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Fisica

5 errori che facciamo sull’ evoluzione

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Il 12 febbraio è l’anniversario della nascita di Charles Darwin e, come ogni anno, la ricorrenza è l’occasione per riaffermare pubblicamente l’attualità degli studi e dell’insegnamento dell’evoluzione attraverso gli eventi Darwin Day. I Darwin Day italiani sono segnalati dal portale dell’evoluzione Pikaia, mentre il sito dell’International Darwin Day Foundation mostra gli eventi in tutto il mondo.

Per gli obiettivi che si pone la celebrazione, questo Darwin Day è forse il più significativo degli ultimi anni: dopo l’elezione di Trump negli Usa si sono intensificati i tentativi di indebolire l’insegnamento dell’evoluzione, mentre anche in Europa, a lungo considerata relativamente immune a questo tipo di antiscienza, il creazionismo continua ad avanzare.

Eppure, se molto spesso fraintendiamo alcuni aspetti dell’evoluzione non è necessariamente colpa della propaganda creazionista (che di questi tempi qualcuno forse chiamarebbe post-verità). Buona parte degli errori che facciamo sono molto probabilmente dovuti a come ragiona e comunica la nostra specie. Per esempio l’idea (errata) dell’evoluzione come progresso, che a volte ci fa paragonare gli organismi a tecnologie, è molto diffusa anche perché siamo naturalmente portati ad attribuire un fine a quello che ci circonda. In occasione del Darwin Day proviamo allora a raccontare altri 5 errori comuni che facciamo sull’evoluzione.

1. L’evoluzione NON spiega l’origine della vita
Charles Darwin
 e Alfred Russel Wallace erano dei geni e la loro teoria, opportunamente aggiornata, è in grado di spiegare la diversità della vita sul nostro pianeta.

Quello che non spiega, invece, è come sia nata la vita. Gli scienziati non hanno dubbi che i primissimi organismi terrestri siano stati immediatamente sottoposti ai meccanismi evolutivi, e che quello che vediamo intorno a noi sia il risultato di quella che Darwin chiamava “discendenza con modificazioni”. Ma senza la materia prima, l’evoluzione biologica non può avere luogo. Com’è nata allora la vita? La realtà è che ancora non lo sappiamo. In generale, gli scienziati parlano di abiogenesi: sulla Terra primordiale processi naturali hanno probabilmente portato ai composti chimici alla base della vita, e in centinaia di milioni di anni questi si sarebbero auto-organizzati in sistemi molecolari in grado di replicarsi e mantenere un metabolismo, cioè le prime forme di vita. Viene usato a questo proposito anche il termine evoluzione chimica, perché si può comunque immaginare un processo graduale, dove magari alcuni sistemi sono diventati predominanti, ma si tratta di qualcosa di ben distinto dall’evoluzione biologica di Darwin e Wallace: come detto l’origine della vita è un problema scientifico aperto.

2. NON ci siamo evoluti per caso
Diversi creazionisti credono che secondo i biologi il cambiamento degli esseri viventi sia dovuto al puro caso, e spesso a loro supporto citano un esempio del celebre astronomo Fred Hoyle: se un tornado passasse sopra un deposito di rottami, quali sono le probabilità che il risultato sia un Boeing 747 perfettamente funzionante? In realtà l’esempio (ampiamente demolito) di Hoyle riguardava l’abiogenesi, ma argomenti di questo tipo risalgono addirittura ai tempi di Darwin.

Il caso ha una grande importanza nell’evoluzione, ma dire che l’evoluzione è un processo casuale è errato; allo stesso tempo è errato affermare che è un processo dove il caso non conta nulla. Sì, le mutazioni del dna sono in genere definite casuali, nel senso che l’emergere di una certa mutazione non dipende dai bisogni dell’individuo o della specie. Ma la selezione naturale (come quella sessuale) è l’opposto del caso: l’adattamento è reso possibile da questo onnipresente filtro che nel tempo modifica il patrimonio genetico delle popolazioni. Non è affatto un caso se alcune delle (rare) mutazioni che permettono agli individui di lasciare più discendenti si diffondono.

 

evoluzione

 

3. L’evoluzione È osservabile
Si dice che l’evoluzione sia lenta e graduale, e che per questo non è possibile osservarla direttamente. In realtà è vero che l’evoluzione è graduale e molti cambiamenti avvengono nella scala dei tempi geologici, ma esistono molti casi nei quali è possibile osservare l’evoluzione in diretta, o quasi. Usando organismi che si riproducono molto velocemente, come i batteri, gli scienziati possono osservare in laboratorio la selezione naturale e le altre forze dell’evoluzione, come nel caso del E. coli Long-Term Evolution Experiment (Ltee) cominciato dal microbiologo Richard Lensky (Michigan State University) nel 1988. Rapidi adattamenti sono osservabili anche fuori dai laboratori: la resistenza dei batteri agli antibiotici è forse l’esempio più immediato, ma tutti i patogeni, dagli insetti ai funghi, sviluppano rapidamente ceppi resistenti a tutte le nostre contromisure. Anche i vertebrati possono cambiare nel giro di pochi decenni, e in tutto il mondo stiamo già assistendo agli adattamenti dovuti al cambio climatico.

4. Gli esseri umani NON hanno smesso di evolversi
Nel 2013 il divulgatore britannico David Attenborough ha affermato che, almeno nei paesi più sviluppati, l’evoluzione umana si sarebbe fermata: medicina ed elevati livelli di benessere avrebbero eliminato la lotta per la sopravvivenza, e di conseguenza l’evoluzione. Non è chiaro come un divulgatore tanto preparato abbia potuto fare un tale scivolone, ma i biologi non hanno tardato a replicare. Sì, indiscutibilmente la specie umana sta continuando a evolversi, anche nelle società dove quasi tutti raggiungono tranquillamente fino all’età riproduttiva. Non è infatti necessario che molti individui non sopravvivano perché l’evoluzione avvenga: finché alcuni faranno più figli di altri, finché continueremo a scegliere (quindi in maniera non casuale) se e con chi riprodurci, e finché l’ambiente intorno a noi continuerà a mutare, il dna delle popolazioni continuerà a cambiare e l’evoluzione continuerà la sua strada.

5. L’adattamento perfetto NON esiste
Quando volte guardando un documentario abbiamo sentito il narratore affermare che un certo organismo era “perfettamente adattato”? Sicuramente i risultati della selezione naturale possono farci rimanere a bocca aperta, ma i biologi sanno che la perfezione non è un concetto applicabile agli esseri viventi. Come spiega Marco Ferrari nel libro l’Evoluzione è ovunque (Codice, 2015) anche i più stupefacenti adattamenti sono frutto di compromessi, non c’è spazio per assoluti:

“Per diventare una macchina da predazione, l’evoluzione del ghepardo ha dovuto obbedire a numerosi compromessi che derivano da spinte evolutive differenti. Quelle che portano alla velocità evolverebbero strutture per farlo correre il più rapidamente possibile, ma “coabitano” con altre, come robustezza o capacità riproduttiva. Il risultato sono caratteristiche a metà strada tra le une e le altre. […] Non può esistere, quindi, un ghepardo velocissimo e fortissimo”.

Le stesse considerazioni sono valide per qualunque specie, anche la nostra. Basta pensare alla nostra postura eretta con andatura bipede, celebrata come un traguardo nella famosa (e antiscientifica) icona La marcia del progresso: rispetto alle altre scimmie gli umani hanno pelvi più strette, una caratteristica che rende il parto più rischioso, anche a causa della grandezza del nostro cervello. Un bacino ancora più stretto, spiega Ferrari, faciliterebbe la corsa, ma renderebbe impossibile la riproduzione, quindi quello che osserviamo è il risultato di un compromesso tra diverse spinte evolutive.





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Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

Fisica

Ai teorici dell’inflazione cosmica la medaglia Dirac 2019 dell’ICTP

Il riconoscimento istituito dal Centro Internazionale di Fisica Teorica “Abdus Salam” di Trieste è andato a Viatcheslav Mukhanov, Alexei Starobinsky e Rashid Sunyaev

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La medaglia e il premio Dirac dell’ICTP di Trieste di quest’anno sono stati assegnati a tre fisici la cui ricerca ha avuto un profondo impatto sulla cosmologia moderna. Viatcheslav Mukhanov (della Ludwig Maximilian University di Monaco), Alexei Starobinsky (del Landau Institute for Theoretical Physics di Mosca) e Rashid Sunyaev (del Max Planck Institute for Astrophysics di Garching in Germania) condividono il riconoscimento per “il loro eccezionale contributo alla fisica della radiazione cosmica di fondo (CMB, dall’inglese “Cosmic Microwave Background”) con implicazioni, confermate dagli esperimenti, che hanno contribuito a trasformare la cosmologia in una disciplina scientifica precisa, combinando la fisica a scala microscopica con la struttura a grande scala dell’universo”.

Tutti e tre i vincitori hanno contribuito durante la loro carriera in maniera significativa alla comprensione dell’Universo primordiale nel contesto della teoria cosmologica dell’inflazione.

Il CMB è una debole radiazione cosmica di fondo che permea tutto lo spazio. Nel modello del Big Bang, il CMB è una radiazione elettromagnetica residua, originata in una fase iniziale dell’universo, che può essere rilevata con un radiotelescopio sufficientemente sensibile. Scoperta per caso nel 1964 da due radioastronomi, Arno Penzias e Robert Wilson, è una delle principali prove della teoria del Big Bang per l’origine dell’universo.

Secondo la teoria cosmologica dell’inflazione, l’universo ha subito un’espansione esponenziale in un tempo estremamente breve, da 10-36 secondi a 10-33 secondi circa dopo la singolarità del Big Bang, detto “epoca dell’inflazione”. A tale fase è seguita un’ulteriore espansione dell’universo, molto più lenta, che continua ancora oggi.

Alexei Starobinsky fu uno dei primi a proporre una teoria dell’inflazione verso la fine degli anni ’70 del secolo scorso che fu poi ulteriormente sviluppata negli anni seguenti, con importanti contributi dagli studi portati avanti da Viatcheslav Mukhanov e da altri negli anni ‘80. Rashid Sunyaev, inoltre, aveva predetto la presenza di picchi acustici nel CMB già negli anni ‘70 e ha poi contribuito largamente agli esperimenti che hanno testato questi modelli. La teoria dell’inflazione è tuttora considerata uno dei contributi più rilevanti all’astrofisica e alla cosmologia moderne poiché non solo spiega molte proprietà dell’universo come lo conosciamo, come ad esempio il fatto che sia uniforme e piatto, ma fornisce anche una teoria per le fluttuazioni primordiali, che nessun altro modello ha ancora spiegato. Nel quadro della relatività generale e della teoria quantistica dei campi, la teoria dell’inflazione descrive queste fluttuazioni come derivanti da effetti quantistici su scala microscopica che hanno effetti macroscopici su scala cosmica, visibili nella formazione della struttura a grande scala dell’universo.

Le previsioni teoriche derivate da questo modello sono state confermate da numerosi esperimenti e hanno contribuito notevolmente alla cosmologia moderna.

“I calcoli sulle perturbazioni della densità primordiale rappresentano uno dei traguardi più belli della fisica teorica, poiché forniscono informazioni importanti sulle nostre origini e lo fanno con uno spettacolare accordo con gli esperimenti”, ha spiegato il direttore dell’ICTP Fernando Quevedo. “Gli importanti contributi apportati a questo campo dai tre vincitori sono in linea con gli alti standard della medaglia Dirac”.

“Il valore del loro lavoro si misura non solo dalla precisione delle loro previsioni” ha aggiunto Ravi Sheth, Staff Associate all’ICTP, “ma anche dal profondo impatto che il loro lavoro – e loro stessi – hanno avuto su intere generazioni di cosmologi.”

Da sinistra verso destra: Mukhanov, Starobinsky, Sunayev

Chi sono i vincitori

Viatcheslav Mukhanov è noto per la teoria dell’origine quantistica della struttura dell’universo. Nel 1981, mentre lavorava nell’Istituto Lebedev di Mosca, Mukhanov, in collaborazione con Gennady Chibisov, ha scoperto il meccanismo per la generazione di perturbazioni scalari della metrica spazio-temporale in un modello di inflazione cosmica inizialmente proposto da Starobinsky. Numerosi esperimenti di misurazione delle fluttuazioni di temperatura del CMB hanno confermato poi la sua previsione teorica che galassie e ammassi di galassie derivino da fluttuazioni quantistiche iniziali. Nel 1985 ha sviluppato ulteriormente un rigoroso formalismo per descrivere le perturbazioni della densità in molti modelli inflazionistici.

Alexei Starobinsky è considerato, insieme ad Alan Guth e Andrei Linde, un pioniere e uno dei principali formalizzatori della teoria dell’inflazione cosmica. Nel 1979 predisse l’esistenza di onde gravitazionali come conseguenza di ciò che successivamente si sarebbe chiamato inflazione.
Starobinsky in seguito propose una specifica versione dell’inflazione cosmica, che è ancora la più perfettamente coerente con le attuali osservazioni. Ha inoltre scritto uno dei primi articoli in cui siano state calcolate le perturbazioni della densità in uno dei più promettenti modelli di inflazione, detto “modello di inflazione slow-roll”. Ha sviluppato infine il formalismo dell’inflazione “stocastica”, un modello di inflazione più realistico rispetto ai precedenti.

Rashid Sunyaev ha portato contributi rivoluzionari ai campi della cosmologia fisica e dell’astrofisica ad alta energia. Nel 1970 predisse, insieme a Yakov Zeldovich, l’esistenza di picchi acustici nel CMB. Questi possono essere visti come gli elementi di un pattern nel cielo del CMB che evidenziano la sua stessa disomogeneità. Hanno inoltre predetto la diminuzione della luminosità del CMB in direzione di densi ammassi di galassie, fenomeno ora noto come effetto Sunyaev-Zeldovich. Questa scoperta rende possibile l’uso degli ammassi di galassie come potente strumento di osservazione cosmologica. È infatti il migliore strumento che abbiamo ancora oggi per misurare l’abbondanza e il movimento degli ammassi di galassie più lontani.

Cos’è la medaglia Dirac

Assegnata per la prima volta nel 1985, la Medaglia Dirac dell’ICTP è nata in onore di P.A.M. Dirac, uno dei più grandi fisici del XX secolo e un fedele amico del Centro. Il premio viene assegnato ogni anno il giorno del compleanno di Dirac, l’8 agosto, a scienziati che hanno dato un contributo significativo alla fisica teorica. La cerimonia di premiazione, durante la quale i tre vincitori terranno dei seminari sul loro lavoro, avrà luogo entro la fine dell’anno.





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La più ampia mappa della Via Lattea in 3D

Il modello, basato su misurazioni dirette delle distanze di stelle variabili, arriva fino a circa 75.000 anni luce dal sistema solare e mostra la deformazione del disco galattico

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L'Osservatorio di Varsavia sullo sfondo della Via Lattea (K Ulaczyk/J Skorow/OGLE/Astronomical Observatory, University of Warsaw)

Il nostro posto tra le stelle non è mai stato così chiaro e ben definito, anche alla scala dimensionale più ampia: una collaborazione internazionale guidata da Dorota Skowron dell’Università di Varsavia, in Polonia, presenta su “Science” la più ampia mappa tridimensionale della Via Lattea mai realizzata finora. Il risultato conferma che il disco galattico non è piatto, ma appare deformato già a partire da metà circa del suo raggio e si deforma sempre di più procedendo verso i bordi.

Il metodo usato da Skowron e colleghi è basato sull’osservazione delle variabili Cefeidi, stelle pulsanti che cambiano la loro luminosità con un periodo variabile tra 1 e 100 giorni. Si tratta di stelle fondamentali in astronomia perché misurandone la luminosità apparente è possibile determinarne la distanza con un’accuratezza inferiore al 5 per cento.

Il profilo del disco galattico, secondo il modello di Skowron e colleghi: sono visibili i bordi deformati (J Skowron/OGLE/Astronomical Observatory, University of Warsaw)


Il dato fondamentale che ha aperto la strada alla mappa è che il numero di variabili Cefeidi note della galassia è doppio rispetto a pochi anni fa grazie ai risultati della quarta fase del progetto OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), un vasto censimento delle stelle variabili che si trovano nel disco galattico e nel centro galattico. Skowron e colleghi ne hanno analizzate 243, molte delle quali sono proprio sul bordo della galassia, determinadone la distanza. Hanno realizzato così un modello tridimensionale della Via Lattea, arrivando fino a circa 75.000 anni luce di distanza dal sistema solare e coprendo così la maggior parte della galassia.

Da questa mappa emergono la forma a “S” della Via Lattea – o, in termini più scientifici, a spirale barrata – nota fin dagli anni cinquanta, e il disco stellare con gli estremi ricurvi in versi opposti, a partire da 25.000 anni luce dal nucleo centrale, come già dedotto da altri studi astronomici.

Gli autori sottolineano tuttavia che è la prima volta che queste informazioni vengono ricavate con misurazioni dirette di distanze di singole stelle, e non mancano le novità: la deformazione è molto più pronunciata del previsto. Secondo i ricercatori, è stata causata dall’interazione gravitazionale con galassie vicine (come le Nubi di Magellano), con il mezzo interstellare di polveri e gas o con la materia oscura, la misteriosa essenza dell’universo che non si può osservare direttamente ma fa sentire la sua presenza attraverso gli effetti gravitazionali.

Completata la mappa, gli autori pensano già di renderla più particolareggiata. I prossimi sforzi di ricerca saranno perciò dedicati a un’altra categoria di stelle pulsanti, le RR Lyrae. Presenti nella galassia da molto più tempo delle Cefeidi, potranno fornire dati sulla parte più antica della galassia e sulla sua evoluzione.





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Come denunciare i crimini ambientali e i trafficanti di specie protette con un’app

Grazie ad apposite app, oggi chiunque può contribuire a combattere il traffico illegale di piante e animali selvatici, un mercato da 23 miliardi di dollari in mano a criminali senza scrupoli

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(foto: Getty Images)

I crimini ambientali non vanno in vacanza. Se perciò avete scelto di godervi l’estate in qualche paese esotico, sappiate che potrebbe capitarvi di essere testimoni, o persino complici involontari, del traffico di specie selvatiche. È difficile che possiate sorprendere un bracconiere in azione, ma qualcuno potrebbe cercare di vendervi un monile in avorio o una conchiglia protetta dalle leggi internazionali. Potreste persino incappare in qualche specie a rischio scorrendo il menù del ristorante.

Accade più spesso di quanto si possa immaginare, al punto che Traffic, la più importante associazione internazionale contro il commercio di piante e animali selvatici, ha creato l’app Wildlife Witness per aiutare i turisti a segnalare i crimini in cui possono imbattersi durante un soggiorno all’estero.

Nel denunciare le malefatte, ogni particolare può rivelarsi utile per incastrare i trafficanti: l’app consente di segnalare giorno, ora e luogoesatto in cui è avvenuto il presunto reato, oltre a una descrizione delle specie coinvolte, o meglio ancora una fotografia che consenta agli investigatori di identificarle.

Gli altri strumenti per fare una soffiata

Già nel 2014 un manipolo di organizzazioni ecologiste aveva dato vita a WildLeaks, la prima piattaforma online per denunciare in forma anonima i reati contro la fauna selvatica e le foreste, aggirando quel muro di omertà e complicità che spesso permette alle organizzazioni criminali di agire indisturbate.

Con la diffusione degli smartphone le iniziative si sono moltiplicate. Le prime app sono state sviluppate per aiutare doganieri del sud-est asiatico (il principale mercato per il traffico illegale di piante e animali) a riconoscere le specie protette o i prodotti derivati in modo rapido e accurato. Nel 2011 in Cina è stata lanciata Wildlife Guardian, mentre dal 2012 in Vietnam e in altri paesi asiatici è disponibile WildScan.

Poiché leggi e natura dei reati variano su scala regionale, oggi sono disponibili app analoghe in diversi paesi, che spesso possono essere usate anche dai cittadini, come avviene in Canada con l’app Conservationdiffusa dalla British Columbia Wildlife Federation (Bcwf).

Le app hanno il vantaggio di funzionare anche offline, una caratteristica essenziale se ci si trova in luoghi remoti: le informazioni raccolte saranno quindi inviate automaticamente alle autorità non appena sarà disponibile una connessione.

Massima prudenza

Le associazioni impegnate nella conservazione ambientale raccomandano però la massima prudenza. Non va infatti dimenticato che il traffico illegale di specie selvatiche crea un giro d’affari che arriva a 23 miliardi di dollari all’anno ed è gestito da pericolose organizzazioni criminali. L’insieme dei reati ambientali genera introiti che superano i 200 miliardi di dollari, più o meno l’equivalente del traffico mondiale della droga.

Per questo si suggerisce di non mettersi mai a discutere con i presunti trafficanti e di prestare molta attenzione quando si scattano fotografie. Nei casi più gravi, è meglio rimandare la denuncia a quando si è fatto ritorno a casa.

In molti Paesi, del resto, difendere l’ambiente è un’attività sempre più rischiosa: nel rapporto annuale appena pubblicato dall’organizzazione non governativa Global Witness si legge che nel 2018 sono stati uccisi ben 164 ambientalisti (una media di tre alla settimana), a cui si aggiungono innumerevoli episodi di intimidazione, violenza e arresti illegali.

Gli ecoreati in Italia

Per iniziativa del Ministero dell’Ambiente presto dovrebbe diventare possibile segnalare i reati al patrimonio ambientale italiano compilando un modulo online che sarà presente sui siti web dell’Istituto superiore per la protezione e la ricerca ambientale (Ispra) e delle Agenzie regionali per la protezione ambientale (Arpa), che oggi è possibile contattare solo per mail o per telefono.

Nel frattempo c’è chi, come i Rangers d’Italia, un’associazione ambientalista riconosciuta dal ministero dell’Ambiente, si è già organizzato per suo conto dotandosi dell’app Ecoreati Puglia per consentire ai cittadini di segnalare gli illeciti ambientali commessi in Puglia.

Secondo l’ultimo rapporto sulle ecomafie di Legambiente, il 2017 è stato un anno record per i crimini ambientali commessi in Italia, che generano un fatturato di oltre 14 miliardi di euro. Nel nostro paese i delitti ambientali riguardano soprattutto il traffico illecito di rifiuti, a cui si aggiungono gli abusi edilizi, i reati commessi nel settore agroalimentare e quelli a danno della biodiversità.

L’App WildLeaks per Android ed Jos Apple sono scaricabili da qui (link ad Apple Store e Google Play) . Su entrambi i sistemi l’App è totalmente gratuita.





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