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Un satellite per studiare il cuore delle pulsar

Sono passati 50 anni dalla scoperta delle pulsar e ancora oggi c'è molto da capire su queste stelle di neutroni che emettono potenti fasci di radiazione elettromagnetica. 
Pulsar (credit: INAF)
Emissioni talmente potenti e prevedibili da equipararle a fari intergalattici il cui segnale si palesa a intervalli di tempo prevedibili: la pulsar scoperta nel 1967 aveva un periodo di 1,33 secondi, oggi sono note anche micropulsar con periodi compresi tra 10 e 30 millisecondi. 
La radiazione emessa lungo l'asse di rotazione è direttamente correlata alla sua velocità di rotazione che è a sua volta dipendente dalla massa. Poiché il segnale della pulsar è visibile unicamente da un osservatore (nel nostro caso la Terra) posto sulla traiettoria del raggio, ne deriva che tutte le pulsar che ruotano su assi "non compatibili" con noi saranno per noi invisibili se non come stelle di neutroni (grazie alla distorsione gravitazione prodotta su stelle vicine - come nei sistemi binari - o sulla luce che arriva da altre stelle sullo sfondo).

La domanda che sorge spontanea quando si parla di pulsar (o in genere delle stelle di neutroni) è come sia possibile che una massa maggiore di quella del Sole finisca racchiusa in una sfera del diametro di 15 km (una città media). 
Innanzitutto precisiamo che più che stella sarebbe meglio definirla come "il cadavere" di una stella essendo il residuo di una stella sufficientemente massiccia da avere generato una supernova ma troppo piccola perché si formi dopo l'esplosione un buco nero.

Una tale concentrazione di massa in un volume ridotto fa sì che la densità di una pulsar sia nell'ordine di 200 milioni di tonnellate per cm3. Valori difficili da immaginare per noi abituati a (e fatti da) materia standard; perfino la materia nel nucleo del Sole, pur sottoposta a pressione di miliardi di atmosfere, ha una densità di "solo" 150 g/cm3.
Dentro una stella di neutroni (credit: Nature)
A tale densità la materia acquisisce proprietà "esotiche" (anche detta materia degenere) in quanto possibili solo in condizioni di gravità eccezionale. In queste condizioni lo spazio atomico che definisce la materia standard passa da uno stato con "volumi" atomici ben definiti (10E-10 metri di raggio) ad uno in cui lo spazio intra-atomico è di fatto annullato con i neutroni dei nuclei originari ammassati uno "a fianco all'altro" a formare una sorta di brodo di quark.
Negli atomi è il "vuoto" a farla da padrone. Se visualizzassimo il nucleo dell'atomo più piccolo (l'idrogeno) come una pallone da calcio, il primo (e unico in questo caso) orbitale elettronico si troverebbe a 10 km di distanza! Nel caso delle stelle di neutroni questo spazio è perso insieme agli elettroni e protoni. Poiché al diminuire delle dimensioni e data una certa massa vale sempre la conservazione del momento angolare, ecco che al diminuire del rapporto dimensione/massa la stella comincia a ruotare sempre più velocemente e questo spiega il fenomeno delle pulsar.
Le stelle sono fatte principalmente di idrogeno, quindi un protone più un elettrone. Mano a mano che le reazioni di fusione nucleare procedono cominciano a comparire atomi di massa maggiore (contenenti, dal deuterio in poi, anche i neutroni). La supernova fornisce energia sufficiente a creare elementi più pesanti del ferro. La domanda ovvia è quindi "che fine hanno fatto i protoni e gli elettroni?". La risposta "veloce" è che si sono "fusi" originando neutroni (in condizioni normali i neutroni al di fuori del nucleo - alias solitari - decadrebbero in poco tempo formando elettroni e protoni ma nelle condizioni di pressione e gravità della stella di neutroni questo processo non avviene).
Per rispondere ad almeno qualcuno dei molti quesiti sottesi alla fisica delle pulsar il 1° giugno è entrato in funzione sulla stazione spaziale internazionale (ISS) uno strumento chiamato NICER (Neutron star Interior Composition Explorer). Di dimensioni paragonabili ad una lavatrice, NICER è capace di intercettare e analizzare i raggi X provenienti dai due poli della pulsar, in aggiunta alla "classica" capacità di misurare la curvatura della luce di stelle lontane che passa vicino alla pulsar. Il tutto grazie alla presenza al suo interno di 56 telescopi specializzati per la parte "rossa" della radiazione X e ad un sensore in grado di rilevare intervalli di segnale fino a 100 nanosecondi.
L'insieme dei dati ottenuti permetterà di calcolare dimensioni e massa della pulsar con un grado di precisione finora impossibile.

Visione simulata di NICER sulla ISS. Credit: NASA Goddard SVS via GIPHY


Se nel recente passato abbiamo già avuto esempi della potenza informativa che lo studio delle stelle di neutroni permette (vedi il sistema LIGO descritto in --> "Le onde gravitazionali, finalmente"), nel prossimo futuro potremo usare le pulsar come dei fari direzionali; il loro ritmico segnale le renderà simili a satelliti GPS ma in ambito spaziale. 
Come il sistema di posizionamento globale utilizza il battito degli orologi atomici posti sui satelliti per triangolare la posizione di un ricevitore, così la navigazione basata sulle pulsar sfrutterà i tempi di arrivo della luce da queste stelle.
I test inizieranno a breve usando 10 pulsar come modello; in futuro (e parliamo della missione Orion su Marte) le navette potranno "emanciparsi" dalla rotta calcolata dai telescopi sulla Terra seguendo le indicazioni di fari presenti in un'altra galassia.

 Fonti
- NICER 
- What are Pulars? (cosmo.com)
- Quora

Scoperto il fossile di un verme gigante. Estinto (o quasi) oggi.

Amazon
Chi ha amato il film Tremors, oggi un vero e proprio cult-movie, non potrà che provare un brivido lungo la schiena al pensiero del ritrovamento dei resti di un verme preistorico dotato di fauci e lungo fino a 3 metri.
Al contrario di quello cinematografico che prediligeva le zone desertiche del Nord America, questo bazzicava i fondali marini ed era con ogni probabilità un lontano parente del verme di Bobbit.
Curioso nome non è vero? Il nome dato a questo policheto è legato alle caratteristiche "a forbice" delle mascelle, da cui il rimando al caso Bobbit che occupò le pagine dei giornali qualche anno fa. Si tratta di invertebrati che vivono sui fondali sabbiosi da cui emerge solo la testa pronta a catturare l'incauto pesce di passaggio (vedi video sotto).
Video completo su --> Wired/Youtube
La scoperta è stata fatta da ricercatori della università di Lund durante l'analisi di alcune rocce sedimentarie vecchie 400 milioni di anni, conservate presso il  Royal Ontario Museum di Toronto. I risultati, pubblicati sulla rivista Scientific Reports, riportano l'aspetto dell'animale, chiamato Websteroprion armstrongi, ricostruito dai resti delle mascelle e di poco altro altro (la natura "molle" di questi invertebrati è "nemica" della conservazione fossile). Dalla comparazione delle dimensioni delle mascelle con quelle di alcuni vermi attuali si è dedotto che questa bestiolina dovesse avere una lunghezza di circa 3 metri; sebbene alcuni esemplari attuali possono raggiungere lunghezze simili, la loro dimensione non è paragonabile a quella che doveva avere il fossile.

credit: James Ormiston

L'aspetto più interessante della scoperta è che il gigantismo esisteva già 400 milioni di anni fa.
Il gigantismo è un fenomeno che compare in alcune fasi dell'evoluzione quando si ha una convergenza tra la disponibilità del cibo e il vantaggio competitivo legato alle dimensioni. Il gigantismo è incompatibile quindi con il vivere in aree geografiche ristrette (le isole) in quanto la  penuria di cibo che ne scaturirebbe favorirebbe nell'arco di poche generazioni la sopravvivenza dei soli individui "nani". Ricordatevene la prossima volta che vedrete un film in cui si parla di isole remote in cui sono sopravvissuti animali giganteschi. In questi luoghi remoti la flora e fauna hanno dimensioni ben più ridotte come descritto nel precedente articolo --> "Tepui. Le terre dimenticate dal tempo".
Al mutare delle condizioni ambientali quelli che un tempo erano vantaggi possono trasformarsi in svantaggi come ben evidenziato dalla riduzione delle dimensioni medie degli animali odierni rispetto, ad esempio, alla flora e fauna presenti nel passato.
I resti fossili della "mandibola" di Websteroprion armstrongi


Fonte
- Earth’s oldest ‘Bobbit worm’ – gigantism in a Devonian eunicidan polychaete
Mats E. Eriksson et al, Scientific Reports 7, Article number: 43061 (2017)


In memoria di Falcone e Borsellino

Sono passati 25 anni da quella tragica estate in cui persero la vita Giovanni Falcone e Paolo Borsellino, insieme ai ragazzi e ragazze delle rispettive scorte.
«Se la gioventù le negherà il consenso, anche l’onnipotente e misteriosa mafia svanirà come un incubo»
Paolo Borsellino (image: Morganti su filositerracina.gov.it)
Non eroi perché il termine eroi lo lascio ai personaggi dei fumetti o ai titoli dei media, inutili in quanto ipocriti o al più velleitari, scritti dalla comoda posizione di chi molto discute ma nulla rischia. Meglio definirli semplicemente come persone oneste spinte da un profondo senso del dovere e del loro ruolo (da loro scelto in quanto coincidente con i loro ideali) di magistrati, il cui fine è la tutela della legalità e dello Stato inteso come l'espressione di un popolo.
Persone che amavano l'Italia e la propria terra (la Sicilia) e hanno lottato per cambiarla rifuggendo il comodo vivere del "guardare altrove".
La loro opera non è stata inutile; chi lo nega o lo sottintende ricalca l'operato di quelli che all'epoca minimizzavano i loro sforzi spargendo fango e insinuazioni (non solo il famigerato "corvo" del tribunale). Chi lo reitera oggi non ricorda, o peggio ancora non vuole che altri sappiano, come era l'Italia prima dei maxi-processi, una Italia in cui "la mafia non esisteva".
"Che le cose siano così, non vuol dire che debbano andare così".
Giovanni Falcone (image: Morganti via files24_rainews)
Ricordo come fosse ieri il momento esatto in cui sentii la notizia della loro morte.
All'epoca ero un neolaureato che lavorava in Scandinavia perché contrario al vezzo italico di non pagare il lavoro del tirocinio post lauream (cosa inconcepibile lassù). La notizia della strage di Capaci arrivò mentre bevevo un pessimo caffè danese in sala riunioni. Fu per me come uno tsunami mentre  altri italiani lì presenti accolsero la notizia con una alzata di spalle passando a disquisire di sport. La morte di Borsellino seguì poche settimane dopo (25 anni fa, oggi) e sostituì la rabbia con la determinazione a portare avanti la loro filosofia e determinazione di opporsi ad una certa mentalità nella vita quotidiana e sul lavoro.

Prima e dopo di loro, molti altri hanno combattuto la mafia, alcuni pagando con la vita, altri con l'ostracismo e i muri di gomma.
La differenza nell'azione di Falcone e Borsellino è nell'entità del cambiamento tra il prima e il dopo.


Spermidina. L'integratore alimentare che protegge il cuore

Di fronte a tanti prodotti che millantano virtù a dir poco miracolose (ovviamente senza mai uno studio scientifico a supportare tali affermazioni) fortunatamente ve ne sono altri che si basano su principi attivi, riconosciuti come funzionanti tra gli addetti ai lavori. Il che non vuol sempre dire conoscerne nei dettagli il meccanismo di azione (spesso pleiotropico) ma che i dati raccolti sono sufficienti per validare l rapporto causa-effetto e per definirne la finestra terapeutica.
vino e cuore
Nota. Parlo di integratori e non di farmaci per i quali è invece obbligatorio il lungo e costosissimo iter clinico (vedi --> QUI) per ottenere l'approvazione. Al contrario, gli integratori e i prodotti erboristici sono soggetti ad una disciplina molto più lassa come ben evidenziano gli scaffali dei supermercati pieni di prodotti che promettono un aiuto generico contro malanni vari e invecchiamento,
Tra le molecole naturali più interessanti per le sue proprietà benefiche c'è il resveratrolo, un polifenolo presente nel vino, originato dalla buccia dell'uva. Se i nostri "cugini" francesi hanno dei tassi insolitamente bassi di patologie cardiache rispetto a quanto sarebbe lecito attendersi in base alla loro dieta, ricca di grassi saturi (il cosiddetto "paradosso francese"), la ragione è nel loro alto consumo pro-capite di vino.
Questo vuol dire che bere molto fa bene? Assolutamente no! E' solo indicativo del fatto che nel vino sono presenti ANCHE molecole con azione protettiva oltre a quella dannosa dell'alcol.
Un recente studio pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Medicine ci fornisce ora un'altra molecola che, almeno nei topi, ha mostrato interessanti proprietà protettive a livello cardiovascolare, utile anche per contrastare alcuni sintomi cardiaci comuni nell'invecchiamento.
Una tra le più frequenti disfunzioni che compare con l'età è l'ipertrofia cardiaca e a cascata il declino della funzione diastolica.
Nello studio si è scoperto che l'aggiunta della spermidina nella dieta non solo ha un impatto positivo sulla aspettativa di vita dei topi, ma è efficace anche nei test condotti sui topi anziani, contrastando l'ipertrofia e la funzione diastolica prima e generando effetti positivi sulla pressione poi (risultati confermati anche nei ratti).
spermidina

La spermidina appartiene alla classe delle poliammine e può agire a diversi livelli sul metabolismo cellulare. Ad esempio è in grado di inibire l'enzima ossido nitrico sintasi neuronale (nNOS). In linea generale produce effetti su processi chiave che coinvolgono gli ioni calcio, sodio e potassio, quindi ha una azione diretta sul mantenimento del potenziale di membrana. Un altro meccanismo in cui è coinvolta è la autofagia, uno dei processi con cui le cellule riciclano le proprie componenti danneggiate evitando un accumulo che provocherebbe disfunzioni nella funzionalità cellulare.
Tra gli alimenti in cui è presente in maggiori quantità vi è la soia essiccata, il formaggio cheddar, funghi, crusca di riso, fegato di pollo, piselli, ceci, mango e nei sempre presenti cavolfiori e broccoli.



 Fonte
- Cardioprotection and lifespan extension by the  natural polyamine spermidine.
Eisenberg, T.  et al (2016) Nat. Med. 22 , pp. 1428–1438

- Molecular basis of the 'anti-aging' effect of spermidine and other natural polyamines.
Minois N. (2014) Gerontology, 60(4):319-26

Il reovirus tra le cause della celiachia?

La celiachia è una malattia immunomediata per cui soggetti predisposti diventano sensibili alla gliadina, una proteina del glutine presente nel grano, frumento, segale e orzo. 
Le conseguenze sono evidenti a livello intestinale (il luogo in cui la proteina presente nel cibo viene intercettata dalle difese immunitarie) con la comparsa di  sintomi che includono diarrea cronica, dolore e gonfiore addominale oltre a ritardo nella crescita nei bambini (causato da una ridotta assimilazione di nutrienti).
Non confondiamo la celiachia con l'intolleranza al glutine
Come altre patologie immuni e autoimmuni (ad esempio il diabete di tipo 1) è molto probabile che oltre ad una genetica predisponente vi sia il concorso di agenti microbici che accendono la miccia che porterà dopo un tempo variabile alla patologia. L'infezione, anche se benigna o asintomatica, è infatti sufficiente ad richiamare sul posto le cellule del sistema immunitario, programmate per usare tutto l'armamentario a loro disposizione prima per contenere "l'intruso" e infine per istruire i linfociti a riconoscere e distruggere quello specifico patogeno (mediante anticorpi o un attacco di tipo citotossico).
Il problema sorge quando "la foto segnaletica" dell'intruso (alias gli antigeni) presenta somiglianze con "dettagli" normalmente presenti nell'ospite stesso o, nel caso di allergie alimentari, con molecole presenti nel cibo. Lo "scambio di persona" induce una risposta immunitaria "gratuita" in quanto diretta verso il bersaglio sbagliato anche quando dell'intruso originale non c'è più traccia da tempo.
Nota. Il sistema immunitario è "addestrato" attraverso un durissimo processo di selezione a non attaccare le proprie cellule (self) o i microbi "amici" presenti nell'intestino. Nel primo caso questo avviene grazie ad un doppio processo selettivo (selezione positiva e negativa) che elimina già prima della nascita ogni linfocita dotato di autoreattività; nel secondo caso il processo è noto come tolleranza immunitaria e consiste nello spegnimento selettivo dei linfociti effettori della risposta, in genere quando l'esposizione all'antigene è prolungata. Se qualcosa va storto in uno di questi processi, il risultato è la permanenza di cellule potenzialmente reattive all'interno dell'organismo che aspettano solo un innesco esterno per entrare in azione. La genetica gioca un ruolo chiave in tale predisposizione e questo spiega perché solo alcune persone in una data popolazione (esposte quindi agli stessi patogeni e inquinanti) diventino diabetiche o allergiche ad alcuni alimenti. Sebbene nel pensiero comune l'aumento dei casi di allergie riscontrato negli ultimi decenni, sia collegato ad inquinanti di varia natura, è invece verosimile che tale rischio (riscontrato SOLO nelle società economicamente più evolute) sia ascrivibile ad un eccesso di sanitizzazione che fa crescere i bambini in una bolla quasi asettica, impedendo al sistema immunitario di addestrarsi e di "imparare ad autoregolarsi (--> Ipotesi dell'igiene e l'articolo precedente --> "Quando troppa igiene fa male").
Non si hanno ad oggi prove su quali siano i microbi in grado di accendere la miccia immunitaria ma gli indizi si stanno accumulando come descritto nel precedente articolo sul diabete (--> "Batteri miccia per il diabete").
Un nuovo indiziato, in questo caso un virus, è salito sul banco degli imputati con l'accusa di "concorso in celiachia". Lo studio è stato condotto congiuntamente dalle università di Chicago e di Pittsburgh e pubblicato sulla prestigiosa rivista Science.

Nello studio sono stati testati due differenti ceppi di reovirus (in grado di sviluppare una infezione blanda e asintomatica) in topi predisposti con il fine di quantificarne l'impatto sul sistema immunitario. In entrambi i casi i virus hanno indotto una immunità protettiva senza alcuno "strascico" successivo. Il risultato cambiava però usando alcuni ceppi di un comune reovirus "umano"; uno di questi ceppi induceva una risposta infiammatoria e la perdita della tolleranza orale al glutine mentre l'altro era senza conseguenze come visto con i reovirus murini.

A riprova di questi indizi, il fatto che i soggetti con celiachia presentano spesso un titolo insolitamente alto di anticorpi diretti contro i reovirus, rispetto alle persone sane (che pure hanno vissuto e mangiato le stesse cose nel tempo) e un incremento di espressione del gene IRF1, codificante per un fattore di trascrizione noto per giocare un ruolo chiave nella perdita della tolleranza orale al glutine. 
Questi dati nel complesso suggeriscono che l'infezione con un reovirus può lasciare un segno permanente sul sistema immunitario che è lo stigma per la risposta successiva al glutine.

Nell'articolo si descrive anche un potenziale fattore di rischio che potrebbe spiegare l'aumento del numero di casi nelle società industrializzate. Si tratta della fase dello svezzamento che almeno negli Stati Uniti avviene in media al sesto mese, con il passaggio progressivo ad alimenti che possono contenere glutine. In quella fase dello sviluppo, il sistema immunitario non è ancora maturo (è dipeso fino ad allora dagli anticorpi materni presenti nel latte) e questo li espone a maggiori rischi infettivi e di risposte immunitarie "anomale". Se a questo si somma la predisposizione genetica si comprende perché solo alcuni bambini diventeranno celiaci negli anni a seguire.

Lo studio è particolarmente interessante in quanto apre la strada all'idea di una vaccinazione preventiva (passiva o attiva) contro le infezioni da reovirus e rivaluta, se mai ce ne fosse bisogno, l'importanza di un sufficiente periodo di allattamento al seno.


Fonte
- Reovirus infection triggers inflammatory responses to dietary antigens and development of celiac disease
Romain Bouziat et al, (2017) Science,  Vol. 356, Issue 6333, pp. 44-50


Il mito della memoria corta dei pesci vs. la loro reale capacità di memorizzare i volti

Dire a qualcuno che ha la memoria di un pesce rosso non è una attribuzione di particolari abilità mnemoniche, dato che il sottinteso è che dopo 3 secondi avrà dimenticato quanto ascoltato.

Pesce arciere (credit: Chrumps)
Si tratta in realtà di uno dei tanti miti amplificati dai media generalisti prima e da alcuni film poi, che sulla falsariga della antropizzazione del comportamento animale, omogeneizzano le diverse tipologie di memoria. Omologare il concetto di memoria come la intende l'essere umano (ad esempio la memoria episodica) a quella presente in tutti gli animali dotati di un cervello complesso è una semplificazione biologicamente fuorviante. Il semplice "ricordo" di dove trovare il cibo e di cosa evitare è presente anche nei vertebrati più semplici ma è cosa ben diversa  dalla memoria esperienziale negli umani. La memoria è alla base del processo di apprendimento e della capacità di distinguere un pericolo da una risorsa.
Certamente a fare la differenza tra noi (in quanto mammiferi) e un pesce è la presenza di novità "strutturali" come la neocorteccia (amplificata enormemente nei primati) che si innesta sul cosiddetto cervello rettiliano, sede dei processi di controllo delle funzionalità base come omeostasi e riproduzione. Il che non vuol dire che un uccello o un pesce siano incapaci di apprendere (il che implica l'esistenza di una qualche forma di memoria) ma solo che le modalità e le caratteristiche sono diverse da quelle dei mammiferi.
Nota. Esperimenti condotti sulle attitudini cognitive dei piccioni hanno rivelato che questi uccelli sono capaci di distinguere i colori e riconoscere, tra decine di fotografie, quelle che ritraggono figure umane, alberi o palazzi. I pulcini possono imparare a distinguere cibi e liquidi amari. Allo stesso modo un cane (l'animale che più di tutti è stato "plasmato" dall'essere umano attraverso 40 mila anni di selezione), pur privo della capacità di immaginare alcunché o di ricordare "ricostruendo" quanto fatto solo 10 minuti prima, è capace di imparare molto velocemente quali segnali/oggetti/azioni/etc portano ad una ricompensa o punizione (la prima per inciso ha un effetto mnemonico molto più potente) e sedimentarli nella memoria a lungo termine, processo nel quale l'ippocampo ha un ruolo centrale.
Per quanto riguarda i pesci, già in un lavoro del 2009 era stato osservato che potevano essere condizionati a rispondere ad uno stimolo sonoro, chiaro indice di apprendimento, e nello specifico imparavano ad associare stimolo ad effetto (vedi anche l'articolo --> pesci e riflesso pavloviano e --> QUI).
A completare il quadro arriva ora uno studio australiano che dimostra come alcuni pesci siano in grado di ricordare decine di facce diverse. Un risultato non indifferente se si pensa che negli esseri umani tali funzioni sono possibili grazie ad aree molto specifiche e fortemente "interlacciate" della neocorteccia e deficitarie in alcuni pazienti con lesioni di varia origine (ben descritto, tra gli altri, da Oliver Sacks, lui stesso affetto da prosopagnosia
Oliver Sacks descrive qui  l'incapacità di riconoscere i volti. Se il video non compare cliccate sul link di youtube oppure QUI.

Per evitare che il precedente paragrafo possa indurre a fraintendimenti è opportuno precisare che nel caso del pesce la capacità di riconoscere i volti è "solo" una associazione tra immagine e azione successiva, mentre il riconoscimento del volto negli umani è il risultato di una elaborazione corticale che scansiona il viso e ricostruisce una immagine, interpolando nel contempo le espressioni rilevate. Da qui si comprende quante cose "possano andare storte" in questo processo, evidente ad esempio in persone perfettamente capaci di riconoscere un volto e la persona associata ma incapaci di cogliere il significato "emotivo" delle espressioni facciali (un fenomeno comune peraltro negli autistici).
Lo studio della università del Queensland è stato condotto sui pesci arcieri, il cui nome deriva dalla loro particolare tecnica di caccia consistente nell'emissione di un violento getto d'acqua dalla bocca (che negli esemplari adulti può avere una gittata di 1,5 metri) per colpire gli insetti che sostano vicino alla superficie dell'acqua. I ricercatori hanno dimostrato che era possibile "insegnare" al pesce a sputare solo a determinate persone. Per essere più precisi i pesci sono stati capaci di memorizzare 44 facce diverse "a cui sputare", con una efficienza di riconoscimento intorno all'85 %.
E' la prima volta che tale abilità associativa e di apprendimento viene dimostrata in un pesce.

Una capacità particolarmente sorprendente se si considera che questi animali mancano delle aree cerebrali preposte a tale scopo e presenti nei mammiferi. Ricordiamo in tal senso che gli elementi comuni tra facce diverse sono molto più delle differenze, quindi la capacità "analitica" necessaria non è banale.
Le basi di questa attività associativa non sono chiarissime neppure negli essere umani, con due teorie contrapposte a contendersi il campo. La prima implica l'esistenza di una zona specializzata del cervello dotata della innata capacità di riconoscere i volti mentre la seconda sostiene che tale capacità sia appresa durante lo sviluppo. Lo studio dei pesci arcieri potrebbe ora spostare l'ago della bilancia verso la seconda teoria in quanto è estremamente improbabile che i pesci, privi come sono di neocorteccia, siano dotati di aree specializzate per il riconoscimento dei volti.


Video riassuntivo dell'esperimento condotto (credit: università del Queensland). Se non vedete il video cliccate QUI.

Fonte
- Discrimination of human faces by archerfish (Toxotes chatareus)
Cait Newport et al, (2016) Scientific Reports 6, Article number: 27523

Approfondimenti sulle differenze tra cervello umano e altri animali --> Neuroscienze.net


Prevedere le epidemia di rabbia in base alla migrazione dei pipistrelli vampiro

Le previsioni meteo sono diventate negli ultimi anni sempre più precise e affidabili anche a livello locale e lo stesso si può già ragionevolmente dire per le epidemie. Se nel primo caso bisogna ringraziare la crescente potenza di calcolo dei computer in grado di macinare una enorme mole di variabili atmosferiche, nel secondo la genetica rinforza l'analisi epidemiologica. 
Finora le previsioni epidemiche si sono concentrate su eventi di ampia portata come l'influenza o Ebola (il che ha evitato che quest'ultima raggiungesse la popolosissima Nigeria) ma la capacità predittiva si sta facendo sempre più fine come ben esemplifica il caso della rabbia.
Diffusione del virus della rabbia (maggiori info --> WHO)

La rabbia è causata da una infiammazione acuta del cervello conseguente alla infezione di un virus appartenente al genere Lyssavirus; nonostante esistano vaccini molto efficaci (usati sia a scopo preventivo per i soggetti a rischio - ad esempio  i veterinari - che come profilassi successiva al morso) la loro utilità cessa una volta comparsi i sintomi, dopo i quali il decorso è quasi invariabilmente fatale.
Da qui l'importanza di monitorare in continuo i nuovi casi e seguire il loro spostamento, rendendo così possibile agire in anticipo sulla popolazione a rischio e/o neutralizzando il vettore della diffusione.

Il virus della rabbia è in grado di infettare tutti i mammiferi, quindi il numero di vettori potenziali è ben maggiore di quelli che veicolano le varie epidemie di influenza. Ad esserne maggiormente colpiti sono gli animali carnivori, sia a causa della loro dieta (più facile per loro catturare un animale malato) che della loro aggressività (maggiore tendenza all'aggressività). Nell'essere umano la trasmissione è in genere legata al morso di volpi, cani o altri animali (a seconda dell'area), con il quale la saliva infetta entra in contatto con la cute lesionata. I casi di trasmissione interumana sono invece meno che esiziali. 
pipistrello vampiro
In Europa occidentale è attivo da tempo un monitoraggio capillare del territorio che ha permesso (ad esempio in Svizzera) di eradicare il virus dalle volpi vaccinandole mediante l'utilizzo di esche contenente il vaccino. I pipistrelli sono un altro possibile vettore di infezione, sebbene più raro alle nostre latitudini (il 90% dei pipistrelli infetti si trovano nell'area tra la Manica e il mar Baltico). C'è da dire che data la sintomatologia degli animali colpiti (paralisi) la probabilità di essere morsi da un pipistrello infetto è di suo estremamente rara (diverso è il discorso per infezioni indirette mediate dal contatto con deiezioni e saliva infette come ben descritto in precedenza per la trasmissione del virus Ebola --> QUI). 

In altre parti del mondo tuttavia la possibilità di trasmissione del virus della rabbia ad opera dei pipistrelli è maggiore soprattutto quando ad essere coinvolti sono i pipistrelli vampiro, innocui nonostante il nome evocativo ma che per ragioni facilmente comprensibili hanno caratteristiche alimentari che facilitano la trasmissione del virus rispetto ai loro "cugini" fruttivori. Nei pipistrelli sudamericani la variante del virus più comune è nota con la sigla VBRV ed è quella studiata da un team della università di Glasgow.

L'impatto della rabbia su fauna selvatica, allevamento, agricoltura e salute umana può avere un forte impatto a livello locala e il modo migliore per predire il livello di rischio è monitorare la diffusione del virus nei pipistrelli. Un monitoraggio complicato tuttavia dalla prossimità della foresta amazzonica e le scarse informazioni sui movimenti migratori di questi animali.
Per supplire a questa carenza di informazioni, i ricercatori hanno utilizzato la genetica e in particolare la tracciatura di un insieme di marcatori genomici, mitocondriali e virali grazie ai quali legare gli spostamenti di specifiche popolazioni di pipistrelli con la presenza (e quantificazione) del virus. Lo studio, pubblicato sulla rivista PNAS, riporta le previsioni sulla diffusione del virus fino al 2020, delineando una traiettoria che dall'Amazzonia, attraverserà il nord del Perù fino ad arrivare all'oceano Pacifico.
La validità del modello è stata confermata dalla rete di monitoraggio implementata per segnalare i focolai di VBRV; i nuovi casi di bestiame infetto sono effettivamente localizzati lungo il corridoio di migrazione.

I dati genetici sommati ai modelli matematici di epidemiologia sono quindi un metodo sempre più affidabile per elaborare in anticipo le strategie di prevenzione e di contenimento dei virus, su più fronti: la vaccinazione preventiva del bestiame; l'educazione  della popolazione e il controllo mirato del vettore dell'infezione.


Fonte
- Host-pathogen evolutionary signatures reveal dynamics and future invasions of vampire bat rabies
Streicker DG et al,  Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Sep 27;113(39):10926-31




Il grafene nuovo alleato contro i batteri

La prospettiva di un mondo "invaso" da batteri resistenti agli antibiotici è ai primi posti tra le preoccupazioni degli organismi sanitari mondiali. Non si tratta purtroppo di un mero dibattito accademico ma del risultato delle rilevazioni condotte dai centri che monitorano la diffusione delle malattie microbiche; il verdetto è  che sono necessarie soluzioni innovative per scongiurare centinaia di migliaia di morti in un prossimo futuro.
Non si parla qui dei "classici" decessi conseguenti alla comparsa di un microbo particolarmente virulento ma di infezioni successive a eventi banali come un ascesso o a un qualunque evento che possa provocare lesioni della cute. Un rischio ben noto e fatalisticamente preventivato dai nostri nonni, finché alla fine degli anni '40 fecero la loro comparsa gli antibiotici.

Grafene, un singolo
"foglio" di atomi di carbonio
Le strategie per ridurre al massimo il rischio della comparsa di batteri resistenti sono, sebbene tardive, molteplici. Si va da opere di educazione per insegnare il corretto uso degli antibiotici all'obbligo di ricetta per l'acquisto, passando da un giro di vite sul loro utilizzo negli allevamenti. Trovare nuovi farmaci è la strada più ovvia ma soffre del rischio di vedere farmaci innovativi (e costosi) neutralizzati da nuove forme di resistenza.
Un percorso complementare è quello tecnologico volto a creare materiali con caratteristiche antibiotiche "intrinseche nella loro struttura" con i quali rivestire tutti gli strumenti ospedalieri.
La natura e le nuove tecnologie ci vengono ora in aiuto, come ben dimostrano due recenti lavori tutti centrati sul grafene, la forma planare del fullerene.

Il primo lavoro, frutto delle sinergie di due team di ricerca italiani, è stato pubblicato sulla rivista "Nature Scientific Reports".
I ricercatori hanno sviluppato un rivestimento ispirato al carapace dei granchi e come esso dotato di proprietà antibatteriche; una caratteristica questa sviluppata nel corso di milioni di anni di evoluzione, e basata  sulla  fisica dei materiali più che sulla presenza di molecole ad azione antibiotica. Il prodotto sviluppato mima il rivestimento del granchio grazie a un gel contenente microscopiche lamine di grafene che formano una specie di filo spinato di dimensioni nanometriche. Una barriera dimostratasi in grado di tagliare e uccidere, dopo il contatto, oltre il 90 % delle specie batteriche testate; cosa ancora più importante, la natura dell'azione antimicrobica fa si che il rischio che un batterio mutante sviluppi una qualche contromisura, meno che esiziale.
I batteri resistenti agli antibiotici diventano tali o in seguito a mutazioni che rendono il bersaglio dell'antibiotico non più riconoscibile o acquisendo da altri batteri, anche di specie diverse, uno o più enzimi capaci di distruggere la molecola antibiotica. Nel caso del grafene il batterio dovrebbe "inventarsi" su due piedi una corazza capace di farlo passeggiare incolume sul "filo spinato", cosa praticamente impossibile per le dinamiche evolutive.

Il gel potrebbe essere usato ad esempio come rivestimento degli strumenti per le sale operatorie, negli impianti biomedici e su tutte le superfici "a rischio".
Lo studio è, come sempre più spesso avviene, interdisciplinare essendosi avvalso di tecniche che vanno dalla biologia alla stampa laser e dalla tecnologia dei materiali all'utilizzo di complessi modelli di fisica teorica.

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A distanza di poche settimane dall'articolo italiano ecco arrivare un lavoro della Rice University, pubblicato su una rivista della American Chemical Society, che conferma le potenzialità antibatteriche del grafene.
Nello specifico i ricercatori hanno osservato che il grafene indotto dal laser (LIG), una versione spugnosa del grafene, non solo è in grado di impedire la formazione dei biofilm (aggregazione complessa di microrganismi, caratterizzata da estrema resistenza ai trattamenti) ma anche di fulminare letteralmente i batteri che vi si avvicinassero grazie alle note proprietà di conduttore del grafene (previo collegamento ad una batteria di 1,1 volt)
L'azione antibatterica del LIG rispetto alla polimide (il polimero di partenza).
Credit: Arnusch Lab/Ben-Gurion University of the Negev

Gli studi sul LIG sono iniziati tre anni fa per tutt'altri motivi, centrati sul miglioramento della componentistica elettronica e delle celle a combustibile finché gli autori si sono accorti delle sue potenzialità antimicrobiche. Le proprietà anti-biofilm del LIG proiettano il suo utilizzo in più settori, dagli impianti di trattamento delle acque ai macchinari per la trivellazione, dagli ospedali fino ai cavi transoceanici.
Se a questo si aggiunge la sua capacità "fulminante", a guisa delle comuni racchette elettriche usate contro le zanzare, si comprende l'interesse che il grafene ha destato nella comunità scientifica.

Nessuno dei due studi risolve (né vorrebbe farlo) il problema della resistenza agli antibiotici ma lo affronta indirettamente fornendo un modo per prevenire la contaminazione di superfici critiche (come quelle ospedaliere), per loro natura il punto di passaggio dei batteri da un individuo all'altro.



Per articoli precedenti attinenti al tema --> "antibiotici"

Fonti
- Biomimetic antimicrobial cloak by graphene-oxide agar hydrogel
M. Papi et al, Scientific Reports 6, Article number: 12 (2016)

- Laser-Induced Graphene Layers and Electrodes Prevents Microbial Fouling and Exerts Antimicrobial Action
Swatantra P. Singh et al, ACS Applied Materials & Interfaces (2017)




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