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Alzheimer e sonno

Dormire è una necessità fisiologica.
Di mancanza di sonno si può morire a causa dell'alterazione dei parametri neurologici e cardiovascolari.
Dormire a sufficienza e bene non solo è importante per processi come il consolidamento della memoria e per il benessere psicofisico dell'individuo ma, in caso di disturbi ricorrenti, è anche un utile indicatore dell'esistenza di alterazioni sottostanti, spesso prodromiche di malattie neurodegenerative.
I ricercatori della Technische Universität di Monaco di Baviera hanno mostrato per la prima volta come alcune patologie neurodegenerative alterino fin dalle primissime fasi il processo di elaborazione dell'informazione e di formazione della memoria, tipicamente associate al sonno. Tra gli elementi di maggior importanza dello studio, il non "essersi limitati" a comprendere il fenomeno ma l'essere stati in grado agire con farmaci specifici sulla rete neuronale in modo da compensare almeno in parte il processo disfunzionale.

Cosa avvenga esattamente durante il sonno di così "fondamentale" non è del tutto chiaro. Di certo mentre dormiamo predominano a livello cerebrale le cosiddette onde delta, note anche come oscillazioni lente data la frequenza compresa tra 1 e 4 Hz, che giocano un ruolo chiave nel consolidare ciò che abbiamo imparato nelle ore di veglia e nello "stoccare" le informazioni nella memoria a lungo termine. 
Tracciato EEG dei diversi tipi di onde cerebrali ottenibili con un elettroencefalogramma
(courtesy of neurosci.dronet.org)
Le onde delta hanno un origine principalmente corticale da cui poi si propagano fino a raggiungere l'ippocampo, sede della memoria lungo termine. Le parole di Marc Aurel Busche, responsabile del progetto, chiariscono meglio il concetto: queste onde sono una sorta di segnale attraverso cui alcune aree del cervello inviano segnali di inizio sincronizzazione, come a dire "io sono pronto, lo scambio di informazioni può andare avanti". Questa interazione permette un elevato livello di coerenza durante il sonno anche tra reti neuronali distanti, a livello encefalico.
Rappresentazione delle onde lente durante il sonno
nel cervello di topi sani (sinistra), malati (centro)
e malati trattati con benzodiazepine (destra).
Credit: Marc Aurel Busche/ TUM
I ricercatori tedeschi hanno dimostrato che è proprio questo processo di sincronizzazione ad essere alterato nella malattia di Alzheimer (AD). Lo studio, basato su modelli murini con anomalie simili a quelle dei pazienti AD, ha mostrato che sono le placche di proteina beta-amiloide (caratteristica principale della malattia) ad avere un effetto destabilizzante sulla propagazione delle onde lente. Così sintetizza Busche "le oscillazioni lente sono ancora presenti ma non sono più in grado di diffondere correttamente e la conseguenza è che in alcune regioni mancano i controlli incrociati di sincronizzazione".
La notizia positiva è che basse dosi di farmaci come le benzodiazepine (circa un decimo della dose standard) si sono dimostrati capaci di riattivare una diffusione omogenea delle onde lente. A riprova della correlazione tra onde lente e performance cerebrali, il fatto che le prestazioni comportamentali dei topi durante il trattamento miglioravano sostanzialmente.

Questi risultati sono solo un primo passo sulla strada per un adeguato trattamento della malattia di Alzheimer.

Rimando ad articoli precedenti in questo blog sul tema Alzheimer  (-->QUI) e sul Sonno (-->QUI).

Fonte
- Alzheimer’s disease: Plaques impair memory formation during sleep.
 Technische Universität Munchen › News
- Rescue of long-range circuit dysfunction in Alzheimer’s disease models.
Nature Neuroscience, 12 ottobre 2015

Un libro per saperne di più sui disturbi del sonno è "Sleep Disorders", un nuovo titolo della nota serie "For Dummies". Si tratta di libri che uniscono un approccio semplificato all'estremo rigore della trattazione.
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Prove di terapia genica per il diabete

Introduzione
La terapia genica è una tecnologia il cui fine è ripristinare la normale funzionalità di un gene attraverso la correzione di una o più alterazioni geniche.

La natura di queste ultime determina l'approccio "ideale" per il lavoro di editing genomico: se nel caso delle mutazioni puntiformi si può ipotizzare di correggere "la sintassi genica" su una o entrambe le copie presenti, nel caso di alterazioni più estese (ivi comprese duplicazioni e delezioni) bisognerà agire in modo altrettanto esteso. Ad esempio nel caso di una delezione si potrebbe pensare di inserire la porzione mancante su un mini cromosoma artificiale mentre nel caso di duplicazioni l'ideale sarebbe rimuovere "l'informazione in eccesso" fisicamente o spegnerla funzionalmente (ad esempio mediante RNA silencing). Da un punto di vista teorico si potrebbe persino ipotizzare di spegnere il cromosoma 21 in eccesso nei pazienti trisomici (sindrome di Down) minimizzando così i gravi problemi di salute associati a tali condizioni.
Un approccio simile potrebbe essere utilizzato nel trattamento di neoplasie, la cui eziogenesi vede come elemento centrale la perdita di una o entrambe le copie di geni regolatori critici per proliferazione cellulare e apoptosi.
Un tale approccio implica l'utilizzo di "armi intelligenti" capaci di scovare e modificare (o uccidere a seconda dei casi) solo le cellule bersaglio sperdute tra milioni di consimili normali.
I progressi fatti negli ultimi 60 anni (da quando cioè si è scoperto il DNA e compresa la sua funzione) ci permettono oggi di "pescare" una cellula con le caratteristiche cercate e di visualizzarla (vedi a tal proposito le tecniche di imaging con marcatori fluorescenti o radioattivi). Su queste basi si sono sviluppate metodiche che oltre ad identificare il bersaglio lo "usano" come luogo in cui scaricare le molecole di interesse, siano esse delle tossine, proteine o acidi nucleici.
Due sono i vettori tradizionalmente usati per trasportare le suddette molecole: nanosfere lipidiche e virus. I virus, opportunamente modificati per renderne impossibile la replicazione (e di fatto privati di quasi ogni gene virale), rappresentano lo strumento più "naturale" per svolgere il compito di traghettatore di "geni utili".
E' l'evoluzione stessa di un virus ad averlo reso lo strumento più efficiente per scovare le cellule dotate di caratteristiche (recettori e "armamentario" proteico) specifiche. Un esempio banale della loro specificità è quello del virus del raffreddore incapace non solo di infettare i nostri amici a quattro zampe ma anche di interagire con cellule diverse da quelle epiteliali della mucosa respiratoria.
Nell'ultimo biennio è assurto agli onori della cronaca una nuova metodica di editing genetico (copiata pari pari dal sistema di difesa batterico contro i virus) nota come sistema CRISPR/Cas.

Terapia genica e diabete
Le malattie "ideali" per essere "riparate" con strumenti di editing genico sono quelle semplici, vale a dire quelle causate da una singola mutazione. Il diabete giovanile d'altro canto non ha queste caratteristiche essendo il risultato di cause ambientali poco note e di una certa predisposizione genetica; il risultato netto è una reazione autoimmune che porta alla distruzione delle cellule del pancreas deputate alla produzione di insulina.
Quando il numero di cellule sopravvissute scende al di sotto di un certo numero, la quantità di insulina prodotta non è più sufficiente per garantire l'omeostasi energetica (l'insulina stimola l'ingresso del glucosio ematico nelle cellule ... oltre a molte altre funzioni) arrivando al paradosso di cellule affamate sebbene immerse in un ambiente iperglicemico.
L'idea terapeutica, alternativa alla somministrazione dell'insulina, è di "convincere" le altre cellule dell'organismo a farsi carico della produzione dell'insulina.
Tra gli articoli di rilievo sul tema vale la pena citare quello prodotto da un team dell'ospedale San Raffaele di Milano coordinato da Maria Grazia Roncarolo e pubblicato su Science Translational Medicine.
Il modello sperimentale usato dai ricercatori italiani è quello di topi predisposti al diabete ai quali è stato somministrato un virus modificato per trasportare il gene dell'insulina. A differenza di approcci simili testati su altre malattie, qui le cellule bersaglio "da modificare" non erano quelle "epicentro" della malattia ma le cellule epatiche. Il motivo è ovvio: dato che le cellule produttrici di insulina sono state distrutte dall'azione autoimmune non avrebbe alcun senso trasferire un gene già presente nelle poche cellule ancora vive. Indurre la produzione di insulina in cellule normalmente incapaci di produrla ha invece senso tanto più che le cellule epatiche non sono il bersaglio della risposta autoimmune e quindi il trattamento ha una buona probabilità di essere risolutivo.
La domanda ovvia è "perché inserire un nuovo gene per l'insulina se, come ovvio, le cellule epatiche hanno tutte le informazioni necessarie (il gene) per produrre la proteina?" Il motivo è che l'espressione genica è finemente regolata in modo tale che i geni giusti vengano espressi non solo nella cellula giusta ma anche al momento giusto. Una cellula muscolare che iniziasse a produrre cheratina avviando il processo di corneificazione (tipico delle cellule epiteliali della cute) non solo non trarrebbe alcuna vantaggio ma indurrebbe seri problemi funzionali a livello sistemico.
Se si vuole "convincere" una cellula epatica ad attivare la trascrizione di un gene normalmente silente due sono le possibilità: alterare i meccanismi regolatori che tengono spento il gene per l'insulina; introdurre un nuovo gene (utilizzando un virus come trasportatore) per l'insulina sotto il controllo di un sistema di regolazione specifico e non in conflitto con la funzionalità della cellula.
Facile capire come il metodo a minor impatto (e privo di imprevedibili effetti a cascata) sia il secondo, quello utilizzato in effetti dal team italiano.
Riassumendo i risultati in due righe, il trattamento ha avuto un esito ben superiore alle attese: non solo gli epatociti modificati hanno cominciato a produrre insulina (quando necessario) ma si è anche attivato un meccanismo di modulazione della risposta immunitaria, mediata dai linfociti T regolatori, che ha fermato il processo infiammatorio a carico del pancreas spegnendo le cellule immunitarie coinvolte.
Non bastasse, i ricercatori sono stati in grado di migliorare l'efficacia del trattamento mediante la somministrazione di un anticorpo specifico contro la proteina CD3 (che nei linfociti T si associa al recettore TCR ed è necessario per l'attivazione degli stessi) con il risultato di bloccare la progressione della malattia nei topi diabetici.
I risultati sono molto interessanti ma, per loro natura, ancora lontani dall'applicazione clinica. Bisognerà attendere le prove di sicurezza in essere umano e iniziare studi clinici dedicati prima di potere fare una previsione sul se e quando il metodo diventerà una vera opzione terapeutica.
Se i dati venissero confermati il vantaggio sarebbe duplice: ripristinare l'espressione dell'insulina e bloccare l'attacco immunitario contro le cellule beta del pancreas.

***

Un diverso approccio è quello testato da un team di ricerca americano basato sul trapianto di cellule di pancreas; esperimenti condotti su topi. L'approccio in se non ha nulla di nuovo in quanto già testato ampiamente sugli esseri umani ma con risultati solo temporanei: dato che il sistema immunitario del ricevente è "attivato" verso la distruzione delle cellule beta del pancreas, il trapianto di nuove cellule avrà effetto solo fintanto che esse non verranno distrutte. Per ovviare a questo problema si cerca da anni di proteggere queste cellule incapsulandole all'interno di qualche struttura porosa (per consentire entrata ed uscita delle molecole). Proprio in questo sta la novità dell'articolo del gruppo di ricerca del MIT: cellule umane incapsulate in gel derivato dall'alginato (un polisaccaride estratto dalle alghe) sono state trapiantate in topi diabetici e, senza alcun altro trattamento, si sono dimostrate capaci di tenere sotto controllo la glicemia per circa 6 mesi.
Anche in questo caso, altri test (e miglioramenti sulla durata) sono necessari prima di iniziare la sperimentazione su essere umano.


(articolo precedente sul tema --> "vaccino contro il diabete giovanile")

Fonte
- Insulin B chain 9–23 gene transfer to hepatocytes protects from type 1 diabetes by inducing Ag-specific FoxP3+ Tregs
Mahzad Akbarpour et al, Sci. Transl. Med. 7, 289ra81 (2015)
-Long-term glycemic control using polymer-encapsulated human stem cell-derived beta cells in immune-competent mice.
Vegas AJ et al, Nat Med. 2016 Jan 25

ASASSN-15lh. Un nome evocativo per una maxi supernova

 Il 14 gennaio scorso i ricercatori della università di Pechino hanno annunciato la scoperta di una supernova di intensità inusitata, battezzata ASASSN-15lh. L'energia liberata è stata talmente elevata da avere soverchiato la luminosità della galassia che la ospita, tipicamente composta da un centinaio di miliardi di stelle.
credit: supernovae.net
Niente paura però. Il luogo del decesso (perché in fondo di questo si tratta, della scomparsa di una stella ... e di chi c'era nelle vicinanze) si trova a circa 3,8 miliardi di anni luce dalla Terra, in direzione delle costellazioni del Tucano e Indiano.
Sebbene non visibile ad occhio nudo (se si fosse trovato alla distanza di Sirio sarebbe apparso luminoso come il Sole), il lampo è stato catturato dal sistema automatizzato per la "caccia" alle supernova, noto come ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae).
ASAS-SN. Il progetto di collaborazione internazionale, con sede all'università dell'Ohio, nasce con l'obiettivo di monitorare l'intera volta celeste sfruttando due telescopi, siti alle Hawaii e in Cile. La sensibilità media è circa 25 mila volte superiore di quella dell'occhio umano. Nel solo 2015 sono state osservate 179 supernove, tutte di intensità "classica".
Confronto tra  la luminosità della galassia "ospite" prima e dopo l’esplosione di ASASSN-15lh. I sistemi di rilevazione usati sono diversi: a sinistra la Dark Energy Camera utile per visualizzare galassie lontane; a destra quella dell'osservatorio di Las Cumbres. La differenza di colore indica il suo essere passato ad una temperatura molto più elevata (Credit: The Dark Energy Survey, B. Shappee and the ASAS-SN team)

 In base ai calcoli effettuati la luce emessa è almeno 570 miliardi di volte quella solare e più che doppia della più potente (intesa come energia emessa nello spazio) supernova finora registrata. Una precisazione doverosa riguarda il termine "lampo" che deve essere temporalmente inteso su scala astronomica. Si stima infatti che il bagliore sarà visibile ancora per qualche anno (vedi grafico).

La comparazione tra intensità luminosa delle classiche supernove con la ASASSN-15lh in funzione della durata. Si noti che l'intensità di quest'ultima è superiore a quella della Via Lattea (Credits: the ASAS-SN team)
L'assonanza tra il nome ASASSN-15lh e gli spietati sicari orientali è quindi giustificata, dato l'effetto di una mega-supernova sui sistemi stellari adiacenti.
Nota. Esistono diverse teorie che correlano (almeno in parte) alcune delle passate estinzioni di massa avvenute sul nostro pianeta all'esplosione di una supernova ... troppo vicina. Eventi rari? Non proprio, tutto dipende dalla distanza e dalla quantità di energia emessa. Il 27 dicembre 2004, una "botta" di raggi gamma emessi da SGR 1806-20 attraversò il sistema solare con effetti anche sulla atmosfera terrestre. Il punto di emissione si trovava a 50 mila anni luce da noi.
Una supernova di tale potenza ha fatto sollevare quesiti teorici sulla sua genesi. Se infatti non ci sono particolari dubbi sui meccanismi che portano una stella (dati alcuni limiti legati alla massa) ad originare uno dei due tipi principali di supernova (tipo I e tipo II), per riuscire a spiegare come sia possibile generare quantità di energia pari a quella emessa da ASASSN-15lh è necessario pensare a qualcosa di diverso. Una delle teorie proposte è che la stella originaria appartenesse in realtà ad un raro tipo noto come magnetar, vale a dire una stella di neutroni (a sua volta un residuo di precedenti esplosioni) ruotante ad una tale velocità da generare un campo magnetico estremamente potente (maggiori info sul sito dell'Istituto Nazionale di Astrofisica --> INAF).
Ma per produrre un tale livello di energia la magnetar avrebbe dovuto avere caratteristiche così estreme da renderlo improbabile. Altra possibilità è che la stella esplosa fosse incredibilmente grande; stelle del genere sono rare e più comuni "nella notte dei tempi" (vale a dire a distanze superiori ai 10 miliardi di anni luce da noi) proprio perché di vita breve, in genere pochi milioni di anni contro i 10 miliardi di vita media di stelle di massa solare.

Rimaniamo quindi nel campo delle speculazioni teoriche in attesa di nuovi dati dallo spazio profondo.

Per una panoramica molto condensata sui diversi tipi supernova, riporto sotto l'infografica messa gentilmente a disposizione dal portale space.com
Chart of types of nova and supernova explosions.


Articolo precedente su temi correlati--> "Il mistero delle nane bianche contaminate"oppure clicca sul tag "astronomia" --> QUI.



Fonti
- ASASSN-15lh: A highly super-luminous supernova
Subo Dong et al, Science  15 Jan 2016: Vol. 351, Issue 6270, pp. 257-260 
- Most Powerful Supernova Ever Discovered Blasts Away Competition
- La supernova ancora più super
Marco Galliani su INAF (Istituto Nazionale di AstroFisica)
- Scoperta ASASSN-15lh: la più luminosa supernova della storia dell’umanità
Gianluca Masi, http://www.virtualtelescope.eu/


La lettura dell'articolo e la mia passione per la fotografia mi ha fatto nascere la curiosità di scoprire quali strumenti, diversi dai telescopi classici, vengano usati dai professionisti del settore per lo studio della volta stellata. Ho scoperto così due prodotti, sicuramente non alla portata di tutte le tasche, di ottima qualità: l'obbiettivo Nikon AF-S NIKKOR 400mm f/2.8G ED VR AF e la CCD camera ProLine 230 della FLI.



Crio-vulcanismo, dune di sabbia e atmosfera su Plutone

Plutone, il planetoide orbitante alla estrema periferia del nostro sistema solare, solleva il velo su alcuni dei suoi segreti grazie alle immagini fornite dalla sonda New Horizons (articolo precedente sul tema --> QUI).
La superficie di Plutone (credit: NASA/virginia.edu)
A quasi 6 mesi dallo storico rendez vous tra la sonda e Plutone, siamo ancora a metà strada del processo di ricezione dei dati raccolti durante il breve periodo del transito peri-orbitale. Un intervallo temporale messo in conto dai progettisti della missione, spiegabile con la "primitiva" tipologia di trasmissione dati, paragonabile alla vecchia linea a 56kbit, conseguenza sia dell'età del progetto che dei vincoli legati alla limitata energia a disposizione della sonda (basata su combustibile nucleare in quanto troppo lontana per sfruttare l'energia solare). Saranno necessari circa 16 mesi alla sonda perché riesca a trasmettere tutti i dati raccolti.
Mappa topografica in 3D
Credit:NASA/Johns Hopkins Un.
Gli ultimi pacchetti di dati ricevuti dai tecnici della NASA hanno mostrato la presenza di quelli che sembrano essere due vulcani in prossimità del polo sud di Plutone. Le immagini qui a lato mostrano due montagne circolari con una profonda depressione al centro simili ad alcuni vulcani terrestri. Una di queste, chiamata monte Piccard sfiora i 6 mila metri mentre l'altra, monte Wright, è inferiore ai 5 mila metri; dimensionalmente i monti sono altrettanto cospicui con una larghezza di circa 160 chilometri.
Date le caratteristiche del pianeta è probabile che questi rilievi siano un esempio di criovulcanismo (vulcani che non emettono lava ma ghiaccio o fiumi di gas liquido a causa del freddo), simili a quelli già identificati su Tritone e Ganimede, lune di Nettuno e Giove, rispettivamente.
"Sembrare" non implica necessariamente "essere" vulcani, ma i dati sono nondimeno suggestivi, in attesa di ulteriori conferme.
Le tracce di colate "laviche" di azoto liquido
(credit: nasaspaceflight)
A differenza di alcune lune dei pianeti giganti che sono ancora geologicamente attive a causa delle energia di frizione indotta dalla forza di marea del pianeta, le "increspature" sulla superficie di Plutone non sono spiegabili né con la presenza di un vicino gigante né con la classica tettonica. Il planetoide è infatti troppo piccolo per avere conservato un nucleo fuso; condizione questa essenziale per permettere i moti convettivi di roccia fusa nel mantello e da qui vulcanismo o la semplice formazione di rilievi. Più probabile invece che il calore interno sufficiente per creare il movimento del gas liquido sia legato al decadimento radioattivo di elementi presenti già alla nascita del pianeta 4,5 miliardi di anni fa. Secondo questa ipotesi i moti convettivi responsabili dell'attività geologica su Plutone sarebbero siti poco in profondità e causati da monossido di carbonio, metano e azoto allo stato liquido.
Una ipotesi sostanziata dal fatto che a temperature medie sulla superficie di -234 °C, questi gas scivolerebbero sulla strato di roccia (o sotto) esattamente come hanno fatto i ghiacciai sulla Terra, creando valli e canali.
La pianura ghiacciata traversata da solchi che separano le celle poligonali, risultato di un moto convettivo dell'azoto. Una qualche fonte di calore interna fa emergere l'azoto attraverso celle convettive verso la superficie, dove congela e ricade verso il basso. Il blocco scuro al centro è verosimilmente ghiaccio d'acqua sporca che galleggia sul più denso ghiaccio di azoto (credit: NASA)
Credit: astronomynow / nasaspaceflight.com
Qualunque sia l'origine del calore, i criovulcani ne sostanziano l'esistenza data l'energia necessaria per scongelare la "fanghiglia" dalle profondità del pianeta ed inviarlo sulla superficie ghiacciata. Tornando all'esempio delle lune dei pianeti giganti su cui sono stati scoperti i crio-vulcani, nel caso di Tritone è la marea gravitazionale della vicina Nettuno a "squassare" la superficie creando abbastanza calore per attrito da fare zampillare sulla superficie i gas allo stato liquido, che una volta sulla superficie ghiacciano immediatamente, generando così i caratteristici vulcani di ghiaccio.


Un'altra stranezza emersa dalle fotografie della superficie di Plutone è la presenza di quelle che appaiono essere dune di sabbia (in nero nella fotografia a lato). La stranezza nasce dalla incompatibilità tra l'attività erosiva necessaria per creare della sabbia e la sottilissima atmosfera di Plutone incapace non solo di generare venti sufficienti allo scopo ma, forse, anche di trattenere la sabbia.

Questa osservazione ci porta al terzo punto, l'atmosfera.
Credit; seti.org / nasaspaceflight.com
Le ultime immagini indicano che si estende per circa 1600 km dalla superficie, ben oltre al valore teorico di 270 km calcolabile in base alla massa. Non solo l'estensione è maggiore dell'atteso ma le immagini indicano chiaramente la presenza di più strati, indice di una certa eterogeneità (vedi figura a lato e QUI per una comparazione tra l'estensione dell'atmosfera di Plutone e della Terra).
A rendere l'osservazione ancora più curiosa il fatto che Plutone si trova nella fase dell'orbita (fortemente ellittica) che si allontana dal Sole, caratterizzata da temperatura in discesa tali da congelare la stessa atmosfera sulla superficie. Vedere quindi che l'atmosfera in questa fase "restrittiva" è addirittura più estesa di quanto previsto per le fasi "più calde dell'anno", rimette in discussione le teorie correnti.
Aggiungiamo poi l'evidenza che la pressione superficiale è nettamente inferiore di quella attesa e il materiale su cui meditare aumenta. Qui però la spiegazione è, forse, "semplice": dato che il pianeta si sta raffreddando velocemente (al momento si stima che più di metà dell'atmosfera di Plutone è già congelata) il calo della pressione ne è una ovvia conseguenza.
Per avere un quadro d'insieme dei dati in arrivo da Plutone, fate riferimento in questo blog all'articolo --> "Plutone. I dati ottenuti dalla missione New Horizons" (in aggiornamento continuo)

Fonte
- At Pluto, New Horizons Finds Geology of All Ages, Possible Ice Volcanoes, Insight into Planetary Origins
The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/news
- Per tenersi aggiornati sulle ultime novità da Plutone vi rimando al sito della NASA --> "nasaspaceflight".

 Consigli di lettura
Un manuale ricco di informazioni sui temi astronomici adatto soprattutto a chi è curioso e cerca un approccio divulgativo ma completo. Il volume qui presentato è la edizione italiana del 2011 ( link --> amazon ). La nuova e molto più ricca versione in inglese uscirà a maggio --> QUI)

La "Missione Rosetta"e i più che cugini "Neanderthal"

Il più che "cugino" Homo neanderthalensis
Più che un ramo parallelo dell'evoluzione umana, sono sempre più i dati che provano il contributo genetico dell'Homo neanderthalensis alle popolazioni di sapiens non africane. Per questo motivo più che "cugini" sarebbe meglio definirli come "pro-zii".
Maggiori dettagli nell'articolo originale (e link associati tra cui quello sui tibetani ) --> "Non solo vantaggi. I geni neandertaliani ..."

Missione Rosetta
Philae. Una fine arrivata troppo presto?
(Testo tratto dall'aggiornamento dell'articolo --> "La fine della Missione Rosetta". Vedi invece "I momenti chiave della missione" per  una panoramica generale).
Il comunicato INAF pubblicato ieri fa presagire la morte di Philae.
Dalla lettura emerge che sono settimane che Philae ha cessato di inviare segnali a Rosetta (che poi ritrasmette verso la Terra); il segnale ricevuto in data 21 dicembre è stato, tardivamente, ricosciuto come un "falso" segnale. L'ipotesi primaria è che i pannelli solari della sonda adagiata sulla cometa siano coperti da uno strato di polvere tale da impedirne il funzionamento. In questi giorni si sta tentando di "attivare il comando della ruota di reazione, per tentare di fargli scrollare di dosso la polvere depositata". 
I tentativi di risvegliare Philae continueranno fino al 21 gennaio, dopo di che verrà ufficialmente dichiarata "defunta".
Comunque vada il destino di Philae è segnato; trovandosi oramai oltre l'orbita di Marte e con temperature glaciali, Philae non riuscirebbe più a ricaricarsi in modo efficiente. Ricordo che Philae (a differenza del "plutoniano" New Horizons) non è dotato di combustibile nucleare per funzionare anche "al buio e al gelo". Rimaniamo in attesa della decisione se terminare la missione facendo "schiantare" Rosetta sulla cometa come sacrificio necessario per massimizzare i dati finora raccolti.
Immagine ottenuta dal sito ESA http://sci.esa.int/where_is_rosetta/

Le formiche e il superorganismo. L'unione dei singoli in una struttura "cosciente"

Le colonie di formiche sono caratterizzate da una struttura talmente complessa e cooperativa da essere denominate 'superorganismi'. 

Un superorganismo è un organismo composto di molti organismi. Se in senso letterale un qualunque organismo pluricellulare potrebbe essere considerato un superorganismo, in realtà tale accezione deve essere limitata al caso in cui i "componenti" di tale unità non siano dei cloni (derivati cioè da un singolo ovulo fecondato o da riproduzione asessuata) ma siano organismi indipendenti, sebbene imparentati.
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Il termine è usato principalmente per descrivere una unità sociale di animali eusociali, dove la divisione del lavoro è altamente specializzata e dove gli individui non sono in grado di sopravvivere da soli per lunghi periodi.  La definizione tecnica di un superorganismo è "un insieme di entità che possono agire di concerto per produrre fenomeni governati dal collettivo"(cit. da Kevin Kelly - 1994).
Importante sottolineare come il termine eusociale e superorganismo non siano intercambiabili; una organizzazione eusociale può raggiungere una integrazione tale da essere definita come superorganismo mentre è sempre vero il contrario. Le formiche sono l'esempio più studiato, ma non il solo, di superorganismo. L'eusocialità  è un tratto comune in diversi insetti (in particolare tra quelli appartenenti all'ordine degli imenotteri), nei crostacei appartenenti al genere Synalpheus e perfino in un mammifero, la talpa senza pelo (Heterocephalus glaber); tale mammifero vive in gruppi strettamente imparentati i cui membri allevano i piccoli generati dall'unica femmina che si riproduce (la regina).
 
Ma fino a che punto le formiche si comportano come una singola entità?
Al fine di rispondere a questa domanda, i ricercatori dell'università di Bristol hanno studiato la reazione delle formiche, a livello di colonia, ad attacchi di diverso tipo miranti a riprodurre diversi tipi di predatori (e quindi un diverso grado di pericolo). La differenziazione dell'attacco è stata portata avanti sulle formiche esploratrici "ai confini ultimi della colonia" o sulle operaie nel cuore della colonia, in modo da rimuovere un certo numero di unità (circa 30 pari al 16%).
La risposta a questi due tipi di predazione è stata molto diversa.
Thomas A. O’Shea-Wheller, l'autore
dell'articolo (credit: Un. di Bristol)
Una volta scomparsi gli esploratori la reazione è stata quella di "ritirare" quel particolare braccio operativo, costituito dai "raccoglitori" che seguivano gli esploratori, e di assumure una posizione difensiva e vigile.
In un certo senso la reazione può essere paragonata al ritrarre un braccio quando la mano si scotta.
Quando invece l'attacco ha colpito le formiche all'interno del nido l'effetto è stato molto più drammatico:  tutta la colonia è fuggita, in cerca di un luogo in cui trovare asilo. Invece di un allarme tipo "mano scottata" qui la reazione è stata "casa in fiamme, abbandonare la casa".

L'elemento più interessante che emerge  dall'articolo è nella risposta unitaria di tutti i membri coinvolti; un tratto che disegna similitudini  con il funzionamento del sistema nervoso di un singolo organismo che è allertato a livello centrale da ogni evento in periferia ma può reagire in modo modulare: allertando il centro ma reagendo nell'immediato in autonomia o con una "risposta centralizzata".
Nota. La trasmissione dell'informazione all'interno di una colonia di formiche si basa su reti dinamiche create da brevi interazioni tra i membri, condizione necessaria per rispondere alle mutevoli condizioni locali. Nessun individuo formica sa ovviamente cosa sta succedendo. Ogni formica tiene traccia di una informazione ottenuta dal contatto diretto mediato da antenne o, indirettamente, da sostanze chimiche depositate da altri. I 130 milioni di anni di evoluzione alle spalle hanno permesso alle 14 mila specie di formiche di colonizzare pressoché ogni habitat terrestre proprio grazie alla loro capacità di risposta.
Così come noi rispondiamo al danno cellulare comunicando la sensazione di dolore al "centro di controllo", le colonie di formiche rispondono alla perdita di lavoratori attivando una sorta di coscienza di gruppo. Tale capacità di fare network è stata usata come modello per sviluppare reti di comunicazione efficaci (articolo su Wired --> "What Do Ants Know That We Don’t?")

Sul tema "geni, struttura eusociale e formiche" vedi l'articolo --> "Dal progetto Genoma alle formiche". Articolo successivo su "Eusocialità e feromoni".

Fonte
- Differentiated Anti-Predation Responses in a Superorganism
Thomas A. O’Shea-Wheller et al, PLoS One (2015), 10(11)

Altri libri di Wilson su temi correlati:
- Formiche. Storia di una esplorazione scientifica  
- Anthill. Questo non è un libro di saggistica ma un romanzo sull'amore di un giovane (l'autore stesso?) per le formiche.



***
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Un elenco "essenziale" dei siti dedicati all'astronomia

Vi interessa rimanere aggiornati sui molteplici aspetti relativi all'astronomia?
Ecco allora un elenco minimalista di siti da conoscere. In molti casi si tratta di siti poco noti ma in grado di soddisfare la curiosità dei più. Video, app, simulatori online, curiosità e tanto altro.
Tutti (o quasi) in inglese
Utility, app e simulatori
Le Missioni
 Immagini, video e tutorial
Esopianeti e spazio profondo
  • L'enciclopedia degli esopianeti: http://exoplanet.eu/
  • Volete contribuire alla analisi dei dati disponibili in modo da velocizzare la scoperta di nuovi pianeti? Allora questo sito fa per voi http://www.planethunters.org/  
  • Il progetto Keplero (http://kepler.nasa.gov/) e il portale Planetquest, entrambi della NASA (http://planetquest.jpl.nasa.gov) contengono tutti i dati "in forma digerita" ottenuti grazie al telescopio spaziale Keplero. Una alternativa al sito NASA viene da un sito gestito dall'università del Colorado http://lasp.colorado.edu/education/outerplanets/index.php 
  • L'osservatorio di Arecibo ha creato un bel sito dedicato ai pianeti potenzialmente abitabili, per definizione quindi quelli che sono "almeno" rocciosi. Che poi lo siano veramente è un'altro discorso dato il limite attuale delle tecnologie che tende a sovra-rappresentare pianeti o troppo vicini alla stella o troppo massicci (http://phl.upr.edu/hec)
  • L'osservatorio a raggi-X Chandra (http://chandra.harvard.edu) è uno strumento imprescindibile per studiare lo spazio profondo
  • I metodi per identificare gli esopianeti li ho riassunti QUI.
Mappe et similia

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Se volete saperne di più sull'origine del sistema solare vi consiglio un libro che ho appena finito di leggere. Grazie alla chiarezza del testo (completa ma senza tecnicismi inutili) e al suo essere uno dei testi più aggiornati disponibili (uscito da poche settimane) gli autori portano il lettore alla scoperta di quanto si è finora scoperto, mettendo in evidenza le controversie teoriche esaminando i pro e i contro. Per quella che è la mia esperienza di lettore e di appassionato di scienza, credo che il libro piacerà sia al neofita che a chi vuole rimanere aggiornato sul tema.

Dalla Polvere alla Vita



La fine della Missione Rosetta

Cosa fare della sonda Rosetta? Aspettare sei anni, e sperare, o cogliere l'attimo finale? 

L'anno appena trascorso potrà essere ricordato nell'ambito delle missioni spaziali come un anno interessante. Il successo della missione Rosetta con "l'atterraggio" della sonda Philae sulla cometa 67P/Churyumov- Gerasimenko (vedi approfondimento su questo blog --> QUI) , la missione Dawn sul planeotide Cerere (--> QUI), la scelta del sito di atterraggio su Marte (--> QUI), il successo del razzo sperimentale New Shepard (--> QUI) e, ovviamente, il trasvolo di New Horizon intorno a Plutone (--> QUI) sono tutte pietre miliari nella corsa verso la spazio e più in particolare dell'avanzamento delle tecnologie aerospaziali.

Torno oggi sulla missione Rosetta per cercare di capire lo stato della missione e le prospettive a distanza di quasi 6 mesi dal momento in cui il lander Philae si è risvegliato (--> "Il risveglio di Philae").
Cominciamo riassumendo le fasi salienti della missione:
  • lanciata nel marzo 2004, la sonda Rosetta intercetta la cometa nell'estate 2014 quando questa si trova tra la Terra e Marte ed è nella sua fase di avvicinamento al Sole (ricordo che molte comete hanno una orbita fortemente ellittica, contraddistinta quindi da un fase prossimale ed una distale rispetto al Sole).
  • Nel novembre 2014 il lander Philae si distacca da Rosetta ed atterra rimbalzando più volte sulla cometa; dopo alcuni momenti di trepidazione (legata al rischio che il lander rimbalzasse troppo finendo nello spazio o si fosse danneggiato), arriva la conferma dalla sonda che "l'accometaggio" è avvenuto con successo. Cominciano ad arrivare fotografie dal sito di attracco; 
  • l'attracco non è stato tuttavia "indolore". La serie di rimbalzi seguiti all'impatto hanno lasciato il lander adagiato di lato in una concavità e in posizione tale che la luce solare fatica a arrivare impedendo così l'efficace ricarica delle batterie solari;
  • una volta esaurita la carica della batteria, il lander entra "in letargo" con la speranza che l'avvicinamento al Sole crei condizioni tali da illuminare anche la zona d'ombra in cui si trovano i pannelli solari;
  • le speranze non vengono disattese e il 13 giugno il lander Philae invia un segnale ad indicare l'avvenuto risveglio;
  • nel frattempo la sonda Rosetta è rimasta nell'orbita della cometa (e questo è già di suo un traguardo data la debolissima attrazione gravitazionale) facendo da ponte per le trasmissioni tra Philae e la Terra. A causa dei rischi connessi alla formazione delle "code" della cometa (una di gas e l'altra di detriti), causata dall'azione della radiazione solare e dai processi di sublimazione del ghiaccio una volta superata l'orbita di Marte, Rosetta viene tenuta in una posizione di sicurezza rispetto alla cometa, vale a dire "lateralmente" e ad una certa distanza. 
  • Il punto di perielio è stato raggiunto il 19 agosto 2014. Nel frattempo Philae, grazie all'illuminazione solare, ha potuto continuare a raccogliere nuovi dati e inviarli a Rosetta.
A distanza di quasi sei mesi, la cometa è ora nella sua orbita di allontanamento dal Sole che la porterà ad una distanza di 5,6 UA, in prossimità dell'orbita gioviana.
(credit: phys.org)
Man mano che si allontana dal Sole, la cometa tornerà ad essere una palla di ghiaccio e l'energia radiante del Sole diventerà insufficiente per riattivare Philae o per "colloquiare" con Rosetta. Non è un caso se l'ultima comunicazione inviata da Philae risalga oramai allo scorso luglio.
I tecnici della missione hanno discusso a lungo su cosa fare della sonda. L'idea iniziale era di lasciarla orbitare insieme alla cometa con la speranza che quando si riavvicinerà al Sole (fra circa 6 anni) tornerà attiva e potrà fornire nuovi dati. La realtà è che la probabilità che tale sonda (e il combustibile nucleare) resistano così a lungo sono alquanto basse. Inoltre il progetto Rosetta è oramai vecchio di 20 anni e così è la sua strumentazione; anche ammettendo che rimanga integra e responsiva è ben difficile ipotizzare che possa fornire dati tali da giustificare il lavoro del team che la segue.
L'ipotesi alternativa è quella di farla adagiare anch'essa sulla cometa e chiudere così la missione. "Adagiare" è in realtà un eufemismo dato che a differenza di Philae (dove "l'accometaggio" fu facilitato da una sorta di àncora di collegamento tra Rosetta e la cometa) la discesa a spirale di Rosetta si concluderebbe verosimilmente con uno schianto sulla superficie. Anche se si riuscisse a farla adagiare delicatamente sorgerebbe il problema di come manovrare i pannelli solari per orientarli direzione del Sole; un problema legato al fatto che tale sonda è stata concepita come un satellite e non come un lander.
Perché farlo allora se in ogni caso la sonda diventerà inutilizzabile?
Anche nel caso l'esito della discesa fosse "suicida" i vantaggi sono molti e le ragioni per non farlo praticamente nessuna. Durante la fase di avvicinamento alla cometa, Rosetta potrà compiere analisi molto più dettagliate e catturare immagini migliori rispetto a quelle catturate da Philae, grazie a migliori sensori e fotocamere; è solo necessario rallentare la fase di avvicinamento quel tanto che basta da permettere alla sonda di inviare i dati sulla Terra prima dell'impatto.
La decisione finale non è ancora stata presa ma il momento "ideale" per chiudere la missione, entro la fine dell'estate 2016, è sempre più vicino. Nel frattempo Rosetta continua ad inviare dati approfittando delle migliori condizioni di viaggio rispetto alla fase di "andata"; il motivo è che nella fase di avvicinamento al Sole la sonda doveva rimanere in posizione di sicurezza per proteggersi dai detriti e dalla sublimazione della cometa, mentre ora può rimanere in una orbita più prossimale, quindi capace di catturare dati qualitativamente migliori.

Gli ultimi mesi di vita della sonda promettono un finale di missione tale da collocarla tra le migliori finora realizzate.

Fonte
- Historic Rosetta mission to end with crash into comet
Nature/news (novembre 2015)



*** aggiornamento 11 gennaio 2016 ***

Philae. Una fine arrivata troppo presto?
Il comunicato INAF pubblicato ieri sembra presagire la morte di Philae.
Dalla lettura emerge che sono settimane che Philae ha cessato di inviare segnali a Rosetta (e di qui qui alla Terra); il segnale ricevuto in data 21 dicembre sarebbe infatti un "falso" segnale. L'ipotesi primaria è che i pannelli solari siano oramai coperti da uno strato di polvere tale da impedirne il funzionamento. Si tentano ora delle manovre da "ultimo secondo" cercando dii "attivare il comando della ruota di reazione, per tentare di fargli scrollare di dosso la polvere depositata sui pannelli solari".
I tentativi di risvegliare Philae continueranno fino al 21 gennaio.
Comunque vada il destino di Philae è segnato; trovandosi oramai oltre l'orbita di Marte e con temperature glaciali, Philae non riuscirebbe più a ricaricarsi; ricordo che Philae (a differenza del "plutoniano" New Horizons) non è dotato di combustibile nucleare quindi non può funzionare "al buio e al gelo".

Immagine ottenuta dal sito ESA http://sci.esa.int/where_is_rosetta/

*** aggiornamento settembre 2016 ***


dopo 1 anno dall'ultima visualizzazione di Philae sulla cometa, Rosetta è riuscita a visualizzarla due giorni prima che la missione venisse ufficialmente dichiarata chiusa (image: NASA)
*** aggiornamento 30 settembre 2016 ***

L'ultima immagine inviata da Rosetta prima dello schianto
(credit: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0)
La missione si è ufficialmente conclusa con la discesa di Philae sulla cometa. Questa la dichiarazione di Patrick Martins, responsabile della missione:
"I can announce the full success of this historic descent. Farewell Rosetta, you've done the job. That was pure science at its best"

Addio Rosetta e Philae e buon viaggio


Fonte
- Manovra disperata per rianimare Philae

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