Mole rat: eterocefalo glabro superstar

Nel numero di giugno di TheScientist si parla dell'eterocefalo glabro, la talpa senza pelo, un animale sociale che vive in colonia in gallerie sotterranee in Africa. Ne avevo parlato in due post precedenti, per la sua resistenza ai tumori, la sua longevità, per la sua abilità ed intelligenza ad afferrare e usare oggetti per proteggersi dalla terra durante lo scavo, e per il suo genoma da poco sequenziato.

Fonte

In questo nuovo articolo, si descrive come questi animali riescano a resistere in condizioni di ipossia, quelle che ci colpiscono durante un infarto o una modificazione del circolo sanguigno cerebrale, anche 3 volte di più degli altri mammiferi. Dop o15 minuti di ipossia la talpa senza pelo non soffre di danno cerebrale, questo grazie alla presenza di canali del calcio molto selettivi, che si aprono lentamente e lasciano fluire ioni calcio gradualmente. Questi canali del calcio di tipo infantile sono presenti anche nei neonati, che sono più tollernati all'ipossia, ma vengono sostituiti durante l'infanzia da quelli di tipo adulto, più rapidi, ed il flusso di calcio risulta tossico alle cellule nervose.

L'articolo presenta la prospettiva di applicare terapie anti-infarto basate sull' induzione dell'espressione di canali del calcio di tipo neonatale:

• If a drug is designed to quickly upregulate production of infant-style channels in the brains of heart attack and stroke victims, it could provide valuable protection during a time when a steady supply of oxygen-rich blood is not reaching the brain.

Un'altra possibilità è di applicare farmaci che rallentino l'attività dei canali del calcio di tipo adulto.

Un altro aspetto meglio noto è il meccanismo alla base della resistenza ai tumori ed alle radiazioni.
In un articolo del 2013, su Nature, viene presentato un meccanismo, uno dei vari, probablimente non l'unico, che consiste nella capacità di produrre acido ialuronico ad alto peso moelcolare:
ialuronani ad alto peso molecolare e suoi recettori ad elevata affinità, sarebbero alla base di una inibizione da contatto ottimale, un controllo intercellulare, alla base della assenza di sviluppo di tumori. Una volta modificati questi polimeri o introdotto un enzima che li degrada, i tumori si sviluppano.
http://www.nature.com/nature/journal/v499/n7458/full/nature12234.html
Tian et al. High-molecular-mass hyaluronan mediates the cancer resistance of the naked mole rat. Nature 2013, 499, 346-349. doi:10.1038/nature12234

Nella talpa senza pelo, le cellule trasformate entrano in uno stato di quiescenza, bloccano la divisione cellulare, ed eventualmente sono indotte alla morte cellulare programmata e riassorbite per autofagia.

• Moreover, subjecting mole-rats to ionizing radiation does not induce much DNA damage, as seen in other animals, nor does it result in tumors, even 5 years later. Attempts to turn naked mole-rat cells cancerous via injection of oncogenes have also failed, whereas similar methods using human, mouse, and even cattle cells results in conversion to highly aggressive and invasive cancer-forming cells. Instead of starting to proliferate in an uncontrolled manner, transformed naked mole-rat cells immediately stop dividing, though they do not die.  Several different labs have now shown that naked mole-rat cells grow to even higher densities than do mouse cells under optimal conditions, and do not avoid cellular contact under these circumstances. Rather, it has become clear that naked mole-rat tissues are better able to recognize abnormal cells, neutralize their tumorigenic properties, and repair their DNA.

Meccanismi antitumorali
la proteina antimitotica p16 è asintetizzata dal locus INK4, che nell'uomo produce due proteine chiamate secondo il loro gene p16 e p15. Ora, è stata identificata una proteina che origina da entrambi i due geni, e che nell'eterocefalo glabro svolge un ruolo attivo di inibizione della crescita tumorale.

• Scientists have identified a new protein formed by the fusion of two other proteins, which protects the rodent from cancer. The protein appears to increase when cells become crowded together, making mole rats more likely to arrest the growth of cells if they are at risk of becoming malignant. 
• Although humans lack the hybrid protein, it is produced from a cluster of genes also found in humans that makes proteins responsible for preventing damaged cells that might cause cancer from multiplying. Tests show that the protein can prevent human cells from turning cancerous.
• referred to as INK4 gene locus—synthesize the same three cancer-suppressing proteins in both species: p15^INK4b, p16^INK4a, and ARF, all of which stop cells from dividing when the cells are stressed or mutated. A student-researcher, Jorge Azpurua, wanted to clone the p16 protein of the naked mole rat for a separate experiment and noticed something unexpected: The presence of a fourth protein, which was the result of p15^INK4b and p16^INK4a being fused together.

Longevità

La talpa senza pelo vive in media 26-28 anni, con punte fino a 32 anni.  Non mostra segni di invecchiamento lento, che invece sopraggiunge rapidamente. Ad un'età corrispondente a quella umana di 92 anni, non mostrano metabolismo rallentato, artrosi, riduzione della massa muscolare. Hanno un controllo  della qualità e della degradazione delle proteine alterate molto sviluppato. Invece, sono sensibili allo stress ossidativo come tutti gli animali, anche in giovane età. Però applicano questo meccanismo del controllo delle proteine e del riparo del DNA danneggiato. E' sfatato invece che i telomeri e l'attività telomerasica differiscano, anzi questa è più bassa che in altre specie.

•  These clear indications of both attenuated and delayed physiological aging are also accompanied by the maintenance of protein quality and gene expression levels.
• Some of the oldest naked mole-rats (>26 years; equivalent to humans >105 years old) do begin to show signs of muscle loss, osteoarthritis, and cardiac dysfunction, demonstrating that mole-rats do, eventually, age like other animals. These findings of sustained good health are surprising given that the naked mole-rat is an exception to many of the current theories of why we age.
• The oxidative stress theory of aging attributes the gradual decline in function to damage caused by the free radicals or reactive oxygen species formed as an inevitable by-product of oxygen respiration. In much the same way that oxygen causes metal to rust when exposed to the elements, cell membranes, proteins, and DNA are damaged by the gas, and this accumulating damage, so goes the theory, causes physiological systems to malfunction. Naked mole-rats in captivity, however, show very high levels of oxidative damage at an early age, yet cellular function is not impaired, and the animals are able to tolerate these high levels of oxidative damage for more than 20 years.
• Another aging theory posits that the length of an organism’s telomeres, the repetitive DNA that caps the ends of chromosomes, is a biomarker of aging and will correlate with species’ life span. But compared to the much shorter-lived laboratory mouse, the naked mole-rat has relatively short telomeres—similar in length to those of humans, in fact. Alternatively, cellular levels of telomerase, a reverse transcriptase enzyme that extends telomeres, may correlate with species longevity. But while telomerase activity has been measured in mole-rat skin cells in culture, it is generally very low, and is limited to those tissues that are actively replicating, such as testes, spleen, and skin. Thus, telomere length or maintenance is unlikely to explain the exceptional longevity of the naked mole-rat.

• References

1. J. Larson, T.J. Park, “Extreme hypoxia tolerance of naked mole-rat brain,” NeuroReport, 20:1634-37, 2009. ↩
2. B.L. Peterson et al., “Adult naked mole-rat brain retains the NMDA receptor subunit GluN2D associated with hypoxia tolerance in neonatal mammals,” Neurosci Lett, 506:342-45, 2012. ↩
3. B.L. Peterson et al., “Blunted neuronal calcium response to hypoxia in naked mole-rat hippocampus,” PLoS One, 7:e31568, 2012. ↩
4. T.J. Park et al., “Selective inflammatory pain insensitivity in the African naked mole-rat (Heterocephalus glaber),” PLoS Biol, 6:e13, 2008. ↩
5. E.S. Smith et al., “The molecular basis of acid insensitivity in the African naked mole-rat,” Science, 334:1557-60, 2011. ↩
6. S. Liang et al., “Resistance to experimental tumorigenesis in cells of a long-lived mammal, the naked mole-rat (Heterocephalus glaber),” Aging Cell, 9:626-35, 2010. ↩
7. K.N. Lewis et al., “Stress resistance in the naked mole-rat: the bare essentials,” Gerontology, in press, doi:10.1159/000335966, 2012. ↩
8. E.B. Kim et al., “Genome sequencing reveals insights into physiology and longevity of the naked mole rat,” Nature, 479:223-27, 2011. ↩
9. K.A. Rodriguez et al., “Altered composition of liver proteasome assemblies contributes to enhanced proteasome activity in the exceptionally long-lived naked mole-rat,” PLoS ONE, 7:e35890, 2012. ↩
10. R. Buffenstein, “Negligible senescence in the longest living rodent, the naked mole-rat: insights from a successfully aging species,” J Comp Physiol B, 178:439-45, 2008.

Armillaria - disegni nel legno

C'è tanto da imparare, non si finisce mai. Grazie ai blogs e grazie ad una innata abilità a comunicare, al buon gusto ed all'intuito. una di queste bloggers di talento, che seguo affascinato, si chiama  Kimberly Gerson. Sul suo blgo, Endless forms of beautiful, provate a leggere il post sul legno "spalted" (macchiato, affetto da funghi), un prodotto molto ricercato dagli intagliatori /scultori del legno
Seguitemi con pazienza:
se apro Wikipedia, le informazioni sui miceli di funghi del legno sono fredde, impersonali.

• Rizomorfo significa dall'aspetto simile ad una radice ed indica una forma d'accrescimentomiceliare in cui le cellule si sviluppano in modo apicale, pare per una deficienza di azoto amminico. Si è osservato nelle colture di laboratorio che l'apporto di azoto favorisce nell'ifa la crescita di ramificazioni dalle pareti laterali. Se il substrato è deficitario di quest'elemento, le ife si affastellano in senso longitudinale (solo raramente si crea qualche anastomosi) e crescono in modo apicale fino a quattro o cinque volte più velocemente del normale.  Questo fenomeno può avere origine da un micelio primario, generato ad esempio da unabasidiospora, detto monocariotico, o da un dicarion, micelio secondario, dove due ife compatibili monocariotiche si sono unite. Le rizomorfe di Armillaria mellea non presentano giunti a fibbia.

  A volte stimolati dal contenuto del substrato nutritivo un particolare rapporto carbonio/ azoto (C/N), le ife possono unirsi linearmente affastellandosi e formando strutture che prendono il nome di rizomorfe (es. Armillaria mellea). In questa condizione la velocità di crescita è anche superiore ai 6 mm/ora, la ragione sembra essere esplorativa quasi a cercare rapidamente nuove fonti di azoto disponibile.

Già tutte queste belle notizie Kimberly le ha assemblate con cura, dando informazioni su come il fungo si diffonda in una foresta, cosa succede quando incontra un fungo di un'altra specie, come queste aree di deposito di colore siano lungo i confini dei due funghi/miceli, nello spazio tridimensionale del legno, e come questo succeda anche intra-specie, ossia tra due miceli di Armillaria, distinguibile a livello di DNA.

Che poi riesca anche a dare notizie sull'affermazione del legno "tangled" negli anni '70, grazie al lavoro del figlio di uno scultore fino ad allora dimenticato, Melvin Lindquist e il figlio Mark, beh, io resto estasiato!

Non solo, c'è spazio anche per un ricercatore italinao dell'università di Udine, Fabio Stergulc, e di una divulgatrice e sperimentatrice  Dr. Sara C. Robinson, Research Assistant Professor at Michigan Technological University.

La sua conoscenza dei funghi le ha permesso di procurare nel legno le ricercate macchie "tangled" grazie alla coinfezione e ad un protocollo che facilita una rapida formazione di aree di confine tra i due miceli.

Anche le foto scelte sono altamente informative, belle come il nome del blog, Endless forms of beautiful!

libri di scienza per me utili

"Un libro nel mio destino" è il titolo dell'edizione numero 8 del Carnevale dei libri di scienza di maggio, ospitato sul blog di Emanuela Zerbinatti.
Ho scelto come mio contributo il libro di Carl Boyer "Storia della matematica"

Staov frequentando il corso di matematica, e le esercitazioni (funzioni, calcoli differenziali, integrali). Avevo sempre avuto un pregiudizio, che stavo riuscendo a superare, perchè il calcolo intuitivo mi riesce più facile che parlare di teoremi. Ho iniziato dalle equazioni egizie, il calcolo dei greci, e pur non essendo entrato nel contenuto di tutti i capitoli (alcuni troppo specifici), sono riuscito a affrontare e assaporare quasi tutta la matematica moderna.

Alla fine voto di esame appena sufficiente, ma sono diventato appassionato di calcolo.

Devo dire che non è l'unico libro utile. Ci sono libri che cadono a fagiolo, ceh vanno vissuti nel momento storico. Tra questi, Kevin Davies "il genoma umano" di cui ho parlato in un post precedente. Appena uscito dopo la fine del progetto di sequenziamento del genoma, il bello è stato leggere sui punti salienti e sulle notizie più aggiornate, come i geni nuovi, le scoperte più calde. Dopo anni, non fa lo stesso effetto sensazionale.

Tanti altri libri sono stati una rivelazione, alcuni non sono più in commercio, mentre meriterebbero una ristampa. Uno a cui tengo molto si chiamava: La chimica dell'industria: dieci molecole di sintesi. Vi ho imparato i vari processi di sintesi alla base del bicarbonato di sodio, dei coloranti per i tessuti, insomma, una lettura  di tipo maieutico, non "a priori" come nei testi universitari.

Ulivo secolare La Regina

Vernole, Lecce –

L’albero d’Ulivo denominato “La Regina” è un’imponente pianta ultramillenaria, della varietà autoctona “Ogliarola Leccese”. Ha un’età stimata di oltre 1.400 anni e misura una circonferenza alla base di circa 14 metri. E’ posizionata in agro di Vernole/Lecce (Puglia), individuabile su Google Maps attraverso le coordinate: 40.33.17.80N – 18.26.85.90E. Nelle sue vicinanze vi sono altri ulivi altrettanto importanti, conosciuti come “Il Re”, “Il Faraone”, etc.  
"La Regina” può arrivare a produrre fino a 6 quintali di olive, capaci di trasformarsi in un massimo di 100 kg di ottimo olio extravergine d’oliva.

 Cooperativa Sant'Anna di Vernole, azienda produttrice dell'olio ricavato dall’albero, e c'è, non certo meno importante, la sig.ra Ines Maria Antonucci proprietaria del terreno che ospita la maestosa pianta.

Palmariggi, Lecce
Altri tre ulivi con più di 500 anni segnalati in TV durante varie manifestazioni su RAI 3,
"Ambra", ulivo del XIII secolo
"Tecla" e "Minosse", ulivi del XIV secolo

Provincia di Lecce ha inviato alla First Lady US,  Michelle Obama una comunicazione ufficiale relativa al prestigioso riconoscimento.

Dal documento si legge:

"La Provincia di Lecce, in accordo con le parti coinvolte, è lieta e onorata di omaggiare la persona della First Lady degli Stati Uniti Michelle Obama con l'assegnazione onoraria dell'albero d'Ulivo monumentale denominato "La Regina", una delle più antiche e prestigiose piante del territorio, insieme all'olio extravergine d'oliva che sarà prodotto con i suoi frutti, simbolo di pace, di alimentazione sostenibile e di benessere. Con la seguente motivazione: Per aver ideato e lanciato e per il grande impegno profuso a favore della campagna salutista 'Let's move!', attraverso la quale è stato attuato un importantissimo servizio pubblico affinché le nuove generazioni di giovani e giovanissimi americani potessero crescere in maniera più sana, avvicinandosi ad uno stile di vita caratterizzato da un regime alimentare più ricco in verdure, frutta e cibi naturali e da una maggiore attività fisica. Uno stile di vita, questo, in perfetta armonia e sintonia con i dettami della Dieta Mediterranea, riscontrata e scoperta in Italia dallo scienziato americano Ancel Keys e meritevole del riconoscimento da parte dell'Unesco quale Patrimonio Immateriale dell'Umanità. Per aver fornito un efficientissimo esempio di comportamento virtuoso, svolto in prima persona, impiantando e curando presso la Casa Bianca un orto coltivato a verdure e ortaggi e per avere, così facendo, amplificato a livello mondiale il messaggio a favore di una alimentazione più corretta, più ecosostenibile, più sana e, al contempo, gustosa e nutriente."

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Fonte: ITC Costa, Lecce

acidi nucleici

Nuove possibilità di produzione di oligonluceotidi di sintesi contenenti LNA, Locked Nucleic Acids, in cui esiste una struttura chiusa, locked,  con un legame ciclico tra il Carbonio in 2' e l'ossidrile sul carbonio in 4' nel ribosio dei nucleotidi di una molecola di DNA che dà una conformazione come se fosse di RNA. Nel DNA, l'acido deossiribonucleico è privo dell' idrossile OH in 2' sul ribosio, mentre negli LNA questo carbonio partecipa al legame con l'OH sul carbonio in 4'.

Sequenze conententi LNA sono molto utilizzate in biologia molecolare, in terapia clinica e per silenziare mRNA e microRNA.

Non ci sarà più bisogno di ordinarli dalla Exiqon o chi per loro abbia un licence agreement.

L'aticolo che descrive nuove DNA polimerasi con la capacità di sintentizzare queste sequenze e altre ancora (con nucleotidi con proprietà ancora da scorpire) è apparso oggi su Science

• Unnatural Bases
• The genetic basis of all life on the planet is comprised of deoxyribonucleic acid (DNA) with four nitrogenous nucleotide bases, abbreviated to A, G, C, and T. But there are variations on this theme, and Pinheiro et al. (p. 341; see the Perspective by Joyce) describe the directed evolution of unnatural nucleic acid-like genetic polymers. Variant enzymes were developed that efficiently transcribed DNA to anhydrohexitol (HNA), cyclohexenyl (CeNA), locked (LNA), and threofuranosyl (TNA) nuceic acid analogs. Further variant enzymes were developed to reverse-transcribe these analogs back to DNA. Thus, man-made nucleic acid analogs can be designed and selected that have the potential to operate in a way analogous to the natural process of heredity and evolution.
• Genetics provides a mechanism for molecular memory and thus the basis for Darwinian evolution. It involves the storage and propagation of molecular information and the refinement of that information through experience and differential survival. Heretofore, the only molecules known to be capable of undergoing Darwinian evolution were RNA and DNA, the genetic molecules of biology. But on page 341 of this issue, Pinheiro et al. (1) expand the palette considerably. They report six alternative genetic polymers that can be used to store and propagate information; one of these was made to undergo Darwinian evolution in response to imposed selection constraints. The work heralds the era of synthetic genetics, with implications for exobiology, biotechnology, and understanding of life itself.

In: Science, 20 April 2012: 341-344
Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution
Vitor B. Pinheiro, Alexander I. Taylor, Christopher Cozens, Mikhail Abramov, Marleen Renders, Su Zhang, John C. Chaput, Jesper Wengel, Sew-Yeu Peak-Chew, Stephen H. McLaughlin, Piet Herdewijn, and Philipp Holliger

Renato Dulbecco

Renato Dulbecco (1914–2012)

Premio Nobel per la medicina  nel 1974 insieme a  H. Temin, un suo ex-allievo, ed a  D. Baltimore.

Era originario di Catanzaro. Ha lavorato al California Institute of Technology (Caltech), Pasadena e in seguito al Salk Institute in La Jolla, California. 

Ha avuto tra i suoi studenti Rita Levi Montalcini e Salvator Luria, altre due eccellenze italiane.

E' stato un importante mentore e guida di molti ricercatori e medici, in campo microbiologico ha portato alla conoscenza degli oncovirus, che rilasciano geni per proteine oncogeniche in stato iperattivo.

Ha partecipato al progetto di sequenziamento del genoma umano, posto alla guida dei gruppi italiani che hanno contribuito alla realizzazione del progetto.

Sulla sua vita ci sono aspetti che non si immaginano:

• After obtaining his doctorate in 1936, Dulbecco was drafted into the Italian army as a physician. He was called to action in 1939, at the outset of the Second World War, to serve first in France and then in Russia. Disaffected by the war and its consequences, he deserted the army and hid in a small village near Turin, becoming physician to the local partisan units resisting the German occupation. After the end of the war, was an elected city councillor in Turin in 1945, then he returned to scientific research at the University of Turin. 
• Dulbecco was an elegant man: a dapper dresser, soft spoken, with an ever-present smile. He was comfortable among the nobility, yet adept at changing the oil in his car; at once distant yet approachable. He was a charming host at dinners organized by his wife Maureen.... In short, he was always the perfect gentleman.   Da:
  Nature
   
  483,
   
  408
   
  (22 March 2012)
   

Yakumi

Yakumi: sono così detti nella cucina giapponese alcuni condimenti  introdotti dopo l'anno mille dalla Cina, che facevano parte della medicina fitoterapica cinese.

Oggigiorno, si usano per il loro aroma che si abbina a piatti specifici, spesso con il loro sapore danno il senso di una stagione, come i prodotti stagionali principali (i funghi-autunno; tofu-estate;  ostriche-inverno)

Ad esempio,  il daikon grattuggiato, disciolto nella salsa a base di soia per intingere i vari fritti di tempura, o il sanma, un pesce autunnale che si arrostisce sulla carbonella; salsa di zenzero e tofu freddo d'estate, o il wasabi (rafano) che si abbina al pesce nel sushi (e toglie il sapore dello sgombro).

Yakumi  all'origine facevano parte della cucina orientale per le loro proprietà particolari (antibiotiche, antimicrobiche, deodoranti e  pulenti il palato, energia yang che neutralizza lo yin, o viceversa).

 In scienza della nutrizione, si studia come alcuni cibi siano stati abbinati perchè danno un apporto complementare di nutrienti, vitamine e ammioacidi essenziali (pasta e formaggio, fave e tortillas a base di mais trattato con acqua di calce). La conoscenza tradizionale è alla base dello sviluppo di una nazione, che anche in condizioni economiche disagiate ha permesso una crescita individuale e sociale impareggiabile.

Nello studio dei principi attivi, i composti bioattivi si vogliono attivi a dosi massicce, quindi si invoglia a consumarne maggiormente. Come suggeriscono gli  studi  sul consumo delle fibre vegetali o della verdura e frutta, più il consumo è quotidiano più  diminuisce il numero di casi di malattie e tumori.

Nella medicina cinese invece il dosaggio è regolato molto finemente,  in dosi ben precise, perchè alcuni composti chimici si potenziano l'uno con l'altro, e perchè le preparazioni sono ottimizzate per rendere i bioattivi solubili e disponibili per essere assorbiti.  

Queste sono le principali erbe e condimenti (dal sito qui linkato) usati come Yakumi nei piatti giapponesi:

1. a base di Verdure

• negi (il neghi è  il porro o cipollotto lungo, tagliato a rondelle fini, che sposa la pasta soba e il miso-shiro, la zuppa di miso),
• wakegi (autumn "spring" onion),
• asatsuki (chive),
• seri (water dropwort),


• mitsuba (trefoil),
• shiso (perilla leaves),

• myoga (Japanese ginger), 
• kinome (young leaves of sansho, foglie di pepe di Sichuan, dall'aroma di limone, si abbina alle giovani piantine di bambù),
• nira (Chinese chives),
• tade (water pepper),
• fukinoto (unopened bud of Japanese butterbur),
• tamanegi (onion),
• ninniku (garlic, aglio)

2. a base di radice vegetale

• shoga ( ginger, zenzero grattuggiato),
• wasabi (rafano giapponese),
• daikon-oroshi (radice di daikon grattuggiato),
• momiji-oroshi (grated radish e chili pepper)

3. a base di alghe

• nori, aonori

4. Spice based - a base di spezie

• togarashi (red pepper), shichimi-togarashi (mix di sette spezie, include la buccia di agrume), karashi (Japanese hot mustard, senape piccante), shansho (Japanese pepper), kosho (black pepper)

 Il pepe di Sichuan, l'anice stellato, lo zenzero sono molto comuni nella cucina di Szechuan (Star anise and ginger are often used with it prominently in spicy Sichuan cuisine). Ha un pH alcalino, ed un effetto stordente il palato, parestesia  perchè contiene idrossi-alfa-sanshoolo, un alcool terpenico.

5. Seed based -semi vegetali

• goma (semi di sesamo bianco e nero)

6. Citrus (almeno 7 tipi di agrumi a varia stagionalità)

• yuzu, kabosu, sudachi, daidai, chinpi (buccia)

7. Fish based- a base di pesce

• katsuobushi (dried, smoked, mold-cures bonito),
• chirimenjako (small young sardines)

Questo post vuole essere un contributo all'edizione di marzo del Carnevale della Chimica, ospitato da Paolo Pascucci sul suo blog.

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...

Libri di fanta-scienza: la mia scelta

Correvano gli anni 1966-67, la Mondadori lanciava la collana dei tascabili, a poche lire (meno di mille) e uno dei libri che voglo menzionare in questo post, con cui intendo contribuire  al Canevale dei libri di Scienza di gennaio, sul blog Proof: "Gli studenti di oggi"  di Roberto Zanasi dal tema: Fanta-Scienza
La nuvola nera, di  Fred Hoyle

In questo romanzo si descrive il mondo segreto dei laboratori americani,  telescopi a Monte Palomar, di  notizie secretate, di una nuvola di massa enorme in avvicinamento alla terra, e di intelligenza non umana, ci fa pensare alla natura della materia, della abilità di assimilare nozioni in codice binario come segnali elettrici, di cervelli in apprendimento e di capacità e saturazione contenitiva delle nozioni di un cervello umano.

Avendo già trattato di altri testi di fantascienza (Blade runner, Minority report, tratti da romanzi di Dick) mi soffermo su un grande capitolo ad opera di Herbert (Frank), la saga di Dune.

Muad'dib, il topo canguro del deserto, è un animale molto risparmioso di acqua, i suoi nefroni, coi tubuli prossimali e distali fittamente intersecanti, rassomigliano ad un sofisticato congegno di recupero di acqua simile agli impianti delle caldaie  a risparmio energetico, basati su scambiatori di calore o di elettroliti in cui la rete di tubicini in ingresso è fiancheggiata da tanti tubicini ad ansa, che recuperano gli elettroliti e l'acqua. ( le tute dei Fremen sono disegnate in modo simile, e riescono a recuperare i liquidi corporei)

Melange,  la spezia, è una droga che produce visioni e premonizioni,  prodotta dai vermi del deserto, le creature cavalcate dai Fremen, gli abitanti di Arrakis...

la saga ha dato diversi spunti alla serie di Guerre stellari... la Gilda spaziale, le case maggiori dell'imperatore, oltre che ispirarsi alle lotte tra città -stato greche, Arkonnen contro Atreides, 

mediante esplosioni nucleari, i Fremen aprono un varco nelle protezioni della base di attracco sul pianeta, che viene investita da una tempesta di Coriolis, uragano di venti viaggianti a centinaia di chilometri orari, che produce una smagnetizzazione degli scudi elettromagnetici di protezione....
Dune è intrigo, intreccio, congiure, navi spaziali, guerra, colonizzare e rendere vivibile un pianeta arido, recuperarlo, farlo tornare verde per condensazione del vapore acqueo e dell'umidità, sogni premonitori e preveggenza, sciamanesimo e matriarcato...
Se poi piacciono i viaggi spazio-temporali, un autore proficuo è Kurt Vonnegut: Mattatoio 5, e il sempre presente autore di libri di fantascienza, dimensioni parallele, salti nello spazio e nel tempo.... magari viaggiando oltre la velocità della luce come i neutrini e le particelle subatomiche.... o lungo le stringhe di spazi ad enne.dimensioni....

i cavalli di Mimmo Paladino

Vigilia della festa di S. Antonio a Novoli, stasera si accende il falò, la Fòcara, il fuoco brucerà un giorno e più.
Quest'anno la Fondazione onlus ha affidato il design dei manifesti e una installazione intorno al falò all'artista Mimmo Paladino.

sono 6 cavalli in cartapesta realizzati da stampi in bronzo, alcuni dei quali escono con il busto da dentro il falò.

4 beigè, quello rosso, e uno azzurro

stasera, processione con la statua del santo, poi l'accensione, con fuochi d'artificio, la musica di Roy Paci, in diretta su Pugliachannel e Telenorba

martedì 17, fuoco alla base del falò...