Archivio della categoria: Scienze ambientali

Alle radici importa poco della gravità

2 anni fa

arabidopsis-nasa

Sebbene la crescita delle radici di una pianta sia diretta principalmente dalle informazioni codificate nel DNA, essa viene influenzata in modo sensibile anche da alcuni fattori esterni.
Uno di quelli considerati di maggiore importanza è la gravità, che guiderebbe le radici verso il basso (gravitropismo) e determinerebbe due comportamenti caratteristici chiamati waving e skewing.
Il primo consiste in una serie di ondulazioni delle estremità delle radici, il secondo in una deviazione rispetto alla direzione verticale di crescita; il loro effetto combinato permette alle radici di “esplorare” un volume maggiore di terreno in cerca di acqua e nutrienti.

I risultati di uno studio ([1]) condotto nel 2011 sulla Stazione Spaziale Internazionale con piante di Arabidopsis Thaliana hanno tuttavia mostrato come tali meccanismi si verifichino anche in condizioni di assenza quasi totale di gravità (microgravità), con dinamiche simili a quelle riscontrate con le piante di controllo cresciute sulla Terra.
Lo sviluppo è stata monitorato fotografando le piante ogni 6 ore, per un periodo di 15 giorni [video].

La scoperta che non è la gravità la forza motrice della crescita radicale delle piante è di grande utilità nell’ottica della loro coltivazione nello spazio, soprattutto nell’ambito di missioni umane di lunga durata sulla Luna o su Marte.

Si dovrà ora cercare di comprendere quali tra gli altri fattori in gioco – allontanamento dalla luce (fototropismo negativo), stimoli tattili (aptotropismo), distribuzione differenziale di auxina, disponibilità di acqua o nutrienti – siano davvero determinanti nello sviluppo della morfologia radicale delle piante.

Fonti:
1
Paul, A., Amalfitano, C., & Ferl, R. (2012). Plant growth strategies are remodeled by spaceflight BMC Plant Biology, 12 (1) DOI: 10.1186/1471-2229-12-232
2
Image courtesy of NASA

Una piccola dose di tossicologia…

2 anni fa

A Small Dose of Toxicology è un testo introduttivo di tossicologia nel quale l’autore Steven Gilbert esamina quali sono gli effetti sulla salute derivanti dalla esposizione ad agenti chimici di uso comune.
Ricordo di aver letto alcuni capitoli della prima edizione (cartacea) in biblioteca qualche anno fa e di averli trovati utili ed interessanti, oltre che accessibili ad un pubblico di non specialisti.

Grazie a questo post su Download The Universe ho appena scoperto che la seconda edizione del testo è disponibile gratuitamente in diversi formati (web, pdf, epub, mobi).
Se vi è piaciuto il libro potete comunque ringraziare l’autore con una donazione alla casa editrice od alla organizzazione no profit che lui stesso ha istituito con l’obiettivo di accrescere la conoscenza sui rischi legati composti chimici a cui siamo costantemente esposti, inclusi alcol, caffeina e nicotina.

Dategli un’occhiata, anche solo per imparare alcuni dei principi essenziali di tossicologia che possono aiutarvi sia a migliorare la qualità della vostra vita che ad acquisire un certo senso critico di fronte a notizie relative ad ambiente e medicina.

Chiedi al climatologo…

3 anni fa

Consulti il dentista per avere un parere sulle condizioni del tuo cuore?

Così inizia una lettera inviata al Wall Street Journal da alcuni climatologi in risposta ad un articolo pubblicato a fine gennaio intitolato “No Need to Panic About Global Warming”, nel quale l’autore afferma come non esistano incontrovertibili prove scientifiche che giustifichino delle azioni drastiche per diminuire le emissioni di anidride carbonica.

L’articolo prende spunto dalle recenti dimissioni del premio Nobel per la fisica Ivar Giaever dalla American Physical Society, motivate dal dissenso nei confronti della seguente dichiarazione rilasciata dalla società:

Le prove sono incontrovertibili. Il riscaldamento globale sta avvenendo. Se non saranno intraprese azioni mitigatrici, è verosimile i sistemi fisici ed ecologici della Terra, il sistema sociale, la sicurezza e la salute umana subiranno danni significativi.

Secondo il giornalista, un crescente numero di scienziati, alcuni di altissimo livello, condivide la posizione di Giaever, tanto da ([nota mia] avere il “coraggio” di) co-firmare l’articolo.
L’ovvia obiezione addotta dai climatologi è che sebbene questi scienziati abbiano raggiunto traguardi notevoli nei loro settori (ingegneria, biochimica, fisica (anche Zichichi), addirittura un astronauta!), non sono certamente degli esperti nelle scienze climatiche.
E quelli che dovrebbero esserlo in quanto studiosi del campo, purtroppo sono famosi per le loro idee estreme e contrarie alle conoscenze condivise dalla maggioranza dei climatologi, quindi di attendibilità quantomeno discutibile.

L’articolo continua con la considerazione che negli ultimi dieci anni non ci sia stato nessun riscaldamento, “fatto” supportato da alcune frasi presenti nelle e-mail del (presunto) Climategate, e che l’aumento citato dai climatologi sia inferiore a quello previsto dai modelli.

Purtroppo i dati dicono il contrario. Il trend di riscaldamento globale a lungo termine è di continua crescita, tanto che l’ultimo decennio è stato il più caldo da quando le temperature atmosferiche vengono registrate. Nella classifica degli anni più caldi, ben dieci si sono verificati dopo il 2000.

Inoltre durante i periodi in cui sembra che ci sia un aumento minore delle temperature superficiali, il riscaldamento avviene da qualche altra parte del sistema climatico, tipicamente l’oceano profondo.

Un esempio visuale abbastanza eloquente è fornito da questo video del Goddard Institute for Space Studies della NASA, in cui vengono rappresentate le temperature globali medie superficiali dal 1880 al 2011:

Per quanto riguarda le affermazioni presenti nelle e-mail del CRU, è stato ampiamente dimostrato come il loro contenuto sia stato estrapolato dal contesto in modo da far apparire fraudolento il comportamento di alcuni scienziati.
Che una testata autorevole come il WSJ (seppur palesemente di parte) non abbia argomentazioni più solide di un finto scandalo su cui basare un articolo di certo non fa onore al suo nome.

Davvero niente male anche il passo successivo (un altro grande classico degli scettici sul global warming), in cui il giornalista fornisce qualche informazione sull’anidride carbonica.

Il fatto è che la CO2 non è un inquinante. È un gas incolore ed inodore, esalato in alte concentrazioni da ognuno di noi, un componente chiave del ciclo della vita.

Il concetto di inquinante è relativo, non assoluto. Anche l’anidiride carbonica può esserlo, sia in ambito climatico in quanto “gas serra” (anche se il termine non è propriamente corretto), sia come causa di intossicazione in ambienti chiusi per l’uso scorretto di impianti termici o durante immersioni subacquee.
Però è incolore ed inodore, che fastidio può dare?

Le piante sono più attive con alti livelli di CO2 che spesso gli operatori delle serre aumentano le concentrazioni di fattori tre o quattro per aumentare la crescita.

Vero, ma lo fanno in serra (e non tutte le specie, alcune sono inibite da concentrazioni troppo elevate), dove altri fattori come temperatura ed umidità sono controllati.
Inoltre il riscaldamento atmosferico, conseguenza dei maggiori livelli di CO2, aumenta la richiesta d’acqua delle piante, oltre ad ampliare la superficie delle zone desertiche e quindi non coltivabili.
Il discorso è in realtà molto più complesso, i fattori influenzati dalla concentrazione di CO2 sono numerosi e gli effetti a lungo termine difficilmente prevedibili, anche se quelli negativi sembrano essere molto più ampi di quelli positivi, anche dal punto di vista economico.

Purtroppo articoli di questo tipo se ne leggono fin troppi, sia quando sono scritti con obiettivo dichiaratamente politico (come questo), sia per scarse conoscenze del giornalista sul tema, come un recente articolo pubblicato su Il Corriere della Sera.
L’aspetto positivo è che in entrambi i casi gli esperti sul clima sono intervenuti direttamente per controbattere falsità, accuse ed inesattezze.

Ricordando così ai lettori che non sempre quello che leggono corrisponde alla verità dei fatti, e che bisogna sempre ascoltare la voce degli esperti di quello specifico settore.
L’integrità delle nostre conoscenze ed opinioni non è meno preziosa di quella del nostro cuore (l’organo).
Così come non ci rivolgiamo al dentista per un elettrocardiogramma, così non dobbiamo farci convincere che il riscaldamento globale non esista (o che l’uomo non contribuisca in modo determinante ad esso) solo perchè uno scienziato non esperto in climatologia ci dice il contrario.

Se non sapete dove trovare delle fonti affidabili, questi siti sono un ottimo inizio:

Obesità, pop e paradossi…

3 anni fa

Molte sono le sostanze, sia di origine naturale che antropica, a cui siamo esposti nella vita di tutti i giorni. Per fortuna il nostro organismo possiede numerosi ed efficaci sistemi di difesa per evitare che esse possano costituire delle minacce per la salute.
Una classe di inquinanti particolarmente nocivi, sia per l’uomo che per la fauna, sono quelli organici persistenti (POP).
In base ai risultati di alcune ricerche, sembra che uno dei meccanismi di difesa nei confronti di questa tipologia di sostanze sia rappresentato, almeno nelle persone anziane, da percentuali elevate di massa grassa corporea (a livello di obesità).
Prima però di dare alla nonna sovrappeso un buon motivo per interrompere la dieta, è forse meglio indagare un po’ più a fondo sulle cause alla base di questo processo.

Cosa sono i POPs?

Gli inquinanti organici persistenti (POP, persistent organic pollutant) sono dei composti chimici molto resistenti alla degradazione, sia che essa avvenga attraverso processi chimici, biologici o fotolitici.
Sono inoltre caratterizzati da una elevata tendenza ad accumularsi nei lipidi (lipofilicità) e di conseguenza ad essere poco solubili in acqua.
Ciò comporta che essi possano attraversare facilmente le membrane cellulari ed accumularsi nelle cellule adipose degli organismi, raggiungendo livelli elevati soprattutto nelle specie in cima alla catena alimentare, a causa di un processo chiamato biomagnificazione.
Una volta rilasciati nell’ambiente, grazie anche alla loro semi-volatilità, sono in grado di essere trasportati a lunghe distanze, raggiungendo luoghi non interessati da emissioni e depositandosi per condensazione in zone fredde come quelle polari.
Questo spiega la presenza di elevati livelli di POPs e di patologie ad essi correlate negli orsi polari, predatori artici caratterizzati da una notevole precentuale di tessuti adisposi.
Tra i POPs più diffusi ci sono i PCB, le diossine, insetticidi come il DDT e l’Aldrin, fungicidi come l’esaclorobenzene.

Perchè sono pericolosi per l’uomo?

L’esposizione a questa tipologia di inquinanti è legata ad un ampio spettro di patologie, tra cui tumori, disturbi neurologici, interferenze al sistema immunitario, deficit riproduttivi e disturbi cardiovascolari.
A causa della loro elevata lipofilicità, i POPs tendono ad accumularsi in quantità maggiori negli individui obesi rispetto a quelli caratterizzati da minor massa grassa.
Ma cosa accade in seguito ad una perdita di peso, quando si ha una diminuzione delle masse lipidiche in cui i POPs erano accumulati e quindi potenzialmente meno dannosi?

Uno studio del 2001 [1] ha riscontrato una correlazione inversa tra variazione di peso corporeo e concentrazioni di POPs nel siero sanguigno in individui monitorati per un periodo di 10 anni.

Uno studio del 2001 [2], nel quale è stato valutato il contenuto totale di POPs e la loro distribuzione corporea in un campione di soggetti obesi, prima e dopo una drastica diminuzione di peso, ha confermato questi risultati.
Sono stati analizzati inoltre i livelli di alcuni biomarker rappresentativi di disfunzioni metaboliche legate all’obesità; anche in questo caso è stata riscontrata una correlazione con le concentrazioni di POPs nel sangue e nei tessuti adiposi.

Il paradosso dell’obesità

Numerosi studi hanno documentato un fenomeno, definito il paradosso dell’obesità (PBO), in base al quale individui anziani obesi o sovrappeso presentano spesso, in relazione a diversi tipi di patologie, delle prognosi migliori rispetto a quelli con massa corporea ideale.
In una recente ricerca [3], gli autori hanno indagato su una possibile correlazione tra PBO e livelli corporei di POPs, basandosi sugli indici di mortalità.

Mentre negli anziani con bassi livelli di POPs la mortalità aumentava parallelamente alla percentuale relativa di massa grassa corporea, per livelli più elevati sono stati invece riscontrati dei risultati compatibili con il paradosso dell’obesità, con tassi di sopravvivenza maggiori nei soggetti più sovrappeso.

Come possibile spiegazione delle osservazioni, gli autori dello studio ipotizzano che la maggior massa grassa possa rappresentare un deposito di sicurezza per i POPs, nel quale essi vengono “trattenuti” impedendogli di raggiungere organi o tessuti critici dove potrebbero innescare dei meccanismi tossici.
Da questo punto di vista l’obesità potrebbe quindi rappresentare una forma di difesa nei confronti dei POPs, fornendo una possibile spiegazione al fenomeno del paradosso dell’obesità.

Considerando tuttavia i numerosi aspetti negativi legati ad un peso corporeo eccessivo, basti pensare a diabete e malattie cardiovascolari, il consiglio è di mantenersi in forma e curare l’alimentazione, tenendo costantemente i livelli di massa grassa entro limiti tollerabili.
Escludendo così allo stesso tempo sia la necessità di dimagrimenti rapidi e massicci, sia i rischi derivanti dal rilascio di eventuali accumuli di POPs.

Fonti:
1
Lim JS, Son HK, Park SK, Jacobs DR Jr, & Lee DH (2011). Inverse associations between long-term weight change and serum concentrations of persistent organic pollutants. International journal of obesity (2005), 35 (5), 744-7 PMID: 20820170

2
Kim MJ, Marchand P, Henegar C, Antignac JP, Alili R, Poitou C, Bouillot JL, Basdevant A, Le Bizec B, Barouki R, & Clément K (2011). Fate and complex pathogenic effects of dioxins and polychlorinated biphenyls in obese subjects before and after drastic weight loss. Environmental health perspectives, 119 (3), 377-83 PMID: 21156398

3
Hong NS, Kim KS, Lee IK, Lind PM, Lind L, Jacobs DR, & Lee DH (2011). The association between obesity and mortality in the elderly differs by serum concentrations of persistent organic pollutants: a possible explanation for the obesity paradox. International journal of obesity (2005) PMID: 21946706

Una nuova tecnica di sequenziamento per batteri non coltivabili…

3 anni fa

Il numero di organismi di cui è stato sequenziato il genoma è in continua crescita, grazie allo sviluppo di tecnologie sempre più potenti ed alla diminuzione dei costi.
Per effettuare la determinazione del patrimonio genetico di un organismo è necessario avere a disposizione una certa quantità del DNA contenuto nelle sue cellule, che nel caso di organismi unicellulari come i batteri equivale a quello presente in circa un miliardo di essi.
Tale numero, per quanto sembri elevato, si può ottenere facilmente isolando e facendo crescere i batteri in una capsula di Petri contenente l’adeguato terreno di coltura.
Purtroppo la quasi totalità dei batteri non è in grado di adattarsi ad un terreno di coltura artificiale, perchè troppo diverso dagli ambienti da cui sono strettamente dipendenti, siano essi ad esempio il suolo, l’acqua, la vostra pelle.
Questi batteri vengono perciò definiti “non coltivabili”.

In questi casi il sequenziamento può essere effettuato a partire da cellule singole, mediante una procedura (MDA) che genera delle copie del genoma, esatte ma suddivise in frammenti di lunghezze variabili, fino ad ottenere un volume di DNA equivalente a quello contenuto in circa un miliardo di cellule.
Ciascun frammento viene poi analizzato mediante un sequenziatore per definire l’esatto ordine delle basi da cui è costituito.

La ricostruzione del DNA di partenza si basa sull’utilizzo di particolari algoritmi che cercano di unire tra loro i frammenti in base alla sovrapponibilità delle loro sequenze comuni (dette contig), come in una sorta di gioco del domino dove invece dei pallini con il punteggio ci sono le lettere delle basi azotate corrispondenti (adenina, timina, citosina, guanina).
Questa procedura non è tuttavia esente da errori, in quanto gli algoritmi identificano troppo spesso delle sequenze non corrette (chimeriche).
Una delle cause è legata al fatto che i diversi frammenti vengono replicati in un numero di copie molto variabile, portando ad una copertura non uniforme della effettiva sequenza originale del DNA di partenza, violando uno dei requisiti necessari per l’applicazione degli algoritmi stessi.
In altre parole, alcuni frammenti sono rappresentati da un numero elevato di copie, altri da un numero talmente troppo basso da essere considerati una sorta di inutile rumore di fondo.

In questo articolo pubblicato su Nature Biotechnology, un gruppo di ricercatori statunitensi presenta un nuovo algoritmo di aggregazione delle sequenze ottenute da MDA su singola cellula, chiamato EULER+Velvet-SC.

La strategia di calcolo presenta due approcci differenti.
Il primo basato sull’entità della sovrapposizione tra sequenze, il secondo sull’utilizzo di grafi di de Brujin.
L’aspetto innovativo riguarda l’utilizzo di un valore variabile di cut-off (crescente a partire dal valore iniziale di 1) per la rimozione delle sequenze che mediamente sono poco rappresentate.
Ad ogni passaggio queste ultime vengono rimosse dal grafo, ed alcune di quelle rimanenti di lunghezza non elevata possono essere unite a formarne altre, invece di essere scartate come avverebbe con altri algoritmi (Velvet).
Questo processo viene poi ripetuto con valori di cut-off sempre maggiori fino al completamento della procedura.

L’applicazione di questo algoritmo ai genomi di Escherichia Coli e di Staphylococcus Aureus ha consentito di identificare più del 91% dei geni localizzati all’interno dei contig, valore che si avvicina al 95% che si ottiene mediante le procedure che utilizzano cellule batteriche in coltura.

L’importanza dello studio sta nella possibilità di addottare questo metodo per l’acquisizione dei genomi di batteri non coltivabili, ottenendo nel contempo informazioni genetiche specifiche per una singola cellula.
Nell’articolo viene illustrata l’applicazione del metodo al caso di un batterio marino (classe Deltaproteobacteria) di genoma ancora indeterminato.
Dall’analisi del patrimonio genetico determinato mediante l’algoritmo EULER+Velvet-SC, gli autori hanno ottenuto informazioni che suggeriscono che il batterio sia aerobico, chemotassico e dotato di motilità.

Questa ricerca permetterà quindi di accelerare gli studi sul microbioma umano (insieme di microrganismi di origine esterna presenti nel corpo umano, inclusi quelli patogeni) e sui batteri presenti nei suoli e nei mari, alcuni dei quali potenzialmente utili per la produzione di antibiotici e biocarburanti.

Fonti:
Chitsaz H, Yee-Greenbaum JL, Tesler G, Lombardo MJ, Dupont CL, Badger JH, Novotny M, Rusch DB, Fraser LJ, Gormley NA, Schulz-Trieglaff O, Smith GP, Evers DJ, Pevzner PA, & Lasken RS (2011). Efficient de novo assembly of single-cell bacterial genomes from short-read data sets. Nature biotechnology PMID: 21926975

24 hours of reality con Al Gore…

3 anni fa

24 hours of reality è l’ultima iniziativa organizzata da Al Gore per sensibilizzare l’opinione pubblica sul tema dei cambiamenti climatici.
Nei giorni 14 e 15 Settembre, 24 presentatori in altrettanti fusi orari hanno illustrato uno dopo l’altro una versione aggiornata e modificate della famosa presentazione che Al Gore ha utilizzato come base per il documentario An Inconvenient Truth.
Fin dai primi minuti di questa versione rinnovata si nota come Al Gore voglia confutare gli argomenti che lobby e scettici utilizzano per diffondere false informazioni ed instillare l’idea che il riscaldamento climatico sia solo una teoria proposta da un ristretto numero di scienziati, e sul quale non ci sia un consenso tra i climatologi.
In tal senso è molto azzeccato il paragone con l’azione di disinformazione messa in atto in passato dall’industria del tabacco, che sfruttava l’opinione di medici compiacenti per mettere in discussione le scoperte che correlavano in maniera certa fumo e cancro.
Una persona comune non è in grado di sapere se tale opinione è quella generalmente accettata o una minore, alimentando così l’impressione che un dibattito esista, anche se così affatto non è.

Grande risalto è dato all’esposizione di molti esempi di fenomeni meteorologici estremi legati al riscaldamento globale, che saranno sicuramente il bersaglio principale delle critiche che inevitabilmente Gore riceverà.

L’ultima parte è dedicata alle fonti rinnovabili come possibile soluzione al problema.

Nel complesso la presentazione di Gore è godibile (le sue capacità di oratore non sono in discussione) e rispetto alla prima versione forse più accessibile (e meno “noiosa” :-) per un pubblico meno preparato/informato.
Questo grazie anche a momenti più ironici, con battute del tipo:

Il Vaticano ha l’obiettivo di diventare la prima nazione carbon neutral (traducibile con un discutibile “a emissioni zero”).
Beh, in effetti hanno il vantaggio di essere una nazione piccola e hanno Dio dalla loro parte.

Potete seguirla (come tutte le altre 23 presentazioni) sul sito ufficiale dell’evento.