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Fisica

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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Wired

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

Fisica

Nespoli docente di Biologia Spaziale per formare i futuri biomedici dello spazio

Il ciclo di lezioni, realizzato in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (Esa), spazierà dagli effetti del volo spaziale sul microbioma intestinale fino all’ibernazione come possibile contromisura alla durata della missione.

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L’astronauta Paolo Nespoli tra i docenti salirà in cattedra alla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, per tenere il primo corso di Biologia spaziale mai organizzato in Italia.
Il ciclo di lezioni, realizzato in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (Esa),punta a preparare nuovi esperti di biomedicina spaziale che lavoreranno alle future missioni umane di lunga durata, sviluppando tecnologie che possano aiutare la nostra salute anche sulla Terra.

Per avviare la colonizzazione umana dello spazio è necessario capire come contrastare gli effetti dannosi dei fattori ambientali avversi che accompagnano il volo dell’uomo nello spazio, come le radiazioni cosmiche e le differenze nei cicli tra luce e buio. Per questo la ricerca biomedica di base avrà un ruolo sempre più importante nello sviluppo di ambienti artificiali in cui gli esploratori spaziali potranno trovare risposte alle loro esigenze vitali e operative.

Affrontare questa enorme sfida ha già fruttato importanti innovazioni tecnologiche e biomediche che ci accompagnano nel quotidiano terrestre, migliorando la nostra vita e la nostra sicurezza: la sfida forse più importante sarà accettare che questo balzo in avanti tecnologico e scientifico non potrà essere che un’impresa collettiva e transnazionale“, afferma Debora Angeloni, responsabile scientifica del corso e ricercatrice in Biologia della Scuola Superiore Sant’Anna, che questo pomeriggio terrà la prima lezione sugli effetti scatenati dalla microgravità sulle cellule.

Il primo ciclo di cinque lezioni, che martedì 26 febbraio avrà come guest star Paolo Nespoli, sarà seguito da un secondo corso di approfondimento, articolato in dieci lezioni di tipo seminariale: gli argomenti, dagli effetti del volo spaziale sul microbioma intestinale e dalla protezione di vista e ossa, fino all’ibernazione come possibile contromisura alla durata della missione, saranno trattati da specialisti di levatura internazionale.





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Globalist

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Fisica

I satelliti capricciosi che confermano la teoria di Einstein

Il parziale fallimento del lancio di due satelliti della costellazione Galileo, il sistema spaziale europeo di navigazione, è servito a confermare la validità della relatività generale. Collocati per errore in orbite inutili per la navigazione, i due satelliti sono stati usati per effettuare un nuovo esperimento fisico destinato a mettere nuovamente alla prova la teoria di Einstein

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Nell’agosto 2014 un razzo ha lanciato il quinto e sesto satellite del sistema di navigazione globale Galileo, la risposta da 11 miliardi di dollari dell’Unione Europea al GPS degli Stati Uniti. Ma i festeggiamenti si sono trasformati in delusione quando è apparso chiaro che i satelliti erano stati lasciati alle “fermate” cosmiche sbagliate. Invece di essere collocati in orbite circolari ad altitudini stabili, erano rimasti bloccati in orbite ellittiche, inutili per la navigazione.

L’incidente, tuttavia, ha offerto una rara opportunità per un esperimento fisico fondamentale. Due gruppi di ricerca indipendenti – uno guidato da Pacôme Delva dell’Osservatorio di Parigi, in Francia, l’altro da Sven Herrmann dell’Università di Brema, in Germania – hanno monitorato i satelliti alla ricerca di “buchi” nella teoria generale della relatività di Einstein.

“La relatività generale continua a essere la descrizione più accurata della gravità, e finora ha resistito a un gran numero di test sperimentali e osservazionali”, dice Eric Poisson, fisico all’Università di Guelph, in Ontario, che non è stato coinvolto nelle nuove ricerche. Tuttavia, i fisici non sono stati in grado di fondere la relatività generale con le leggi della meccanica quantistica, che spiegano il comportamento dell’energia e della materia a scala molto piccola. “Questa è una ragione per sospettare che la gravità non sia ciò che ha descritto Einstein”, dice Poisson. “Probabilmente è una buona approssimazione, ma c’è dell’altro.”

La teoria di Einstein prevede che il tempo passi più lentamente vicino a un oggetto massiccio, e quindi un orologio sulla superficie terrestre dovrebbe ticchettare più lentamente rispetto a uno su un satellite in orbita. Questa

dilatazione temporale è nota come redshift gravitazionale. Qualsiasi sottile deviazione da questo modello potrebbe fornire ai fisici indizi per una nuova teoria che unifichi gravità e fisica quantistica.

I due satelliti Galileo, malgrado fossero poi stati spinti su orbite più vicine a quelle circolari, stavano ancora “salendo e scendendo” di circa 8500 chilometri due volte al giorno. I team di Delva e Herrmann hanno osservato per tre anni in che modo le variazioni di gravità che derivavano da questi spostamenti alteravano la frequenza degli orologi atomici superprecisi a bordo dei satelliti.

In un precedente test sul redshift gravitazionale – condotto nel 1976, quando il razzo suborbitale Gravity Probe-A fu lanciato nello spazio con un orologio atomico a bordo – i ricercatori avevano osservato che la relatività generale prediceva lo spostamento di frequenza dell’orologio con un’incertezza di 1,4 × 10 alla -4.

I nuovi studi, pubblicati lo scorso dicembre sulle “Physical Review Letters” (1, 2), hanno nuovamente verificato la previsione di Einstein e aumentato la precisione di un fattore 5,6. Così, per ora, la teoria centenaria continua a regnare.

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(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” l’8 febbraio 2019





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le Scienze

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Fisica

Un modello globale per le precipitazioni estreme

Piogge estreme in regioni del globo molto distanti tra loro possono avere un’origine comune. La scoperta di questo fenomeno e di un meccanismo che spiega il collegamento regolare di questi eventi di precipitazioni piovose permetterà di migliorare i modelli sia meteorologici sia climatici globali

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La Senna fuori dagli argini in seguito a piogge estreme. (© agefotostock / AGF)

Precipitazioni estreme che si verificano in regioni molto distanti del globo sono collegate fra loro secondo schemi specifici. Per esempio, precipitazioni estreme in Europa possono precedere di circa cinque giorni lo stesso fenomeno in India, senza che si verifichino fenomeni analoghi nelle regioni intermedie.

Questo non significa, osservano gli autori dello studio, che le piogge in Europa causino la pioggia in Pakistan e India, ma che fanno parte di uno stesso schema di circolazione atmosferica in cui le piogge europee sono innescate per prime.

La scoperta dell’esistenza di modelli globali su larga scala per eventi di precipitazioni estreme, pubblicata su “Nature”, permetterà di testare e migliorare i modelli meteorologici e climatici globali, portando a previsioni più accurate.

Niklas Boers, del Potsdam Institute for Climate Impact Research, e colleghi hanno scomposto il globo in un numero elevato di”spicchi”, e su questa griglia hanno riportato le informazioni relative alle precipitazioni estreme, basandosi sui dati satellitari ad alta risoluzione dal 1998 in poi. Infine, i ricercatori hanno calcolato quanto ciascuno spicchio fosse in sincronia o sfalsato rispetto agli altri, rilevando per esempio che gli eventi estremi nei monsoni estivi dell’Asia meridionale sono in media legati a eventi nelle regioni dell’Asia orientale, dell’Africa, dell’Europa e del Nord America.

precipitazioni estreme

Le linee rosse che partono dal nord dell’India mostrano modelli meteo locali, mentre le linee blu mostrano modelli globali che collegano eventi di precipitazioni estreme. In particolare, le strutture blu sopra l’Europa indicano che le precipitazioni estreme nell’India settentrionale possono essere previste da eventi precedenti in Europa. (Cortesia Boers et al. 2019)

Successivamente, combinando questi dati con le conoscenze sui movimenti dell’atmosfera, gli scienziati hanno individuato un possibile meccanismo in grado di spiegare le associazioni regolari rilevate. Queste regolarità sembrano essere prodotte dalle cosiddette onde di Rossby, movimenti impetuosi di grandi masse d’aria grandi che si spostano come correnti a getto sotto  forma di onde di enorme lunghezza d’onda (anche di 1500 chilometri), indotte dal movimento di rotazione terrestre.

La mia speranza – ha detto Boers – è che i nostri risultati aiutino a prevedere le precipitazioni estreme e le relative inondazioni e frane soprattutto nelle aree tropicali, come il nord-est del Pakistan, il nord dell’India e in Nepal. Negli ultimi anni ci sono stati diversi eventi di questo tipo, con conseguenze devastanti, come l’alluvione del 2010 in Pakistan”.





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