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Addio a Tullio Regge, genio della fisica

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6946787-1883-kAkG-U1040136030102gOE-640x320@LaStampa.it ha lasciati Tullio Regge, uno dei fisici teorici più brillanti della seconda metà del Novecento. Era nato 83 anni fa a Borgo d’Ale. Da questo piccolo paese nella pianura tra Torino e Vercelli era partito verso una vita segnata da esperienze internazionali: dottorato di ricerca negli Stati Uniti a Rochester, poi all’Institute for Advanced Study di Princeton, dove arrivò poco dopo la morte di Einstein e rimase per più di vent’anni, parlamentare europeo, divulgatore scientifico in conferenze affollate e sulle pagine della “Gazzetta del Popolo” e poi de “La Stampa”, autore di best seller della divulgazione come “Infinito” (Mondadori), protagonista di innumerevoli programmi televisivi, persino artista che eseguiva al computer disegni ricchi di umorismo. E poi ancora fondatore dell’Isi, Istituto internazionale per l’interscambio scientifico, presidente del comitato organizzatore di GiovedìScienza, animatore del Cicap, l’associazione fondata da Piero Angela per smascherare la pseudoscienza, sostenitore di una associazione che si batte per tutelare i portatori di handicap.

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campo scientifico Tullio Regge verrà ricordato per i “poli” che portano il suo nome: un contributo fisico-matematico che ha permesso importanti progressi nella fisica delle particelle. E per lavori pionieristici nella teoria quantistica della gravità: il “Regge Calculus”. Innumerevoli e prestigiosi i riconoscimenti ricevuti: la Medaglia Einstein nel 1979, la Medaglia Cecil Powell della Società Europea di Fisica, la Medaglia Dirac.

 

 

per il grande pubblico Tullio Regge rimarrà colui che ha cambiato la divulgazione scientifica in Italia. Quando nel 1980 lasciò gli Stati Uniti per tornare nel nostro paese, prima professore all’Università di Torino, poi al Politecnico, gli accademici snobbavano i colleghi che scrivevano sui giornali. Regge, provenendo da una cultura anglosassone, non temeva di “sporcarsi le mani” spiegando la scienza in modo semplice, con le parole di tutti i giorni. Incominciò a raccontare la fisica e dopo qualche anno diventò un “opinion leader” che firmava editoriali su qualsiasi tema culturale lo incuriosisse. Della sua curiosità sentiremo la mancanza.

 

[credits link=”http://www.lastampa.it/2014/10/24/cronaca/addio-a-tullio-regge-genio-della-fisica-HHm1SM7apvMxeoPy2XsB1H/pagina.html” type=”via”]la Stampa[/credits]

 

 

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

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Fisica

L’orientamento sessuale dipende dai geni?

Un vasto studio genetico ha identificato quattro varianti nel dna che potrebbero influenzare l’orientamento sessuale delle persone. Un punto di partenza per comprendere il ruolo dei geni nella sessualità

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Da cosa dipende la sessualità di un individuo? Genetica, ambiente o è una scelta di vita? Siamo ancora lontani dall’avere una risposta, se mai ce ne fosse una univoca, ma forse oggi un passo avanti verso una migliore comprensione del ruolo che i geni ricoprono nella definizione dell’orientamento sessuale è stato fatto. I ricercatori del Broad Institute di Cambridge e della Harvard Medical School hanno presentato all’incontro annuale dell’American Society of Human Genetics il più vasto studio sulla genetica dell’orientamento sessuale mai realizzato, da cui è emerso che quattro varianti genetiche sarebbero associate a un comportamento non eterosessuale. Nonostante la grande cautela nell’esporre i risultati, non sono mancate le critiche alla ricerca: è saggio chiedersi se ci siano firme biologiche della non eterosessualità considerando che ancora oggi in molti Paesi è discriminata o addirittura ritenuta un reato?

Lo studio
A parlare a nome del team è Andrea Ganna, del Broad Institute di Cambridge, che ha spiegato che il progetto di ricerca si è basato sulle informazioni (sia genetiche sia comportamentali) contenute nella Biobanca del Regno Unito e nella società privata 23andMe. Nel campione di popolazione sono stati inclusi i dati di centinaia di migliaia di individui che avevano risposto alla domanda “Hai mai avuto rapporti con una persona del tuo stesso sesso?”: 450.939 persone hanno dichiarato che le loro relazioni sessuali erano esclusivamente eterosessuali, mentre 26.890 hanno riferito almeno un’esperienza omosessuale. I ricercatori hanno quindi effettuato uno studio di associazione genome-wide, cioè hanno scandagliato i genomidei partecipanti alla ricerca di varianti genetiche che potessero essere (appunto) associate a un comportamento non eterosessuale – che come sottolinea lo stesso Ganna include “un ampio spettro di esperienze sessuali, che vanno da persone che si dedicano esclusivamente a rapporti con lo stesso sesso a coloro che potrebbero aver sperimentato solo una o due volte”. Ne hanno individuate quattro sui cromosomi 7,11,12 e 15: due specifiche di uomini con esperienze sessuali con persone dello stesso sesso, una in una regione del cromosoma 15 già associata alla predisposizione alla calvizie e una sul cromosoma 11 in una regione di dna che codifica per recettori olfattivi.

Non eterosessualità e disturbi mentali
I risultati dello studio hanno messo in evidenza come le varianti genetiche identificate potessero essere associate anche a disturbi dell’umore e della salute mentale, come schizofreniadepressione e disturbo bipolare. Ma questo, ha commentato Ganna durante la presentazione, “potrebbe essere dovuto al fatto che le persone che hanno comportamenti non eterosessuali hanno maggiori probabilità di essere discriminate”. Una considerazione sostenuta anche dal fatto che tali tratti di squilibrio mentale sono più comuni nella fascia di campione più anziana, cioè quelle generazioni hanno dovuto affrontare le discriminazioni più pesanti per il proprio orientamento sessuale.

Non eterosessualità e successo riproduttivo
Un’evidenza menzionata nell’abstract del lavoro (disponibile in pre-view qui) ma di difficile e controversa interpretazione è che pare che le persone eterosessuali che presentano le variabili genetiche associate alla non eterosessualità abbiano più partner sessuali. Un fatto che, se confermato da ulteriori studi, potrebbe determinare un maggiore successo riproduttivo e spiegare perché le varianti genetiche si mantengano nella popolazione.

Nessun gene gay
È vero, sono state identificate delle varianti genetiche (come peraltro era già avvenuto in passato su campioni di popolazione più piccoli, e i cui risultati non hanno trovato conferma nell’ultima indagine), ma gli autori della ricerca ribadiscono con forza che non esistono geni gay, tant’è che le varianti possono essere presenti anche nel dna di persone che si dichiarano completamente eterosessuali. “Piuttosto”, ha commentata Ganna, “ la non eterosessualità è in parte influenzata da molti piccoli effetti genetici, che oltretutto devono ancora essere chiariti: non si sa, per esempio, se le varianti cadano in regioni codificanti del dna o su regioni regolatorie (cioè quelle sequenze che controllano l’espressione dei caratteri) e a cosa servano.

Insomma, forse si tratta di un buon punto di partenza, che come tale per il momento ha lasciato più domande che risposte.

 
  

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In Cina sono nati topi da due madri (e sono in salute)

Utilizzando cellule staminali e l’editing genico, un team di ricercatori dell’accademia delle scienze cinese è riuscito a far nascere una cucciolata di topi in buona salute da due madri

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Nuove nascite nei laboratori dell’Accademia delle scienze cinese. Una cucciolata di topi del tutto in salute. Ma la cosa sorprendente è che questi animali sono nati da genitori dello stesso sesso, e più precisamente da due madri. A raccontarlo sulle pagine di Cell Stem Cell sono stati proprio i ricercatori dell’Accademia delle scienze, in Cina, che servendosi delle cellule staminali e dell’editing genetico sono riusciti a dare alla luce topi sani da due madri. Sono nati, precisano i ricercatori, anche topi di due padri, ma sono riusciti a sopravvivere per soli due giorni.

Mentre alcuni rettili, anfibi e pesci possono riprodursi per partenogenesi, ovvero quella tipologia di riproduzione asessuata che non richiede alcun intervento da parte del maschio, è difficile per i mammiferi fare lo stesso anche con l’aiuto delle tecnologie più innovative: infatti, nei mammiferi, poiché alcuni geni materni e paterni vengono spenti durante lo sviluppo della linea germinale a seguito di un meccanismo chiamato imprinting genetico (ovvero la modulazione dell’espressione di una parte del materiale genetico), la prole che non riceve materiale genetico da una madre e un padre potrebbe subire anomalie dello sviluppo o non essere vitali.

“Eravamo interessati a capire il perché i mammiferi possono riprodursi solo sessualmente. Così abbiamo cercato di scoprire se i topi nati da due genitori di sesso femminile, o maschile, sarebbero potuti essere creati utilizzando cellule staminali embrionali aploidi con delezioni genetiche”, afferma l’autore Qi Zhou.

(foto: Leyun Wang)

 

Per capirlo, Zhou e il suo team di ricercatori hanno usato cellule staminali embrionali (Esc) aploidi, ovvero cellule che contengono metà del numero normale di cromosomi e il dna di un solo genitore. Successivamente, i ricercatori, servendosi di complesse tecniche di editing genetico, sono riusciti a iniettare queste cellule staminali contenenti il dna di un genitore femminile negli ovuli di un altro topo femmina. Al termine della sperimentazione, i ricercatori hanno osservato che da 210 embrioni sono riusciti a far nascere 29 topi sani (e che sono vissuti fino all’età adulta). “In questo studio abbiamo scoperto che le Esc aploidi erano più simili alle cellule germinali primordiali, i precursori di uova e spermatozoi, mentre l’imprinting genetico che si verifica nei gameti è stato cancellato”, spiegano i ricercatori.

Successivamente, i ricercatori sono riusciti a far nascere anche 12 topi da due padri con una procedura molto simile ma ancor più complessa. In questo caso, tuttavia, dopo aver modificato geneticamente le Esc aploidi di un topo maschio e averle iniettate insieme allo sperma dell’altro padre in una cellula uovo privata del suo materiale genetico, i cuccioli sono riusciti a sopravvivere solamente 48 ore dopo la nascita. Ora, il prossimo passo dei ricercatori sarà quello di migliorare quest’ultimo procedimento in modo tale che i cuccioli di topo nati da due padri possano riuscire a vivere fino all’età adulta. “Abbiamo anche rivelato alcune delle regioni genomiche più importanti che ostacolano lo sviluppo dei topi con genitori dello stesso sesso, informazioni che sono preziose e interessanti anche per lo studio dell’imprinting genomico e della clonazione animale, concludono i ricercatori.

In passato, precisiamo, che altri tentativi erano stati fatti per facilitare la riproduzione dello stesso sesso nei topi. Alcuni scienziati si erano concentrati sulla creazione di spermatozoi con il dna femminile e viceversa, di ovuli con il dna di un padre, mentre altri avevano utilizzato cellule staminali e l’editing genetico. Per fare qualche esempio, in uno studio del 2004 i ricercatori erano riusciti a creare i primi topi da due madri, dimostrando l’importanza dell’imprinting genetico nell’impedire la partenogenesi. Nel 2010, invece, un altro studio era riuscito a produrre topi da due padri utilizzando cellule staminali derivate dalla pelle (ma arrivare a un topo con solo dna maschile attraverso questa tecnica aveva richiesto più generazioni). Finora, tuttavia, tutti i topi nati in questi studi avevano ancora molti difetti di sviluppo. Risultati simili a questo ultimo studio, invece, erano stati raggiunti dagli stessi ricercatori dell’Accademia delle scienze cinese nel 2011, utilizzando un metodo che si basava su un intermediario femminile, tra i due padri.

 
  

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Nobel per la fisica 2018, perché hanno vinto i laser

Ad Ashkin, Moureau e Strickland il premio Nobel per la fisica 2018 “per i loro studi innovativi nel campo della fisica dei laser”. Ecco perché sono importanti

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Ha vinto, dunque, la luce. La Royal Swedish Academy of Sciences ha assegnato il premio Nobel per la fisica 2018 ad Arthur Ashkin, dei Bell LaboratoriesGérard Mourou, della University of Michigan, e Donna Strickland, della University of Waterlooper i loro studi rivoluzionari nel campo della fisica dei laser. I tre inventori, spiegano da Stoccolma, hanno cambiato per sempre la fisica dei laser, permettendo di osservare, sotto una nuova luce (sic!), oggetti microscopici e processi rapidissimi: lo sviluppo di laser sempre più potenti e avanzati ha permesso infatti di mettere a punto strumenti di precisione che hanno spianato la strada verso aree di ricerca inesplorate e che hanno (e avranno) innumerevoli ricadute nel campo industriale e medico, oltre che nella fisica di base.Chi sono i vincitori 
(immagine: Nobel Prize)
Cominciamo dal raccontare chi sono i protagonisti di questa giornata. Arthur Ashkin, cui è andata la prima metà del premio, è uno scienziato statunitense classe 1922 che si è formato alla Columbia University e alla Cornell University. Fin dagli anni sessanta ha lavorato alla manipolazione di particelle mediante luce laser, inventando le cosiddette pinzette ottiche, uno strumento che – come suggerisce il nome – consente di acchiappare e manipolare molto precisamente, con la luce, particelle microscopiche come atomi, molecole e cellule biologiche. Ashkin, inoltre, si può considerare quasi un Nobel doppio: il suo lavoro, infatti, ha fornito le basi per gli studi sul raffreddamento e intrappolamento degli atomi condotti da Steven Chu, insignito del Nobel per la fisica nel 1997.Membro di innumerevoli società scientifiche, Ashkin ha lavorato per quarant’anni, fino al 1992, nei Bell Laboratories, per poi continuare, come ha lui stesso raccontato, a “lavorare da casa”.Gli altri due premiati, cui va ¼ del riconoscimento, sono Gérard Mourou e Donna Strickland. Mourou è uno scienziato francese che lavora per la University of Michigan, per la École Polytechnique di Palaiseau e per altri istituti di ricerca, co-inventore (insieme a Strickland, per l’appunto) della cosiddetta chirped pulse amplification (Cpa), una tecnica che permette di amplificare un impulso di radiazione elettromagnetica. Mourou ha inoltre inventato, nel 1994, una tecnica per evitare la divergenza dei fasci laser, sfruttando e combinando i fenomeni della diffrazione e della rifrazione.Strickland – la terza donna al mondo, dopo Marie Curie e Maria Goeppert-Mayer, a ricevere il Nobel per la fisica – è una ricercatrice canadese in forza alla University of Waterloo. Si è laureata in ingegneria fisica alla McMaster University e ha completato il dottorato di ricerca alla University of Rochester. Fu proprio durante il periodo di dottorato che lavorò, insieme a Mourou, alla chirped pulse amplification, il tema per cui le è stato assegnato il massimo riconoscimento. Attualmente dirige un gruppo di ricerca che si occupa di laser ultraveloci e ad alta intensità per studi nel campo dell’ottica nonlineare.Intrappolamento ottico Tutto parte da un’idea apparentemente visionaria: usare la luce per manipolare gli oggetti (inevitabile pensare al raggio traente di Star Trek). D’altronde, come sappiamo bene quando ci esponiamo al sole, la luce porta energia: e dunque, perché non provare a usare questa energia per afferrare, spingere e tirare oggetti microscopici? Detto, fatto: subito dopo l’invenzione del primo laser, negli anni sessanta, Arthur Ashkin si rese conto che le caratteristiche dei fasci laser (in particolare il fatto che si trattasse di luce coerente, cioè con differenze di fase costanti, e che i fasci stessi fossero estremamente focalizzati) li rendevano adattissimi a interagire con particelle microscopiche. Cominciò subito a giocare con lo strumento, rendendosi conto che effettivamente la pressione esercitata dai laser era sufficiente per muovere piccole sferette e che le sferette erano in qualche modo attirate verso il centro del fascio, dove l’intensità della luce era maggiore. Ashkin si rese conto che si poteva sfruttare questo fenomeno per costringere le sferette a muoversi dove si voleva semplicemente usando delle lenti che focalizzassero in un punto specifico la massima intensità del fascio.Nacquero così le prime trappole ottiche, o, se si preferisce, pinzette ottiche. Uno strumento economico, veloce e soprattutto precisissimo, che permise, negli anni a seguire, di manipolare addirittura singoli atomi (ci si riuscì nel 1986, dopo aver risolto una serie di complicazioni tecniche) e soprattutto sistemi biologici: nel corso di diversi esperimenti condotti su virus, batteri e cellule viventi Ashkin mostrò che le pinzette ottiche consentivano una manipolazione che, oltre ad essere precisa, era completamente non invasiva, e consentiva per esempio di afferrare il nucleo di una cellula senza distruggerne la membrana.Impulsi cortissimi e potentissimi Veniamo all’altro breakthrough, quello relativo all’invenzione della chirped pulse amplification. Negli anni ottanta, Donna Strickland era una dottoranda della University of Rocchester. Il suo supervisor era il professor Gérard Mourou, e i due lavoravano nel laboratorio di ottica dell’ateneo statunitense. In quel momento, la fisica dei laser sembrava essere arrivata a un binario morto: in sostanza, gli impulsi laser vengono generati con una reazione a catena in cui le particelle di luce, interferendo con sé stesse in una cavità che le amplifica, ne generano di nuove. Si riteneva fosse impossibile aumentare ancora l’intensità della luce prodotta senza distruggere il materiale della cavità.Strickland e Mourou riuscirono a superare il problema, ideando una tecnica che permetteva di allungare la durata temporale di un singolo impulso laser, amplificarne l’intensità e quindi rallentarlo di nuovo. Il trucco sta nel fatto che quando si aumenta la durata di un impulso la sua potenza di picco è molto più bassa, e quindi è possibile amplificarlo senza danneggiare l’amplificatore: una tecnica semplice ed elegante. E soprattutto efficace: nel 1985 il primo dispositivo superò la prova del laboratorio, rivoluzionando completamente la fisica dei laser e aprendo la strada a nuove applicazioni in fisica, chimica e medicina.Tante applicazioni Le pinzette di Ashkin, nel corso degli anni, sono state utilizzate in moltissimi campi: è stato possibile, per esempio, studiare diversi processi biologici tra cui il comportamento delle proteine, i cosiddetti motori molecolari, le caratteristiche del dna e la vita interna delle cellule. Uno dei campi più recenti, e promettenti, è quello della cosiddetta olografia ottica, in cui si usano contemporaneamente migliaia di pinzette, per esempio, per separare le cellule del sangue sane da quelle infette, il che potrebbe essere molto utile nella lotta alla malaria e ad altre malattie. Stesso discorso per la Cpa, che ha permesso, tra le altre cose, di realizzare la telecamera più veloce al mondo – che funziona grazie a impulsi laser della durata di pochi femtosecondi, un milionesimo di miliardesimo di secondo – e trivelle microscopiche precise e potentissime, con le quali è stato possibile bucare, letteralmente, atomi, molecole e cellule viventi. Ma, assicurano gli esperti, il meglio deve ancora venire.
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