Feed RSS

Archivi tag: mare

Gli imperatori biologi marini.

Inserito il

L’amore dei giapponesi per il pesce è una cosa nota a tutti, ma in quanti sanno che almeno due imperatori sono stati grandi appassionati, se non addirittura esperti, di biologia marina?

Sembra incredibile ma sia l’attuale sovrano del Giappone, Akihito, sia suo padre Hirohito hanno contribuito in modo concreto e diretto a questo particolare ramo delle scienze biologiche.

In particolare, l’imperatore Hiroito (1901-1989), fece costruire un vero e proprio laboratorio all’interno del Palazzo Imperiale di Tokyo. Nel corso del suo regno dovette occuparsi di inezie quali la Seconda Guerra Mondiale, le bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki e la transizione del Giappone del dopo-guerra da Paese sconfitto a seconda potenza mondiale. Ciononostante Hiroito trovò il tempo di studiare e classificare numerose nuove specie di idrozoi, minuscoli animali acquatici parenti di meduse e coralli. Cercando “Hiroito” all’interno dello World Hydrozoa Database si possono infatti trovare 34 specie differenti di idrozoi, descritte e classificate da Sua Maestà tra il 1967 e il 1995. Inoltre l’imperatore Hiroito, nel corso della sua carriera da ricercatore, classificò 23 nuove specie di ascidie (organismi marini filtratori), 7 nuove specie di granchio, 8 di stella marina e 6 di picnogonidi (artropodi marini simili a ragni).

hirohito-in-lab

L’imperatore Hirohito nel laboratorio imperiale di Tokyo. Sembra che Sua Maestà si prendesse ogni giovedì e sabato pomeriggio per incontrarsi con altri biologi marini per raccogliere nuovi campioni e discutere di biologia marina (foto da E. J. H. Corner, “His Majesty Emperor Hirohito of Japan, K. G., 29 April 1901 – 7 January 1989,” Biographical Memoirs of the Fellows of the Royal Society, Vol. 36)

Hirohito morì nel 1989, ma l’amore per la scienza non abbandonò le mura del Palazzo di Tokyo. Quando suo figlio Akihito ascese al Trono del Crisantemo, sul quale siede tutt’ora come 125esimo imperatore del Giappone, mantenne viva la passione del padre per lo studio della vita acquatica.

A differenza di suo padre, però, l’interesse di Akihito si è focalizzato non sugli idrozoi ma sui pesci. L’imperatore è infatti un esperto studioso di ittiologia, il ramo della zoologia marina dedicato appunto allo studio degli organismi marini comunemente noti come pesci. In particolare, Akihito è specializzato nella tassonomia dei Gobidi, la famiglia di pesci ossei più numerosa al mondo. Nel corso della sua carriera da ricercatore ha pubblicato articoli scientifici su riviste quali Gene e il Japanese Journal of Icthyology. Cercando nei database online si possono trovare facilmente tutte le pubblicazioni scientifiche scritte da Akihito.

QUI per esempio si può leggere un articolo del 1988 che descrive due nuove specie di Gobidi giapponesi. Il primo autore si firma “Principe Akihito”, in quanto a quel tempo non era ancora imperatore. Ed è divertente notare come tale autore abbia una sola affiliazione, che per noi comuni mortali è di solito l’istituzione o l’università di appartenenza, ovvero il Palazzo del Principe Ereditario (The Crown Prince’s Palace in inglese).

In un lavoro più recente pubblicato su Gene nel 2016 (QUI) e dedicato allo studio della speciazione di due tipi di gobide tramite l’analisi del DNA nucleare mitocondriale, si può invece notare come ora l’autore si firmi semplicemente Akihito e come l’affiliazione sia diventata la Residenza Imperiale.

Mi chiedo se qualche editore o revisore abbia mai avuto il fegato di rifiutare una bozza a Sua Maestà Imperiale.

Emperor_Akihito_cropped_2_Barack_Obama_Emperor_Akihito_and_Empress_Michiko_20140424_1

L’imperatore Akihito, attuale sovrano del Giappone e grande studioso di biologia marina e storia della scienza.

Per il suo attivo contributo all’ittiologia, inoltre, Akihito ha visto il proprio nome venire associato ad una nuova specie di gobide, Exyrias akihito appunto, descritto nel 2005 da Allen e Randall sul Ruffles Bullettin of Zoology.

DSC5345-1

Exyrias akihito. Il gobide dedicato all’attuale imperatore del Giappone.

L’interesse per la scienza di Akihito non si limita però all’ittiologia. Nella sua lunga carriera di imperatore scienziato Akihito ha approfondito anche lo studio della storia della scienza in Giappone, soprattutto nei periodi Edo (1603-1868) e Meiji (1868-1912). Tra i suoi scritti rintracciabili in rete si possono trovare una disamina storica dello sviluppo della scienza in Giappone pubblicata su Science nel 1992 (QUI) ed un estratto pubblicato da Nature di un suo discorso dal titolo “Linneo e la tassonomia in Giappone” tenuto nel 2007 in occasione di una visita alla Linneal Society of London (QUI).

L’imperatore Akihito ha recentemente annunciato la volontà di abdicare in favore del figlio ed il passaggio di consegne è previsto per dicembre di quest’anno. Pur non condividendo l’amore per l’ittiologia del padre, il Principe Ereditario Naruhito è molto interessato alla gestione e conservazione delle risorse idriche. Si potrebbe dire che una mela che non cade mai troppo lontano dall’albero. Sicuramente sarà interessante seguire l’evoluzione di questa passione per la scienza all’interno della famiglia reale giapponese.

[Se questo post ti è piaciuto e vuoi rimanere aggiornato/a non dimenticare di mettere mi piace” sulla PAGINA FACEBOOK!]

Annunci

Perché ci abbronziamo: i meccanismi cellulari alla base di una perfetta abbronzatura

Quasi tutti gli organismi viventi sul nostro pianeta esistono in diversi colori. La pigmentazione della superficie esterna del corpo umano è un carattere altamente ereditario e regolato da fattori genetici, ambientali ed endocrini.

Il colore della nostra pelle è determinato dal quantità, dal tipo e dalla distribuzione di un pigmento inerte prodotto dagli strati profondi della pelle e chiamato melanina.

La melanina gioca diversi ruoli all’interno del nostro corpo e delle nostre comunità: dalla definizione dell’etnia alla termoregolazione. In questo post, però, mi concentrerò sul suo ruolo di protezione contro i raggi ultravioletti (UV) presenti nella radiazione solare.

Prima di entrare nel dettaglio del metabolismo della melanina procediamo con ordine partendo dalla struttura più ampia della pelle per arrivare progressivamente al microscopico livello dei singoli enzimi localizzati all’interno delle cellule della pelle stessa.

La pelle è uno degli organi più estesi del corpo umano ed è costantemente in contatto con l’ambiente esterno. È quindi necessario che sia dotata di efficaci meccanismi di difesa per proteggerci dalle minacce ambientali.

La pelle è divisa in due strati principali (l’epidermide superficiale e il derma più profondo) organizzati a loro volta in sottostrati minori.

L’epidermide, per esempio, ha uno spessore variabile tra i 5 e i 100 micrometri (milionesimi di metro, o millesimi di millimetro) e si organizza in 5 sottostrati differenti: lo strato basale (o germinativo) più profondo, lo strato spinoso, lo strato granuloso, lo strato lucido e lo strato corneo più superficiale.

Gli strati dell’epidermide. I cheratinociti maturano spostandosi verso gli strati superficiali accumulando cheratina e morendo diventando squame di pelle. (fonte: Wikipedia)

Ciascuno strato è caratterizzato da una particolare popolazione di cellule specializzate. I principali tipi di cellule che compongono l’epidermide sono due: i cheratinociti e i melanociti.

I cheratinociti si trovano in forma immatura (poco specializzati e con un alto tasso di proliferazione) nello strato basale e maturano spostandosi negli strati superiori accumulando progressivamente una proteina filamentosa chiamata cheratina. L’accumulo di cheratina raggiunge il massimo nello strato corneo dove i cheratinociti muoiono formando lo strato più superficiale della pelle che si desquama. Lo strato corneo riduce la perdita d’acqua attraverso la pelle e previene l’invasione di agenti patogeni e sostanze nocive.

Ai melanociti, invece, è affidata la produzione di melanina. Si trovano nello strato basale dell’epidermide e sono caratterizzati da ramificazioni del corpo cellulare (dendritri) che utilizzano per mettersi in contatto con i cheratinociti. Ogni melanocita è in contatto con circa 40 cheratinociti e insieme formano una “unità epidermico-melanica”.

I melanociti producono e accumulano la melanina in granuli detti melanosomi che vengono catalogati in base allo stadio di sviluppo (dallo stadio I allo stadio IV). I melanosomi allo stadio II e III sono poveri di melanina e sono più numerosi nelle etnie a pelle chiara mentre i melanosomi di stadio IV sono ricchi di melanina e abbondano nei melanociti delle etnie dalla pelle più scura. Lo schema del tipo di melanosomi e la loro distribuzione sono determinati a livello embrionale e non dipendono da fattori esterni come la luce solare.

I melanociti dei mammiferi possono produrre due tipi di melanina: la feomelanina (giallo-rossa) e la eumelanina (marrone-nera). L’eumelanina viene sintetizzata a partire dall’amminoacido tirosina e dipende da tre enzimi fondamentali: la tirosinasi (TYR), TYRP1 (tyrosinase-related protein 1) e la DOPAcromo tautomerasi (DCT).

La pigmentazione cutanea è quindi il risultato di due differenti processi: la sintesi di melanina nei melanociti ed il suo trasferimento dai melanociti ai cheratinociti.

In seguito ad uno stimolo come l’esposizione ai raggi UV i cheratinociti attivano una serie di segnali molecolari che “risvegliano” i melanociti i quali a loro volta inviano i melanosomi carichi di melanina ai cheratinociti. Una volta nei cheratinociti i melanosomi si dispongono intorno al nucleo cellulare per proteggere il prezioso DNA contenuto al suo interno.

In realtà l’esposizione ai raggi UV attiva due differenti meccanismi difensivi nella pelle. Oltre alla dislocazione della melanina negli strati superficiali dell’epidermide appena descritta la pelle reagisce anche aumentando lo spessore dello strato corneo. I filamenti di cheratina sono in grado infatti di assorbire e deviare parte dei raggi UV presenti nella radiazione solare.

I raggi UV si dividono a seconda della lunghezza d’onda in UVA (320-400nm), UVB (280-320nm) e UVC (200-280nm). Questi ultimi sono in genere schermati dallo strato di ozono e non raggiungono la superficie della Terra. I raggi UVB sono schermati dai vetri delle finestre e delle macchine mentre gli UVA passano attraverso i vetri e possono raggiungere gli strati più profondi della pelle.

Si stima che il tra il 20 e il 50% dei raggi UVA riesca a raggiungere lo strato dei melanociti mentre solo il 9-15% degli UVB riesce ad arrivare a tale profondità.

Livello di penetrazione dei raggi UV negli strati della pelle. I raggi UVA vanno in profondità arrivando sino agli strati profondi del derma

Mentre i raggi UVB (che colpiscono gli strati più superficiali) sono maggiormente responsabili di eritemi e scottature, i raggi UVA sono tra le maggiori cause dell’incidenza dei tumori della pelle (melanomi).

L’unico effetto benefico noto è legato alla produzione di vitamina D stimolata dai raggi UVB.

I raggi UV sono pericolosi in quanto stimolano la produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS, noti ai più come ossidanti o radicali liberi) e danneggiano direttamente la doppia elica del DNA aumentando il rischio di accumulare mutazioni che possono portare allo sviluppo di tumori. La melanina è in grado sia di schermare le radiazioni sia di reagire con i radicali liberi prevenendo i danni potenziali dovuti all’esposizione alla luce solare.

L’esposizione ai raggi UV può causare danni al DNA come rotture nei filamenti dei cromosomi  (frecce blu, fonte: Wikipedia).

L’abbronzatura è quindi una risposta difensiva della pelle e si realizza in due fasi: una fase precoce e una fase tardiva.

La fase precoce è rapida e stimolata soprattutto dai raggi UVA. Inizia immediatamente dopo l’esposizione, raggiunge il proprio massimo dopo 1-2 e ore e scema dopo 3-24 ore dopo. Questo processo rapido è dovuto alla traslocazione dei melanosomi esistenti verso le regioni periferiche dei melanociti e non involve la sintesi di nuova melanina.

La fase tardiva, invece, è un fenonemo graduale stimolato principalmente dai raggi UVB. Il processo inizia dalle 48 alle 72 ore dopo l’esposizione, raggiunge il massimo dopo 3 settimane e la pelle non torna al livello di partenza prima di 8-10 mesi dopo l’esposizione.

Questo secondo processo a differenza della risposta immediata coinvolge sia l’aumento nel numero di melanociti sia la sintesi di nuovi melanosomi e nuova melanina. I melanociti, inoltre, aumentano il numero di prolungamenti  così come la produzione dell’enzima tirosinasi.

Considerando che complessivamente il DNA di una singola cellula subisce ogni giorno almeno 500.000 singole lesioni (in genere eliminate da efficienti sistemi di riparazione molecolari) la melanina è un fedele cane da guardia che ci protegge continuamente oltre a donarci un’abbronzatura invidiabile!

Per approfondimenti  (review in inglese sull’argomento) cliccate QUI.

[Se questo post vi è piaciuto e volete rimanere aggiornati non dimenticate di mettere un bel “mi piace” sulla PAGINA FACEBOOK!]

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: