Orsi dormiglioni e robot liquidi. Quando la scienza vuole stupire


  • METTIAMO che vi capiti d'imbattervi in una caverna dove si rifugia un orso ibernato. Che fate? Cercate di darvevela a gambe levate, ovviamente. Eppure a sentire un gruppo di ricercatori dell'università dell'Alaska e della Stanford University non c'è bisogno di tutta questa tutta fretta. Infatti, seppure destato,  l'orso ci mette tre settimane prima di ritornare alla piena funzionalità. La curiosa notizia è emersa all'annuale incontro, a Washington, dell'American Association for the Advancement of Science, la più grande kermesse scientifica del pianeta. Il meeting, che ogni anno si tiene in una città statunitense diversa, stavolta ha fatto convergere sulla capitale americana il fior fiore della ricerca scientifica e del giornalismo del pianeta. Per discutere di scienza a 360 gradi, ovvero di come questa contribuisca alla comprensione di tutto ciò che circonda e di come il metodo scientifico possa aiutarci a comprendere  tutte le situazioni di vita nelle quali ci capita di imbatterci. Compresa, appunto, dell'incontro con un orso che se la dorme beatamente in una grotta.

    Il risveglio dei plantigradi. Dopo aver osservato per cinque mesi una serie di orsi catturati dai ranger perché s'erano avventurati in ambiente urbano, gli scienziati hanno scoperto che durante l'ibernazione il metabolismo degli animali subisce una caduta del 75 per cento mentre la loro temperatura corporea diminuisce solo di 5 o 6 gradi centigradi. Una scoperta del tutto inaspettata questa, dal momento che negli altri mammiferi (compresi gli esseri umani), per ottenere rallentamenti del metabolismo vicino al 50 per cento è necessario un abbassamento della temperatura corporea come minimo di dieci gradi. Ancora più sorprendente il comportamento d'una femmina  incinta. Nel suo caso,  sebbene il metabolismo si fosse ridotto del 75 per cento, la temperatura corporea era rimasta normale durante la gravidanza per abbassarsi poi dopo il parto immediatamente a livelli comparabili a quelli delle altre femmine non gravide. Questa scoperta, secondo Brian Barnes, uno degli autori della ricerca, non solo ha forti implicazioni per il trattamento dell'ipertrofia muscolare e dell'osteoporosi - dal momento che gli orsi emergono dall'ibernazione in perfetta forma fisica - ma potrebbe rivelarsi valida anche per organizzare viaggi spaziali di lunga durata, come quelli  verso pianeti situati al di fuori del nostro sistema solare.
     
    Ciò che dell'occhio non si vede. E parlando di spazio non si può non menzionare la ricerca presentata da Eric Betzig, biologo dello Howard Hughes Medical Center. Prendendo in prestito le tecniche usate dagli astronomi della NASA è riuscito finalmente ad ottenere un'immagine chiara dei tessuti profondi dell'occhio umano e del nostro cervello. "Quando si osservano questi tessuti al microscopio elettronico è come guardare un cielo stellato nascosto dalle nuvole",  spiega Betzig. Infatti l'immagine delle stelle da un telescopio viene distorta dall'atmosfera terrestre. Per correggerla gli astronomi sparano un raggio laser verso il cielo creando nei fatti l'immagine di una stella che non esiste. Così, per poter ottenere un'immagine corretta delle stelle non devono far altro che misurare la distorsione causata dall'atmosfera all'immagine della stella inesistente e applicare la correzione alle foto di quelle vere. Prendendo così ispirazione dall'ottica adattiva, così si chiama la tecnica della NASA, il gruppo di ricerca guidato da Beitz ha deciso di creare una "stella" di riferimento che potesse essere usata per visualizzare le immagini del cervello e degli occhi ottenute al microscopio. Le stelle di riferimento nel caso del gruppo di ricerca dello Howard Huges Medical Center sono state però create inserendo  dei granuli fluorescenti nel cervello di alcuni topi ancora in gestazione. Misurando la distorsione causata dalla materia grigia all'immagine dei granuli hanno poi calcolato il grado di correzione che dovevano apportare all'immagine delle strutture cerebrali che li circondavano per ottenere un'immagine perfetta.

    Trappola per positroni. Passando invece dal fondo dei mari all'antimateria, di estremo interesse s'è rivelata anche la presentazione di un gruppo di ricercatori di San Diego i quali hanno annunciato che stanno costruendo la più grande trappola per positroni - l'antitesi antimaterica degli elettroni postulata dal fisico inglese Paul Dirac 80 anni orsono - che sia mai stata creata. "Stamo cercando di intrappolare trilioni di positroni utilizzando una nuova forma di trappola magnetica", ha annunciato Clifford Surko, il docente di fisica al quale fa capo il progetto della UC San Diego, "Sarà costruita come se si trattasse di un hotel con tante camere e in ognuna confineremo decine di migliaia di miliardi di antiparticelle. Questa nuova trappola non solo ci permetterà di formare delle nuvole di antimateria che saranno in grado di sopravvivere più a lungo ma saremo anche in grado di costruirne una versione portatile da utilizzare in posti dove non si possono usare radioisotopi o acceleratori". Sebbene un tempo fosse considerata materia da fantascienza, adesso l'antimateria viene creata di routine da molti laboratori usando radioisotopi e accelaratori di materia. Il problema è che, una volta creata, appena viene a contatto con la materia tende a dissolversi in una fiammata di raggi gamma. Da qui la necessità di creare trappole magnetiche nelle quali confinarla per impedire che venga a contatto con la materia. "Così potremo studiare aspetti della natura che adesso ci sfuggono come l'anti idrogeno, il plasma elettropositronico e in prospettiva la creazione di un raggio gamma laser", ha aggiunto Surko.

    E arrivò l'aeroecologia. I ricercatori del Center of Ecology and Conservation Biology della Boston University a Washington hanno introdotto la Aeroecologia. Questa nuova disciplina scientifica studia la moltitudine di organismi biologici che popolano la aerosfera, ovvero la porzione di spazio compresa tra il suolo terrestre  e le fascie di Van Allen (la stratosfera). Un ambiente fluido che, secondo il biologo Thomas H. Kunz, per essere studiato con accuratezza ha bisogno d'essere affrontato con nuovi strumenti interpretativi, com'è accaduto anche ad altre discipline. Per ragioni simili sono state sviluppate per esempio la biomeccanica, le nanotecnologie, la bionfortica e la exobiologia.

    Dalla mimosa al robot. Le piante che si muovono starebbero ispirando nuove strutture adattabili, come nel caso delle mimose le cui foglie si ripiegano quando le si tocca. I ricercatori della University of Michigan le stanno prendendo ad esempio per creare strutture che si torcono, si piegano e  irrigidiscono autonomamente e chi si possono addirittura autoriparare in risposta agli stimoli ambientali. "Non si tratta però di strutture adattatbili tradizionali", afferma Kon Well Wand, docente di ingegneria meccanica alla UoM, "Sono create con materiali solidi. Inoltre facciamo riferimento all'osmosi che avviene a livello cellulare nelle piante, vogliamo usarla per creare strutture ipercellulari con network circolatori". La mimosa è una delle rare piante che esprime quella che gli scienziati definiscono "nastic osmosi", ovvero movimenti osservabili ad occhio nudo che sono causati dal flusso d'acqua che entra ed esce dalle cellule della pianta. Nel caso della mimosa, quando si toccano le sue foglie si stimolano alcune cellule a rilasciare l'acqua - causando il loro collassamento - ed altre ad assorbirla, causando di conseguenza il loro rigonfiamento. Questi sposatamenti microscopici d'acqua permettono così alla foglia di sottrarsi al tocco. Secondo Wang, quando si sarà sviluppata, questa tecnologia permetterà di costruire robot elastici, che sono per esempio in grado di trasformarsi in serpenti o rimpicciolirsi per attraversare un tunnel o passare sotto un ponte e contemporaneamente di diventare rigidi quando devono agguantare un oggetto.

     

    PAOLO PONTONIERE (pubblicato su La Repubblica del 24/02/2011)

      

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