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La mela di Odessa – La flessibilità alla nanoscala del nostro vivere

di Alberto Diaspro*

Questa rubrica vuole semplicemente incuriosire su risultati scientifici attuali con lo scopo di stimolare la curiosità, indurre entusiasmo e, sarebbe fantastico, innescare nuove passioni.
Curiosità, entusiasmo e passione possono portare alla scoperta. La ricerca richiede un percorso che non concede scorciatoie alla conoscenza, richiede lo studio duro e il rispetto per i dati.
Permettetemi di richiamare Antonio Gramsci (Quaderni dal carcere, 11, par.37, 1932-1933) che scriveva “dell’uomo che elabora i suoi metodi di ricerca, che rettifica continuamente i suoi strumenti materiali che rafforzano gli organi sensori e gli strumenti logici (incluse le matematiche) di discriminazione e di accertamento, cioè la cultura, cioè la concezione del mondo, cioè il rapporto tra l’uomo e la realtà con la mediazione della tecnologia”.

La Mela di Odessa
“Se pensi che il mondo sia piatto allora sei arrivata alla fine del mondo. Se credi che il mondo sia tondo allora sali, e incomincia il giro tondo!” (Area, Crac!, 1975)

La flessibilità alla nanoscala del nostro vivere

Un quesito che riguarda la nostra vita, al quale molte volte abbiamo pensato fosse stata data una risposta, è ritornato di attualità. La questione riguarda il fatto che circa 2 metri di DNA riescono a raggomitolarsi dentro a un contenitore grande pochi milionesimi di metro e da lì a fare funzionare quell’incredibile macchina che è il corpo umano scandendone il tempo e le funzioni. In uno spazio di circa un centesimo del diametro di un capello, nel nucleo di ogni nostra cellula, sono immagazzinate informazioni “scritte” su un filo lungo circa 2 metri. Questo di per sé ha dell’incredibile ma la cosa più fantastica sta nel fatto che le informazioni vengono “tirate fuori” e utilizzate dove e quando serve. Immaginate di passare a piedi davanti alla Biblioteca Nazionale di Firenze. Mentre state passando, una bibliotecaria o un bibliotecario esce e vi porge un libro prelevato da uno scaffale tra i circa 8 milioni di scritti conservati e consultati centinaia di migliaia di volte ogni anno – circa 300 mila volte nel 2013 (fonte Wikipedia) – aperto ad una certa pagina dove sta scritto “che fare al prossimo passo”. Ecco qualcosa di simile a questo succede nel nostro corpo governato dalla struttura del DNA che si avvolge in rocchetti, i nucleosomi, a formare un complesso che si chiama cromatina, la cui struttura ha effetto sulla funzione. Come dire, se la bibliotecaria o il bibliotecario sbaglia scaffale o libro o pagina o mentre ci corre incontro la pagina si rovina o si strappa, allora la nostra prossima azione potrebbe essere irreparabilmente sbagliata  o sbagliata e correggibile. Ecco, il DNA che trasferisce l’informazione  e il sistema che si replica potrebbero commettere errori. Facile immaginare cosa succede al nostro vivere. Capire come faccia il DNA è uno dei quesiti fondamentali in biologia. Negli anni si è passati attraverso diversi riconoscimenti Nobel – ad esempio, da Watson, Crick  e Wilkins per il DNA nel 1962  fino a Klug nel 1982 per nucleosomi e cromatina – e per tantissimi articoli scientifici indicando collane di perle o super eliche per l’organizzazione del DNA nel complesso cromatina e meccanismi di funzionamento riguardanti il modo in cui tutto ciò pur raggomitolandosi nel nucleo di una cellula riesce a fare funzionare noi viventi. Su Science,l’ articolo di fine luglio ci dice che le cose stanno diversamente da come le avevamo immaginate e scritte nei libri. Che nel vivente non esistesse una collana di perle fatta da nucleosomi e DNA lo avevamo capito da molti anni, nonostante avesse fruttato il Nobel a Klug (d’altronde anche Bohr… ma di questo parleremo un’altra volta). Per anni sono state fatte ipotesi che sembravano definitive.Oggi una nuova affascinante ipotesi di organizzazione, come si dice in gergo, strutturale. Una organizzazione alla nanoscala, questa volta  siamo a circa 10mila volte il diametro di un capello. La novità arriva grazie a un nuovo modo di interrogare il vivente ideato da un geniale laureato Nobel, Roger Tsien (1952-2016) che insieme a Martin Chalfie e Osamu Shimomura aveva scoperto il modo per avere segnali di luce dal vivente scoprendo e utilizzando la proteina fluorescente verde: l’incredibile Hulk tra le proteine. Gli autori del lavoro apparso su Science concludono che la cromatina, a dispetto di quelle strutture ordinate che si erano ipotizzate, è flessibile come un pino marittimo che si piega al vento e disordinata più della mia scrivania formando agglomerati di 5-24 nanometri e non fibre da 30 nanometri che attraverso la differente densità in cui si impacchettano definiscono la funzione futura. Un po’ a dire che i libri nella biblioteca Nazionale di Firenze non stanno negli scaffali ma sono accatastati apparentemente a caso e le bibliotecarie e i bibliotecari trovano la pagina che serve con una rapida intuizione. Pensate che siamo circa 7 miliardi di persone con 76 organi a testa e 100 mila miliardi di cellule. La tecnica usata è la tomografia elettronica. La finestra che apre è importante, rimette in discussione tutto, permette di progettare nuovi farmaci ma ha il difetto di non riuscire a studiare il vivente mentre “vive”. Questa è la sfida della microscopia ottica e sono sicuro sarà vinta presto. Microscopio elettronico o ottico che differenza fa? Lasciatemi solo dire che quello ottico tiene la materia sotto quella luce che illumina il nostro quotidiano.

(Fonte principale: Ou et al., Science, 28 luglio 2017)

La copertina di Science con una resa pittorica della cromatina. (Credito: Valerie Altounian, Senior Scientific Illustrator at Science).

*Alberto Diaspro è direttore del Dipartimento di Nanofisica, “deputy director” dell’Istituto Italiano di Tecnologia e Professore di Fisica applicata al Dipartimento di Fisica dell’Università di Genova. Dirige uno dei 9 Nikon Imaging Center al mondo. AD ha pubblicato oltre 300 articoli su riviste scientifiche internazionali ricevendo circa 8000 citazioni (H=44). Il suo gruppo di ricerca è tra i leader mondiali in nanoscopia ottica e biofisica alla nanoscala. È molto attivo nella divulgazione scientifica su periodici e quotidiani e vanta numerose partecipazioni a Festival e manifestazioni scientifiche di rilevanza internazionale. E’ stato insignito dell’Emily M. Gray Awards dalla società internazionale di Biofisica in riconoscimento di “significativi contributi alla formazione di ricercatrici e ricercatori in biofisica”. Nel 2015 ha ricevuto il premio Hypatiae Arte e Scienza. Ha recentemente realizzato la mostra Pop Microscopy. AD è Presidente del Consiglio Scientifico del Festival della Scienza dal 2016.

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