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Una gif è stata memorizzata nel dna di un batterio. Sistema Crispr Cas9

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Il dna è a tutti gli effetti una memoria naturale e da tempo i ricercatori sono al lavoro per sfruttare appieno questa capacità di immagazzinare grandi quantità di informazioni. Ma cosa succederebbe se si potessero costringerele cellule, come per esempio i batteri, a utilizzare il loro genoma come un hard disk biologico, utilizzato per registrare e conservare informazioni? Una rivoluzione che potrebbe aprire un nuovo mondo alla possibilità di memorizzazione dei dati digitali. Ma non solo. Si potrebbe andare oltre con la fantasia e immaginare in futuro un dispositivo che possa essere in grado di registrare le esperienze delle cellule durante il loro sviluppo e potenzialmente fornire un nuovo modo per studiare i processi biologici all’interno del nostro corpo. Come potrebbe essere possibile tutto questo? Proviamo a riavvolgere il filo del discorso.

Crispr Cas9

Nel 2016 un team di ricercatori del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering e della Harvard Medical School ha evidenziato come le informazioni avrebbero potuto essere trasferite nelle cellule utilizzando il sistema Crispr Cas9, che utilizza due proteine (Cas1 e Cas2) per inserire un nuovo codice genetico nel dna delle cellule bersaglio, e generare così una sorta di memoria nel genoma dei batteri. Ora, in un nuovo studio apparso suNature, lo stesso team di ricercatori è riuscito a dimostrare che il sistema Crispr Cas9 è stato in grado di codificare nel dna di Escherichia coliinformazioni complesse, come l’immagine digitalizzata di una mano umana e la sequenza dei fotogrammi di una delle prime immagini cinematografiche mai fatte, quella di un cavallo al galoppo realizzata da Eadweard Muybridge. In sostanza, un analogo di questa gif:

 

Il team di ricercatori ha usato i nucleotidi, i mattoni del dna, per produrre un codice che corrispondesse ai singoli pixel di ogni immagine. I fotogrammi, inoltre, sono stati frazionati nel tempo e inseriti nel loro genoma dei batteri nell’ordine in cui sono stati selezionati. Una volta inseriti nel genoma di E.coli, i ricercatori sono stati in grado di recuperare i dati sequenziando il dna e ricostruire le immagini leggendo il codice del nucleotide/pixel, con una precisione del 90% circa.

Crispr Cas9

(Credit: Seth Shipman)

In futuro, il team di ricercatori si concentrerà sulla creazione di dispositivi di registrazione molecolare in altri tipi di cellule e su un sistema capace di memorizzare le informazioni biologiche.“Un giorno saremo in grado di seguire tutto lo sviluppo di un neurone a partire da una cellula staminale”, conclude l’autore Seth Shipman, della Harvard Medical School.

 
  

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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

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Buone notizie sul bosone di Higgs: decade come dovrebbe

Identificato il principale decadimento del bosone di Higgs, la nota particella che fornisce la massa alle altre. Higgs decade in due quark bottom. Un risultato che apre le porte a nuovi studi sull’assetto della fisica attuale

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Funziona bene, decade regolarmente. Stiamo parlando del bosone di Higgs, la particella che attraverso un complesso meccanismo conferisce la massa a tutte le altre, scoperta al Large Hadron Collider al Cern nel 2012. Dopo la misura della sua massa, importante proprietà che lo caratterizza, oggi arriva una prova che anche il suo comportamento, ovvero il modo in cui decade, producendo altre particelle, è conforme a quanto aspettato. Questo risultato arriva da una ricerca svolta presso l’Lhc e coordinata dalla Princeton University, che ne dà notizia.

Come tante altre particelle instabili per natura, il bosone di Higgs decade – ovvero si trasforma – dando vita a nuove particelle più leggere: in questo caso si tratta di due quark bottom (in generale i quark sono particelle che costituiscono il protone), scoperti nel 1977 al Fermilab a Chicago da un gruppo guidato da Leon Lederman (lo stesso scienziato che battezzerà il bosone di Higgs come la particella di Dio, l’espressione tanto ripresa dai giornalisti e poco amata dai fisici).

I quark bottom rappresentano uno dei sei diversi tipi di quark, le particelle elementari che rappresentano (insieme ad altre, in tutto ora sono 17) i mattoni del Modello standard, la teoria fisica che descrive tutte le particelle e le interazioni fisiche – ad eccezione di una, quella gravitazionale.

Ciò che accade esattamente all’Lhc, il il potentissimo acceleratore di particelle al Cern di Ginevra, è uno scontro fra protoni accelerati, che dà luogo in certi casi al bosone di Higgs, le cui tracce vengono rilevate dagli strati concentrici dei rivelatori di Lhc: questi strati somigliano a cipolle e le particelle sono come inchiostri di colore diverso, che si diffondono lasciando le loro tracce.

Il bosone ha una vita molto breve, pari a frazioni infinitesimali di un nanosecondo (un milionesimo di millesimo di secondo). Dopo questo tempo infinitesimo, è decaduto in due quark bottom. Qui di seguito la ricostruzione del decadimento del bosone di Higgs.

bosone Higgs

(foto: Image courtesy of the CMS Collaboration. In blu i jet dei quark bottom, prodotti del bosone di Higgs, e in rosso i getti di un’altra particella, il bosone Z, generata insieme all’Higgs)

 

Tuttavia, individuare questo decadimento, anche se meno raro di altri, non è facile. La difficoltà sta nel fatto che non solo il bosone di Higgs, ma anche numerose altre particelle, producono i quark bottom. Per districarsi in questo mare di quark, i ricercatori hanno utilizzato i grandi rivelatori Compact Muon Solenoid (Cms) e A Toroidal Lhc ApparatuS (Atlas), due dei principali esperimenti dell’Lhc, che hanno operato indipendentemente l’uno dall’altro, raggiungendo lo stesso risultato. Inoltre i quark non vengono rilevati come particelle libere, cioè da soli, dato che sono legati ad altri o decadono rapidamente e la loro presenza viene individuata indirettamente tramite la ricostruzione dei valori delle masse delle altre particelle.

Una volta prodotti, i quark bottom generano altre particelle, per cui gli scienziati hanno avuto bisogno di molti dati per ricostruire la loro provenienza. “Si tratta di un caos perché bisogna raccogliere tutti i getti delle particelle [raggruppate fra loro, una particella dà luogo ad un getto ndr], misurare le loro proprietà per calcolare la massa dell’oggetto che decade in questi getti”, spiega Olsen. Ma gli autori ci sono riusciti, grazie appunto alla particolare struttura a cipolla dei rivelatori, che consente di studiare tutti i passaggi delle particelle, seguendole dalla nascita al decadimento. In questo modo, sono stati in grado di rilevare sia la collisione protone-protone che ha dato luogo al bosone di Higgs, sia il decadimento di quest’ultimo in due quark bottom.

Questo decadimento è uno dei più frequenti, dato che secondo le previsioni teoriche avviene nel 60% dei casi, spiegano gli scienziati. “Abbiamo trovato esattamente ciò che ci attendevamo”, commenta James Olsen, che ha guidato lo studio. “E ora possiamo utilizzare questa nuova strada per studiare le proprietà dell’Higgs”“Il decadimento Higgs in quark bottom è importante perché è il più frequente”, aggiunge Christopher Palmer, ricercatore a Princeton, “dato che una misura precisa del tasso di decadimento ci fornisce informazioni sulla natura della particella”.

Studiare il tasso di questo decadimento (cioè quanto spesso avviene) è importante per i fisici perché in base al risultato possono osservare se la percentuale rispetta la previsione teorica ed è in linea con il Modello standard. Insomma, studiare il bosone di Higgs e il suo comportamento è uno strumento utile che può informazioni preziose anche per capire se le attuali teorie fisiche, che descrivono la materia e dunque il mondo come lo conosciamo, sono valide.

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scoperta la prima figlia di due diversi gruppi di ominidi

Sulle pagine di Nature l’annuncio della scoperta di un ominide erede diretto di Neanderthal e Denisoviano: Denny, ragazzina 13enne. E’ la prova che le due stirpi, pur rimanendo distinte, si incontrarono e accoppiarono frequentemente, spiegano i ricercatori

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Le grandi scoperte spesso in antropologia passano dalle piccole (relativamente) cose. Stavolta la piccola cosa è un frammento osseo rinvenuto nel 2012 presso i Monti Altaj della Siberia, il cui dna è stato estratto e analizzato, restituendo ai ricercatori la sorpresa di trovarsi di fronte a un individuo figlio di due ominidi diversi. Quel frammento osseo infatti apparteneva a una giovane ragazza, di circa 13 anni, vissuta più di 50mila anni fa, figlia di una Neanderthal e di un uomo di Denisova. La prova diretta che i due si incontrarono, raccontano oggi i ricercatori guidati da Viviane Slon e Svante Pääbo del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, Leipzig, sulle pagine di Nature. E un indizio, un altro, sulle strade percorse dai nostri parenti in un lontano passato.

In realtà, ammettono gli stessi autori, che Neanderthal e Denisova potessero essersi incontrati era già noto e lo suggeriva anche il ritrovamento di tracce di dna di Neanderthal nei primi esemplari di Denisova rinvenuti.

Certo che nella loro caccia e nelle loro analisi gli antropologi potessero inciampare proprio in un figlio diretto di questi incontri è stato un vero colpo di fortuna. O quasi.

Il frammento osseo appartenuto alla figlia di una Neanderthal e di un Denisovan (Foto: T. Higham, University of Oxford)

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Vita extraterrestre: più acqua del previsto sui mondi distanti

I pianeti oltre il Sistema solare scoperti dal cacciatore di mondi Kepler contengono più acqua di quanto si pensasse in precedenza: alcuni di loro potrebbero ospitare la vita. Lo studio presentato alla Goldschmidt Conference a Boston

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La conferma, il mese scorso, della presenza di acqua liquida e salata su Marte ha dato alla comunità scientifica una nuova spinta per la ricerca di forme di vita oltre il nostro pianeta. Una sfida che per l’astronomia moderna si spinge ben al di fuori del Sistema solare: la caccia agli esopianeti, mondi distanti che potrebbero assomigliare alla Terra, è da anni una delle priorità delle principali agenzie spaziali.

Ora un nuovo studio afferma che il numero di mondi lontani potenzialmente abitabili è più elevato del previsto, e questo proprio grazie all’ingrediente chiave per ospitare la vita: l’acqua. La ricerca, presentata alla Goldschmidt Conference a Boston, afferma che molti dei mondi distanti conosciuti potrebbero contenere fino al 50% del prezioso liquido. Gli scienziati hanno passato in rassegna circa 4.000 esopianeti (confermati o candidati) scoperti dal cacciatore di mondi della Nasa Kepler. Combinando questi dati con le osservazioni della missione Gaia, il team di ricerca ha sviluppato un modelloper risalire alla struttura interna dei mondi potenzialmente abitabili.

“Abbiamo calcolato la relazione tra la massa e il raggio degli esopianeti – spiega Li Zeng dell’Università di Harvard, leader dello studio – scoprendo che i pianeti con un raggio di almeno 2.5 volte quello terrestre e con massa di circa 10 volte la massa della Terra sono probabilmente mondi acquosi.” In questo contesto, non dobbiamo necessariamente pensare all’acqua come siamo abituati a vederla sul nostro pianeta: un mondo può essere acquoso anche se contiene laghi sotterranei, come nel caso di Marte. Se confermato, questo modello aumenterebbe comunque la probabilità di trovare oltre il nostro sistema planetario un ambiente abitabile e, quindi, in grado di ospitare vita extraterrestre.

 
  

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