Escher

Per la prossima e quinta edizione del Carnevale dei libri di scienza, tenuta sul blog di Flavio (nickname Dionisoo, nome accattivante, supernaturale, bacchico), Pitagora e dintorni, (l'autore tiene anche un blog interessante, il "Blogghetto"): il tema del Carnevale dei libri di scienza è "Scienza e Arte".

Il Carnevale dei libri di Scienza è curato da Scienzaexpress, una casa editrice molto interessante.

L'opera di Maurits Cornelis Escher (1898-1972) è un repertorio di sofismi spaziali.

L'interesse critico per l'opera di Escher ha seguito, storicamente, una traiettoria tortuosa, assecondando simmetrie ora occulte ora plateali: una curva che pare tratta da una delle incisioni dell'artista.  Lui vivo, le sue opere interessavano soprattutto tre categorie distinte di persone;  aficionados; scienziati (soprattutto matematici e cristallografi) e banchieri.

I temi trattati nelle sue opere sono: Anamorfosi. Allegorie evoluzioniste. Nastri di Moebius percorsi da imenotteri dettagliatamente riprodotti. Le scale impossibili, il mondo immaginifico, i corridoi allucinanti, le trame che si ripetono sono i temi cari a Escher.

I  disegni di Escher, per forza bidimensionali, prendono vita e saltano agli occhi come se addirittura si muovessero a quattro dimensioni. Prima che il computer generasse immagini tridimensionali, Escher  è stato il maestro della terza dimensione.

Sono temi cari anche alla scienza e all'arte del '900:  lo spazio ad n-dimensioni, Henri Poincarè, Mach, Moebius,  il cubismo, Picasso, l'avanguardia artistica, Apollinaire con la  poesia "Zone".

Il concetto di distanza in un solido curvo, il globo, e le rotte polari degli aerei intercontinentali come linee, tratte più brevi tra due punti della terra. In una geometria in cui le distanze variano e i corpi che si muovono nello spazio si deformano, Picasso trova l'ispirazione teorica per il suo quadro più cubista, Les Demoiselles d'Avignon.

Rappresentazioni quadridimensionali. Per risolvere le funzioni Fuchsiane e Kleineriane Poincarè cercava gruppi di trasformazione necessari per la soluzione dell'equazione differenziale, gruppi non solo continui ma anche discontinui: come applicare il principio dei gruppi ad un cubo che ruota nello spazio? E' vero che le proprietà invariantive sono date dai vertici, lati e facce?  

Nelle  opere di Escher intravedo concetti di biologia evoluzionistica, di Darvin : l'evoluzione degli organismi viventi, relazioni evolutive tra pesci, rettili e uccelli.

I rettili: aspetti di evoluzione di organismi del mondo acquatico originanti la vita sulla terraferma

La simmetria e lo specchio: simmetria del guanto, il mondo della chimica chirale (ed anche il tema del lo specchio nella semiologia di Umberto Eco)

pessimisti e ottimisti, l'incontro: (potrebbe contenere un richiamo all'evoluzione dagli ominidi all'homo sapiens)

Bibliografia:

Schattschneider D., Visioni della simmetria. I disegni periodici di M. C. Escher. Zanichelli.

Escher, Graphic Work. (grafica e disegni) Taschen. ISBN: 9783836506397

esperienza emozionale, identità, coscienza

Mese di febbraio e di carnevale: questo post è dedicato alla XIV edizione del Carnevale della Chimica, ospitato sul blog Crescere creativamente da Maestra Rosalba, dedicato alla "chimica della/e nascita/e".

Come giustamente (cito le sue parole) è scritto nella chiamata a questa edizione:

• La nascita è uno tra gli eventi più celebrati al mondo, non a caso il primo pensiero corre all’uomo: sia al suo percorso di vita individuale, sia alla sua prima comparsa sulla terra. Ma la nascita è un evento che ci accomuna a tanti altri viventi che, anche in modi differenti, hanno contribuito a rendere così vario il nostro pianeta, e perfino dei non viventi se per nascita intendiamo la formazione di qualcosa che prima non era presente.
• Dietro a questo fenomeno così attraente ed eclatante, si celano ben altri nascosti meccanismi, affascinanti se non più della nascita stessa. Così la nascita vista attraverso l’evento chimico che l’ha consentita, diventa il modo per riaccostarci per l’ennesima volta a questa materia, così difficile da comprendere in astratto e così vicina a noi quando si passa al concreto, quando si spiega attraverso un meccanismo. Allora eccoci a riflettere sulla nascita di una stella, di un cristallo, di un fiore, del nostro stesso universo, di uno strumento, di un farmaco e perfino di una teoria se riguarda un evento chimico ancora da spiegare…

Cercherò di far quadrare un cerchio, di conciliare scienza e coscienza, la chimica della nascita della coscienza dell'identità e dell'esperienza, che fa sì che alcune reazioni chimiche siano alla base della nostra esperienza emozionale e ci portino ad una coscienza del mondo, ad una identità e alla sua difesa, prima che scomparisca, o del suo elogio e ricordo, quando gli sconvolgimenti economici e sociali rendino questo inevitabile.

Prendo spunto da un post appena pubblicato sul blog serenissima, che parla di "onestà intellettuale, difesa del territorio (delle lucciole scomparse, dei pipistrelli sempre più introvabili...), umiltà e grandezza (Mario Rigoni Stern)": "annusato ed ascoltato il bosco.... Lí in cima ci sa di ferro arrugginito e di stelle alpine. Ho comprato il burro e l'Asiago al Pennar..."

Senso di appartenenza e memoria sono collegate strettamente e nascono si rafforzano nella prima età, fissando alcune esperienze sensoriali di cui si mantiene viva la memoria nel tempo.
E questo grazie  alla chimica, alle tante molecole di varia struttura chimica, riconosciute da recettori proteici con un meccanismo chiave-serratura, che siano recettori del gusto, per l'acido, il dolce, il salato, l'amaro, il saporito, o dell'olfatto, che riconoscono in modo inequivocabile decine di migliaia di molecole diverse.

L'olfatto: gli odori dei luoghi amati restano fissati nel tempo, la cantina, il carbone, il ferro e il suo ossido, la ruggine, il piombo scaldato nel cucchiaio (colato nell'acqua e creare forme fantastiche o pallini per il fucile), il bruciato delle foglie secche al passare dei tram, le saponette profumate; la vista: percepisce  i colori dati dall'assorbimento della luce dei vari composti grazie anche alla rifrazione della luce sulle superfici, le pozzanghere oleose  iridescenti, i profili del paesaggio e i panorami di cime e delle vallate di montagna; il tatto: percepisce le superfici, l'arrotolare una cartina di tabacco, la pelle del nonno pungente di barba rada, l'acqua nella vasca da bagno; l'udito: l'orecchio riceve onde sonore liberate nell'aria da una sorgente, che si muovono in modo lineare e ondulato,  e traduce i suoni in impulsi elettrici, dalla radio che trasmette musica classica, ai cinguettii del bosco; il gusto: percepisce cibi e medicine, permette di gustare la neve (combinato ai recettori sensoriali del freddo), di prediligere certi cibi (acidi o basi usati in cucina e nella preparazione del cibo: l'aceto, l'idrossido di sodio o di calcio usati nel preparare tortillas e prezeln),  la pasta lievitata e gonfiata dalla CO2,  la striscia di pasta cotta sulla ghisa della stufa a legna, il pane cotto nel forno a legna sporco di cenere, il mosto d'uva e la birra fermentata.

A livello centrale, del cervello, un'area particolare di integrazione di questi segnali con l'esterno è l'insula, il sistema vestibolare localizzato lungo la fissura di Silvio, che agisce nella rappresentazione corporea, creazione della coscienza di sè, l'esperienza emozionale, e nella accettazione o repulsione di stimoli, odori e sensazioni.

Genetica, al femminile: geni saltatori

Uno dei primi studi sulla ricombinazione genica è stato compiuto da una donna, Barbara McClintock, Premio Nobel nel 1983 per la Medicina e Fisiologia. Studiando l'ereditarietà di colore (antociani) nei chicchi del mais, pervenì alla formualzione della presenza di elementi mobili, Transposoni, capaci di regolare la escissione di sequenze di DNA dai cromosomi in siti di inserimento (long terminal repeats), per l'attività di un enzima di taglio e ligazione delle estremità di DNA, la trasposasi. Tali elementi sono all'origine dell'inserzione virale, e sono combattuti da altri elementi di difesa del genoma, come il sistema CRISPR, gli enzimi di metilazione differenziale del DNA, o l'espansione nel genoma umano delle sequenze Alu.

La professoressa McClintock era nota per la gentilezza e la disposizione all'ascolto, ed alla discussione.

• She developed the technique for visualizing maize chromosomes and used microscopic analysis to demonstrate many fundamental genetic ideas, including genetic recombination by crossing-over during meiosis—a mechanism by which chromosomes exchange information. She produced the first genetic map for maize, linking regions of the chromosome with physical traits, and demonstrated the role of the telomere and centromere, regions of the chromosome that are important in the conservation of genetic information

Figure 2: Variation in kernel phenotypes is used to study transposon behavior.

Kernels on a maize ear show unstable phenotypes due to the interplay between a transposable element (TE) and a pigment gene.

Copyright 2002 Nature Publishing Group, Feschotte, C., et. al., Plant transposable elements: Where genetics meets genomics, Nature Reviews Genetics 3, 339-341

• Barbara McClintock and the Discover of Jumping Genes (Transposons)
• © 2008 Nature Education
• Pray, L. & Zhaurova, K. (2008) Barbara McClintock and the discovery of jumping genes (transposons). Nature Education  1(1).
  
• Barbara McClintock began her scientific career at Cornell University, where she pioneered the study of cytogenetics—a new field in the 1930s—using maize as a model. Indeed, the marriage of cytology and genetics became official in 1931, when McClintock and graduate student Harriet Creighton provided the first experimental proof that genes were physically positioned on chromosomes by describing the crossing-over phenomenon and genetic recombination. Although Thomas Hunt Morgan was the first person to suggest the link between genetic traits and the exchange of genetic material by chromosomes, 20 years elapsed before his ideas were scientifically proven, largely due to limitations in cytological and experimental techniques (Coe & Kass, 2005). McClintock's own innovative cytogenetic techniques were what allowed her to confirm Morgan's ideas, and these techniques are thus among her greatest contributions to science.

• Discovering TEs Through Experimentation with Maize

• ·         As previously mentioned, McClintock is best known not for her innovations in cytogenetic techniques, but rather for her discovery of transposable elements through experimentation with maize. In order to understand McClintock's observations (and logic) that led to her discovery of TEs, however, it's first necessary to be aware that the phenotypic system that McClintock studied—the variegated color pattern of maize kernels—involved three alleles rather than the usual two. Think of every maize kernel as essentially a single individual, originating as an ovule that undergoes (or has undergone) double fertilization (Figure 1). During double fertilization, one sperm fuses with the egg cell's nucleus, producing a diploid zygote that will develop into the next generation. Meanwhile, the other sperm fuses with the two polar nuclei to form a triploid endosperm. As a result, the colored (or colorless, as the case may be) tissue that makes up the aleurone (or outer) layer of the endosperm is triploid, not diploid.

   

  ·         McClintock worked with what is known as the Ac/Ds system in maize, which she discovered by conducting standard genetic breeding experiments using plants with an unusual phenotype. Through these experiments, McClintock recognized that breakage occurred at specific sites on maize chromosomes. Indeed, the first transposable element she discovered was a site of chromosome breakage, aptly named "dissociation" (Ds). Although McClintock eventually found that some TEs can "jump" autonomously, she noted that the movements of Ds are regulated by an autonomous element called "activator" (Ac), which can also promote its own transposition.

  ·         Of course, these discoveries were preceded by extensive breeding experimentation. It was known at the time from previous work by Rollins A. Emerson, another American maize geneticist, that maize had genes encoding variegated, or multicolored, kernels; these kernels were described as colorless (although they were actually white or yellow), except for spots or streaks of purple or brown (Figure 2). Emerson had proposed that the variegated streaking was due to an "unstable mutation," or a mutation for the colorless phenotype that would sometimes revert back to its wild-type variant and result in an area of color. However, he couldn't explain why or how this occurred. As McClintock discovered, the unstable mutation Emerson puzzled over was actually a four-gene system, as outlined in Table 1

  ·         Table 1: Maize Genes Studied by Barbara McClintock

• Gene	Description
  C'	Dominant allele on the short arm of chromosome 9 that prevents color from being expressed in the aleurone layer of the maize kernel, causing a so-called "colorless" phenotype (which is actually white or yellow in color). This is also known as the inhibitor allele.
  C	Recessive allele on the short arm of chromosome 9 that leads to color development.
  Bz	Dominant allele on the short arm of chromosome 9 that leads to a purple phenotype.
  bz	Recessive allele on the short arm of chromosome 9 that leads to a dark brown phenotype.
  Ds	Genetic location on the short arm of chromosome 9 at which chromosomal breakage occurs.
  As	A factor of unknown location (at least when McClintock was conducting her research) that impacts the expression of Ds.

Terrazzani e verdure selvatiche

Il terrazzano in pugliese è un conoscitore della biodiversità dei campi, un raccoglitore di lumache (municeddhi, cozze piccinne) e verdure selvatiche: papavero rosso (paparene), cicorielle, senape, rucola, grespino (zangune), ravanello spontaneo (rapistre),  aspraggine (spruscini), funghi (cardoncelli, marieddhi, monitule), cardi selvatici, asparagi selvatici, lampascioni (in italiano cipollotti con ciuffo), zavirne, dette sedani selvatici (Smyrnium olusatrum L, Corinoli, Macerone), borragine, infiorescenze e foglie di finocchio selvatico, finocchio di mare (critimi), salicornia (salissia), erbe aromatiche (origano, timo, maggiorana detta zzanzicu), e di erbe curative (liquirizia, camomilla) e frutta selvatica.

Oggigiorno chiamano terrazzani coloro che al mercato ancora vendono queste verdure di campo, che lentamente sono sostituite da verdure non spontanee, seminate o importate da altri paesi. 

Si tratta di un modo di sostentamento in una economia sostenibile, condiviso con tante altre culture, come la raccolta di insetti  (termiti, cavallette, api) e di foglie e frutti spontanei nei paesi africani e asiatici.

Abbinata alla raccolta di frutti spontanei agricoli c'è una cultura e tradizione popolare della loro trasformazione, mediante processi quali la trasformazione in farine, salse, l'essiccamento al sole (il concentrato di pomodoro, i fichi secchi) o al forno (giuggiole), la maturazione nella paglia (sorbe, meddhe), e la produzione di conserve in barattoli sterilizzati (creme di cime di rapa, rucola), marmellate e gelatine (sambuco, cotognata di mele cotogne, gelatina di melograno), liquori fatti in casa.
Avendo disponibilità di terreni non coltivati, li sto lasciando sviluppare una vegetazione spontanea, ricca di erbe selvatiche, vengono arati giusto nei periodi di siccità, per evitare la propagazione di incendi...

Io mi sento un terrazzano, in continuo apprendimento...