tecnologia nell'ambito di un programma di screening per le malattie cardiovascolari. In dieci minuti a tu per tu con Doctor Kiosk, il paziente può farsi pungere un dito e sottoporre ad analisi la goccia di sangue, indossare il polsino che misura la pressione e controllare il proprio peso sulla bilancia che la macchina ha in dotazione. Ma nella prima fase - vista anche la necessità di usare ogni volta attrezzature sterilizzate - accanto al Bancomat della salute ci sarà un medico o un infermiere. Il faccia a faccia con il futuro, per il momento, è solo una promessa.
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È nato in Italia il Google delle proteine
E' italiana la rete di computer che permette di classificare miliardi di proteine per scoprirne la funzione, in modo simile a quanto fanno i fisici del Cern di Ginevra per studiare le famiglie di particelle.
«Lavorare senza indici è difficile ed è per questo che finora nessuno ha mai incrociato i dati relativi all’espressione delle proteine» ha detto il responsabile dell’unità di Biologia dei sistemi della Novartis Vaccini di Siena, Antonello Covacci, all’Accademia dei Lincei di Roma. Grazie alla rete (Grid), adesso diventa possibile sovrapporre e confrontare direttamente migliaia e migliaia di proteine, raggruppandole in famiglia sulla base delle loro somiglianze. «È un pò - ha proseguito - come accade nel Cern, dove le particelle vengono catturate dai rivelatori, ciascuno dei quali prende i suoi dati; poi una teoria matematica li integra e permette di costruire un unico modello teorico». Così l’obiettivo della Biologia dei sistemi è costruire un modello complessivo della cellula, che comprenda tutte le funzioni più complesse. Alla luce di questi dati, si possono studiare le malattie in modo completamente diverso, ha concluso Covacci, così come si possono confrontare e studiare tutte insieme le circa 600 specie di batteri che vivono nella bocca umana e le migliaia che popolano l’intestino, classificare le loro caratteristiche e avere un quadro unico della loro funzione.
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Il robot che vede come gli umani e si districa tra gli ostacoli
Si muove in mezzo ad una stanza piena di ostacoli proprio come farebbe un umano. Fin qui non avrebbe nulla di nuovo e stupefacente il robot progettato dalla Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa... Invece, la vera innovazione è che si districa e si sposta guardando il mondo esterno con gli stessi meccanismi neuronali degli essere umani, simula cioè le aree visive del sistema nervoso centrale. Ha un solo difetto... non ha ancora un nome. O meglio ne ha uno ufficioso: si chiama Gennaro, acronimo complicato di inglesismi, ma facile da ricordare e italiano 100%. Come il suo progettatore Antonio Frisoli del laboratorio PERCRO della Scuola Superiore Sant'Anna. La capacità dell'automa è quella di evitare gli ostacoli, come farebbe un umano, utilizzando gli stessi stimoli cerebrali.
Ascolta l'intervista ad Antonio Frisoli:
Scarica il file audio in mp3
Il progetto è frutto di una collaborazione internazionale: il software inserito nel robot è stato progettato da Heiko Neumann e Cornelia Beck, Ulm University, ed è ispirato al cervello umano e al suo modo di interpretare le informazioni visive per evitare gli ostacoli. Mentre i ricercatori della Scuola Superiore di Pisa si sono occupati della parte legata alla robotica. Una delle applicazioni possibili è la creazioni di sistemi di guida per le persone ipovedenti. Ma il professor Frisoli sostiene che si sia sulla buona strada anche per la visione artificiale. Una strada comunque lunga e impervia.
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Ascolta un breve servizio sulla conferenza di Al Gore
Nel corso del recente meeting della Società Americana per il Progresso delle Scienze (AAAS), Al Gore, premio Nobel per la pace 2007 e persona da anni impegnata nei progetti di sostenibilità ambientale, ha tenuto una conferenza, attesa e molto partecipata, nel corso della quale ha analizzato molti aspetti critici del riscaldamento del pianeta. In un passaggio del suo discorso ha mostrato due brevi filmati che, si può dire, non hanno bisogno di commenti. Guardate!
Entrambi sono stati ripresi in Alaska. In uno si vede un lago nel quale la fuoriuscita, in profondità, di metano è così forte da creare in superficie dei fenomeni di ebollizione intensa e continua. Nell'altro filmato vediamo un gruppo di ricercatori che perfora la coltre di ghiaccio di un lago, e in coincidenza del buco avvicina una fiamma. Da lago ne esce una, di fiamma, ben più intensa. Allargando il buco il fenomeno raggiunge una intensità ancora più elevata. Questo genere di fenomeni è il segno di un riscaldamento generale della Terra, tale da liberare anche il metano congelato da millenni, sia che esso si trovi nella tundra siberiana a pochi metri di profondità o che risieda sul fondo di laghi o dei mari nordici. E' una fenomenologia da tenere sotto controllo con molta attenzione perché se il riscaldamento/raffreddamento del clima è un processo che il nostro pianeta ha periodicamente conosciuto lungo tutta la sua storia, oggi dobbiamo capire quanto delle attività umane sta alterando e accelerando tale storia.
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Un successo nella lotta alla Tbc resistente ai farmaci
Oltre a uccidere i ceppi di M. tubercolosis sensibili ai farmaci, la combinazione si è dimostrata efficace nei confronti dei ceppi ultraresistenti.
Una combinazione di due antibiotici si è dimostrata efficace nei confronti di ceppi di tubercolosi altamente resistenti ai farmaci. Le due molecole, il meropenem e il clavulanato, sono già utilizzate per trattare altre malattie batteriche, ma la loro efficacia nei confronti del Mycobacterium tuberculosis non era mai stata valutata in modo sistematico. Questa lacuna sperimentale è stata ora colmata grazie a un progetto del National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) degli Stati Uniti, che fa parte dei National Institutes of Health, per trattare pazienti affetti da Tbc con una estesa farmacoresistenza, una condizione che non smette di preoccupare le autorità sanitarie.
Secondo i dati, infatti, nel 2006 tali forme infettive hanno colpito nel mondo circa 40.000 soggetti, su un totale di 490.000 casi di Tbc, e si ritiene che tali numeri rappresentino una sottostima. Gli studiosi del NIAID hanno condotto una dettagliata analisi dell'attività di uno specifico enzima di M. tubercolosis, la beta-lattamasi. Esso permette al batterio di difendersi da una classe di antibiotici chiamata beta-lattamici, a cui appartiene il meropenem, così come la penicillina. Il clavulanato, per contro, appartiene alla categoria degli inibitori della beta-lattamasi. Secondo quantro riferito sull'ultimo numero della rivista “Science” nell'articolo Meropenem-clavulanate is effective against extensively drug-resistant Mycobacterium tuberculosis, i ricercatori Clifton E. Barry e John S. Blanchard hanno determinato la combinazione di clavulanato e meropenem necessaria a inibire la crescita di ceppi Mtb. Oltre a uccidere i ceppi di M. tubercolosis sensibili ai farmaci, la combinazione si è dimostrata efficace nei confronti dei ceppi ultraresistenti. (fc)
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Il coinvolgimento delle aree motorie nell'elaborazione linguistica non è automatico, ma strategico, finalizzato all'interazione sociale.
Le aree motorie del cervello favoriscono i processi cognitivi che, pur non strettamente linguistici, permettono una comprensione più profonda del significato delle parole, quella finalizzata all'interazione sociale. E' questo il risultato di uno studio condotto da un gruppo di ricercatori della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Sissa) di Trieste, diretti da Raffaella Rumiati, e pubblicato sulla rivista on line ad accesso pubblico PLoS ONE . "L'idea da cui noi siamo partiti - spiega Raffaella Rumiati - è la teoria secondo cui le aree motorie si attivano in modo necessario e automatico per comprendere il linguaggio; teoria che a nostro avviso era troppo generale, come dire che non si può capire veramente una parola che descrive un'azione, se non si attiva l'area cerebrale che ci permette di eseguirla fisicamente". Per chiarire, la questione, i ricercatori hanno eseguito su volontari esperimenti con la stimolazione magnetica transcranica (TMS), stimolando la corteccia motoria primaria - quella da cui partono i comandi per eseguire i movimenti - per poi misurarne il livello di attivazione, e registrare i potenziali evocati motori, per mezzo di elettrodi applicati sui muscoli periferici. L'attivazione è stata misurata a intervalli di tempo diversi che corrispondono a diversi stadi di elaborazione delle parole (lessicale, semantico e post-semantico). Infatti, stabilire quando nell'elaborazione linguistica si verifica l'attivazione motoria, può aiutare anche a comprenderne la funzione.
Dai risultati ottenuti, spiega Liuba Papeo, prima autrice dell'articolo, l'attivazione delle aree motorie si ha "solo quando l'informazione motoria contenuta nella parola è necessaria per svolgere un compito. Si consideri, per esempio, il verbo 'accarezzare'; se qualcuno ci chiedesse se descrive un'azione manuale la strategia cognitiva più efficace per rispondere sarebbe quella di immaginare l'azione. Così facendo attiviamo le aree motorie. Se dovessimo, invece, decidere se la medesima parola ha 4 o 5 sillabe, non è necessario far ricorso a una strategia motoria. Seguendo questa logica, abbiamo dimostrato che il coinvolgimento delle aree motorie nell'elaborazione linguistica non è automatico, ma strategico". "I risultati suggeriscono che le aree motorie non siano 'al servizio' dei processi strettamente linguistici ma di altre operazioni mentali, come l'immaginazione, che rendono la comprensione e quindi l'interazione sociale più fluida ed efficace. L'immaginazione, infatti, è una strategia efficace per svolgere molti compiti cognitivi inclusi quelli linguistici. In moltissime circostanze, immaginare una scena può aiutarci a rispondere a una domanda (per es. si può suonare la chitarra con una mano sola?) o a decidere cosa fare in un dato contesto di interazione, anticipando le conseguenze del nostro e dell'altrui comportamento". (gg)
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Polveri intergalattiche che "arrossano" i quasar
La polvere intergalattica potrebbe influenzare gli esperimenti cosmologici che utilizzano le supernove per studiare la natura dell'energia oscura.
Le vaste distese dello spazio intergalattico appaiono piene di una coltre di sottili particelle di polvere che velano la luce degli oggetti distanti, cambiandone anche colore, secondo quanto riportano i ricercatori dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II). "Le galassie contengono un'enorme quantità di polveri, la maggior parte delle quali si è formata nelle regioni esterne delle stelle nella fase finale del loro ciclo di vita”, ha spiegato Brice Ménard del Canadian Institute for Theoretical Astrophysics. "L'aspetto sorprendente è che stiamo osservando polveri che sono centinaia di migliaia di anni luce all'esterno delle galassie, nello spazio intergalattico”. I risultati, riportati nell'articolo “Measuring the galaxy-mass and galaxy-dust correlations through magnification and reddening”, di prossima pubblicazione sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, e ora visibili sul sito arXiv.org, sono frutto dell'analisi del colore dei quasar distanti la cui luce passa in vicinanza delle galassie che si trovano lungo la direzione di vista di un osservatore terrestre. “In particolare, le particelle di polvere bloccano la parte blu dello spettro in modo più efficace di quanto non facciano con quella rossa”, ha commentato Ryan Scranton dell'Università della California a Davis, che ha partecipato alla ricerca. “Tale circostanza è evidente quando il sorge il Sole: i raggi di luce passano attraverso uno spesso strato di atmosfera, e questo processo fa apparire la luce più rossa”. Un simile “arrossamento” si può constatare osservando quasar attraverso le polveri interstellari e si estende fino a 10 volte la distanza dei limiti apparenti delle stelle delle galassie. Nel corso della ricerca sono stati analizzati i colori di circa 100.000 quasar distanti localizzati “dietro” a 20 milioni di galassie, utilizzando immagini dell'SDSS-II. L'analisi statistica ha permesso di stimare un effetto che è troppo debole da individuare osservando un singolo quasar. "I nostri risultati forniscono un punto di riferimento per gli studi teorici”, ha concluso Ménard. “La polvere intergalattica potrebbe influenzare gli esperimenti cosmologici che utilizzano le supernove per studiare la natura dell'energia oscura, una componente misteriosa responsabile dell'accelerazione dell'espansione dell'universo. (fc)
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L'orientamento della formica del deserto
Pur cercando di sfruttare i riferimenti visivi, Cataglyphis fortis fa affidamento soprattutto sul caratteristico "odore di casa".
Se ci si smarrisce ne deserto, privi di riferimenti visivi, si rischia facilmente di continuare a camminare in circolo. Nella stessa situazione dovrebbe trovarsi abbastanza facilmente la formica del deserto, Cataglyphis fortis, che abita nelle inospitali pianure desertiche della Tunisia. Finora gli zoologi ritenevano infatti che per i propri spostamenti la formica del deserto dovesse fare riferimento in primo luogo agli stimoli visivi. Ora Kathrin Steck, Bill Hansson e Markus Knaden del Max-Planck-Institut per l'ecologia chimica a Jena, hanno potuto dimostrare grazie al ricorso a tecniche gascromatografiche, che quella formica sfrutta anche la specifica "firma" odorosa del proprio microhabitat per riuscire a ritrovare la strada di casa dopo le sue peregrinazioni nel deserto. In alcuni esperimenti sul campo, descritti in un articolo pubblicato su , dopo aver identificato alcuni odori di questa "firma" i ricercatori hanno addestrato alcune formiche a riconoscerli come marcatori di un'entrata secondaria nascosta. Le formiche hanno appreso ad associare l'ingresso della loro tana a un singolo odore e a distinguere l'odore appreso dagli altri e a identificarlo anche quando era mimetizzato in una miscela di quattro odori: anche in tal caso, sia pure con un po' più di incertezza riuscivano ad affidarsi all'odore di casa. Il ricorso a marcatori olfattivi legati all'ambiente è stato dimostrato nei piccioni mentre la maggior parte delle formiche fa piuttosto riferimento a tracce di feromoni lasciate dall'insetto stesso. Alla ricerca del cibo, Cataglyphis percorre però tratti ben superiori ai cento metri in un ambiente caratterizzato da temperature molto elevate che non consentono di fare un buon affidamento a queste tracce. Probabilmente proprio per questo queste formiche del deserto hanno sviluppato la capacità di ricordare e rintracciare tracce olfattive ambientali più stabili. "Siamo rimasti stupiti dalla scoperta che mentre tenevano conto e apprendevano il riconoscimento dei marcatori visivi, queste formiche fossero anche in grado di collezionare e trattenere informazioni sul mondo olfattivo", ha osservato Knaden. (gg)
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Scoperte in Kenya impronte di piede perfettamente conservate risalenti a 1,5 milioni di anni fa.
I nostri antenati, già un milione e mezzo di anni fa, camminavano in posizione eretta. A testimoniarlo sono le orme di piede umano rinvenute nel sito di Lleret in Kenya da un gruppo di paleontologi della Gorge Washington University (Usa), coordinati da Brian Richmond. Si tratta di una delle più importanti scoperte che testimoniano l’evoluzione della deambulazione umana, la seconda per “anzianità” delle orme, come spiegano i ricercatori su Science. Le impronte più antiche finora rinvenute, infatti, sono in Tanzania, nel sito di Laetoli e risalgono a 3,5 milioni di anni fa. I ritrovamenti di Lleret sono avvenuti nell’ambito di un progetto di ricerca internazionale che vede coinvolti Gran Bretagna (Bournemounth University), Stati Uniti (George Washington University; Rutgers University), Sud Africa (University of Cape Town), e Kenya (National Museum of Kenya). Richmond e colleghi hanno portato alla luce due distinti reperti: si tratta di impronte di piede umano, perfettamente preservate in strati di fine fanghiglia. L’analisi dei sedimenti ha permesso di far risalire le impronte a un periodo compreso tra 1,51 e 1,53 milioni di anni fa e con tutta probabilità appartengono alla specie di Homo erectus. Sono ben visibili un grande dito in linea con tutti gli atri, talloni e caviglie larghi e robusti, un arcata longitudinale del piede molto pronunciata e dita più corte. Le impronte sono state sottoposte a scansione digitale al fine di creare immagini tridimensionali ad alta definizione necessarie all’applicazione del metodo della morfometria geometrica, che ha consentito di confermare come tali impronte fossero estremamente simili a quelle degli uomini moderni, diversamente da quelle rinvenute nel sito di Laetoli in Tanzania, presumibilmente appartenenti, invece, a ominidi della specie Australopitecus afarensis.
Dall’analisi della loro dimensione e della struttura della falcata, i ricercatori ritengono che le impronte scoperte appartenessero a un individuo alto circa 1,75 metri. “Le orme rinvenute sono troppo larghe per appartenere ad altre specie di ominidi che abitavano questa parte d’Africa all’inizio del Pleistocene”, spiega Richmond. La loro caratteristiche avvallano l’ipotesi dei paleontologi secondo cui Homo erectus coprisse ampie zone con i suoi spostamenti e si nutrisse seguendo una dieta di qualità superiore rispetto a quella di altri ominidi, a testimonianza di un salto evolutivo della specie. Il National Museum of Kenya conta di rendere accessibili i reperti già nel corso del 2009. (e.r.)
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Contro l'Alzheimer ormoni nel cervello
L'iniezione del neurofattore BDNF nell'ipotalamo arresta la morte cellulare e stimola la rigenerazione delle connessioni, fermando la perdita di memoria.
I ricercatori dell'Università della California di San Diego, che hanno pubblicato i risultati di una loro ricerca sulla rivista Nature Medicine, hanno scoperto che l'iniezione di un comune fattore di crescita direttamente nel cervello di topolini e scimmie affetti da Alzheimer rallenta, se non annulla del tutto, la perdita della memoria. Inoltre i benefici di questo trattamento sembrano aumentare negli animali che hanno già ampiamente sviluppato le placche amiloidi che avvolgono il cervello degli affetti dalla malattia. Lo studio ha comportato la somministrazione direttamente nell'ipotalamo e nella corteccia entorinale delle cavie - le aree del cervello interessate dal processo di formazione della memoria - di una dose di fattore neurotrofico derivato dal cervello (brain derived neutrophic factor - BDNF). Questa sostanza in natura supporta le attività delle cellule neuronali, amplificandone le connessioni e le sinapsi. Mark Tuszynski, principale autore della ricerca, ha spiegato "Abbiamo scoperto che dopo le iniezioni siamo riusciti ad arrestare la morte delle cellule e allo stesso tempo abbiamo registrato un aumento delle connessioni tra cellule dell'ordine del 25 per cento".
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Due recettori confinano il tumore
I recettori EphB2 e EphB3 presenti sulle cellule tumorali interagiscono coi liganti sul tessuto sano e limitano la crescita dei tumori adenomatosi del colon.
I ricercatori dell'Istituto per la ricerca in biomedicina (IRB) di Barcellona, in Spagna, in collaborazione con quelli dell'Istituto catalano di ricerca avanzata (ICREA), hanno scoperto un nuovo meccanismo con il quale le cellule del tumore ricevono istruzioni per crescere in compartimenti limitati, cioè senza invadere altre aree del tessuto, come avviene nei primi stadi di sviluppo del cancro del colon, con la formazione di tumori benigni nell'intestino, noti come adenomi. Da questi tumori, se intervengono una serie di mutazioni e alterazioni genetiche, si sviluppa il tumore del colon. Secondo quanto viene riportato sull'ultimo numero della rivista "Nature Genetics", che pubblica i risultati dello studio, gli scienziati hanno osservato che sulla superficie delle cellule del tumore adenomatoso sono presenti recettori chiamati EphB2 ed EphB3, che rilevano la presenza di alcuni ligandi nel tessuto sano intorno a loro. Grazie all'interazione tra i recettori e i loro ligandi si ha l'organizzazione della struttura del tessuto intestinale.
La presenza dei recettori EphB2 ed EphB3 fa si che le cellule tumorali siano costrette ad ascoltare i segnali che ricevono dal loro ambiente, e di conseguenza il tumore cresce in uno spazio confinato, dal quale non è in grado di uscire. Eduard Batlle, ricercatore dell'ICREA, ha spiegato "Era ben noto che questi recettori funzionassero come soppressori tumorali, ma non sapevamo in che modo; ora siamo stati in grado di osservare che si tratta di una sorta di compartimentazione che impedisce al tumore di diffondersi. Via via che il tumore diventa maligno nelle cellule il programma genetico viene raffinato in modo da rimuovere i segnali che bloccano la crescita, inclusi questi due recettori, che impongono informazioni posizionali".
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La genesi del sistema linfatico
Conoscere l'origine del sistema linfatico porta a comprendere i processi fisiologici e patologici che vi si svolgono, aprendo la strada a diagnosi precoce e nuove terapie.
Una ricerca condotta da Guillermo Oliver del St. Jude Children's Research Hospital. Oliver e colleghi ha chiarito l'annoso dilemma riguardante l'origine del sistema vascolare linfatico. Grazie all'utilizzo di topi geneticamente modificati i ricercatori hanno potuto chiarire che il sistema linfatico trae origine dalle cellule endoteliali venose e non da quelle mesenchimali. Conoscere l'origine dello sviluppo del sistema vascolare linfatico permetterà ora di comprendere le sue funzioni sia nell'organismo sano, attraverso la mediazione della risposta immunitaria e il mantenimento del corretto livello dei fluidi nei diversi tessuti, sia in caso di patologie come il linfedema e la diffusione delle metastasi tumorali. Oliver ha spiegato "L'identificazione dell'origine di ogni specifico tipo cellulare è un passo critico per la comprensione dei processi di base che guidano lo sviluppo di un organo. La dettagliata caratterizzazione della formazione di un sistema vascolare linfatico normale e sano è centrale per i nostri sforzi per prevenire, diagnosticare e, speriamo, curare i disturbi di questo sistema".
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Sviluppato un nuovo test per rilevare l'abuso di steroidi nei bovini
Il 10% dei bovini europei è trattato con anabolizzanti. L'analisi dei profili metabolici può semplificare e velocizzare la ricerca degli animali trattati illegalmente.
Un team di ricercatori di Regno Unito e Irlanda, finanziati dall'UE, ha presentato un nuovo test per rilevare l'uso illegale di steroidi nei bovini. Il progetto Biocop ("Nuove tecnologie per rilevare sostanze contaminanti multiple negli alimenti"), finanziato con 9,6 Mio EUR nell'ambito del Sesto programma quadro (6°PQ), ha sviluppato una tecnica di screening innovativa che è economicamente conveniente, precisa e pratica. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Analytical Chemistry. Secondo le stime, circa il 10% dei bovini europei vengono illegalmente trattati con potenziatori della crescita come steroidi anabolizzanti; gli attuali metodi di rilevazione di tali abusi hanno però un ritorno positivo di appena lo 0,02%. Secondo questo studio, condotto dal professor Chris Elliot della Queen's University di Belfast, questo implica che "i sistemi di controllo esistenti presentano problemi seri, uno dei quali è la poca frequenza con cui si conducono i test."
Nonostante l'UE abbia posto un bando sull'uso di steroidi anabolizzanti negli animali, il loro diffusissimo abuso è un problema costante. È facilmente occultabile visto che il bestiame viene testato, tra le altre cose, per composti presenti in natura. L'uso di tali agenti solleva serie preoccupazioni per la salute; numerosi studi hanno dimostrato un potenziale legame tra alcuni steroidi potenziatori della crescita e il cancro. "Negli ultimi anni," ha spiegato il professor Elliot, "la tendenza a somministrare una dose molto piccola di cocktail contenenti ormoni presenti in natura ha reso le forme convenzionali di analisi ancora più problematiche. Anche se è possibile rilevare tracce molto piccole di steroidi, in queste circostanze è quasi impossibile provarne in modo inoppugnabile la somministrazione illegale. In questo recente studio, gli scienziati hanno usato un analizzatore chimico del sangue, reperibile sul mercato, per rilevare i cambiamenti metabolici che avvengono normalmente in conseguenza all'uso di agenti di crescita. Hanno misurato 20 composti diversi (come creatinina, proteine, colesterolo ed enzimi) nel sangue di manzi cui era stato iniettato nortestosterone e di vitelli cui erano stati iniettati estrogeni nel corso di 42 giorni, confrontando poi i risultati con un gruppo di controllo.
Misurare gli indicatori metabolici (per es. proteine e colesterolo), invece che ricercare gli specifici agenti dopanti, ha permesso ai ricercatori di generare "profili metabolici" degli animali trattati e di quelli non trattati. Nessuno degli indicatori esaminati poteva essere usato singolarmente per identificare un animale dopato, una particolare combinazione di indicatori riuniti in un profilo avrebbe però potuto distinguere tra i due gruppi di animali. Questo metodo ha permesso la corretta identificazione di bovini trattati con steroidi tra il 91% (nortestosterone) e il 96% (estrogeni) delle volte. A parte l'alta precisione dei test, adottando questo metodo il costo per ogni analisi è piuttosto basso. Gli strumenti necessari sono già disponibili sul mercato e si possono trattare molti più campioni ed in minor tempo rispetto a quanto sia possibile con i metodi attuali. In attesa di ulteriori studi, i ricercatori credono che i test per gli steroidi sul posto con strumenti portatili (ed accessibili) dovrebbero essere fattibili. Lo studio fa però presente che poiché la normativa UE richiede prove inequivocabili della somministrazione di steroidi, la loro tecnica dovrebbe essere applicata su larga scala, per identificare casi sospetti da sottoporre ad ulteriori esami. I ricercatori si sono concentrati su uno steroide alla volta, il che risulterebbe in una risposta minore rispetto a quanto si possa vedere in un animale cui è stato somministrato un cocktail di trattamenti con ormoni. Il prossimo passo per i ricercatori del Biocop sarebbe quindi quello di creare un database completo di componenti metabolici che circolano nel sangue degli animali trattati con steroidi illegali.
"Sarebbe importante creare una biblioteca di dati metabolici provenienti da animali trattati con una gamma di agenti anabolizzanti per ottenere un quadro di riferimento più completo sulla base del quale testare il bestiame sospetto," ha detto il professor Elliot, aggiungendo che tale impegno dovrebbe essere assunto a livello europeo. "L'introduzione di un profiling chimico clinico a costi contenuti, in base alla mandria, potrebbe rivelarsi un'arma molto preziosa nell'arsenale di coloro che desiderano sopprimere l'abuso di ormoni in Europa," conclude lo studio. Il progetto Biocop è finanziato nell'ambito dell'Area tematica "Qualità e sicurezza degli alimenti" del 6°PQ. Scopo del progetto è di offrire tecnologie nuove o migliorate per testare la qualità e la sicurezza degli alimenti, e di fornire a legislatori, consumatori e industria soluzioni a lungo termine per i complessi problemi legati agli agenti contaminanti chimici.
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Uno sguardo alle comunicazioni tra neuroni
Grazie ad una proteina fluorescente è possibile visualizzare in vivo l'attività neuronale di animali da laboratorio.
Grazie al lavoro di un team internazionale di neuroscienziati, coordinato da Mazahir Hasan del Max Planck Institute for Medical Research di Heidelberg, è stato possibile visualizzare in vivo singoli potenziali d'azione di neuroni di animali di laboratorio. Questo si è reso possibile grazie a un metodo innovativo di inserimento di proteine fluorescenti nel cervello mediante vettori virali genetici. Il metodo consente nell'osservare, con un microscopio a due fotoni, quando e quali neuroni entrano in comunicazione fra loro e, data la durata di alcuni mesi delle proprietà di fluorescenza di queste proteine, rende possibile il monitoraggio dell'attività cerebrale per periodi sufficienti a indagare l'esordio di disturbi neurodegenerativi quali Parkinson, Alzheimer, corea di Huntignton e anche il normale processo di invecchiamento cognitivo. In passato i potenziali d'azione dei neuroni erano rilevabili soltanto attraverso microelettrodi impiantati nel cervello delle cavie. I risultati dello studio sperimentale sono stati pubblicati su Nature Methods. Hasan, in una nota stampa del Max Plank Institute, ha spiegato che "Con questo metodo saremo anche in grado di comprendere come il cervello umano regola complessi processi di pensiero e come, ad esempio, trasforma numerose impressioni sensoriali in memorie a lungo termine".
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Un elevato tasso di CCL28 plasmatico, una chemochina, permette il reclutamento di plasmacellule in grado di produrre anticorpi IgA anti-HIV.
Uno studio condotto da ricercatori dell'Università degli Studi di Milano, in collaborazione con l'Ospedale SS. Annunziata Antella di Firenze, l'Institut de recherche pour le développement (IRD) di Montpellier, l'University of Southern California a Los Angeles, la Columbia University e l'Università dello Zambia a Lusaka, ha chiarito alcuni dei meccanismi immunologici associati alla protezione nei confronti di HIV. Tali meccanismi potrebbero essere usati nelle realizzazione di un vaccino mucosale efficace non solo contro l'HIV ma potenzialmente utile anche nei confronti di altre patologie a trasmissione sessuale (come. herpes virus, virus dell'epatite, ecc). Nello studio, coordinato dall'équipe di Mario Clerici e, pubblicato sulla rivista on line PLoS ONE, è stato valutato l'effetto di una proteina che attira nelle sedi mucosali le plasmacellule che producono anticorpi protettivi chiamati IgA, la chemochina MEC-CCL28, sull'induzione di una risposta immune a livello delle mucose.Era gia noto che nelle donne HIV-sieronegative, partner sessuali di soggetti HIV-sieropositivi, lo stato di protezione dall'infezione da HIV che le distingueva fosse dovuto a molteplici fattori, tra cui anche la produzione di IgA HIV-specifiche a livello delle mucose genitali, ma i risultati ottenuti dal nuovo studio hanno dimostrato che la concentrazione di CCL28 è aumentata nel plasma e nella saliva di soggetti esposti ad HIV ma non infetti. Inoltre la concentrazione di CCL28 nel latte materno di donne africane HIV infette è aumentata e si associa alla più lunga sopravvivenza dei loro bambini allattati al seno e si è potuto dimostrare che, nel topo vaccinato con HIV e CCL28, le plasmacellule che producono anticorpi IgA risultano essere aumentate proprio a livello genitale e rettale.
In conseguenza di questi studi la possibilità di indurre il reclutamento di plasmacellule secernenti IgA a livello mucosale, tramite l'utilizzo della chemochina CCL28, rappresenta un passo avanti verso la messa a punto di procedure vaccinali preventive della trasmissione di HIV, così come di altre malattie sessualmente trasmissibili nelle quali la principale via di contagio è rappresentata dalle mucose genitali.
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La scrapie dilaga tramite i linfonodi
L'assenza dei linfonodi prossimi al cervello impedisce la progressione della malattia in presenza di basse cariche prioniche.
Grazie alla ricerca di Michael Beekes e colleghi del Robert-Koch Institut di Berlino, in Germania, e pubblicata sulla rivista online ad accesso libero "BMC Veterinary Research", si è scoperto che i linfonodi possono essere cruciali nel diffondere piccole dosi di agenti prionici infettivi, responsabili di malattie gravi come la scrapie o la malattia della mucca pazza, nel sistema nervoso. Christine Kratzel e colleghi hanno studiato il ruolo del sistema linforeticolare nella diffusione della scrapie nel sistema nervoso di criceto. E' stato possibile osservare che se un linfonodo prossimo al sito dell'infezine viene rimosso chirurgicamente entro sei giorni dopo la somministrazione di una dose alta o media di di agente infettivo, l'animale sviluppa la malattia, mentre se il linfonodo viene rimosso quattro settimane prima dell'infezione l'animale non sviluppa scrapie se sottoposto a una somministrazione di una bassa dose di agente infettivo, mentre la sviluppa in presenza di alte dosi di prione. I risultati suggeriscono così che nel caso di una bassa dose di agente infettivo, il sistema linforeticolare sia importante nel facilitare l'invasione del tessuto neurale. Si risponde così al problema di come avvenga la trasmissione degli agenti prionici dal sito di infezione al cervello e al midollo spinale.
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Da cellule adulte a cellule staminali
La proteina Wnt, un fattore di trascrizione genica, rende possibile la riprogrammazione di cellule somatiche adulte in cellule staminali.
Un'equipe italiana di ricercatori, guidati da Maria Pia Cosma dell'Istituto Telethon di Genetica e Medicina (Tigem) di Napoli, ha scoperto un nuovo meccanismo genetico che potrebbe permettre la riprogrammazione di cellule adulte differenziate in cellule staminali pluripotenti, in grado di dare origine a tessuti diversi da quelli di cui facevano parte in origine. Lo studio è stato pubblicato sul numero di novembre di Stem Cell col titolo "Periodic activation of Wnt/b-catenin signalling enhances somatic cell reprogramming mediated by cell fusion". E' stato scoperto che le cellule somatiche possono subire modificazioni epigenetiche e riprogrammarsi mediante la fusione con staminali embrionali, oppure tramite la sovraespressione di fattori di trascrizione genetica specifici come la proteina Wnt, e proprio questa proteina rende possibile la riprogrammazione delle cellule adulte. Le cellule adulte, dopo la fusione con cellule staminali embrionali, perdono i markers specifici delle cellule somatiche e acquisiscono caratteristiche proprie delle cellule staminali pluripotenti. Grazie a questo approccio si potranno ottenere cellule staminali in modo alternativo, a partire da cellule adulte differenziate, facendo così progressi nella ricerca per la cura delle patologie che causano una degenerazione irreversibile dei tessuti, come le cardiopatie, l'Alzheimer, e il morbo di Parkinson.
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Come le cellule umane vengono "dirottate" dal virus dell'influenza
La subunità PA della polimerasi virale è responsabile del "cap snatching", fenomeno che permette la replicazione del virus influenzale.
Un gruppo di scienziati collocati in Francia e finanziati dall'Unione europea, ha determinato un importante bersaglio farmacologico per il virus dell'influenza. Lo studio, pubblicato nella rivista Nature, mostra un'immagine ad alta risoluzione di una proteina cruciale che consente al virus di "dirottare" le cellule umane e di replicarsi. Lo studio rientra nel progetto FLUPOL ("Host-specific variants of the influenza virus replication machinery") che ha ricevuto un finanziamento pari a 1,97 milioni di euro in riferimento alla linea di bilancio dedicata alle Politiche di sostegno del Sesto programma quadro (6°PQ).
Le epidemie causate dall'influenza stagionale mietono centinaia di migliaia di vittime ogni anno. Secondo quanto affermato nell'ambito del progetto FLUPOL, se il virus letale dell'influenza aviaria (HN51) diventasse trasmissibile tra gli esseri umani, potrebbe determinare l'insorgenza di una pandemia dalle dimensioni drammatiche. L'obiettivo della ricerca, durata tre anni, è quello di ottenere conoscenze nuove in grado di consentire agli scienziati di meglio monitorare il virus influenzale e di combattere l'emergenza dei ceppi letali. A tal fine è di fondamentale importanza comprendere appieno i meccanismi che permettono al virus di adattarsi passando dai volatili agli esseri umani. Il virus dell'influenza si riproduce rapidamente nelle cellule dell'ospite, grazie a un enzima virale denominato polimerasi.La polimerasi copia il materiale genetico virale e modifica la cellula ospite in modo da creare un ambiente favorevole alla moltiplicazione del virus. La polimerasi si appropria di una parte dell'RNA (materiale genetico) e lo aggiunge al proprio. Come risultato, la cellula ospite inizia a produrre proteine virali. La parte di RNA che viene "dirottata" è definita "cappuccio", vale a dire una piccola parte della molecola posta all'inizio dell'RNA messaggero che dirige la produzione di proteine. La polimerasi virale sottrae il cappuccio e lo attacca al proprio RNA. Fino ad oggi non si era ancora giunti a capire chiaramente questo processo, definito "cap snatching". La polimerasi virale è costituita da tre subunità (PA, PB1 e PB2), ma vi sono opinioni controverse su quale delle tre sia preposta all'attività di sottrazione. Studi precedenti avevano dimostrato che la subunità PB2 svolgeva una parte attiva nella fase di "legatura" del cappuccio e si riteneva che la subunità PB1 fosse responsabile dell'attività di sottrazione. Il team, guidato dal dottor Stephen Cusak del Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL) e dal dottor Rob Ruigrok del Centro nazionale per la ricerca scientifica (CNRS), ha ora scoperto che è una parte diversa della polimerasi (la subunità PA) ad essere responsabile del taglio del cappuccio dell'RNA ospite. Gli scienziati hanno creato alcune strutture di cristallo delle subunità della polimerasi, che sono poi state analizzate ai raggi X presso il Laboratorio europeo delle radiazioni al sincrotrone (ESRF) a Grenoble, in Francia. L'immagine ad alta risoluzione ottenuta ha dimostrato chiaramente quali sono gli amminoacidi che formano il punto in cui il cappuccio viene staccato dall'RNA. Gli scienziati hanno rivelato che la subunità PA riveste un ruolo eccezionale nella fase in cui l'RNA viene staccato. "I nostri risultati sono sorprendenti proprio perché si riteneva che la fase di sottrazione fosse svolta da una parte diversa della polimerasi," ha spiegato il dottor Ruigrok. Il dottor Cusack ha aggiunto: "Queste nuove conoscenze rendono la PA un promettente bersaglio terapeutico. L'inibizione della sottrazione del cappuccio rappresenta una strategia efficace per fermare l'infezione, proprio perché il virus non è più in grado di riprodursi. Ora sappiamo in che direzione concentrare la formulazione farmacologica." I risultati ottenuti sono avvalorati da un secondo studio, svolto da ricercatori in Cina e Regno Unito e pubblicato nello stesso numero di Nature, a dimostrazione di come la subunità PA costituisca un bersaglio importante per la messa a punto di nuove terapie anti-influenzali.
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Visualizzato nel cervello il consolidamento dei ricordi
Dallo studio risulta che il consolidamento dei ricordi avviene nella fase del sonno a onde lente.
Analizzando le comunicazioni tra neuroni in varie parti del cervello, ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) hanno compiuto alcuni importanti progressi nella comprensione di come i ricordi si formano, si consolidano e si trasferiscono nel cervello e di come il processo si svolga durante il sonno. Secondo le attuali conoscenze i ricordi si formano nell'ippocampo, ma vengono conservati altrove, e in particolare nella neocorteccia, lo strato più esterno del cervello. Il trasferimento dei ricordi da una parte all'altra del cervello richiede un cambiamento nella forza delle connessioni tra neuroni e si ritiene dipenda dalla precisa regolazione temporale dell'attivazione delle cellule cerebrali.
"Sappiamo che se il neurone A nell'ippocampo si attiva molto prima del neurone B nella neocorteccia, e se c'è una connessione tra A e B allora tale connessione verrà rinforzata”, ha spiegato Casimir Wierzynski, ricercatore del Caltech che ha partecipato allo studio e primo autore dell'articolo apparso sulla rivista “Neuron”. "Per questo, volevamo comprendere le relazioni temporali tra neuroni nell'ippocampo e nella corteccia prefrontale, che rappresenta la porzione frontale della neocorteccia.” Utilizzando alcune sofisticate tecniche di registrazione dell'attivazione neuronale in cervelli di topo e di tecniche computazionali per l'elaborazione dei dati, i ricercatori sono riusciti a individuare le coppie di neuroni che avevano esattamente la relazione di sincronia cercata, in cui l'attivazione di una cellula dell'ippocampo veniva seguita entro alcuni millisecondi dall'attivazione di un neurone nella corteccia prefrontale. "Si tratta proprio della relazione che sarebbe necessaria all'ippocampo per indurre cambiamenti nella neocorteccia come nel caso di un processo di consolidamento dei ricordi”, ha proseguito Wierzynski. Una volta stabilite queste corrispondenze, si è proceduto all'analisi dell'attività cerebrale dei topi durante il sonno. Si è così scoperto che le attivazioni neuronali dovute alla comunicazione si hanno solo nella fase del sonno a onde lente (o SWS da slow-wave sleep), ovvero in una fase in cui non c'è attività onirica. (fc)
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Un filo d'Arianna nella giungla degli odori
Il cervello riesce a codificare i fluttuanti e complessi schemi olfattivi del mondo reale utilizzando circuiti neuronali di dimensioni veramente ridotte.
Nel mondo reale gli odori non arrivano uno alla volta, ma si mescolano e spostano continuamente, vuoi per i movimenti dell'aria vuoi per quelli del corpo dell'animale che li fiuta. "Nel loro habitat gli animali non possono permettersi il lusso di odorare qualcosa per un secondo per poi cercare di indovinare di che cosa si tratti. Hanno a che fare con un segnale che è in continuo cambiamento. In che modo allora il sistema olfattivo codifica la dinamica di questo segnale?", osserva Maria Neimark Geffen, che con un gruppo di ricercatori della Rockefeller University, delle Harvard University e del California Institute of Technology ha scoperto che il cervello codifica questi fluttuanti complessi schemi molecolari utilizzando una circuiteria neuronale di dimensioni veramente ridotte. Come riferiscono in un articolo pubblicato sull'ultimo numero della rivista Neuron, Geffen e collaboratori hanno analizzato l'attività cerebrale di alcune locuste mentre odoravano sbuffi odorosi generati rilasciando diverse molecole odorose per durate e a intervalli variabili, e non nel modo perfettamente regolare e uniforme tipico degli studi in materia. All'inizio osservando le risposte del sistema olfattivo, il quadro era apparso estremamente oscuro. Anche quando si poteva ipotizzare che solo una piccola popolazione di neuroni fosse attivata in risposta a ogni odore, lo schema di attivazione differiva da neurone a neurone, creando un effetto di abbagliamento. Ma guardando al modo in cui la popolazione di neuroni funzionava collettivamente, Geffen ha scoperto che queste risposte ampiamente differenti potevano in realtà essere ricondotte a un modello semplice. "Sostanzialmente - spiega la Geffen - il modello compendia il modo in cui questi neuroni collaborano per elaborare i segnali olfattivi complessi in cui ci imbattiamo nella vita di tutti i giorni".
La bontà del modello, osservano i ricercatori, è testimoniata dal fatto che esso non solo può predire lo schema di attivazione di un neurone a partire dalla sequenza di molecole odorose, ma è in grado di fare anche il contrario, ossia si indicare la sequenza temporale degli odori a partire dello schema di attivazione dei neuroni. Il modello, conclude la Geffen "offre una soluzione 'diffusa', in cui convergono le due principali ipotesi sul modo in cui gli animali codificano gli odori. Mentre una teoria ipotizza che vari sottoinsiemi di neuroni producano e trasportino le informazioni relative a odori differenti, per la seconda il cervello riconoscerebbe i diversi odori dagli schemi di attivazione di un ampio numero di neuroni". (gg)
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Simulato l'attrito alle nanoscale
Una legge scoperta grazie alla ricerca stabilisce una proporzionalità tra l'attrito e il numero di atomi coinvolti nel contatto a livello nanoscopico.
L’attrito rappresenta un fenomeno basilare in moltissimi sistemi fisici ma finora i meccanismi microscopici che ne stanno alla base non erano noti nel dettaglio. A colmare almeno in parte questa lacuna della teoria ci hanno pensato i ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison guidati da Izabela Szlufarska. L’attrito, com’è noto, è una forza che si manifesta lungo l’interfaccia di due superfici a contatto che si muovono l’una rispetto all’altra. Alle nanoscale, cioè a scale dimensionali dell’ordine di un miliardesimo di metro, l’attrito può rappresentare un problema per dispositivi microscopici costituiti solo da un numero limitato di atomi o molecole. Grazie a simulazioni effettuate al computer i ricercatori hanno potuto dimostrare che a livello atomico l’attrito si manifesta in modo simile a quanto si sperimenta a livello macroscopico. Le attuali teorie dell’attrito sono basate sull’idea che le superfici alle nanoscale siano lisce, mentre in realtà somigliano a una catena montuosa, in cui ogni picco corrisponde a un atomo o a una molecola.
Il gruppo della UW-Madison ha effettuato le simulazioni che considerano i materiali alle nanoscale monitorandone posizione e interazioni nel corso dell’intero processo di scorrimento. A differenza di precedenti simulazioni, i dati ricavati in quest’occasione sono in buon accordo con i dati sperimentali. "Per la prima volta, siamo riusciti a modellizzare l’attrito a scale dimensionali simili a quelle degli esperimenti, mantenendo la risoluzione atomica e interazioni realistiche tra gli atomi”, ha commentato Szlufarska, coautrice di un articolo pubblicato sulla rivista “Nature”. Il gruppo, inoltre, ha scoperto semplici leggi dell’attrito a nanoscale: la prima e più fondamentale dice che la forza è proporzionale al numero di atomi che interagiscono tra due superfici nanoscopiche. In sostanza, a livello nanoscopico, i materiali a contatto si comportano come grandi oggetti scabri e non lisci, come finora immaginato. "Nessuno finora si è dimostrato in grado di prevedere o di determinare le proprietà di attrito dei materiali: semplicemente lo si misura a posteriori in termini di coefficienti, ma non è chiaro come essi siano correlati alle altre proprietà dei materiali stessi, conclude la Szlufarska. "L’origine dell’attrito è un problema ancora aperto.”
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Primo "clic" sull'energia oscura
Il satellite "Chandra" raccoglie una prova: la sua forza paralizza una galassia da 7 miliardi anni. Così sarebbe confermata la costante cosmologica, la stessa che Einstein considerava il “mio più grande errore.
CARLO FERRI
INSTITUT DE CIENCES DE L’ESPAI (CSIC-IEEC) - BARCELLONA:
Non c’è modo migliore di iniziare le celebrazioni dell’Anno Internazionale dell’Astronomia con la scoperta di un gruppo di astronomi dell’Harvard Smithsonian Astrophysical Observatory di Cambridge, in Massachusetts, che ha osservato per la prima volta gli effetti dell'energia oscura con il satellite Usa «Chandra» per i raggi X: è un risultato singolare e destinato a rivoluzionare le teorie sull’evoluzione dell’Universo.
L’energia oscura è stata scoperta solo un decennio fa, studiando le esplosioni di supernove. Utilizzando il telescopio «Hubble» e considerando la luminosità intrinseca di questi oggetti, l’obiettivo era determinare il valore del ritmo di espansione dell’Universo. Fino ad allora le teorie cosmologiche predicevano che, se il ritmo fosse stato più grande di un certo valore, allora il cosmo sarebbe stato destinato a frenare la propria espansione. Ciò avrebbe significato una decelerazione graduale dell’esplosione primordiale (il Big Bang), causata dall’azione gravitazionale che ogni galassia esercita sulle altre, finché la dilatazione si sarebbe arrestata e l’Universo avrebbe cominciato il processo inverso, implodendo. Potremmo pensare a una pallina da tennis lanciata in aria: per effetto della gravità il suo moto diventerebbe sempre più lento, fino a raggiungere un punto di massima altezza, e da lì ricadrebbe a terra. Nel caso fosse stato trovato un ritmo più piccolo del valore atteso, invece, l’Universo sarebbe stato destinato a espandersi per sempre a velocità costante, nel tempo e nello spazio. Ma ciò che i 2 gruppi di ricercatori non potevano immaginare è che la pallina da tennis avesse dapprima ridotto la sua velocità per poi accelerare e allontanarsi in volo dalla superficie terrestre. In pratica, i loro dati indicavano che l’espansione cosmica non sta diminuendo e nemmeno è costante, ma, piuttosto, è accelerata da una specie di gravità repulsiva, una forza naturale inesistente sulla Terra, ma che permea il cosmo. Data la sua natura misteriosa, questo nuovo ingrediente è stato ribattezzato energia oscura, allo stesso modo in cui negli Anni 30 venne coniato il termine materia oscura per indicare la presenza di una forma di materia non visibile - e per questo oscura - diffusa in ogni direzione dello spazio. Se quest’ultima riempie il 23% dell’Universo, si stima che l’energia oscura ne costituisce circa il 73%, lasciando poche briciole (il 4%) a pianeti, stelle e galassie. Ora i risultati del satellite hanno messo in evidenza come l’energia oscura possa influire sul destino dei più grandi oggetti collassati del cosmo, gli ammassi di galassie. Osservando dozzine di questi oggetti celesti, «Chandra» ha rivelato che, per esempio, l’ammasso Abel 85, distante 740 milioni di anni luce, è rimasto immutato negli ultimi 7 miliardi di anni: è un fenomeno che può essere spiegato solo assumendo l’effetto dell’energia oscura. Se è vero che questa sta accelerando l’espansione dell’Universo, è anche vero che sta allontanando gli astri gli uni dagli altri. Gli ammassi si vedranno così obbligati a interrompere la loro evoluzione, dal momento che non sarebbero più in grado di poter «mangiare» altri oggetti vicini. Alexey Vikhlinin, astronomo responsabile della ricerca, afferma che «il risultato potrebbe essere spiegato da un arresto nello sviluppo dell’Universo». Se da un lato l’energia oscura lo sta dilatando, allo stesso tempo sta rallentando lo sviluppo di strutture come gli ammassi di galassie. Queste conclusioni potrebbero avere importanti ripercussioni cosmologiche, perché questo e altri risultati precedenti potrebbero dare ragione ad Albert Einstein. Per far quadrare le sue teorie con quelle sulla gravità, si vide costretto a introdurre la cosiddetta «costante cosmologica», un espediente matematico che confermasse l’esistenza di un Universo statico. Sebbene egli stesso l’avesse definita «il mio più grande errore», alla luce di quanto è stato appena osservato il team di Vikhlinin sostiene che in realtà, accettandola, Einstein aveva già introdotto l’energia oscura nei propri calcoli. Se si riuscisse a spiegare l’energia oscura con la costante cosmologica, l’espansione accelerata dell’Universo eviterebbe, per esempio, la collisione tra la nostra galassia e la vicina Andromeda con l’ammasso della Vergine. In questo caso, tra qualche centinaio di miliardi di anni, sarebbe impossibile osservare dalla Via Lattea qualsiasi altra galassia.
La rivoluzione iniziata quattro secoli fa da Galileo per avvicinare l’uomo alle stelle con il telescopio verrebbe, insomma, interrotta dall’effetto dell’energia oscura, che potrebbe allontanarle definitivamente da noi.
Chi è Ferri?: Astrofisico
RUOLO: STUDIA LE STELLE NOVAENEI RAGGIXPRESSO L’INSTITUT DE CIENCES DE L’ESPAI (CSIC-IEEC) BARCELLONA
L’ISTITUTO: HTTP://WWW.ICE.CSIC.ES/L’ANNO DELL’ASTRONOMIA: HTTP://WWW.ASTRONOMY2009.IT/
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Il codice segreto della fotosintesi
Il sistema di comunicazione cellulare che controlla la fotosintesi e la modula in base ai cambiamenti ambientali è uguale a quello dei cianobatteri primitivi.
Un antico sistema di comunicazione scoperto in batteri primitivi potrebbe spiegare come piante e alghe controllano il processo di fotosintesi: è il risultato di uno studio condotto da ricercatori dell'Università di Londra "Queen Mary" che ne riferiscono in un articolo ("Chloroplast two-component systems: evolution of the link between photosynthesis and gene expression") pubblicato on line sui Proceedings of the Royal Society:B. I cosiddetti sistemi di trasduzione del segnale a due componenti (TCST) sono considerati il principale mezzo attraverso cui i batteri coordinano la loro risposta ai cambiamenti nell'ambiente, ma finora si riteneva che fossero troppo semplici per svolgere una funzione analoga anche nelle piante superiori. La nuova ricerca ha mostrato invece che questi sistemi, che si ritiene si siano evoluti nei più antichi cianobatteri, sono presenti anche nei cloroplasti, la parte della cellula delle piante che è preposta alla fotosintesi, ossia alla conversione dell'energia luminosa in energia chimica. Secondo i ricercatori, questi sistemi a due componenti hanno avuto un ruolo fondamentale nel collegare il processo della fotosintesi a quello di espressione dei geni, determinando così il modo in cui tutte le piante si adattano ai cambiamenti ambientali. "Sappiamo che i sistemi a due componenti agiscono come una sorta di interruttore on/off per i geni dei batteri. Ma la sopravvivenza di questi interruttori di tipo batterico nei cloroplasti suggerisce un nuovo modello per la regolazione dei geni nelle piante", ha osservato Sujith Puthiyaveetil, uno degli autori dello studio.
John F Allen, il secondo autore, ha aggiunto: "Per molti sarà uno shock venire a sapere che nelle cellule delle piante, e probabilmente in quelle animali, è in uso lo stesso sistema di telecomunicazione che è stato trovato nei batteri primitivi. Sarebbe come scoprire un sistema telegrafico Morse nel nostro computer o un cilindro di cera nell'ultimo impianto HiFi. Per noi è invece una conferma di una teoria dell'evoluzione cellulare pubblicata sedici anni fa." (gg)
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Un software per tradurre software
Come dimostrazione delle potenzialità del software, i ricercatori hanno trovato 17 errori di traduzione applicando il nuovo strumento a un popolare videogioco online.
Ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato uno strumento software che renderà più facile e veloce tradurre videogiochi e altri programmi in differenti linguaggi per l’utilizzazione in diversi mercati internazionali, superando così un ostacolo che nel settore è considerato molto dispendioso in termini di tempo e soggetto a errori. Per vendere o promuovere un’applicazione software in un mercato estero, occorre tradurla in un nuovo linguaggio. Ciò significa che i programmatori devono analizzare minuziosamente tutte le linee di codice per identificare ogni minima stringa collegata a ciò che appare sullo schermo dell’utente finale. Ciò può rappresentare un’operazione che necessita di un’enorme quantità di tempo e che espone il sistema all’introduzione di errori da parte dell'operatore: per questo i programmatori addetti a tali operazioni devono stare molto attenti a non alterare i codici che fanno funzionare il programma. Ora i ricercatori della NC State, in collaborazione con colleghi della Peking University, hanno realizzato un software che consente di identificare automaticamente quei passi del codice che possono essere visualizzati sullo schermo del computer, come per esempio le voci di menu, discernendole da quei passi che, per contro, governano il funzionamento del sistema.
Una volta che questi pezzi di codice "on-screen" sono stati identificati, i programmatori li possono tradurre nella lingua voluta. "Si tratta di un progresso rilevante”, ha commentato Tao Xie, docente di computer science della NC State nel corso dell'International Conference on Software Engineering. "La produttività potrà essere incrementata, dal momento che le stringhe da tradurre potranno essere individuate automaticamente e con meno errori, poiché viene ridotta la possibilità che il programmatore possa introdurne su una stringa di codice importante.” Come dimostrazione delle potenzialità del software, i ricercatori hanno trovato 17 errori di traduzione applicando il nuovo strumento a un popolare videogioco online. (fc)
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Più che un accordo fra Francia e Italia, il “memorandum of understanding” sul nucleare firmato ieri è un accordo fra Enel (partecipata statale) ed Edf (statale al 100 per cento). Un accordo che pone le premesse per un programma di sviluppo congiunto dell'energia nucleare in Italia da parte delle due aziende: 4 unità a tecnologia Epr (European pressurized water reactor), la prima delle quali sarà operativa entro il 2020. Anche se il vero fischio d'inizio potrà essere dato solo quando l'iter legislativo e tecnico per il ritorno al nucleare in Italia sarà completato. In altre parole, sebbene i due capi di Stato abbiano firmato l'accordo, al momento ancora non si sa dove verranno costruite le centrali e dove verranno stoccate le scorie (Dilemma nucleare). La decisione sarà presa dalla costituenda Agenzia per la sicurezza atomica, che secondo i piani del governo dovrebbe essere realtà entro la fine dell'anno e operativa nel 2010. L'accordo prevede anche la partecipazione dell'Eni a programmi di ricerca e sviluppo dell'Edf, tra cui una quota del 12,5 per cento nella centrale in costruzione a Penly. D'altronde il Pdl aveva indicato fin dalla campagna elettorale nel modello francese la via per il ritorno al nucleare in Italia (Nucleare, sì al modello francese). Le voci polemiche si sono alzate immediatamente. Prima di tutto sui costi e sui tempi di realizzazione di questo tipo di impianti, cosiddetti di terza generazione (Nucleare, quanto ci costi?). L'esempio portato è quello della centrale di Okiluoto, in Finlandia, un progetto che si è dimostrato difficile da portare avanti: l'Edf ha accumulato più di un anno e mezzo di ritardo nella sua costruzione, superando il budget previsto di 700 milioni di euro. Secondo alcuni, proprio i costi elevati di questa tecnologia sarebbero alla base della necessità francese di trovare partner stranieri: la commessa italiana vale almeno 20 miliardi di euro. Un investimento imponente che non sarebbe commisurato al beneficio. Se infatti secondo il ministro per lo Sviluppo economico, Claudio Scajola, il nucleare arriverà a coprire il 25 per cento del fabbisogno energetico italiano, numerosi scienziati non hanno mancato di far notare che le centrali produrranno solo energia elettrica, che rappresenta solo il 5 per cento del totale di energia consumata. Come dimostra il Rapporto Enea 2007, (Al palo, senza ricerca) nella migliore delle ipotesi il nucleare di terza generazione potrà contribuire alla produzione per il 6 per cento nel 2020 e per il 10 per cento nel 2040. Infine, il problema della sicurezza. Secondo un articolo uscito l'8 febbraio scorso su “The Independent”, le centrali di terza generazione sono più sicure, nel senso che minore è il rischio di incidenti, ma, nel caso avvenga una fuoriuscita di radiazioni, questa sarebbe più consistente e pericolosa che non in passato. Ad affermarlo sarebbero dei documenti interni della stessa Edf che i giornalisti inglesi hanno avuto modo di visionare: “le informazioni contenute nei documenti da noi consultati dimostrano che in effetti (queste centrali) producono una quantità di isotopi radioattivi di gran lunga maggiore tra quelli definiti tecnicamente 'frazioni di rilascio immediato', proprio perché fuoriescono facilmente dopo un incidente".
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Il modo in cui si giudica la bellezza di un'opera d'arte cambia a seconda del sesso: l'aera del cervello coinvolta è quella legata alle relazioni spaziali, ma negli uomini si attiva in un solo emisfero.
La capacità di apprezzare la bellezza varia nei due sessi, perché è connessa al modo in cui uomini e donne elaborano le relazioni spaziali: lo hanno verificato i ricercatori del Dipartimento di Ecologia e Biologia evolutiva dell'Università della California a Irvine, guidati da Francisco J. Ayala. Gli studiosi hanno chiesto a dieci uomini e dieci donne di valutare la qualità estetica (bello vs non bello) di alcuni dipinti di diverse scuole artistiche, fotografie di oggetti naturali e immagini di panorami urbani e rurali, misurandone contemporaneamente l'attività cerebrale con la magnetoencefalografia, che consente di vedere i campi magnetici generati dall'attività elettrica dei neuroni. In entrambi i sessi, l'attività neuronale risultava massima nel lobo parietale. Ma negli uomini, spiegano i ricercatori in un articolo su Pnas, questa attività risultava lateralizzata, cioè concentrata nell'emisfero destro, mentre nelle donne risultava diffusa in entrambi gli emisferi. Durante i primi 300 millisecondi dopo la proiezione delle immagini - continuano i ricercatori - non era percepibile alcuna differenza nell'attivazione cerebrale. Tra i 300 e i 700 millisecondi, invece, le aree del cervello si attivavano in modo diverso tra i due sessi, a indicare che l'attività era effettivamente legata al giudizio estetico, e non alla pura e semplice percezione dell'immagine. Poiché il lobo parietale si è molto evoluto da quando la specie umana si è differenziata dagli scimpanzé, è verosimile che le differenze di genere nel giudizio estetico siano posteriori a questa separazione. Per spiegare le differenze tra i generi, i ricercatori hanno focalizzato la loro attenzione su una specifica regione del cervello, il giro angolare, la cui attività risultava particolarmente elevata quando i volontari stabilivano l'alto valore estetico di un'immagine. Quest'area è solitamente associata all'elaborazione delle relazioni spaziali, che in effetti differisce tra uomini e donne. In questo senso, dicono gli studiosi, le differenze nella valutazione estetica tra uomini e donne potrebbero riflettere le diverse strategie legate alla divisione dei compiti tra maschi e femmine nelle società di caccia e raccolta. (e.m.)
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Svelato l'ordine nascosto dei superconduttori
I cambiamenti nelle proprietà macroscopiche del materiale sono determinati da fluttuazioni magnetiche estremamente piccole.
Un gruppo di ricercatori dell'Università di Uppsala e di Colonia è riuscito a spiegare il cosiddetto fenomeno dell'"ordine nascosto", uno dei più dibattuti problemi di scienza dei materiali, che ha rilevanti implicazioni sulla possibilità di progettare superconduttori utilizzabili industrialmente. La notizia è pubblicata sulla rivista "Nature Materials". La ricerca si inserisce nel quadro degli studi volti alla creazione di materiali superconduttori. Svariati materiali mostrano una chiara transizione di fase in tutte le loro proprietà termodinamiche quando la temperatura scende al di sotto di una determinata soglia di transizione, ma finora non si era riusciti a spiegare in che modo si determinasse il nuovo ordine collettivo che si può così osservare nel materiale, un ordine che proprio per questo era stato chiamato "l'ordine nascosto". "L'ordine nascosto è stato scoperto 24 anni fa e per tutto questo tempo gli scienziati hanno tentato, senza successo, di trovarne una spiegazione, tanto che questa è diventata una delle questioni più scottanti della scienza dei materiali. Ora abbiamo elaborato un modello soddisfacente di come esso si presenta", ha osservato Peter Oppeneer, che ha diretto la ricerca con John Mydosh, che scoprì l'esistenza dell'ordine nascosto circa 25 anni fa. Attraverso un modello al computer i ricercatori hanno mostrato che i cambiamenti nelle proprietà macroscopiche del materiale sono determinati da fluttuazioni magnetiche estremamente piccole, ma sufficienti, a quelle temperature, a far emergere una nuova fase dalle proprietà completamente differenti. "Non era mai stato osservato che la cosiddetta eccitazione dello spin magnetico producesse una transizione di fase. Nei materiali ordinari questa eccitazione non è in grado di modificare fase e proprietà dei materiali perché è troppo debole. Ma noi abbiamo dimostrato che è possibile", ha detto Oppeneer. (gg)
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Secondo i risultato dello studio, ciò che cambia nel corso della desensibilizzazione è la responsività recettoriale, cioè la soglia oltre la quale viene trasmesso lo stimolo nocicettivo.
La capsaicina, la sostanza dal caratteristico potere irritante contenuta nel peperoncino, può essere utilizzata anche per ridurre il dolore, come hanno evidenziato alcuni studi. Ora una nuova ricerca pubblicata sulla rivista PLoS Biology e firmata da Feng Qin e Jing Yao ha permesso di evidenziare in che modo essa influenzi la capacità dei recettori per il dolore di adattarsi agli stimoli, una caratteristica comune a molti apparati sensoriali.
Secondo le attuali conoscenze, la capsaicina agisce legandosi a un recettore sulla parete cellulare delle terminazioni nervose scatenando l'ingresso di un flusso di ioni calcio nel neurone, che viene poi "interpretato" come stimolo di dolore o di calore, a seconda dei nervi interessati. La capsaicina ha peraltro la proprietà di riuscire ad alleviare altri stimoli dolorosi, un fenomeno che veniva finora collegato alla presenza nella membrana cellulare di un lipide indicato dalla sigla PIP2, che viene diminuita drasticamente per effetto della capsaicina. "Il recettore funziona come un cancello per i neuroni: quando viene stimolato si apre, lasciando entrare il calcio finché il recettore si chiude, secondo un processo noto come desensibilizzazione”, ha spiegato Qin. “Si ritiene che l’effetto analgesico della capsaicina coinvolga proprio tale fenomeno; tuttavia non era finora chiaro in che modo la perdita di sensibilità sia determinata dall'ingresso degli ioni calcio.” Combinando misurazioni elettriche e ottiche, gli autori dello studio sono stati in grado di collegare la deplezione di PIP2 alla desensibilizzazione. Inoltre, si è potuto riscontrare come il recettore sia pienamente funzionale dopo la desensibilizzazione, il che significa che un eventuale altro evento che normalmente scatenerebbe una risposta di dolore non verrebbe influenzato dalla desensibilizzazione. "Ciò che cambiava nella nostra sperimentazione era la soglia della resposta”, ha commentato Qin. "In altre parole, il recettore non era di per sé desinsibilizzato, ma era la sua responsività ad aver cambiato range rispetto allo stimolo. Questa proprietà, chiamata adattamento, permetterebbe al recettore di rispondere in modo continuo a uno stimolo variabile su un ampio intervallo di concentrazioni di capsaicina." I risultati appaiono importanti per lo studio dei meccanisi di dolore sia da un punto di vista teorico sia per le possibili applicazioni cliniche. Con una risposta adattativa, i recettori sono essenzialmente autoregolati senza una soglia fissa: per questo motivo il dolore che si prova è dipendente dalla “storia recente” di percezione. (fc)
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Un gene soppressore dei tumori dal moscerino all'uomo
Nel topo la perdita di ATOH1, che regola l'ultimo stadio di specializzazione in cellule epiteliali nel colon, causa il tumore in questo tratto di intestino.
Partendo dallo studio del moscerino della frutta e arrivando all'essere umano passando per il topo, un gruppo di ricercatori del Viaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) e dell'Università cattolica di Leuven, in Belgio, ha mostrato come l'espressione di un unico gene sia responsabile della soppressione tumorale in tutti questi organismi. Per contro, silenziando il gene – chiamato Ato nel moscerino e ATOH1 nei mammiferi – si determina l'insorgenza del cancro. Questa conclusione, inoltre, suggerisce che tale gene possa in un futuro essere "riacceso" utilizzando un farmaco, come riferiscono i ricercatori sull'ultimo numero della rivista ad accesso libero “PLoS Biology”. Com'è noto, il tumore è una collezione di cellule senza funzione, che si sviluppa quando vengono meno i normali controlli genetici sulla divisione cellulare. Le cellule cancerose, inoltre, sono meno differenziate rispetto a quelle normali, il che porta all'ipotesi che i passi finali della differenziazione prevengano la trasformazione delle cellule normali in cancerose. In questo nuovo lavoro è stata verificata proprio questa ipotesi, dapprima sul moscerino della frutta, con la conclusione che un gene implicato nello stadio della specializzazione inibisce l'insorgenza di tumori. In collaborazione con altri colleghi statunitensi, i ricercatori hanno poi mostrato anche come la perdita di uno di questi geni, ATOH1, che regola l'ultimo stadio di specializzazione in cellule epiteliali nel colon, causo il tumore in questo tratto di intestino nel topo. Infine, negli esseri umani affetti da tumore del colon, frequentemente è stata riscontrata l'inattivazione del gene ATOH1. La speranza di una ricaduta terapeutica viene invece dal successo ottenuto con la riattivazione del gene in cellule umane, che ha portato alla cessazione della crescita delle cellule tumorali e al loro suicidio apoptotico.(fc)
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È online la prima “enciclopedia virtuale” dei batteri, che permetterà ai ricercatori di tutto il mondo di condividere le informazioni e identificare ceppi sconosciuti.
È un vero e proprio portale Web per l’identificazione di ceppi batterici quello realizzato da un gruppo internazionale di ricercatori coordinato da Brian G. Spratt dell’Imperial College di Londra (Gb). Il sito (eEMLSA.net), presentato su BMC Biology, è stato realizzato in collaborazione con l’Istituto Europeo di Bioinformatica di Cambridge (Gb) e con il Dipartimento di Microbiologia Medica dell’Università di Aarhus (Danimarca) (qui il link all'articolo).La tassonomia si occupa dell’identificazione e della classificazione, su basi genetiche e morfologiche, degli organismi viventi. Il riconoscimento dei batteri (microrganismi unicellulari causa di molte patologie) e la loro assegnazione a specie nuove o a quelle già esistenti, richiede procedure farraginose, ancora non universalmente condivise. Per questo i ricercatori hanno deciso di realizzare una piattaforma online, accessibile a tutti gli addetti ai lavori, dove archiviare informazioni su specie di batteri note e inserire dati per riconoscere ceppi sconosciuti. Il sistema sfrutta una tecnica di analisi sequenziale del Dna (chiamata Msla) e utilizza, come punto di partenza, le sequenze di sette geni strutturali (cioè di quei geni che forniscono le istruzioni per “costruire” la cellula) di specie di batteri note. “Abbiamo iniziato con l’inserire nel database le sequenze dei geni ottenute da 420 ceppi batterici della specie Streptococcus viridans”, spiega il coordinatore Brian Spratt, “e successivamente abbiamo testato la capacità del sito di identificare correttamente i batteri inserendo informazioni su ceppi già noti, della stessa specie”. In pratica, i ricercatori potranno inserire le caratteristiche del ceppo batterico che vogliono riconoscere ed avranno, in tempo reale, una risposta. Il programma potrà “etichettare” il ceppo come specie già nota oppure potrà suggerire l’inserimento in una nuova specie. “Per la determinazione di nuove specie, però, sarà necessaria una valutazione da parte di esperti del settore” precisa Cynthia Bishop, primo autore dell'articolo: “Ora auspichiamo che i microbiologi di tutto il mondo inseriscano i dati dei propri ceppi batterici in modo da rendere il database veramente completo e pienamente utilizzabile”. (i.n.)
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Un nuovo modello dell'Alzheimer
Uno studio identifica la funzione normale della proteina precursore di quella amiloide, e la capacità di un'altra, la netrina-1, di interferire con la formazione delle placche.
Un nuovo modello della genesi dell'Alzheimer è stato sviluppato da un gruppo di ricercatori franco-californiani è presentato in un articolo apparso sulla rivista "Cell Death and Differentiation" facente capo a "Nature". Secondo i neurobiologi delle Ecoles normales supérieures di Lione, in Francia, e del Buck Institute a Novato, in California, l'Alzheimer non sarebbe primariamente una malattia conseguente ai danni legati al deposito di placche di proteina amiloide nel cervello, ma avrebbe origine da uno sbilanciamento nei meccanismi di segnalazione fra i neuroni. Uno dei punti oscuri relativi alla malattia di Alzheimer riguarda la funzione normale del precursore della proteina amiloide (APP) che si concentra nei punti di contatto fra i neuroni. Anche se le placche della proteina amilode che sono un tratto caratteristico della malattia derivano della APP, essa ovviamente deve avere primariamente qualche ruolo fisiologico che finora non era stato identificato.
Nel nuovo studio i ricercatori hanno mostrato che la APP si lega a una proteina, la netrina-1, che aiuta i neuroni a formare le loro connessioni cerebrali e a sopravvivere. Somministrando netrina-1 a topi ingegnerizzati con un gene che provoca sintomi simili a quelli dell'Alzheimer, questi risultavano successivamente alleviati e si aveva una minore deposizione in placche di proteina amiloide. Ciò suggerisce, osservano i ricercatori, che la malattia derivi in primo luogo da un disequilibrio fra la normale attività di formazione e demolizione di connessioni fra i neuroni del cervello, con la netrina-1 che ne aiuta la formazione e la proteina amilode la rottura, un'attività mediata da entrambe le proteine attraverso un legame con la APP per attivare i normali programmi cellulari. In particolare, la netrina-1 ha mostrato la capacità di interferire con la produzione di proteina amiloide e di avere potenzialmente una capacità terapeutica. "Noi ora riteniamo che la APP faccia parte di un 'modulo della plasticità' che funziona nei normali processi di memorizzazione e di dimenticanza, e che la netrina-1 fornisca un essenziale punto di partenza per il recupero di un equilibrio normale", ha detto Dale Bredesen, che con Patrick Mehlen ha coordinato lo studio. (gg)
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200 milioni di anni fa, le prime alghe in colonie
La scoperta retrodata di molto il passaggio di queste alghe alla vita pluricellulare, che finora veniva situato temporalmente circa 50 milioni di anni fa.
Gli antenati delle alghe Volvox compirono la transizione dallo stato di organismi unicellulari a quello di colonie pluricellulari circa 200 milioni di anni fa, durante il Periodo Triassico. La scoperta, frutto del lavoro di ricerca di un gruppo di biologi dell’Università dell’Arizona a Tucson guidati da Matthew D. Herron retrodata di molto tale evento, che finora veniva situato temporalmente circa 50 milioni di anni fa. Secondo quanto si legge sul resoconto dello studio pubblicato in anteprima on line sul sito della rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences”, i ricercatori hanno utilizzato sequenze di DNA appartenenti a circa 45 specie differenti di Volvox e di specie collegate per ricostruirne la filogenesi e individuare così il momento in cui emerse il primo antenato comune che visse in colonie. Le alghe del genere Volvox e le specie simili vivono in bacini di acqua dolce un po’ in tutto il pianeta. Alcune specie sono unicellulari, mentre altre vivono in colonie che contano fino a 50.000 cellule. Molte delle specie di alghe che vivono in colonie sono visibili a occhio nudo e appaiono come piccole sfere di colore verde che si muovono nell’acqua. Le specie più complesse hanno anche una sorta di suddivisione dei compiti all’interno della colonia: alcune cellule infatti sono adibite al nuoto, altre alla riproduzione. Uno dei primi tratti a evolvere è stata, secondo i ricercatori, la produzione di una sostanza gelatinosa visibile tra le cellule delle colonie di Volvox sferiche che si ritiene abbia avuto la funzione di mantenere a contatto le cellule delle prime colonie. La conoscenza dei meccanismi che furono alla base del passaggio alla vita in colonie è ritenuto un passo importante soprattutto per la comprensione del modo in cui iniziareono a svilupparsi organismi pluricellulari quali piante e animali. (fc)
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Anticorpi monoclonali "ad ampio spettro"
Neutralizzano un gran numero di sottotipi dell'influenza A, fra cui quello dell'aviaria, legandosi a una regione altamente conservata dello stelo dell'emoagglutinina.
Anticorpi monoclonali umani in grado di neutralizzare un ampio gruppo di virus dell'influenza A, compreso il virus dal ceppo H5N1 responsabile dell'aviaria, sono stati identificati da ricercatori del Dana-Farber Cancer Institute, del Burnham Institute for Medical Research e dei CDC di Atlanta. La notizia è data sull'ultimo numero della rivista Nature Structural and Molecular Biology. Gli anticorpi identificati sono in grado di neutralizzare un ampio spettro di sottotipi dell'influenza A perché si legano a una regione altamente conservata della regione dello stelo del tipo H5 dell'emoagglutinina, la proteina che permette al virus di agganciarsi al suo bersaglio per poi infettarlo. Il fatto di legarsi a questa regione evita che debbano confrontarsi con i cambiamenti conformazionali che caratterizzano le altre parti della proteina e che sono la chiave della capacità del virus di sfuggire al sistema immunitario. "La porzione della 'testa' dell'emoagglutinina è fortemente variabile, e porta a una varietà di forme del virus tale da sfuggire agli anticorpi che lo neutralizzano"; spiega Robert Liddington, uno dei direttori di ricerca. "La regione dello stelo è invece altamente conservata perché è essa a permettere l'ingresso dell'RNA virale nella cellula ospite ed è molto difficile che una mutazione non finisca per impedire questa funzione. I vaccini ottenuti da virus attenuati o uccisi non stimolano solitamente la produzione di anticorpi contro la regione dello stelo della proteina perché si trova in una parte molto meno accessibile della parte di testa della proteina. Nello studio i ricercatori hanno utilizzato una proteina ricombinante purificata e non direttamente il virus, in modo che la parte del virus da riconoscere fosse completamente esposta. Nel corso della ricerca "il nostro anticorpo monoclonale ha protetto i topi dal virus letale H5N1 anche quando è stato iniettato tre giorni dopo l'infezione, ma ciò che è più sorprendente è che lo stesso anticorpo ha protetto i topi da una infezione letale con un tipo di virus molto differente, come il sottotipo H1N1, che causa nell'uomo infezioni stagionali" ha osservato Ruben Donis dei CDC. (gg)
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I ricercatori hanno ottenuto un’immagine che per la prima volta rivela la struttura ‘a cipolla’ dell’atmosfera di una stella gigante in uno stadio avanzato del suo ciclo di vita.
Un gruppo di astronomi francesi ha catturato un’immagine astronomica con una della maggiori risoluzioni mai ottenute. L’oggetto osservato è la stella doppia T Leporis e lo strumento che ha reso possibile il risultato è il Very Large Telescope Interferometer (VLTI) dell’ESO, in grado di simulare un telescopio virtuale di 100 metri di diametro.
“Questa è una delle prime immagini ottenute utilizzando un interferometro nel vicino infrarosso”, ha spiegato Jean-Baptiste Le Bouquin. L’interferometria è una tecnica che combina la luce di diversi telescopi che danno come risultato una risoluzione pari a quella che si otterrebbe con un telescopio gigante di diametro correlato alla distanza tra i telescopi effettivamente utilizzati. La tecnica richiede che i componenti del VLTI vengano posizionati con un’accuratezza estrema, da mantenere altresì per tutta la durata dell’osservazione. Sfruttando tecniche interferometriche, spesso i ricercatori si devono accontentare delle cosiddette frange d’interferenza, che determinano un caratteristico schema di righe luminose e scure da cui poi occorre dedurre le caratteristiche fisiche dell’oggetto osservato. Ma se un oggetto viene osservato in diverse sessioni con differenti combinazioni e configurazioni di telescopi, è possibile ricostruire un’immagine dell’oggetto. “Siamo riusciti a ottenere un’immagine affascinante, che per la prima volta rivela la struttura ‘a cipolla’ dell’atmosfera di una stella gigante in uno stadio avanzato del suo ciclo di vita”, ha commentato Antoine Mérand, che ha fatto parte del gruppo di ricerca. “I metodi numerici e i dati indiretti avevano permesso di immaginare l’aspetto della stella anche in precedenza, ma ora possiamo vederla con splendidi colori.” T Leporis, nella costellazione della lepre, è situata a circa 500 anni luce dalla Terra. Appartiene alla famiglia delle variabili Mira, stelle giganti variabili che hanno praticamente esaurito il loro combustibile nucleare e stanno perdendo massa con un processo che porterà alla loro morte. Per ottenere l'immagine della stella, gli astronomi del VLTI hanno dovuto protrarre le osservazioni per otto notti consecutive, utilizzando quattro telescopi da 1,8 metri di diametro del VLTI. (fc)
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Imaging cerebrale della memoria a breve termine
La memoria selettiva ha una limitata capacità di immagazzinamento di diverse informazioni su un oggetto o un evento.
Una ricerca basata sulla tecnica di risonanza magnetica funzionale (fMRI) ha mostrato la parte dei ricordi visivi che viene memorizzata nel cervello in modo volontario. Nel corso del test, i volontari venivano esposti a uno stimolo visivo per un secondo. A distanza di 10 secondi, gli stessi soggetti venivano sottoposti dai ricercatori a una scansione con la tecnica di risonanza magnetica funzionale (fMRI) per registrare l’attività cerebrale dell