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Che cos’è un retrovirus?

Il fiocco rosso, simbolo della lotta all’AIDS

Il primo dicembre, come ogni anno, si svolge la giornata mondiale per la lotta all’AIDS.

La sindrome da immunodeficienza acquisita è una malattia pandemica (che colpisce più aree geografiche in tutto il Mondo) che, ad oggi, ha contagiato più di 60 milioni di persone provocando 25 milioni di morti.

Questa patologia, riconosciuta ufficialmente nel 1981, colpisce il sistema immunitario rendendolo debole ed inefficiente. Le persone colpite sono in questo modo esposte a infezioni e patologie (tra cui anche tumori) che in genere verrebbero sconfitte da un normale sistema immunitario.

L’AIDS è provocata dal virus dell’immunodeficienza umana (HIV) derivato dal virus dell’immunodeficienza delle scimmie (SIV). Questo virus, trasmissibile per via sessuale, ematica o verticale (madre-figlio), si insinua nell’organismo ospite e attacca le cellule ricche di un particolare recettore chiamato CD4.

Nell’organismo umano le cellule che esprimono maggiormente il recettore CD4 sono i linfociti CD4+ del sistema immunitario. Questi linfociti hanno il ruolo fondamentale di coordinatori (o “direttori d’orchestra”) in quanto sono responsabili del reclutamento di diverse componenti del sistema immunitario a seconda del tipo di infezione che il corpo è chiamato a fronteggiare. Un numero inopportuno di linfociti CD4+ indebolisce tutto il sistema di difesa esponendo l’intero organismo agli attacchi degli agenti patogeni.

Linfocita al microscopio elettronico a scansione (Wikipedia)

I linfociti CD4+ sono il bersaglio principale del virus HIV ma, all’interno del corpo umano, si trovano altre cellule attaccabili dal virus in quanto dotate di recettore CD4. Tra queste cellule ci sono altre cellule del sistema immunitario come i linfociti B e linfociti T-CD8+, i precursori delle cellule del sangue, cellule dei vasi sanguigni, del sistema nervoso e delle pareti intestinali

Spesso si sente definire l’AIDS come malattia retrovirale e l’HIV come retrovirus. Ma cosa significa esattamente questo termine?

Virus e retrovirus….

Prima di tutto cerchiamo di definire cosa sia esattamente un virus.

Il termine virus deriva dal latino vīrus che significa “tossina, veleno”. Un virus è formato, in grosso modo, da una capsula che avvolge un genoma formato da pochi geni. Un virus in genere infetta una cellula iniettandovi il proprio genoma. Una volta all’interno della cellula questi pochi geni sequestrano i macchinari di replicazione della cellula stessa. In questo modo il virus si replica formando copie di se stesso che abbandonano la cellula uccidendola. I nuovi virus così formati potranno infettare (e uccidere) altre cellula e così via. Per la sua semplicità strutturale e per la sua incapacità a replicarsi in modo autonomo un virus viene definito come entità biologica e non come organismo vivente (se un virus sia effettivamente vivente o meno è ancora oggetto di discussione).

Definita brevemente la natura di un virus passiamo ora al secondo concetto fondamentale per capire il termine “retrovirus”: Il Dogma Centrale della Biologia Molecolare o Central Dogma (se chi legge è un fan di Neon Genesis Evangelion questo termine farà suonare più di un campanello).

Nel manga/anime Neon Genesis Evangelion il Central Dogma era il centro di comando del quartier generale della Nerv.

Il Dogma Centrale si riferisce al sistema tramite il quale l’informazione genetica contenuta nel DNA viene espressa in proteine funzionanti (e quindi in interi organismi viventi). Il Dogma prevede che l’informazione contenuta nella catena a doppia elica del DNA venga trascritta in RNA messaggero a singola elica il quale viene tradotto in proteine.

Schematizzazione del Dogma Centrale. Il DNA (che si autoreplica) viene trascritto in RNA tramite la trascrizione. l’RNA viene quindi tradotto in proteine tramite la traduzione.

Nonostante il nome, però, il Dogma Centrale è ben lontano dall’essere una regola assoluta ed inviolabile (come del resto tutto nella Scienza, e questo è il bello!). Esistono infatti numerosi casi di violazione del Dogma e i retrovirus ne sono un esempio.

I retrovirus sono caratterizzati da un genoma formato da RNA invece che DNA. La capsula del retrovirus, una volta all’interno della cellula infettata, libera alcune molecole di un enzima particolare chiamato retrotrascrittasi inversa.

Questo enzima è in grado di violare il Dogma percorrendo al contrario il primo passaggio del Dogma stesso, la trascrizione da DNA a RNA messaggero.

La retrotrascrittasi, infatti, retrotrascrive il genoma ad RNA del virus in DNA. Questo DNA virale retrotrascritto viene quindi incorporato nel genoma della cellula colpita che inizierà ad esprimere le proteine virali come se nulla fosse.

In questo modo il retrovirus piega i meccanismi di replicazione della cellula ai propri voleri. La cellula infettata diventerà una vera e propria fabbrica di produzione e assemblaggio dei virus i quali, una volta formati, abbandoneranno la cellula distruggendone la membrana provocandone così la morte.

Retrovirus HIV-1 (in verde) che abbandonano un linfocita morente gemmando dalla sua superficie (Wikipedia)

Il sistema terribile quanto ingegnoso garantisce prosperità al virus che può crescere ed espandersi fino a diventare una vera e propria epidemia.

Nonostante tutto la lotta all’AIDS continua e le buone notizie non mancano. Pur non esistendo ancora un vaccino o una cura definitiva, l’infenzione è in calo. Il Progamma per la lotta all’AIDS delle Nazioni Unite (UNAIDS), infatti, riporta una riduzione del 52% di nuove infezioni nei bambini e una riduzione globale tra adulti e bambini del 33% dal 2001 ad oggi.

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Speciale Halloween: intervista ad un uomo morto.

Inserito il

Copertina del primo numero di Dylan Dog

A volte ritornano…. camminano tra noi…

No tranquilli, Potenziale d’Azione non è diventato un blog sul soprannaturale e non c’è ancora bisogno di andare a suonare il campanello urlante dell’Indagatore dell’Incubo (cliccate QUI se siete dei profani e non avete colto il riferimento).

Almeno per il momento il pericolo di una Apocalisse Zombie è abbastanza remoto, tuttavia esiste una patologia neurologica che, pur non rendendo le persone dei veri morti viventi, fa credere loro di esserlo.

Fotogramma tratto da “La Notte dei Morti Viventi”. Film di Romero del 1968. Un cult che ha rivoluzionato il genere horror.

Si tratta di una rarissima condizione nota come Sindrome o Illusione di Cotard, dal nome del neurologo francese Jules Cotard che la descrisse verso la fine del XIX secolo.

Le persone affette da questa patologia credono di essere morte o che parti del loro corpo siano morte, in putrefazione o che semplicemente non esistano.

Questa malattia è nota già dal tardo ‘700 ma fu Cotard che la descrisse a fondo riportando il caso di una donna, chiamata Mademoiselle X negli appunti del neurologo, che affermava di non avere cervello, nervi, petto, stomaco e intestino. La donna, inoltre, pensava di essere immortale e di non avere bisogno di nutrirsi (pensava comunque di non avere un intestino…). Morì di fame poco dopo.

Le cause della patologia non sono del tutto chiare anche se è generalmente associata a gravi incidenti o a condizioni psichiatriche preesistenti come schizofrenia e depressione.

Alcuni zombie hanno fatto fortuna riciclandosi come ballerini nei video di Michael Jackson (fotogramma tratto dal video di Thriller del 1982).

Recentemente, però, i neurologi Adam Zeman dell’Università di Exeter nel Regno Unito e Steven Laureys dell’Università di Liegi in Belgio hanno potuto analizzare i tracciati neuronali di un paziente affetto da questa strana condizione.

Il soggetto, noto con il solo nome di Graham, tentò di uccidersi con la corrente elettrica nella vasca da bagno. Al suo risveglio scoprì di essere morto, o meglio, che il suo cervello era morto.

Graham era fermamente convinto che il suo cervello non esistesse più:

“Sentivo solamente che il mio cervello non esisteva più. In ospedale ripetevo ai medici che le loro pastiglie non avrebbero avuto alcun effetto su di me perché non avevo un cervello. L’ho fritto nella vasca da bagno!”

e ancora:

“Avevo perduto il mio senso del gusto e dell’olfatto. Non c’era ragione di mangiare perché ero morto. Parlare era una perdita di tempo poiché non avevo nulla da dire. Non avevo realmente alcun pensiero. Tutto era privo di senso…”

Le affermazioni di Graham sono tipiche di un paziente affetto da Cotard e cercare di razionalizzare dimostrandogli di essere effettivamente in vita è completamente inutile.

Nel corso della sua malattia Graham si è trovato anche a vagare per cimiteri in quanto lo facevano sentire più a casa:

“Era il solo modo per essere il più possibile vicino alla Morte.”

Come accennato sopra, Zeman e Laureys hanno avuto l’opportunità di analizzare il cervello di Graham tramite PET (tomografia a emissione di positroni) e quello che hanno osservato li ha lasciati di stucco: l‘attività metabolica di alcune zone del cervello di Graham era talmente bassa da avvicinarsi a quella di una persona in stato vegetativo.

Alcune delle aree osservate fanno parte della rete di default cerebrale. In pratica un complesso sistema che si suppone essere alla base della coscienza dandoci la capacità di richiamare ricordi passati, di riflettere su noi stessi, di creare il senso del Sé e di renderci coscienti delle nostre azioni.

Per Laureys il tracciato cerebrale di Graham:

“è simile al tracciato di una persona addormentata o in profonda anestesia.”

Zeman è invece più cauto affermando che

“la ridotta attività metabolica potrebbe essere stata causata dagli antidepressivi che il paziente stava prendendo, ma può effettivamente spiegare le strane convinzioni del paziente.”

La sindrome di Cotard, in ogni modo,  non è incurabile e, dopo una lunga fase di farmaci e psicoterapia, Graham ha abbandonato la sua convinzione e oggi conduce una vita normale.

Per quanto si tratti di una condizione rara esistono numerose segnalazioni di pazienti affetti da sindrome di Cotard.

Nel corso degli ultimi duecento anni, infatti, oltre ai già citati Graham e Mademoiselle X si trovano altri casi, ancora più singolari

Uno di questi è rappresentato da un uomo iraniano di 32 anni che, nel 2005, si fece ricoverare affermando non solo di essere morto, ma anche di essere diventato un cane. L’uomo affermò che lo stesso era accaduto alla moglie, mentre le figlie fossero diventate pecore dopo la morte. Accusò inoltre i propri parenti di aver tentato di avvelenarlo ma che nulla avrebbe potuto ferirlo perché Dio l’avrebbe protetto anche nella Morte.

I medici gli diagnosticarono la sindrome di Cotard in combinazione con licantropia clinica (una rara condizione psichiatrica che induce le persone a credere di potersi trasformare in animali), fu trattato con terapia elettroconvulsiva e dimesso libero dai sintomi più pesanti.

BUON HALLOWEEN!

[Le informazioni contenute in questo blog sono tratte in parte da un articolo dal titolo “First interview with a dead man” apparso sul New Scientist nella categoria Mindscapes e da un post intitolato Plight of the Living Dead: 10 Case Reports of Cotard’s Syndrome” pubblicato su mental-floss.com.]

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Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2013: chi sono in vincitori e perché hanno vinto.

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Questa mattina il Karolikna Institutet di Solna, in Svezia, ha annunciato i vincitori del Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2013.

Si tratta di James E. Rothman, Randy W. Schekman e Thomas C. Südhof, tre biologi, due americani e un tedesco, che vincono uno dei massimi riconoscimenti nel campo della Scienza per i loro studi sui meccanismi di trasporto all’interno delle cellule.

I tre vincitori del Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2013 (TheGuardian)

Molte molecole prodotte dalle nostre cellule sono destinate a svolgere il proprio ruolo al di fuori delle cellule che le hanno prodotte. Per questa ragione deve esistere un efficiente sistema di trasporto e consegna che sia in grado di portare le molecole dalla fabbrica alla destinazione finale con assoluta precisione.

Le cellule racchiudono le molecole prodotte in veri e propri pacchetti delimitati da una membrana lipidica e chiamati vescicole di secrezione.

Le vescicole possono muoversi all’interno della cellula e, nel caso dei neuroni, possono essere trasportate fino alle sinapsi più lontane dal corpo cellulare.

Le vescicole possono rilasciare il proprio contenuto all’esterno della cellula fondendosi con la membrana cellulare che segna il confine tra l’ambiente intracellulare e quello extracellulare; come si può vedere chiaramente in questa semplice animazione:

Le molecole trasportate dalle vescicole possono avere i compiti più vari: dalla comunicazione tra cellule (come nel caso dei neurotrasmettitori, ma non solo) all’attivazione di meccanismi molecolari, dalla difesa all’eliminazione di rifiuti ecc.

Un esempio pratico, come detto sopra, consiste nella gestione dei neurostrasmettitori che vengono accumulati in vescicole nelle sinapsi e rilasciati quando necessario.

Nell’immagine sottostante  sono rappresentati schematicamtne i passaggi fondamentali del processo a livello di una singola sinapsi. Si pudi carico della vescicola, l’esocitosi (ovvero il rilascio del contenuto al di fuori del corpo cellulare) e il processo inverso di endocitosi:

Rappresentazione schematica del sistema di trasporto di un neurotrasmettitore tramite vescicole. Da Jahn&Fasshauer 2012, Nature 490, 201-207.

James Rothman vince il Nobel per aver scoperto i complessi di proteine che garantiscono che i pacchetti molecolari delle vescicole siano consegnati con efficienza alla destinazione corretta. I suoi studi condotti tra gli anni ’80 e gli anni ’90 hanno contribuito ad identificare le proteine che permettono alle vescicole di riconoscere il bersaglio, di agganciarlo e di fondersi con la membrana cellulare.

Schekman, invece, usando il lievito come organismo modello, ha scoperto i geni che controllano il complesso sistema di trasporto. Negli anni ’70 Schekman ha identificato delle cellule di lievito con difetti di trasporto caratterizzate da vescicole impilate all’interno delle cellule esattamente come macchine in un ingorgo ad un casello dell’autostrada nelle ore di punta. Studiando la genetica di questi lieviti Schekman ha identificato tre classi di geni coinvolti nella regolazione del meccanismo di trasporto delle vescicole.

Vescicole di secrezione al microscopio elettronico. da Torri Tarelli, Grohovaz, Fesce and Ceccarelli (1985) J. Cell Biol. 101,1386

Südhof, infine, studiando i neuroni, ha scoperto come le cellule nervose sono in grado di comunicare tra loro con una simile precisione temporale. I neurotrasmettitori vengono rilasciati tramite i meccanismi descritti da Rothman e Scheckman, ma questo accade solo quando il neurone riceve il corretto segnale di rilascioSüdhof, nel corso degli anni ’90, ha descritto il sistema basato su flussi di ioni di calcio che permette il rilascio delle vescicole con un’elevatissima quanto invidiabile precisione.

In sostanza i tre scienziati hanno contribuito a descrivere uno dei processi fondamentali della fisiologia cellulare.

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L’insetto Transformer e perché gli animali non hanno le ruote.

Insetti… transformer?

Osservando la Natura sembra che l’Uomo in fin dei conti abbia inventato ben poco di originale.

Pipistrelli e delfini hanno evoluto, in modo indipendente tra loro, perfetti eco-scandagli milioni di anni prima che arrivassero i nostri radar, i semi di acero hanno anticipato (e forse ispirato) le pale degli elicotteri. Per non parlare poi della meraviglia delle valvole cardiache o del sistema di lenti degli occhi.

Semi di acero

E la lista si allunga sempre più grazie alle nuove scoperte.  In una ricerca pubblicata recentemente su Science e ripresa dalla rubrica Zoologger del NewScientist  viene descritto un incredibile sistema di ingranaggi individuato nelle gambe di un insetto e osservabile in questo video:

Issus coleoptratus è un piccolo omottero ben noto per i suoi salti prodigiosi con tempi di reazione nell’ordine dei millisecondi e velocità che raggiungono i 4 metri al secondo. Grazie a questo nuovo studio si è capito come siano proprio queste strutture ad ingranaggi ad essere alla base di queste incredibili performance atletiche.

Tramite questi ingranaggi dentati, infatti, il piccolo insetto è in grado di coordinare il movimento delle proprie zampe in modo estremamente efficiente. I ricercatori dell’Università di Cambridge e dell’Università di Bristol che hanno firmato l’articolo hanno calcolato che le due zampe si muovono con uno sfasamento reciproco di appena 30 microsecondi. Un livello di sincronizzazione che batte qualsiasi riflesso neuronale.

Quindi anche gli animali possono avere anche degli ingranaggi. Ma perché non hanno le ruote? Del resto la ruota è uno delle conquiste di cui andiamo più fieri. Perciò se è veramente un sistema di locomozione così efficiente, perché la Natura non ha le ruote?

Questa sembra una domanda bizzarra ma è già stata affrontata niente meno che da Sir Richard Dawkings, uno dei padri del Neo-Darwinismo (e inventore del termine “meme”, oggi così inflazionato in Rete).

Dawkings affronta il “problema delle ruote” in un articolo del 1996 dal titolo “Why don’t animals have wheels?” e liberamente consultabile il pdf QUI.

Prima di tutto non è vero che la Natura non ha “inventato” la ruota. Il flagello dei batteri, infatti, viene mosso grazie ad un sistema che altro non è che un rotore che gira indefinitamente intorno ad un asse, come si vede bene in questo video:

Quindi la domanda corretta dovrebbe essere: perché animali di certe dimensioni non hanno le ruote?

Semplicemente perché forse non sono in fondo così vantaggiose. Per muoversi sui terreni sconnessi tipici di un qualsiasi ambiente naturale gambe e zampe sono di gran lunga più efficienti di qualsiasi ruota.

Ed è proprio qui la chiave del problema.

La ruota è realmente efficiente solo grazie ad un’altra invenzione precedente: la strada.

Senza una superficie liscia sulla quale scorrere liberamente una ruota è difatti poco funzionale.

La domanda successiva quindi è: perché gli animali non hanno inventato le strade? Del resto una strada non è niente di così più complesso di un nido d’uccello o di una diga di un castoro.

Diga di castori.

Dawkings risponde a questo secondo quesito utilizzando la teoria del Gene Egoista che l’ha reso famoso.

Costruire una strada non è un gesto abbastanza egoista e per questo è sfavorito dalla selezione naturale. Una strada, una volta costruita, può essere utilizzata da chiunque, anche da chi non ha partecipato a costruirla.

Per questo motivo i costruttori saranno sempre penalizzati in quanto pagheranno a pieno il prezzo della costruzione della strada, mentre altri individui potranno utilizzarla senza aver speso alcunché e risparmiando così energie per altre attività fondamentali come nutrirsi o riprodursi. Gli utilizzatori non costruttori saranno sempre favoriti nella lotta alla sopravvivenza.

Oltre agli svantaggi dati dalla selezione darwiniana esistono anche effettivi problemi tecnici. Sviluppare una struttura che ruoti in modo autonomo intorno ad un asse è complesso, soprattutto se deve essere fatta crescere e deve essere poi raggiunta da vasi sanguigni e nervi. Anche immaginando che il prodotto finale sia effettivamente realizzabile, l’evoluzione non va dal niente al tutto in un solo salto. I passaggi evolutivi sono graduali. Come dovrebbero essere gli intermedi tra una zampa e una ruota? Probabilmente sarebbero in ogni modo troppo svantaggiosi da essere selezionati come caratteri ereditari.

Quindi,  forse non vedremo mai un vero e proprio animale Transformer ma per una volta, e tralasciando i flagelli dei batteri (che non penso si offenderanno), possiamo andar fieri di una nostra invenzione originale.

Chiudo consigliandovi un canale di YouTube di divulgazione scientifica veramente ben fatto e che ha già affrontato il problema degli animali con le ruote in questo video:

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Perché le cipolle fanno piangere?

“Peeling onions” di Lilly Master Spencer, ca 1852.

La scorsa settimana sono stati assegnati i premi IgNobel 2013 dedicati alle ricerche più bizzarre e imbrobabili (ma non per questo meno utili o interessanti).  In questa edizione troviamo, per esempio, il premio per la psicologia dato ad una ricerca che ha dimostrato che gli individui che pensano di essere ubriachi ritengono anche di essere più attraenti o un premio per la fisica ad una ricerca tutta italiana che ha dimostrato come sulla Luna si potrebbe camminare sull’acqua (per godervi tutte le categorie date un’occhiata QUI).

Tra tutti i premi spicca secondo me il premio per la chimica assegnato al giapponese Shinsuke Imai (che ritroveremo più avanti in questo post) che ha scoperto e descritto i meccanismi molecolari alla base delle lacrime indotte dal taglio delle cipolle. Chi come me ama cucinare conoscerà fin troppo bene di quale calvario stiamo parlando…

A parte trovare cibo ammuffito nella dispensa o in frigorifero non credo ci sia niente di più fastidioso in cucina del bruciore e delle lacrime generate dalle cipolle affettate.

Ma a che cosa è dovuto questo fenomeno?

La ricerca del Dr Imai, pubblicata su Nature nel 2002 (alla faccia della ricerca improbabile…), svela il meccanismo in modo esaustivo e puntuale:

All’intero delle cellule dei bulbi della cipolla (Allium cepa) si trova un enzima chiamato allinasi.

Questo enzima fa parte dell’ingegnoso quanto efficace sistema di difesa che queste piante hanno evoluto per proteggersi dai predatori erbivori. Quando il bulbo della cipolla viene danneggiato (morso o affettato) le cellule che lo compongono si rompono liberando l’allinasi contenuta al loro interno.

Quando l’enzima entra in contatto con le molecole di 1-PRENSCO (da 1-propenyl cysteine sulfoxide, il principale solfossido della cipolla e derivato dall’aminoacido cisteina) viene catalizzata la reazione chimica che porta alla produzione di ammoniaca, acido piruvico e acidi solfenici come l’acido 1-propenilsolfenico.

A questo punto le molecole di acido 1-propenilsolfenico vengono catturate da un secondo enzima chiamato Lachrymatory-Factor Synthase che produce il fattore di lacrimazione sin-propanethial-S-ossido.

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Schema della reazioni chimiche conseguenti al taglio di una cipolla. Immagine tratta da Imai S et al. “Plant biochemistry: an onion enzyme that makes the eyes water”, Nature 2002

Quest’ultimo è un composto volatile che si disperde nell’aria e come gas arriva al film lacrimale (lo strato acquoso che umetta il bulbo oculare). Qui, reagendo con l’acqua, si trasforma in acido solforico, un composto notoriamente irritante.

L’occhio, attaccato da una nuvola di acido solforico, cerca disperatamente di difendersi dall’irritazione aumentando la produzione di liquido lacrimale e tentando di disperdere l’acido tramite le lacrime. 

Ma come possiamo evitare di essere messi KO da una cipolla?

I metodi più classici consistono nel tagliare la cipolla sotto l’acqua corrente per limitare la volatilità del fattore lacrimale o nel raffreddare la cipolla in frigorifero alterandone la chimica e rallentandone le reazioni enzimatiche. Ma si possono sempre sperimentare metodi originali come questo:

Un metodo efficace per proteggersi dai composti volatili della cipolla.

Aldilà di metodi più o meno fantasiosi anche in questo caso la Scienza può venirci incontro salvandoci dalla minaccia di questi terribili bulbi.

Nel 2008, infatti, il team del Dr Colin Eady del Crop & Food Research Institute  in Nuova Zelanda ha sviluppato una varietà di cipolla geneticamente ingegnerizzata per produrre meno Lachrymatory-Factor Synthase. I ricercatori, utilizzando la tecnica dell’RNAinterference (RNAi), hanno silenziato il gene responsabile della sintesi dell’enzima producendo così una cipolla incapace di liberare il fattore lacrimale in seguito ad un danneggiamento del bulbo.

Per coloro che mal digeriscono l’ingegneria genetica esiste comunque una varietà di cipolla dolce chiamata Vidalia la quale viene solitamente coltivata in terreni poveri di zolfo. Questo fatto limita la produzione e l’accumulo di composti solforosi all’interno dei bulbi e le cipolle Vidalia, una volta tagliate, liberano un quantitativo ridotto di fattore lacrimale.

La lotta contro le cipolle sembra quindi una delle grandi sfide dell’uomo alla Natura. In ogni caso, non prendetevela troppo la prossima volta che piangerete tagliando una cipolla, del resto sta solo cercando di non essere mangiata, o no?

Cipolle sadiche, ti fanno piangere… e gli piace…

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Come nascono i sogni

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Sogno

Dagli acchiappasogni dei nativi del Nord America alla smorfia napoletana, da Sigmund Freud a Freddy Krueger. I sogni notturni accompagnano l’Umanità dall’alba dei tempi. Basta scivolare tra le braccia di Morfeo per aprire le porte ad interi mondi fantastici ed inesplorati.

Ma cosa sono effetivamente i sogni? Da dove vengono? E, soprattutto, a cosa servono?

Come qualsiasi fenomeno antico, effimero e misterioso i sogni hanno generato, e generano tuttora, numerose leggende, racconti e tradizioni. A seconda del contesto i sogni possono essere espressioni del nostro subconscio, portali verso altri piani dell’esistenza, vie di comunicazione con i nostri cari defunti, premonizioni o solo un modo per ottenere i numeri giusti da giocare al Lotto. Ogni popolo ed ogni cultura ha tentato di dare la propria personale interpretazione di questo fugace stato mentale.

Rappresentazione artistica di un acchiappasogni indiano

Le teorie scientifiche sui sogni sono numerose e ancora oggi dibattute. Lo scorso febbraio il New Scientist ha dedicato il proprio Special Report al tema, approfondendo i recenti passi in avanti fatti dalle scienze neurologiche in merito alla comprensione del mondo onirico.

Il sogno è uno stato mentale effimero ed estremamente difficile da studiare. Chiunque si sia mai svegliato illuminato da un sogno solo per scordarselo nei pochi minuti successivi al risveglio può comprendere questa difficoltà.

Uno dei migliori tentativi di catalogazione dei sogni consiste nell’annotarli rapidamente al risveglio o, ancora meglio, far dormire alcuni volontari in un laboratorio dove possano essere svegliati ed interrogati ad intervalli regolari durante la notte.

Dai risultati di questi esperimenti si è capito che solo la metà dei sogni contiene elementi sonori, mentre la restante metà non sono altro che film muti. Sapori, odori e sensazioni tattili, poi, sono ancora più difficili da trovare all’interno di in un sogno medio.

Studi simili hanno contribuito inoltre a sfatare uno dei miti più comuni sui sogni i quali non conterrebbero particolari rivelazioni sulla personalità del sognatore: tratti come la creatività e l’immaginazione non sembrano avere poi così tanto effetto sulla genesi e sulla natura dei nostri sogni.

“I sogni delle persone sembrano essere più simili tra loro che differenti”

È quanto sostiene Mark Balgrove dell’Università di Swansea nel Galles che aggiunge che probabilmente i sogni non rivelano in realtà nulla che non sia già di nostra conoscenza.

“Il Sogno” di Salvador Dali

Un approccio di studio più efficace è quello di studiare lattività cerebrale durante il sonno. Questi esperimenti hanno contribuito a formulare la teoria del sogno come conseguenza dei processi di consolidamento della memoria all’interno nostro cervello.

Gli eventi vissuti, affinché possano diventare ricordi, devono spostarsi dall’ippocampo, dove i ricordi vengono “messi nero su bianco”, alla corteccia, dove vengono organizzati e archiviati perché possano essere rievocati in un secondo momento. I sogni sarebbero quindi manifestazioni di alcuni elementi dei nostri ricordi in fase di consolidamento.

Paragonando i diari di vita quotidiana dei partecipanti allo studio con i racconti dei loro sogni si è notato che i ricordi entrano nei sogni in due fasi distinte: una prima volta nella notte successiva all’evento stesso (il che indicherebbe una preliminare registrazione del fatto accaduto) ed una seconda volta da cinque a sette giorni più tardi (che rifletterebbe il consolidamento del ricordo).

Mentre consolida nuovi ricordi, inoltre, il cervello del dormiente in fase REM può gestire e manipolare altre connessioni già consolidate all’interno della memoria liberando così vecchi ricordi. Questa manipolazione delle connesioni esistenti potrebbe essere alla base di fenomeni tipici dei sogni come le associazioni tra eventi differenti, la rievocazione di luoghi e persone viste mesi, se non anni, prima e quel bizzarro fenomeno dello scambio d’identità in cui un oggetto o persona appare come una cosa ma può assumere una differente forma o significato.

L’ippocampo nel cervello umano

Ma i nostri sogni sono molto più di un semplice insieme di elementi più o meno casuali; essi infatti sono in grado di raccontarci storie in numerosi stili differenti come fossero veri e propri film o romanzi. In questo caso sembra che siano le emozioni la forza trainante alla base del fenomeno.

È noto infatti che le nostre emozioni sono in grado di determinare il modo in cui un ricordo viene consolidato e rievocato. Un evento traumatico, con le forti emozioni che ne conseguono, da luogo a sogni intensi ed impegnativi evidenziando probabilmente quanto sia difficile accettare e consolidare un evento spiacevole nella propria autobiografia cerebrale.

Memoria ed emozioni sembrano quindi essere alla base dei nostri sogni, ma è noto che alcuni particolari stimoli esterni possono contribuire a plasmare e modificare le immagini oniriche che ci accompagnano durante la notte. Negli anni successivi all’invenzione della TV, per esempio, le persone mostravano una tendenza a sognare in bianco e nero, mentre i sogni a colori sono ritornati solo con la diffusione della TV a colori. Più recentemente, invece, si è scoperto che i giocatori del gioco di ruolo online Word of Warcraft tendono a sostituire la propria immagine nei sogni con quella del loro personaggio di gioco. Infine, suoni ed odori possono condizionare i contenuti e l’intensità dei nostri sogni.

[l’articolo a cui mi sono ispirato per questo post è comparso sul New Scientist del 3 Febbraio 2013 a firma di David Robson]

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Il mistero della tigre bianca: tra genetica, leggenda e cultura popolare

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Una coppia di tigri bianche

La tigre bianca è una rara variante della tigre reale del Bengala (Panthera tigris tigris) caratterizzata da occhi azzurri e un manto bianco a strisce nere. Questa particolare colorazione, insieme all’elusività che la contraddistingue, stimola da sempre l’ammirazione e l’immaginazione dell’uomo.

Nell’astronomia cinese, ad esempio, la Tigre Bianca è uno dei Quattro Simboli delle costellazioni dei quattro punti cardinali insieme al Drago Azzurro, all’Uccello Rosso e alla Tartaruga Nera. Sempre secondo la mitologia cinese, inoltre, una comune tigre arancione diventerebbe una tigre bianca dopo 500 anni vita e si mostrerebbe agli uomini solo nel caso in cui il Paese fosse guidato da un imperatore virtuoso o durante un lungo periodo di pace. Guardando alla cultura popolare più recente, invece, se chi legge questo post ha una certa (ma ancora giovanile) età potrebbe ricordarsi la tigre bianca del cartone animato giapponese “I cinque Samurai” trasmesso da Italia 7 all’inizio degli anni ’90.

La tigre bianca de “I cinque Samurai”

Il fascino che accompagna questo splendido animale è ulteriorimente alimentato dal mistero che ha avvolto per secoli le ragioni di questa particolare forma di albinismo che colpisce il giallo e l’arancione del manto ma non il nero delle strisce.

Quando i misteri si infittiscono, però, arriva quasi sempre la Scienza a dissipare la nebbia riportandoci con i piedi per terra con spiegazioni razionali che, lo ammetto, tolgono un po’ di fascino alle leggende.

Lo scorso maggio è infatti stata pubblicata una ricerca sulla rivista internazionale Current Biology che dichiara di aver finalmente svelato il mistero della tigre bianca. A firmare l’articolo è un team di ricercatori cinesi che ha individuato le ragioni genetiche di questo particolare fenotipo (il fenotipo sono tutte le caratteristiche osservabili in un organismo vivente) nella mutazione di un singolo gene associato alla gestione dei pigmenti di melanina.

Il gene in questione si chiama SLC45A2 (solute carrier family 45, member 2) e codifica una proteina presente nei melanociti (le cellule che producono la melanina responsabile della colorazione della pelle, dei capelli e degli occhi). La mutazione del gene SLC45A2, che determina il colore bianco nella tigre del Bengala, provoca la sostituzione di un singolo amminoacido all’interno della catena di circa 530 amminoacidi che compongono l’intera proteina codificata.

L’alterazione di questa proteina si ripercuote quindi sulla produzione dei pigmenti gialli e arancioni mentre ha pochissimo effetto sui pigmenti neri delle strisce. Per questo motivo la tigre bianca conserva la colorazione delle striscie mentre perde quella del manto.

Basta quindi una variazione infinitesimale (1 amminoacido su 530 in una delle migliaia di proteine codificate dal genoma della tigre) per passare dalla bellezza della tigre comune all’intrigante fascino della tigre bianca.

È interessante notare come la mutazione del gene SCLA45A2 nell’uomo sia associata ad una rara variante di albinismo chiamata albinismo oculocutaneo di tipo 4 (OCA4) di cui sono stati identificati solo 30 casi in tutto il mondo (dato aggiornato al 2009).

Queste alterazioni genetiche della pigmentazione corpoea sono estremamente rare poiché sono trasmesse tramite ereditarietà autosomica recessiva. Ciò significa che affinché un individuo sia affetto albinismo questo dovrà avere la mutazione sia sulla copia materna che sulla copia paterna del gene responsabile. Se una sola delle due copie dovesse risultare normale (non mutata) l’individuo sarà del tutto normale e definito portatore sano.

Perché possa nascere un individuo albino, quindi, i genitori devono essere per forza entrambi albini o entrambi portatori sani (e in questo caso la probabilità di avere un figlio albino scende a 1 su 4).

Esempio di ereditarietà autosomica recessiva con due genitori portatori sani. (Immagine tratta da Wikipedia)

Nonostante la sua rarità la tigre bianca rappresenta comunque una varietà naturale della diversità genetica della tigre del Bengala e può sopravvivere senza problemi nella giungla Indiana. Secondo i ricercatori questo fatto può essere dovuto al probabile daltonismo delle principali prede della tigre (come i cervi ad esempio), il che rappresenterebbe un vantaggio per un animale con un deficit di mimetismo come appunto la tigre bianca.

Purtroppo la tigre rientra nella categoria delle specie a rischio e la rara variante bianca esiste oramai solo in cattività (l’ultimo avvistamento di tigre bianca in natura risale al 1958).

Il gruppo di ricercatori auspica un adeguamento delle condizioni delle tigri in cattività in modo da mantenere una popolazione sana di tigri arancioni e di tigri bianche che possa essere, un giorno, reintrodotta in natura.

Guardando al futuro, quindi, l’obiettivo è quello di reintrodurre la tigre bianca nel suo habitat naturale, ridando a questo misterioso e sfuggente felino il ruolo che gli spetta nella giungla indiana e nel nostro immaginario collettivo.

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