Contributo al carnevale della fisica n. 8

Il tema scelto per il carnevale della fisica di questo mese è "la fisica e l'arte" intesa come letteratura, pittura,  musica, poesia, teatro e cinema. Ad ospitare questa edizione è il blog di Emanuela Zerbinatti.

Lo zen e l'arte della manutenzione della motocicletta 

è un ottimo libro di Robert Pirsig, il titolo non promette nulla sulla fisica, ma vi si parla  (anche) di Henri Poincaré, che ha gettato le basi della scienza del XX secolo. Siamo a fine '800, i primi  anni del novecento sono determinanti per le teorie innovative dello spazio curvo, a quattro o ad enne-dimensioni, il cubismo, l'astrofisica, la scomponibilità della materia, la natura continua (ondulatoria) e discontinua (quantica) delle onde elettromagnetiche.

La differenza tra applicazione e genio, tra essere cavallo da tiro e cavallo da corsa, si esplicita nelle due figure di Mach e di Poincaré. Mach, pur introducendo il trinomio spazio-tempo-velocità continuerà a considerare il piano come rigido, mentre Bolyai già nel 1830 cercando di dimostrare l'assioma delle parallele di Euclide ottenne invece un piano sferoidale a 4 dimensioni.

Poincaré cercava la soluzione delle funzioni Fuchsiane e Kleiniane, le teorie dei gruppi di trasformazione (da cui deriva la topologia), utili per la soluzione dell'equazione differenziale, gruppi non solo continui ma anche discontinui. Come applicare il principio dei gruppi a un cubo che ruota nello spazio? E' vero che le proprietà invariantive sono date dai vertici, lati e facce?

Ma il libro parla di tante domande, di filosofia, di cos'è e come si può trasferire e far capire la qualità, la bellezza, l'aretè, il rta  sanscrito. E, a capitoli alterni, scorre dalla filosofia della scienza a un padre che cerca di ricomporrre il rapporto con suo figlio. Cerca di fare bene le cose quotidiane. Lo zen è anche fare bene il caffè, fare il check up alla moto, sentire il mondo intorno a noi.

Le soluzioni ai problemi  spesso sono lì a portata di mano, in un limbo che attende la svista, un sogno rivelatore. Anche per Poincaré succede così, scendendo dal predellino del tram eccolo il click, il lampo di genio. E via alla scienza moderna,  Riemann, Einstein, Schrodinger, Heisenberg.

Era successo  a De Broglie, che cercando lo schema della struttura atomica si sognò un sistema solare con i pianeti ruotanti intorno al centro.

Il cubismo è un'altra corrente della pittura moderna che prende spunto dalle scoperte scientifiche e dai molti modi di descrivere la realtà. Non si accontenta di una definizione piatta del soggetto, ma propone più messe a fuoco sulle infinite sfaccettature della sua realtà: la visione  non mediata (primitivismo) è più reale della sua vista mediata, a posteriori, razionale. 

Apollinaire negli anni cubisti scrive la poesia "Zone", che ha come centro Parigi, partendo da un punto di vista eccentrico. Trattando del trascorrere del tempo, dal mattino alla sera, offre una visione di un soggetto non mettendo a fuoco su un aspetto, ma partendo dalla sua periferia, dagli oggetti orbitanti intorno al nucleo, inseriti in una visione quadridimensionale.

Qui di seguito trovate alcuni links di computergrafica che descrivono figure geometriche complesse e le loro interazioni nello spazio

Toro

screensavers all' NSF
cubismo e tempo bidimensionale

Escher, cubo con nastri

Ritornando a Pirsig, è un autore che ha avuto un grande successo di pubblico ma non ha pubblicato niente altro di rilevante?  no... ma c'è un suo secondo libro, che riprende le considerazioni filosofiche della voce narrante, e si chiama Lila.
In questo prosieguo, si discute della vita ad enne dimensioni. La vita del singolo individuo è la dimensione di base. Successivamente, l'individuo in relazione con gli altri, fa parte di un aggregato sociale, e la città ne rappresenta la tridimensionalità. Le ragioni individuali vanno in secondo piano rispetto alle ragioni superiori della collettività.

Questa visione della tridimensionalità nella metropoli è ben rappresentata nei filmati di  Brad Kremer, girati su un arco di tempo prolungato e poi proiettati in accelerazione (time lapse). Questo è Hayaku (velocemente) A time lapse journey through Japan, ed è affascinante!!!

Therese Radnitz Cori

Radnize in ceco vuol dire Municipio, luogo di assise della cittadinanza. Esemplare quello della città vecchia di Praga, con la torre dell'orologio.

Teresa Radnitz, sposata Cori, ha ricevuto il nobel per la medicina insieme al marito nel 1947. E' la terza donna in assoluto a ricevere un Nobel nelle scienze, e la prima americana (naturalizzata).
E' loro il merito della scoperta della sintesi del glicogeno durante il metabolismo dello zucchero, attraverso l'enzima esochinasi (ciclo di Cori). In seguito hanno caratterizzato uno degli enzimi chiave, la fosforilasi, su cui tanti studenti hanno preparato l'esame di biochimica.

Gerty Teresa Radnitz nasce a Praga nel 1896. Studia privatamente per poi frequentare il Liceo femminile nel 1906. E' tra le poche donne iscritte a Medicina all'Università di Praga nel 1914. Qui conosce il suo futuro marito, Carl Ferdinand, figlio del Direttore della stazione Biologica Marina di Trieste, e nipote del professore di fisica teorica a Praga, Ferdinand Lippich.  Scoppiata la guerra, parte per il fronte italiano con le truppe austriache come sottotenente sanitario.

Si laureano nel 1920, e nel 1922 si trasferiscono negli Stati Uniti, con posizione di biochimici (Buffalo, NY).

Nel 1931 Cori accetta la posizione di Professore di Farmacologia presso la Washington University Medical School a St. Louis, a condizione che anche la moglie ricopra un incarico in Biochimica  (sarà assistente di ricerca, perchè non volevano donne come professori). Teresa firma 50 pubblicazioni insieme al marito, e altre 11 da sola. Hanno gettato le basi per la comprensione della regolazione ormonale dell'uso del glucosio, insulina-adrenalina, studiando gli effetti dell'ablazione dell'ipofisi e degli estratti ipofisari sui topi.

Teresa muore 10 anni dopo il Nobel, ed è una delle poche donne Nobel in medicina, e ancor  meno vi figurano  le donne europee.

Tra le altre europee, Christiane Nusslein-Volhard, tedesca,  che ha studiato lo sviluppo embrionale del moscerino della frutta,  Dorothy Hodgkin, inglese, di cui ho parlato in un post di marzo, e Rita Levi Montalcini.

Tra quelle meno apprezzate in vita, Barbara Mc Clintock, botanica genetista alla Cornell University nel 1923. A lei il merito della scoperta dei geni saltatori, i transposoni, elementi di DNA estraneo capaci di trasferirsi autonomamente da una posizione all'altra del DNA.

Aveva offerto la sua spiegazione del fatto che le pannochie di mais cambiassero di pigmentazione da una generazione all'altra, non rispettando l'ereditarietà mendeliana dei geni parentali. Le sue conclusioni erano tanto innovative e rivoluzionarie da essere in contrasto con la visione scientifica del tempo, che voleva i geni come entità fisse sui cromosomi, incapaci di spostarsi. Ancora Watson e Crick non avevano dato alla luce la loro struttura del DNA. Il Nobel le venne assegnato nel 1983.

dai giornali

Due notizie raccolte sul Corriere del 10 giugno 2010 e sull'inserto settimanale. Inizio dal secondo, che dedica alla barese Dr.ssa Anna Leonardini 4 pagine sulla sua ricerca  con cellule staminali cardiache e farmaci già applicati al diabete, intitolando "C'è che va all'estero e c'è chi cerca di fare ricerca in Italia". Anna Leonardini ha vinto una borsa di 360.000 euro da parte della Fondazioni Eli Lilly e Monte dei Paschi di Siena.
La seconda notizia ve la riporto per intero

Corriere del Mezzogiorno, giovedì 10 giungo 2010

miscellanea

Due ricercatrici italiane sono attualmente tra le pioniere degli studi sull'epigenetica. Marisa Bartolomei (Pennsylvania School of medicine, Phyladelphia) e Luisa Dandolo (INSERM, Paris). entrambe hanno studiato come un RNA non codificante proteine, H19, influenza l'embriogenesi e viene codificato dal cormosoma materno. Di H19 si conosce sempre di più, che contiene al suo interno due microRNA. Marisa Bartolomei è stata intervistata sul numero di maggio di Biotechniques.

Raffaella Cappelli e Michele Muccini (CNR, Bologna) sono stati menzionati su Nature n. 465 del 6 maggio 2010 per un nuovo materiale, OLET o Organic Light-Emitting Transistor, che è molto più efficiente nel convertire elettricità in luce rispetto all'OLED, alla base della tecnologia dei display luminosi.

Un matrimonio felice
I pioppi crescono molto meglio adattati quando realizzano una simbiosi con il batterio endofita Enterobacter. La spiegazione per questo incremento del 40% sulla crescita, che può essere sfruttato per popolare zone non coltivabili (e proteggere gli ambienti idrogeologicamente instabili) è che i batteri sintetizano gli ormoni di crescita della pianta. In cambio, utilizza nutrienti e zuccheri, con reciproco vantaggio. Lo sfruttamento di colture arboree produrrà vantaggi anche nel campo dei carburanti e biofuels, grazie alla degradazione della lignina in composti organici come l'acido valerico.

Nuove buone anche nel campo del fotovoltaico. Nuovi tipi di pannelli fotovoltaici si potranno produrre su scala industriale con semplici processi di stampaggio.

Ricordi (Camillo)

 Il trapianto del pancreas endocrino - isole di Langerhans.

Camillo Ricordi è stato uno dei pionieri della cura del diabete da insufficienza di insulina, mediante la sostituzione delle cellule endocrine. Negli USA sono stati curati diversi pazienti, con buoni risultati anche nel tempo. Adesso Il Prof. Ricordi è uno dei componenti del comitato medico-scientifico di Thelethon e  dal  2004 ricopre l'incarico di Presidente del Consiglio d'Amministrazione di ISMETT.

L’azienda sanitaria V. Cervello di Palermo è l'azienda all’interno della quale è cresciuta e si è concretizzata l’idea di creare ISMETT.

L’ISMETT (Istituto Mediterraneo per i Trapianti e Terapie ad Alta Specializzazione) nasce come progetto di sperimentazione gestionale (art. 9 bis DL 502/92) nel 1997, grazie ad una partnership tra la Regione Siciliana, attraverso le Aziende Ospedaliere di Palermo "ARNAS Civico" e "Vincenzo Cervello", ed UPMC (University of Pittsburgh Medical Center).

L’UPMC (University of Pittsburgh Medical Center) è una multinazionale sanitaria integrata, con sede a Pittsburgh nello stato della Pennsylvania, e uno dei più importanti sistemi sanitari senza scopo di lucro degli Stati Uniti. Con 48.000 dipendenti 

L’Azienda di Rilievo Nazionale ad Alta Specializzazione (ARNAS) "Civico e Benfratelli – Giovanni Di Cristina – Maurizio Ascoli" di Palermo, è la più grande realtà sanitaria del sud.

Nel 1990 i laboratori di ricerca medica del Policlinico di Verona,  gruppo di trapianti del pancreas ha affiancato il S. Raffaele negli studi sui trapianti. Qui sono state effettuate le prime prove della macchina di estrazione delle isole pancreatiche dall'organo fresco, un dispositivo disegnato dal Prof. Radin. Formato da due semicapsule avvitate insieme, all'interno era allocato un filtro in metallo (sterilizzabile) in cui una metà conteneva il particolato con le isole pancreatiche e  pallini in acciaio per la frantumazione,  messa in contatto con una beuta per la digestione enzimatica a  temperatura controllata, tramite tubi in gomma per il ricircolo azionato da una pompa peristaltica. Lo scopo della struttura medica era quello di trasferire, una volta arrivati organi da donatori deceduti, le isole purificate ai pazienti in attesa di trapianto. La difficoltà maggiore quella di mantenere la sterilità durante i vari passaggi, e inoltre di evitare il rigetto del trapianto con farmaci immunosoppressori. Oggi la possibilità di produrre cellule staminali da far differenziare in isole pancreatiche sta soppiantando questo metodo.

ricordi

Scrivevo un commento sul blog "Dannati Danni" e ne sono uscite fuori delle associazioni di idee, ricordi. Il commento diceva "ricordo un primario di endocrinologia, depresso, a Verona, che inscenò un suicidio in reparto, e invece di tagliarsi l'arteria carotidea si tagliò la vena giugulare, così tanto per farsi soccorrere...".

Sbagli intenzionali, e altri come lapsus freudiani.  Su tutti campeggiano gli sbagli specchio... tu guardi nello specchietto una macchina parcheggiarsi, e il guidatore esce a destra: momento di straniamento, come io sto a sinistra, poi fai più attenzione, ci ragioni e capisci. Sinistro al posto di destro, per intenderci. Tipici errori originati da una lastra, guardata al contrario.  Asportato lobo tiroideo sbagliato (sempre a Verona). L'ultimo in ordine di tempo è stato un intervento ad un testicolo che ha lasciato al suo posto quello col tumore, e dire che le dimensioni in questo caso avrebbero dovuto aiutare...

Poi ci sono gli errori di quelli che proprio non ci vogliono credere, e quindi non ti danno retta. E ti lasciano di stucco.  E' successo ad un ragazzo di 26 anni, di queste parti. Va al pronto soccorso, dice: sono un infermiere, ho i sintomi di un infarto, portatemi in cardiologia", "no, ma che dice, non è niente, lei è dimesso!"

Dopo un'ora, l'attacco vero e  proprio, per fortuna in un altro pronto soccorso, adesso non lavora più come infermiere, ha dovuto cambiare stile di vita, ma è ancora vivo....

carrubi

Avevo acquistato farina di carrube (di semi, ed una confezione di farina di polpa) da usare come addensante in laboratorio. Poi ho visto che è usata molto in cucina, nelle salse e nei dolci. Ho acquistato quindi il cioccolato di Modica, con una elevata percentuale di farina. Buooono...

I semi di carruba sono "un meraviglioso dono della natura", infatti essi rappresentano una miniera inesauribile di una vasta gamma di utilizzazioni industriali. 

L'episperma è molto ricca di acido tannico e di sostanze coloranti, ma la parte più importante del seme è l'endosperma, che è molto ricco di carrubina ad altissima viscosita', ha la proprietà di assorbire fino a 40 volte il suo peso secco. Viene usata quale addensante, legante, stabilizzante, flocculante, sospendente, filmogene, impermeabilizzante, eccipiente, omogeneizzante, agente di sedimentazione, agente di filtrazione, nelle industrie alimentari, tessili, cartarie, etc.

Attualmente la mia gatta fa uso di una pasta a base di questo prodotto naturale, aiuta a stabilizzarle le funzioni intestinali...

  Il nome deriva dall’Arabo Kharrub (o charnub), è una pianta longeva, sempreverde, imponente, può raggiungere i 10-12 m, con suggestiva e vistosa chioma verde scura. Le radici ricavano dalle fessure delle rocce acqua ed elementi nutritivi. I fiori per trasformarsi in frutti impiegano un anno, l’albero dopo la raccolta ha già i fiori per la successiva fruttificazione. Il frutto si sviluppa in primavera per poi maturare in agosto-settembre.

Qui nel Salento, ci sono alberi sparsi nel territorio, ma non una vera coltivazione. Alberi sia maschi (senza cornule) che femmine (le cornule attirano gli animali, e molti preferiscono piantare alberi senza frutto)
Il carrubo preferito da chi vuole un giardino pulito è la pianta maschio, non fruttifica, ed i frutti attirano gli animali, roditori.... da una pianta adulta si possono raccogliere 200 kg in un anno.

Le varietà di carrubo femminili più diffuse in Sicilia sono la "Latinissima", la "Racemosa", la "Morescona", la "Saccarata" e la "Falcata". La prima conosciuta anche con il nome di "Giubiliana" a Scicli, di "Cipriana" a Modica e di "Masculina" a Noto.  Il  frutto, di lunghezza media, è di colore bruno tendente al nero ed è meno zuccherino delle altre cultivar femminili. La "Racemosa" detta anche "Moresca" a Scicli e a Modica, o "Carruba spada" o "Sciabulara" a Noto, è una pianta di sviluppo inferiore. Il frutto, la cui lunghezza media è inferiore a quella delle altre cultivar siciliane, è di colore marrone scuro e con un contenuto zuccherino molto elevato. Il frutto, la cui lunghezza media è inferiore a quella delle altre cultivar siciliane, è di colore marrone scuro e con un contenuto zuccherino molto elevato. La "Morescona", diffusa a Scicli, viene descritta come una sottovarietà della Racemosa, e si distingue da questa solo per la fruttificazione più abbondante e più costante. La "Saccarata" (sinonimi: "Latina", o "Fimminedda" o "Milara") era in passato molto diffusa; oggi è stata abbandonata perché produce meno e saltuariamente rispetto alle altre specie. La pianta ha un portamento maestoso, con ramificazioni fitte e nodose, per cui risulta rivestita da un ricco manto di foglie. La produzione è a grappoli. Il frutto è diritto e leggermente incurvato, e la sua polpa è soffice e pastosa e di color miele con un buon contenuto di zuccheri. La "Falcata" (sinonimi: "Fauciara" a Rosolini o "Francisa") è formata da una pianta di grande sviluppo, la cui produzione è alternante e poco rilevante. I frutti sono a forma di falce, lunghi, poco polposi, poco zuccherini, paragonabili a quelli prodotti dalle piante semiselvatiche. Una varietà di carrubo ermafrodita è l'"Ermafrodita Tantillo", coltivata nella contrada Margioni di Frigintini (fraz. di Modica) nell'azienda Tantillo. La pianta è a portamento assurgente, con internodi lunghi. La produzione è elevata e costante. Le foglie sono di media lunghezza. Il frutto di media lunghezza è costituito da una polpa soffice, di colore chiaro, mediamente zuccherina ed un po' astringente.

Alcuni carrubi sono secolari.

Queste foto sono fatte a Gagliano (incrocio per Castrignano), altri alberi maestosi si trovano nelle campagne di Salignano

sotto: davanti all'ospedale di Gagliano

 Peonia in fiore

numeri in biologia

I numeri e i loro rapporti matematici sono un mezzo con cui vengono presentati i risultati delle ricerche, la rappresentazione degli eventi. In particolare il 3 è un termine di paragone, la riproducibilità di un esperimento (in tutti gli articoli un risultato è creduto quando un esperimento è ripetibile, per tre volte porta ad uguali effetti, ed è verificabile anche presso altri laboratori). Dati 3 numeri leggermente differenti come misura di questi effetti, si calcola quindi il valore medio (rappresentato come l'altezza di un parallelepipedo nei grafici (x, y=fx) e la deviazione standard come un trattino che fluttua sopra e sotto il valore medio come nella figura qui schematizzata: 

 

In statistica la media  (intesa come media "aritmetica")  viene applicata soltanto nella statistica descrittiva

La formula della media aritmetica semplice N è:

somma dei valori (X₁ + X₂ + …. X_n) diviso n  Tradurre la statistica ed il rischio in maniera comprensibile da tutti è un modo per bloggare bene e comunicare la scienza  sostenendo l'evidenza attraverso dati quantitativi, qualitativi, o entrambi.

Rischio Individuale verso rischio nella populazione

spesso abbiamo sentito delle  stima nel corso della vita del tumore al seno nelle donne.  La percentuale fluttua in modo vario a seconda della località, mondo occidentale verso pasei in via dis sviluppo, tra il 3% fino al 14%.

Negli USA, è il 12.7 per cento il numero delle donne che avranno questo tumore ad un certo momento della loro vita.   Questa statistica vien spesso riportata come "una donna in otto avrà un cancro al seno". Per i lettori è difficile comprendere il rischio da questi numeri. L' 80% delle donne americane pensa che una donna su otto sarà così diagnosticata ogni anno.

Riportare la statistica 'una su otto' mis-rappresenta il rischio individuale.

Nel corso della vita, in ogni donna l'attuale rischio di tumore al seno  varia per diversi parametri. 

Negli USA  0.43% delle donne comprese  tra 30 e 39 anni (1 su 233) sarà diagnosticata così.  

Nelle donne  tra 60 e 69 anni, il tasso è di 3.65% (1 su 27).

 Stime di rischio assoluto e rischio relativo.  

 Bisogna scegliere se riportare il rischio assoluto o il rischio relativo, perchè la percezione che ne hanno i lettori li fa apparire sostanzialmente differenti.

Absolute risk è semplicemente la probabilità che qualcosa succeda  (per esempio,  il dato una donna su otto).

  Relative risk è il paragone tra il rischio in due situazioni differenti.

Immaginiamo un ostudio che riporti  un nuovo vaccino sulla frebbe di dengue. Lo studio presenta due gruppi  seguiti, di 1000 Brasiliani che hano avuto il vaccino  o un placebo. Dopo 5 anni, una  persona vaccinata contrae la febbre, comparata a 4 persone non vaccinate.

Il rischio assoluto di avere il dengue  dopo il nuovo vaccino e dello  0.1 %, mentre è dello  0.4 % col placebo. I Titoli riportanti "Nuovo vaccino diminuisce il rischio del dengue dello 0.3 per cento" non danno nessuna notizia.

Per il rischio relativo  il dato è molto diverso. Il nuovo vaccino abbassa il rischio relativo del 75 per cento, comparato al placebo. "Nuovo vaccino diminuisce il rischio del dengue del 75 per cent", è un titolo che riceverà molta attenzione nei lettori Brasiliani.

 Analisi rischi/benefici

Questa differenza puè nella realtà essere molto piccola, dipende da quanto comune sia la malattia. Se una malattia colpisce solo 4 persone su un milione, diminuire il rischio del 75% salverà solo  tre persone su un milione. (Fonte: SciDevNet)

Matematica statistica per biologi

Alcune funzioni, calcolabili con un software di statistica, per affermare la significatività dei dati ottenuti (dati statistici vengono richiesti nelle pubblicazioni)

 Il test t di Student viene sempre calcolato sui dati per convalidare i risultati biologici, come una  verifica d'ipotesi su un valor medio  

la varianza di una variabile aleatoria X è un numero Var(X) che fornisce una misura di quanto siano vari i valori assunti dalla variabile, ovvero di quanto si discostino dalla media

La deviazione standard (in inglese: standard deviation) o scarto tipo o scarto quadratico medio è  derivato direttamente dalla varianza, misura la dispersione dei dati intorno al valore atteso.  In statistica la precisione  si può esprimere come deviazione standard, viene rappresentato con la lettera greca σigma.

Significance test

p < 0,005. P inferiore al 0.5%.

In statistica inferenziale il valore p (o p-value, in inglese) di un test di verifica d'ipotesi condotto indica la probabilità di ottenere un risultato pari o più estremo di quello osservato, supposta vera l'ipotesi nulla (l'ipotesi sulla quale si conduce il test). Talvolta viene anche chiamato livello di significatività osservato.

Per condurre un test statistico è importante fissare il livello di significatività prima di calcolare il valore p. Se il valore p venisse calcolato per primo, lo sperimentatore saprebbe quali valori per il livello di significatività conducono ad accettare o rifiutare l'ipotesi nulla, e potrebbe scegliere il livello in funzione del risultato desiderato.

Il valore p viene utilizzato per fornire maggiori informazioni su un test rispetto all'accettazione o al rifiuto per un certo livello di significatività.

Sia, per esempio, 3% (o 0,03) il valore p di un test. Il test condotto con un rischio di errore (o livello di significatività) del 5% induce allora a rifiutare l'ipotesi nulla, mentre lo stesso test condotto con un rischio di errore del 2% induce a non rifiutare l'ipotesi nulla. 

La conclusione "il valore p è 3%" contiene più informazioni delle sole "ipotesi rifiutata con significatività 5%" o "accettata con significatività 2%".

Il Rischio riguarda il valore atteso di uno o più risultati di uno o più eventi futuri. Il rischio, come valore di questi risultati, può essere negativo (downside risk: il sopraggiungere di un costo aggiuntivo), oppure positivo (upside risk: mancato raggiungimento di un beneficio atteso). L’uso generale tende a mettere a fuoco solo i danni che possono sopraggiungere dai futuri eventi.

Catalpa fiorita

Ecco un incontro inaspettato durante la pausa pranzo....

la Catalpa in fiore ha un profumo intenso, che disperso nell'aria sembra inebriante
questo esemplare di qualche decennio presenta ancora gli acheni dell'anno trascorso

si trova vicino al museo dell'ambiente ed alla mensa, sul percorso interno del campus Ecotekne.

sinestesie

La sinestesia descrive una associazione tra due sensi, per cui al suono di una musica si possono percepire colori, o sapori, e viceversa. Sono fenomeni circoscritti a  poche persone dalla spiccata sensibilità, (1 su 1000), che sono latenti nel resto della popolazione, si potrebbero sviluppare diventandone consapevoli fin da piccoli, concentrandovi l'attenzione con l'esercizio (qui un post in un blog inglese ed uno molto artistico in tedesco).Ci sono siti web che offrono un test per la sinestesia, altri siti informano su chi ne ha sofferto o avuto aiuti (musicisti come Michael Torke, Skriabin, Rimsky Korsakov, e scrittori come Nabokov).
Libro divulgativo, anche su amazon: The frog that croaked blue

Già la pratica di abbinare numeri o nomi da ricordare a colori è diffusa, basata sulla facilità con cui i sensi aiutano a richiamare le cose memorizzate per associazione (oppure descrivendo un percorso nello spazio, nelle camere del proprio appartamento, ecc...).

La forma più comune di sinestesia è quella grafema-colore, dato che i rispettivi centri cerebrali sono molto vicini.

Nelle aree 1, 2, e 3 della corteccia parietale che confina con lobo temporale, è possibile riscontrare una rappresentazione somatotopica di tutte le diverse parti del corpo umano, che prende il nome di homunculus sensitivo:  questa è una mappa dei territori corticali che vengono eccitati dagli stimoli provenienti da una data zona cutanea.

Le aree corticali deputate alla ricezione degli stimoli provenienti da viso, lingua,  labbra e  mano (polpastrelli, mentre il pollice è più rappresentato per l'area motoria) sono naturalmente molto grandi, mentre quelle assegnate al tronco ed alle gambe appaiono molto più piccole della reale estensione corporea di questi territori:  il corpo visto in proiezione appare sporporzionato.

L'area visiva primaria (in blu) occupa la posizione dell'area 17 nella classificazione di Brodmann, sul lobo occipitale, e rappresenta l'area corticale alla quale giungono le afferenze provenienti dalla retina.

L'area acustica (o uditiva) primaria (in viola) è posta sulla faccia laterale del lobo temporale e corrisponde all'area 41 di Brodmann. Ad essa giungono la maggior parte delle afferenze della via acustica centrale. In direzione laterale essa continua con l'area acustica (o uditiva) secondaria (area 42).

L'area gustativa (in giallo), identificata nell'area 43 del lobo dell'insula, è considerata uno dei centri a cui afferiscono gli stimoli della sensibilità gustativa. Essa peraltro non è il centro principale, poiché è stato dimostrato come la maggior parte degli stimoli di natura gustativa giungano all'area somestesica primaria.

Tutto questo descrive la ricezione dei segnali sensoriali e della loro elaborazione.
Ma come avviene la percezione dei sapori?

Attraverso cellule specializzate nelle papille gustative, che producono dimeri di 2 tipi di recettore, T1R e T2R, che sono proteine di membrana dette GPCR, tradotto in Recettori abbinati a proteine G. La presenza della GTPasi assicura la trasduzione del segnale in forma di attivazione di  canali ionici (PKD1L3 o PKD2L1) che muovono il calcio o il sodio, e di una fosfolipasi (PLC-beta2) che produce un lipide di segnale.

I 5 gusti percepiti sono: salato, dolce, amaro, acido e saporito (umami, sapore dato da amminoacidi come il glutammato di sodio e da nucleotidi monofosfato come inosina o guanina).

Per il sapore amaro ho già descritto un polimorfismo genico ben distribuito nella popolazione ed un test per differenziare i portatori dei due alleli.
Il primo che ha descritto le basi molecolari della percezione dei sapori è stato Charles Zucker, allora professore alla UC-San Diego, ed ora a capo della Senomyx.

Ogni papilla gustativa contiene diferrenti tipi di cellule che sono i sensori per i 5 sapori. Analizzando i geni espressi, Zucker isolò due geni  ignoti, e li chiamò T1R1 e T1R2. Scoprì  che non funzionavano separatamente, ma che si associavano ad un ulteriore recettore che chiamò T1R3. Il sapore dolce viene percepito dal dimero T1R2/T1R3. Il sapore umami d T1R1/T1R3. 

Queste scoperte sono avvenute anche grazie a studi su animali, in particolare su topi che non percepivano il sapore dolce perchè T1R3 era mutato (comparando la sequenza con quella presente nei topi che si nutrivano di zucchero). Nei felini, che non percepiscono il sapore dolce, si è creata una mutazione che risale ai tempi della divergenza di specie.

Zero Coke o Diet Coke

La Senomyx si occupa di modulatori del gusto, ossia sostanze da addizionare in minima quantità negli alimenti, additivi che aumentano la percezione del dolce o del salato, o  annullano il sapore amaro.

Questo grazie a tests in vitro sui recettori, hanno studiato 500000 prodotti chimici sia naturali che di sintesi, che non hanno un sapore da soli che che possono cambiare la percezione di altre sostanze.

Di questi studi si sono già avvalse aziende come la Coca-Cola (commercializzazione di Zero Coke con basso contenuti di zuccheri naturali, al posto della Diet Coke addizionata di dolcificanti chimici), la Nestlè (esaltatori di sapore nei chips di patatine), e altre se ne avvarranno nei prossimi mesi (Givaudan).

Una conseguenza positiva è l'assunzione di meno calorie e meno sale. Questo da solo non basta, è però necessario un controllo sulla quantità di cibo introdotto (senso della sazietà, senso dell'appagamento).

Magari approfittando della sinestesia, potremmo ascoltare musica a tavola, oppure guardare quadri, o rievocare insieme memorie. Il gusto non solo come sensazione a sè stante, ma come integrazione tra corpo fisico e mente, esperienza, socializzazione. Insomma, meno solipsisti, monadi isolate, e più condivisione.

eterocefalo glabro

Talpa senza pelo

Questo roditore diffuso nell'area geografica Somalia, Kenia ed Etiopia ha due interessanti proprietà.
Si tratta di un animale sociale, con funzioni precise (soldati, operai, reali) che vive in colonie di 200-300 individui, con una femmina fertile e 2-3 maschi fecondanti.
La seconda proprietà è che resiste allo sviluppo di tumori.
Hypersensitivity to contact inhibition provides a clue to cancer resistance of naked mole-rat
Articolo uscito su PNAS, del gruppo di Vera Gorbunova alla Rochester University, spiega questa proprietà con la capacità delle cellule di stabilire una inibizione da contatto, che impedisce, nelle cellule in coltura, di sovrapporsi e di muoversi, ma determina un blocco della proliferazione. Proprio questa proprietà viene meno nelle cellule tumorali.

 La talpa senza pelo riesce a vivere fino a 28 anni, ed in buona salute...

 Il secondo articolo riguarda malattie del sistema nervoso quali l'autismo e la schizofrenia.

 Premio Cozzarelli 2006, questo articolo mostra per la prima volta la correlazione tra un oncogene, che quando è attivato è coinvolto nella formazione di tumori solidi, e la sua assenza o diminuzione in malattie come l'autismo.

A genetic variant that disrupts MET transcription is associated with autism, 

si tratta di una collaborazione tra la Vanderbilt University e l'Università di Napoli, il Campo Biomedico di Roma, la Fondazione Santa Lucia, e l'IRCCS di Troina, Enna. 

Questo articolo ha fatto da apripista per i nuovi lavori su MET ed il suo coinvolgimento in altre malattie degenerative della neurocognizione.

Association of Genetic Variation in the MET Proto-Oncogene With Schizophrenia and General Cognitive Ability

Candidate Gene Studies in the GWAS Era: The MET Proto-Oncogene, Neurocognition, and Schizophrenia

 

deficienza di vitamina B1 negli uccelli selvatici

Il premio Cozzarelli è stato creato nel 2005 in onore del deceduto Editore in capo (Nicholas Cozzarelli) del prestigioso giornale PNAS (Proceedings of National Academy of Science USA). Ogni anno si premiano 5 lavori scientifici di differenti aree, dalla biologia all'ecologia alle scienze fisiche.
In questo post sono descritti 2 dei lavori premiati nel 2009.

Moria di uccelli nel mar Baltico rotto il ciclo della vitamina B1, di Lennart Balk e colleghi:Wild birds of declining European species are dying from a thiamine deficiency syndrome
Gli uccelli non riescono a volare e non riescon oad aprire il becco...
Gli autori hanno studiato il gabbiano e altri uccelli che vivono vicino ad aree del nord, tra Islanda e Svezia, che non riuscivano a volare o mostravano tremori muscolari.
Il gabbiano reale, herring gull (Larus argentatus), lo storno, common starling (Sturnus vulgaris), l'edredone, common eider (Somateria mollissima), l' oca, Canada goose (Branta canadensis), altri gabbiani come common black-headed gull (Chroicocephalus ridibundus), mew gull (Larus canus), great black-backed gull (Larus marinus), cornacchia grigia, hooded crow (Corvus cornix), ballerina bianca, white wagtail (Motacilla alba), balia nera, pied flycatcher (Ficedula hypoleuca) fringuello, chaffinch (Fringilla coelebs), rondine, barn swallow (Hirundo rustica), verdone, greenfinch (Carduelis chloris), zigolo giallo, yellowhammer (Emberiza citrinella).
In seguito ad iniezione muscolare di tiamina (la vitamina B1 la cui deficienza negli uomini provoca il beri-beri e problemi neurologici) gli uccelli riprendevano il controllo delle ali e dei muscoli.


La natura della disfunzione viene attribuita ad una sindrome di malassorbimento, per cui l'apparato digerente infiammato non assorbe la vitamina ed va spesso sotto attacco del botulino (è presente anche una immunodeficienza). E' probabile che composti chimici a base di azoto e/o di zolfo danneggino le proteine delle cellule intestinali.
In un reportage diverso, ma per certe sensazioni assimilabile, i media hanno descritto un'anomalia negli ibis con la cresta, in fase di cova hanno eliminato 2 uova su tre spostandole fuori dal nido...

Il secondo lavoro che mi interessa è di Woodward e colleghi,

Identification of a urate transporter, ABCG2, with a common functional polymorphism causing gout.

La gotta è una malattia collegata all'alimentazione ricca in proteine propria dei ceti benestanti. Questo lavoro mostra come ci sia una componente ereditaria a cui attribuiscono il 10% dei casi, che presenta un trasportatore mutato dell'acido urico.
l'analisi del sangue può in prima istanza portare ad una diagnosi di gotta.... però è meglio ripeterla dopo qualche giorno, può trattarsi solo di un accumulo temporaneo dovuto alla alimentazione. Non bisogna mangiare troppo spesso pollo contenente la pelle, per l'eccesso di amminoacidi poveri...

gita scolastica

L'Istituto scientifico sperimentale di una località in provincia in Lecce aveva organizzato la gita scolastica a Parigi.
Per non gravare sui costi, avevano scelto di spostarsi con 2 autobus, facendo due soste intermedie (Aosta, all'andata, ad Acqui Terme (Al) al ritorno, per un totale di 3 notti a Parigi, con spostamenti per i musei garantiti.
L'insegnante di matematica autorevole, con carisma e fascino maschile, e mia cognata in qualità di docente  di  altra classe ( età media 17-18 anni). Partenza: ore 4 a.m. del sabato (precedente), ritorno ore 3,30 del sabato appena passato.
Risultati ottenuti (i più eclatanti):
multa di 370 euro per fumo in camera non permesso...
rimprovero per allestimento panini da consumare dopo la colazione....
mancate visite musei per data non riservata alle scolaresche...
Una gemma perlomeno è stato l'incontro con Renato Giuliani, di cui parlo nei post precedenti

Il precedente spettacolo, l'Odissea, qui il volantino di uno dei tanti teatri della periferia parigina...

L'allestimento della Tempesta più memorabile è stato quello nei giardini di una villa a Veronetta realizzato dal padre di Irina, Peter Brook. Sabbia come palco, uso di bastoni, acrobatica, e bravi attori, di colore.
Questa nuova piece è stata replicata nella capitale e nelle principali città, e la recensione in lingua ne descrive alcuni punti di forza.
”… questi nostri attori erano tutti spiriti e si sono dissolti nell’aria, nell’aria sottile…
Come la scena priva di sostanza era svanita, tutto svanirà senza lasciar traccia.
Noi siamo fatti della stessa materia di cui sono fatti i sogni e la nostra breve vita è circondata da sonno”


La Tempesta, rappresentata per la prima volta nel 1611, è considerata l’ultima opera interamente attribuibile a Shakespeare. Poiché  morì nel 1616,esso rappresenta una sorta di suo testamento umano e artistico. Il personaggio di Prospero è considerato l’alter-ego di Shakespeare e ad esso viene affidato il suo estremo saluto e il congedo dal teatro “Ora i miei incantesimi / si sono tutti spenti / la forza che possiedo è solo mia, ed è poca / ora sta a voi…).

LA TRAMA: FAVOLA E SOGNO
Il tema dell’opera gira intorno al potere e alla cupidigia che esso genera. E’la storia di Prospero, duca di Milano,defraudato dal fratello e da esso confinato su un’isola deserta insieme alla figlia Miranda. Al servizio di Prospero troviamo Ariel,spirito dell’aria e Calibano,una strana forma di essere, mezzo uomo e mezzo pesce.
Prospero è uomo di scienza e di magia e, proprio grazie a queste doti, ha il potere di scatenare una tempesta allo scopo di far naufragare la nave che trasporta i suoi nemici e che casualmente transita in prossimità dell’isola. Dopo il naufragio l’azione di Prospero sulle sue malcapitate vittime sarà spietata. Prospero è il burattinaio; tutti gli altri vivono,parlano e decidono pilotati dai fili del grande mago. Oppressi e oppressori, padroni e schiavi, regnanti e vassalli che cercano il proprio riscatto non già percorrendo vie morali, ma anch’essi nutriti dal germe della cupidigia, del potere. Prospero non si sottrae alle schermaglie della stessa lotta e alla tentazione di mostrare le potenzialità distruttive della sua sete di vendetta, del suo bisogno di potere. L’obiettivo è riconquistare il suo ducato defraudato con l’inganno dal fratello: questo è sacrosanto, le vittime delle sue torture meritano la punizione, ma sempre di soprusi e torture si tratta.Il suo animo sconvolto dalla sete di vendetta si placherà solo a obiettivo raggiunto e, sorprendentemente, volgerà verso una rinnovata calma e verso il perdono.
Le azioni del grande mago si concluderanno, perciò, in un finale da favola, perché “… a nessuno è stato torto un solo capello” e quindi le torture e i soprusi sono stati solo un sogno perché”…siamo fatti della stessa sostanza dei sogni…” Favola e sogno,dunque,territori nei quali non c’è spazio per colori definiti e personaggi psicologicamente strutturati.

Laboratorio di Microbiologia

Uno degli autori che riescono ad avvicinarci alla magia ed alla bellezza della matematica è Carlo Sintini. Da un vecchio libro (Matemagica e giochi matematici, edizioni Oscar Mondadori 1982) riprendo questo quiz come preambolo alla descrizione delle tecniche di  laboratorio di microbiologia che sono universalmente usate.
Questo post intende partecipare al Carnevale della Matematica di Aprile, coordinato questo mese dal blog di Gravità Zero.
Il quiz in questione è: La colonia di batteri
Dentro una provetta c'è una coltura di batteri. Sapendo che essi aumentano del 10% ogni minuto, e che inizialmente erano mille, cercate di stabilire se dopo tre ore essi sono divenuti:
1) meno di un milione;
2) fra un milione ed un miliardo;
3) più di un miliardo.
spiegando anche il perchè.

Prendo spunto da questo gioco perchè inoculare un terreno di coltura con un campione biologico è quanto mai comune, il pane quotidiano della ricerca. E' la linea di demarcazione del mondo microbiologico, che divide i batteri coltivabili da quelli che non riusciamo a coltivare (vuoi perchè hanno requisiti di nutrienti che non conosciamo, vuoi perchè sono stimolati a sopravvivere dall'ambiente in cui vivono, tra cui migliaia di altre specie batteriche e i loro prodotti, proteine, metaboliti, e fattori di crescita).
Se la specie batterica è in grado di crescere, la domanda successiva è:
in presenza di ossigeno / in anaerobiosi / in entrambi gli ambienti
La terza proprietà che si può constatare, utilizzando un termostato o empiricamente ponendo la provetta in ambienti a diverse temperature, è quella della termofilia. Batteri che crescono anche a basse temperature sono detti psicrofili, i batteri che crescono a temperatura ambiente sono i più comuni, e quelli che crescono sopra i 37 gradi sono detti termofili.
Stafilococco equus, S. xilosus, sono usati come starter nella salsiccia stagionata  posta a maturare in ambiente cantina, a 15 gradi; anche gli starters dei formaggi, che maturano in ambiente cantina, come gli Enterococchi, il Lattobacillus casei  ed il rhamnosus (omofermentanti), L. fermentum, L. kefiri, L. brevis (eterofermentanti, producono bolle di gas).
Gli starters temofili sono sfruttati nella produzioni di yogurth, del parmigiano, e di  formaggi a pasta filata (mozzarella), a pasta cotta o semicotta (caciocavallo).
Nella microbiologia alimentare, questi starters commerciali e/o naturali sono straordinari. Resistono a temperature a cui gli enterobatteri (E. coli, salmonelle) soccombono; infatti il latte viene  termizzato a 72-75 gradi centigradi per alcuni minuti in caldaia per bloccare i batteri indesiderati (o trattato in centrale per pochi secondi per dare il latte in commercio, comune o ultrafiltrato) eppure i lattobacilli sono ancora vivi, magari stressati ma in grado di svolgere il loro ruolo alimentare e la popolazione si sviluppa in pochi giorni per procedere alla maturazione del formaggio tramite le proteasi e lipasi, e successivamente con l'autolisi dei batteri stessi.
Sui batteri termofili, un mondo a parte è quello dei batteri che vivono in ambienti estremi: ad elevate temperature (Pyrococcus furiosus, Sulfolobus solfataricus), il filum Thermus che contiene molti Deinococchi, tra cui quelli che sopravvivono alle radiazioni (Deinococcus radiodurans). Questi batteri producono proteine strutturate a operare ad elevate temperature. Una di queste, l'enzima Taq di Thermus aquaticus,  copia ed amplifica filamenti di DNA nella PCR, Reazione a catena della polimerasi, che permette le analisi genetiche anche in presenza di minimi campioni di saliva.

Tornando alla domanda del gioco, supponiamo di essere in presenza di  un batterio coliforme, come ne vengono usati in biologia molecolare per produrre plasmidi ricombinanti, ossia un E. coli che abbia alcune modificazioni che ne permettono la sopravvivenza  su terreni di selezione. La metodica prevede la trasformazione delle cellule (modificando la permeabilità delle membrane, il plasmide entra in un piccolo numero di cellule) e una precoltura in tubo per una notte. Al mattino successivo, nel tubo si forma un pellet visibile, segno che le cellule sono cresciute. I batteri vengono trasferiti su piastra di selezione, contenente X-gal, un precursore che viene trasformato in colore blu solo dai batteri con il plasmide.
Sulla piastra, preleviamo ogni singola colonia blu e la trasferiamo in coltura. Queste cellule sono lisate ed il DNA plasmidico analizzato per verificare che contenga la trasformazione genica che si vuole studiare.
Una volta verificata l'identita delle cellule (le colonie che contengono il materiale genetico che si vuole amplificare) la colonia viene moltiplicata in coltura in beute da litro.
A questo scopo occorre avere a disposizione un incubatore /agitatore, oppure una stufa termostatata in cui viene alloggiato un agitatore rotante, il quale, tacendo ruotare la beuta fortemente, permette l'aerazione del terreno  facilitando la moltiplicazione delle cellule.
Si calcola empiricamente che dopo 5-6 ore le cellule abbiano raggiunto la densità desiderata. Per verificare che siano cresciute, si effettua una lettura della densità allo spettrofotometro, posizionando il monocromatore alla lunghezza di 600 nanometri (vedi post precedente). Quando la densità ottica supera 0.4-0.6 in assorbanza, si ferma la crescita e si centrifugano le cellule, che si lisano subito o si conservano congelate per procedere in un altro momento nel recupero del plasmide contenente il gene di interesse.
La microbiologia alimentare presenta requisiti molto differenti da questo metodo qui presentato. A parte i lieviti, molti batteri alimentari sono anaerobi, si moltiplicano in terreni con esigenze nutritive particolari (tween-80 o acido oleico, amminoacidi, sali a diverse percentuali), sopravvivono in terreno liquido ma non vivono a lungo su piastra, nonostante l'assenza di ossigeno e la temperatura di elezione). Pertanto, è necessario allestire  stocks di colture batteriche congelati a - 80 gradi in presenza di glicerolo, che preserva dalla rottura delle strutture e dal congelamento.
D'altra parte, queste tecniche sono giunte fino a noi dai tempi antichi, come la produzione di latte acido, burro, formaggio, e del kefir, e non richiedono che elementari attenzioni, come evitare la contaminazione dell'inoculo che viene trasferito da produzione a produzione.


Risposta al gioco: 3. Dato n il numero iniziale, ed n alla 180 il numero finale,
n alla 180 =11/10 n alla 179 .....=(11/10) elevato a 180 = 28 milioni e rotti di enne, ossia 28 miliardi.

Buona Pasqua!

 

La primavera è ad un buon stato di avanzamento. Da qualche giorno le temperature sono miti e si può girare in maglietta.

Siamo nella settimana di Pasqua, così l'argomento del post è Tradizioni pasquali nel Salento

A parte le processioni del Venerdì Santo (Cerfignano, Taranto, Gallipoli) e la domenica con le chiese aperte (Gallipoli, visite guidate) sono molto sentite le tradizioni culinarie.

nel Salento per le feste pasquali  si preparano le puddhiche e i panarieddhi, sono forme di pane lavorato a rotolo e disposto intorno ad un uovo al centro, pane normale o all'olio o semidolce, (panariello perchè ha la forma di un cestino)  al centro c'è l' uovo, lesso, e infornato e cotto su pietra
sulla tavola di Pasqua si porta l'agnello di pasta di mandorle,
un primo di  ravioli  col brodo di lesso
 e fave fresche con formaggio pecorino, o cacioricotta, o ricotta marsotica (cruda o fatta a polpette)
la scorsa settimana ci sono state le tavolate di S. Giuseppe, i piatti apparecchiati per i pellegrini con "ciceri e tria",  pasta tipo maltagliati, una parte lessa ed una parte fritta, condita con ceci