giovedì 26 febbraio 2009

L'inesorabile trascorrere del tempo

Capelli bianchi, caratteristica legata a persone sagge e mature. Ma è davvero così? Il mistero è presto svelato e in maniera del tutto scientifica: è l'inesorabile trascorrere del tempo.
La ricerca, condotta da un team di scienziati europei e pubblicata sul "Faseb Journal", dimostrata come l'aumento dei capelli bianchi sia legato produzione di perossido di idrogeno (la comunissima acqua ossigenata, o come scriverebbero i chimici, H2O2) da parte dei bulbi piliferi con l'avanzare dell'età.
I follicoli producono una piccola quantità di perossido di idrogeno, ma questa tende ad aumentare con il passare degli anni. L'acqua ossigenata tende a bloccare la sintesi della melanina, il pigmento che "colora" i nostri capelli, rendendoli prima grigi e poi bianchi.
L'aumento del perossido di idrogeno è causato dalla riduzione di un enzima (catalasi), che separa l'acqua ossigenata in acqua e ossigeno. I follicoli, insieme ad un altro enzima respopnsabile della presenza della melanina nei follicoli stessi, non riesce a contrastare i danni causati dal perossido di idrogeno col passare dell'età e una volta avviato questo meccanismo non resta che recarci dal parrucchiere per rimediare artificialmente a questo inconveniente. Oppure accettare "l'inesorabile trascorrere del tempo e il logorio che lo pervade".

mercoledì 25 febbraio 2009

Un esempio di bioinformatica: i microarrays.

Lo sviluppo dell'informatica negli ultimi decenni ha dato un contributo notevole alla ricerca scientifica, soprattutto per lo sviluppo e le analisi di ricerche che necessitavano l'archiviazione di una gran numero di dati, come quelli relativi al genoma umano.
Gli studi di genetica umana all'inizio potevano essere condotti solo su alcuni geni per volta, ma dopo che ne vennero individuati un gran numero, era necessario sviluppare delle tecnologie capaci di permettere l'analisi di geni su vasta scala.
Grazie alle nuove tecnologie informatiche nel 1996, sono stati messi sul mercato i microarrays, o DNA chip, che permettono lo studio dell'espressione genica. Mentre prima i ricercatori erano costretti ad analizzare un singolo gene per volta, con i “geni chip” hanno potuto effettuare l'analisi di migliaia di coppie di geni contemporaneamente. Una definizione più precisa di ciò che è un microarray è data da Schena (Scienze, 1995), il quale lo definisce come "un allineamento ordinato degli acidi nucleici, le proteine, piccole molecole, che permette l'analisi parallela dei campioni biochimici complessi".
Ma come è fatto un microarrays? Esso è costituito da numerose molecole di DNA (sonde), disposte in una griglia. Le dimensioni sono abbastanza ridotte, circa 2 cm, ogni sonda è costituita da una singola elica di Dna di un gene e tutte le sonde dei chip rappresentano la maggiorparte dei geni di un organismo. Il DNA chip sfrutta la stessa capacità del DNA della complementarità delle basi, ovvero l'appaiamento delle basi azotate, l'adenina (A) con la timina (T) e la citosina (C)con la guanina (G). Grazie a questa capacità i microarrays riescono ad identificare geni espressi o non espressi in un tessuto. I geni espressi vengono trascritti tramite mRNA (RNA messaggero) e dall'estrazione dell'mRNA viene ottenuta una molecola di cDNA marcata con un marcatore fluorescente. I cDNA vengono poi applicati al chip; quando il cDNA trova la sua base omologa si appaia, come farebbe una normale sequenza di DNA. Nel punto di appaiamento il microarray emette la fluorescenza e a seconda del colore che verrà emesso, si tratterà di un gene sano o di un gene malato. Questo è ciò che viene definito profilo di espressione del gene.
Le applicazioni dei microarrays sono numerose e di grande importanza, come ad esempio l'analisi dell'espressione genica, attraverso la quale si è riusciti a controllare i livelli di espressione dell'espressione dell'RNA utilizzando il cDNA, e della variazione del DNA.
Per quanto rigurda quest'ultima tecnica sono necessari però i microarray di oligonucleotidi, ovvero dei microarray che contengono oligonucleotidi o parti di genomi di alcuni esseri viventi. Questo tipo di microarray possono essere prdotti per deposizione piezoelettrica o per sintesi in situ.
La grandiosità dell'invenzione dei microarray sta soprattutto nel fatto di poter utilizzare un gran numero di dati contemporaneamente, come ad esempio lo studio di migliaia di geni per volta e non più di ogni gene singolarmente con una possibilità di errore piuttosto bassa. Persino il costo è piuttosto contenuto se si pensa al suo importante utilizzo, circa 1500 € per ogi applicazione.

sabato 21 febbraio 2009

"Più grande del cielo"...

Il 19 febbraio nell’aula 203 della Cittadella Universitaria di Monserrato il professor Giovanni Biggio, Professore Ordinario di Neuropsicofarmacologia dell’Università degli Studi di Cagliari, ha tenuto una lezione sul cervello per gli studenti del master in Comunicazione della Scienza.
Più grande del cielo, così parafrasando una poesia di Emily Dickinson, viene definito il cervello, organo fondamentale per le funzioni del nostro corpo. Costituito da miliardi di cellule chiamate neuroni, che a differenza di quanto si è sempre creduto, hanno capacità rigenerative, inizia a stupirci già dai primi attimi di vita. Esso raggiunge la maturità a 18 anni nelle donne e tra i 20 e i 21 negli uomini. Fondamentali per il suo sviluppo sono le modalità di attaccamento del bambino alla madre durante i primi anni di vita così come gli anni dell’adolescenza risultano essere cruciali per lo sviluppo fisiologico e per il raggiungimento di un buon equilibrio mentale. Un ambiente positivo familiare e scolastico favorisce un normale sviluppo delle facoltà mentali, mentre risultano deleterie le sostanze d’abuso quali alcool e droghe. Anche l’assunzione di piccole quantità di sostanze d’abuso, incluso l’alcol, può risultare deleterio per lo sviluppo del cervello e per la possibile insorgenza di patologia mentale in soggetti geneticamente predisposti. Infatti, ricerche scientifiche dimostrano che l’uso di queste sostanze, anche in piccole dosi, può essere determinante per lo sviluppo di patologie mentali nell’adolescenza, nell’età adulta e nel periodo senile. I soggetti portatori di specifici polimorfismi genici sono particolarmente vulnerabili agli effetti di queste sostanze e più facilmente possono andare incontro a psicopatologia.
L’insorgere di ansia, depressione e altre patologie più gravi, come la schizofrenia possono essere curati non solo con l’ausilio di farmaci, ma con un approccio terapeutico multidisciplinare di tipo psicologico, ambientale, psichiatrico e farmacologico. Anche gli ormoni, come ad esempio il testosterone e il cortisolo giocano un ruolo fondamentale nella funzionalità del cervello. Banditi alcool e sostanze d'abuso ciò che giova maggiormente al cervello sono stimoli positivie un ambiente sano.
Le nuove metodologie di indagini come la Risonanza Magnetica, hanno dato un quadro generale delle modificazioni che avvengono nei neuroni e dei cambiamenti morfologici del cervello dei pazienti affetti da depressione. Come dice Biggio: "Alla base c'è un fenomeno fisiologico che naturalmente tende a manifestarsi in età avanzata: le cellule sono meno trofiche e meno capaci di elaborare segnali troppo intensi e sofisticati. Spesso una riduzione del volume dell'ippocampo, dell'amigdala e della corteccia cerebrale, strutture che hanno un ruolo sia in ambito emozionale che cognitivo, viene descritta nel cervello dei depressi. Come la fisioterapia dopo un incidente muscolare, i farmaci di nuova generazione agiscono sui fattori trofici e riescono a migliorare il trofismo dei neuroni, stimolando la formazione di nuove connessioni tra nuovi e vecchi neuroni e stimolando la produzione di nuovi neuroni".
Il segreto quindi è allenare il nostro cervello così come un atleta fa coi suoi muscoli.

Quattro buoni metodi per imparare a insegnare Scienza

Quante volte vi siete chiesti come mai capire le materie scientifiche sia così difficile? E’ sempre colpa della vostra scarsa propensione verso quelle materie, oppure è anche colpa dei professori e degli scienziati che salgono in cattedra?
Bene, rincuoratevi e non crediate che il vostro quoziente intellettivo sia inferiore rispetto alla media, ma prendetevela pure con professori e scienziati che non hanno mai fatto alcuno sforzo per rendere certi argomenti alla portata di tutti.
Il primo vero problema nasce dal fatto che agli studenti non venga mai chiesto di porsi in maniera critica di fronte ai fatti che accadono in natura, ma essi devono semplicemente memorizzare dei dati e delle formule senza chiedersi il perché le cose accadano.
Una serie di esperti appartenenti alla U.S. National Academies hanno stabilito nel “Insegnare scienza nelle scuole: Imparare e insegnare scienze in gradi K-8”, che per insegnare la scienza occorre raggiungere quattro obiettivi: sapere, usare e interpretare le spiegazioni scientifiche del mondo naturale, capire la natura e il suo sviluppo, preparare gli studenti a valutare e a creare prove e spiegazioni scientifiche, e infine, partecipare in modo produttivo ai discorsi scientifici.
John A. Moore, in qualità di scienziato e di insegnante, ha sottolineato il fatto che la scienza ha un modo speciale per farci capire come và il mondo e se adulti e studenti non riescono a capirlo la colpa risiede nel metodo di insegnamento durante i corsi di scienza. Una “colpa” che ricade anche sul mondo del lavoro. Le industrie si lamentano continuamente del fatto che sia studenti del college che laureati non sono capaci di lavorare in maniera soddisfacente in quanto incapaci di avere come caratteristiche la capacità di risoluzione dei problemi in maniera logica. La causa di questa mancanza và ricercata nel metodo di approccio ai problemi; problemi di semplice risoluzione vengono spesso ingigantiti con la ricerca di complicate risposte. Secondo Moore è shockante sapere che per molte persone di cultura elevata non c’è differenza tra la spiegazione scientifica o non scientifica di determinati fenomeni, come per esempio per l’evoluzione.
Il più grosso errore fatto dagli insegnanti di scienza è quello di pensare che la scienza non sia una materia che può essere verificata indipendentemente ed in maniera logica, ma di pensare che sia una forma di verità comunicata dagli scienziati.
Come intervenire allora per migliorare questa situazione? Moore suggerisce innanzitutto di modificare il metodo di valutazione e di far intervenire attivamente gli studenti in discussioni scientifiche. Inoltre, lo sviluppo di un progetto nazionale, per quanto riguarda gli Stati Uniti, per migliorare la qualità della valutazione e dell’insegnamento delle quattro discipline scientifiche definite dalla National Academies. Il mondo ha urgentemente bisogno di una ridefinizione del modo di insegnare scienza.
Questa soluzione, anche se studiata per gli Stati Uniti, dovrebbe essere utilizzata anche negli altri paesi e finalmente la scienza non verrebbe più vista come dogma, ma come una serie di eventi naturali che possono essere spiegati attraverso indagini e logica.