Pronte le nuove batterie a virus

Le nuove batterie, che sfruttano batteriofagi modificati con l'ingegneria genetica, hanno le stesse capacità e prestazioni delle attuali batterie utilizzate nelle auto ibride

E' possibile modificare geneticamente dei virus per trasformarli nei poli di una batteria al litio: a dimostrarlo è stato un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) che illustrano i loro risultati in un articolo su "Science".

Le nuove batterie a virus hanno potenzialmente la stessa capacità e prestazioni delle attuali batterie utilizzate nelle auto ibride e potrebbero essere utilizzate, osserva Angela Belche, che ha diretto la ricerca, per alimentare un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche.

I virus utilizzati dai ricercatori sono comuni batteriofagi, virus che infettano cioè i batteri ma che sono del tutto innocui per l'uomo.

Queste batterie, dicono i ricercatori, possono essere prodotte a costi contenuti e con processi ambientalmente compatibili, dato che la loro sintesi avviene a temperatura ambiente e sfrutta solventi organici non tossici, come non tossici sono anche gli altri componenti.

Nelle tradizionali batterie al litio ioni di questo elemento fluiscono fra un anodo, solitamente di grafite, e un catodo di ossido di cobalto. Tre anni fa Belcher e collaboratori erano riusciti a produrre virus ingegnerizzati che potevano fungere da anodo in quanto si costruivano un involucro contenente ossido di cobalto e oro, per poi auto-assemblarsi in nanospire.

Ora i ricercatori sono riusciti anche nell'impresa - ben più difficile in quanto si tratta di ottenere una struttura molto conduttrice - di produrre un catodo virale altamente efficiente, ingegnerizzando dapprima dei virus che usano fosfato di ferro per costruire il proprio involucro, che poi possono essere assemblati in nanotubi di carbonio, ottenendo un materiale altamente conduttore.

Un prototipo della batteria a virus è stata presentata alla Casa Bianca nel corso di una conferenza stampa in cui Obama parlava della necessità di aumentare i finanziamenti a favore delle nuove tecnologie elettriche pulite.

Macchine e Formiche: traffico sempre fluido nel mondo delle formiche

Riescono a muoversi mantenendo la loro velocità e una distanza costante una dall'altra anche con densità di traffico sempre più elevate grazie a uncomportamento fortemente cooperativo.

Quando il traffico aumenta, tipicamente diventa sempre meno fluido e la velocità rallenta e abbastanza frequentemente si arriva a un blocco temporaneo. Se questa è una regola costante per le nostre strade, non lo è invece per le formiche: anche quando la densità di traffico aumenta notevolmente, come spesso capita, la sua velocità non ne è influenzata né si formano mai blocchi, come se al posto di un nugolo di insetti quel percorso fosse frequentato solo da pochi individui.

La scoperta è stata fatta da un gruppo di ricercatori tedeschi, indiani e giapponesi che ha studiato il comportamenti di una specie di formiche Leptogenys processionalis e firmano un articolo in proposito sule "Physical Review Letters".

"Il nostro studio dimostra chiaramente che il traffico delle formiche è molto differente da quello veicolare", spiega Andreas Schadschneider, dell'Università di Colonia e di Bonn. E solleva il problema di come riescano praticamente a mantenere fluido il traffico con una densità così elevata. I nostri esperimenti hanno mostrato che cosa succede e ci hanno permesso di elaborare un modello teorico di ciò che può essere all'origine di questo comportamento."

Nello studio i ricercatori hanno rilevato che le formiche tendono a formare plotoni nei quali tendo a muoversi con velocità quasi identiche, riuscendo a viaggiare molto vicine pur mantenendo la loro velocità. All'aumentare della densità, i plotoni si fondono ma le formiche conservano la stessa distanza l'una dall'altra riuscendo così procedere comunque alla stessa velocità.

"Per le formiche un sistema di trasporto efficiente è vitale per la colonia. Non sorprende quindi che l'evoluzione abbai ottimizzato il comportamento delle formiche. D'altra parte i sistemi di trasporto umani riflettono un certo desiderio di libertà e di individualità. A differenza del traffico delle formiche, in quello umano dominano due cose: il comportamento egoistico (non cooperativo) e le dimensioni e il peso dei veicoli, a causa dei quali qualsiasi contatto sarebbe estremamente 'costoso' ".

"Dal punto di vista ingegneristico, i risultati ci danno alcune indicazioni sul modo di migliorare il traffico sulle autostrade. Come mostra l'esempio del tracciato seguito dalle formiche, un comportamento non egoistico può migliorare la situazione per tutti. La cosa è però difficile da ottenere perché, in netto contrasto con le formiche, i guidatori e le macchine hanno un atteggiamento molto diverso. Un altro punto interessante è però la comunicazione fra i veicoli. Lungo il tracciato delle formiche questa avviene per lo più su base chimica, ma in futuro le nostre auto potrebbero essere collegate elettronicamente e trasmette per esempio istantaneamente informazioni sui cambiamenti di velocità, cosa che potrebbe consentire al guidatore che segue di reagire molto più velocemente alla nuova situazione."

Le basi neurologiche dell'illusione monetaria

La rappresentazione dei soldi che utilizza il cervello è di tipo "nominale" e non "reale", ossia: è facile cadere nella seduzione dei grandi numeri.

Meglio un aumento del reddito del tre per cento con un'inflazione al cinque, o un taglio del due per cento mentre i prezzi restano perfettamente stabili? Ovviamente il potere d'acquisto nelle due situazioni è esattamente identico, eppure la grande maggioranza delle persone opta per la prima delle due alternative.

Molti vedono infatti positivamente un aumento del loro reddito, anche se esso è poi di fatto annullato dall'inflazione.
Gli economisti chiamano questo fenomeno "illusione monetaria" e spesso ritengono che essa non dovrebbe esistere, considerato che alla fin fine il potere d'acquisto resta invariato: un agente economico razionale dovrebbe dunque restare del tutto insensibile alla salita o alla discesa nominale del reddito. Diversi studi ed esperimenti confermano però che l'effetto esiste realmente.

Ora Armin Falk e Bernd Weber, il primo economista e il secondo neuroscienziato dell'Università di Bonn, hanno cercato di scoprire quali siano i processi neuronali sottostanti a questa situazione, esaminando l'attività cerebrale di diversi volontari mentre erano impegnati in un gioco di simulazione di attività economiche.
Nelle due serie di esperimenti condotti, illustrati in un articolo pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), i partecipanti si sono venuti a confrontare con situazioni analoghe a quella descritta, ossia con uno scenario a reddito nominalmente alto e a reddito nominalmente basso, ma con identico potere di acquisto, cosa di cui essi erano ben consapevoli.
"Abbiamo rilevato che c'era un'area sistematicamente meno attiva nello scenario a basso reddito di quanto non lo fosse nello scenario ad alto reddito", spiega Bernd Weber. "Si tratta della corteccia prefrontale ventromediale, un'area che produce un senso di quasi euforia associato a esperienze piacevoli."
I risultati degli esperimenti condotti hanno dunque mostrato che la rappresentazione dei soldi che utilizza il cervello è di tipo "nominale" e non "reale", ossia: è facile cadere nella seduzione dei grandi numeri.

Questa conclusione, osservano i ricercatori, ha rilevanza pratica, in quanto l'illusione monetaria permette di spiegare perché l'economia può essere rilanciata da una politica finanziaria espansiva. E conferma altresì l'ipotesi di molti economisti che l'illusione monetaria rappresenti anch'essa un fattore da considerare nella spiegazione delle bolle speculative.

All'universo piace la sinistra

Anche nei meteoriti è stata rilevata una marcata prevalenza di amminoacidi levogiri rispetto a quelli destrogiri

Gli amminoacidi, i "mattoni" costitutivi delle proteine, possono formarsi in due forma speculari, che prendono il nome in base alla direzione in cui in grado di polarizzare la luce incidente. E' noto che sulla Terra prevale ampiamente la forma levogira, che risulta essere anche l'unica biologicamente attiva.

La ragione di questa preferenza non è chiara, ma ora Daniel Glavin e Jason Dworkin, del Goddard Space Flight Center della NASA, analizzando alcuni meteoriti extraterrestri sono giunti alla conclusione che la preferenza per la "sinistra" non sarebbe una caratteristica del nostro pianeta o della particolare forma in cui si è sviluppata la vita sulla Terra, ma che essa si sarebbe manifestata ben prima del suo sviluppo e che riguarderebbe quanto meno l'intero Sistema solare.

Come riferiscono in un articolo pubblicato sull'ultimo numero dei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), o ricercatori hanno in particolare confrontato il rapporto fra amminoacidi levogiri e destrogiri in diversi campioni di meteoriti rinvenuti in Antartide, ipotizzando che, in assenza di contaminazioni esterne, il rapporto fra le due forme avrebbe dovuto attestarsi attorno al 50 per cento.

Contrariamente all'ipotesi, i ricercatori hanno trovato un marcato sbilanciamento in favore degli amminoacidi levogiri in due meteoriti su tre.

Confrontando la composizione chimiche dei meteoriti, i ricercatori hanno ipotizzato che la selezione degli amminoacidi levogiri sia avvenuta in seguito a reazioni a lungo termine con tracce di acqua presenti sulla superficie del meteorite stesso.

Secondo gli autori, proprio l'arrivo dallo spazio di questo eccesso di amminoacidi levogiri trasportati dai meteoriti potrebbe aver influenzato l'uso esclusivo di questa loro forma per lo sviluppo della vita.

150anni di origine delle specie

A un secolo e mezzo dalla sua enunciazione. "l'idea pericolosa" di Darwin si dimostra più vitale che mai
"Nulla in biologia ha senso se non alla luce dell'evoluzione". La famosa affermazione del grande biologo Theodosius Dobzhansky è forse quella che meglio esprime l'importanza dell'opera di Darwin, di cui il 12 febbraio ricorre il duecentesimo anniversario della nascita, in coincidenza con il centocinquantesimo della pubblicazione di L'origine delle specie, in cui espose la teoria dell'evoluzione per selezione naturale destinata a cambiare radicalmente le nostre concezioni sulla posizione dell'uomo nel mondo.
Un'idea "pericolosa", come recita provocatoriamente il titolo di un libro del 1995 del filosofo Daniel Dennett, L'idea pericolosa di Darwin, in cui scrive: "Se dovessi assegnare un premio per la migliore singola idea che qualcuno abbia mai avuto, lo darei a Darwin". La misura dell'importanza e della "pericolosità" delle idee darwiniane è data dal fatto che ancora oggi ci troviamo periodicamente di fronte a rigurgiti di vecchie concezioni creazioniste che vorrebbero far passare quella dell'evoluzione come una teoria controversa, a cui sarebbe giusto contrapporre, anche in sede di insegnamento, le concezioni che la negano. (Una dettagliata discussione delle "argomentazioni" dei creazionisti contemporanei la si può trovare nell'articolo Il volto nuovo del creazionismo di G. Branch e E.C Scott sul numero di febbraio di "Le Scienze").
E questo nonostante la ricca messe di dati che da 150 anni continua ad accumularsi a suo favore. La proposta originaria di Darwin si articolava attorno a due punti essenziali: tutte le specie viventi derivano da uno stesso gruppo di organismi primitivi e il processi di differenziazione è avvenuto a partire dalla piccole differenze individuali per selezione naturale, un processo che permetteva alle differenze che possono dare a un individuo un piccolo vantaggio per la sopravvivenza maggiori possibilità di trasmettere alla sua discendenza i caratteri che aiutano a sopravvivere. Idee dunque estremamente semplici da enunciare in prima battuta, un pregio al quale forse si deve il fatto che tanti - che non si sarebbero mai sognati di argomentare contro le teorie di Einstein - hanno pensato di poterla mettere in questione senza approfondirne gli aspetti tecnici che pure contiene.
Vero è che all'epoca Darwin non sapeva e non poteva indicare la fonte di queste variazioni individuali, ma alla luce dei progressi della genetica è stato possibile individuare meccanismi molecolari attraverso cui opera la selezione arricchendo, oltre che confermando, le idee del grande biologo inglese, come è ben illustrato da Edoardo Boncinelli nell'articolo La genetica dell'evoluzione (sempre su "Le Scienze" di febbraio).
Si tratta dunque di una teoria dalle basi più che solide, che non ha scientificamente senso mettere in discussione, ma che nonostante la sua "classicità" non può essere collocata semplicemente nello scaffale dei manuali di base, insieme a un tomo di meccanica razionale, perché è ben lungi dall'avere smesso di produrre autentiche novità.
Se ha ormai spiegato come il singhiozzo, le ernie e altri disturbi più o meno banali che possono affliggerci siano il lascito delle strutture anatomiche di nostri lontanissimi antenati risalenti all'epoca in cui erano tutt'uno con quello di pesci e anfibi (Questo vecchio, vecchio corpo di Neil H. Shubin), la teoria ci deve ancora aiutare a raffinare ulteriormente la conoscenza del nostro albero filogenetico, che pure ha già permesso di sondare in grande dettaglio (Kate Wong nell'articolo Il pedigree degli esseri umani).
Ma non solo. Uno dei grandi dibattiti all'interno della teoria dell'evoluzione contemporanea riguarda il futuro. Spesso si sente dire che per l'uomo contemporaneo - che vive oramai in un ambiente apparentemente protetto da quelle che sono stati i principali fattori di pressione evolutiva - l'evoluzione si sarebbe ormai fermata.
E' proprio così? Come spiega Peter Ward in Che ne sarà di Homo sapiens?, basandosi su un immenso data base in cui sono registrate un numero enorme di variazioni genetiche rilevate nell'uomo, Pardis C. Sabeti della Harvard University hanno cercato di rintracciarvi i possibili segni lasciati dalla selezione naturale sul nostro DNA, riuscendo a identificare oltre 300 regioni del genoma che portavano traccia di cambiamenti recenti atti a migliorare le possibilità di sopravvivenza e di riproduzione. Addirittura, secondo uno studio condotto presso l'Università dello Utah e l'Università del Wisconsin, negli ultimi 10.000 anni l'uomo si è evoluto a una velocità 100 volte maggiore che in ogni altro periodo precedente da quando i primi ominidi si sono separati dal ramo che ha condotto agli odierni scimpanzé.
Ma a differenza dell'uomo primitivo, si potrebbe dire, oggi noi viviamo in un ambiente in cui la cultura ha un peso altrettanto importante o perfino superiore a quello della natura fisica. Ma la cultura, la tecnologia e la mente che le produce sono davvero svincolate dai meccanismi dell'evoluzione?

Sempre più perfezionato il mantello dell'invisibilità

Quest’ultimo progresso è stato reso possibile dallo sviluppo di una nuova serie di algoritmi matematici per guidare la progettazione e la fabbricazione di materiali compositi esotici noti come metamateriali
Il mantello dell’invisibilità, che ha ispirato numerosi racconti e film di fantascienza, potrebbe presto diventare realtà.
Dopo la realizzazione di un prototipo nel 2006 in grado di mascherare un oggetto dalla luce visibile, un gruppo di ingegneri della Duke University ha prodotto un nuovo tipo di dispositivo, molto più sofisticato, che garantirebbe, secondo quanto riferito, di mascherare un più ampio range di frequenze della radiazione elettromagnetica.
Quest’ultimo progresso è stato reso possibile dallo sviluppo di una nuova serie di algoritmi matematici per guidare la progettazione e la fabbricazione di materiali compositi esotici noti come metamateriali.
Questi materiali possono essere ingegnerizzati al fine di possedere caratteristiche non facilmente riscontrabili nei materiali naturali che possono essere sfruttati per ottenere una gamma di strutture che donano l’invisibilità. Tali strutture infatti possono “guidare” le onde elettromagnetiche intorno a un oggetto, per farle emergere dall’altra parte come se fossero transitate attraverso un volume di spazio vuoto.
Il resoconto degli ultimi risultati della Duke è ora pubblicato sulla rivista “Science” a firma di Ruopeng Liu, che ha sviluppato l’algoritmo, insieme con Chunlin Li e David R. Smith.
Una volta ottenuto l’algoritmo, la realizzazione pratica del dispositivo ha richiesto solo nove giorni, un tempo estremamente breve, specie se confrontato con i quattro mesi richiesti per il primo e più rudimentale prototipo.
"La differenza tra il dispositivo originale e quest’ultimo modello è come quella tra il giorno e la notte”, ha spiegato Smith. "Il nuovo dispositivo può mascherare un ampio spettro di onde – virtualmente senza limiti – e passare con più facilità dall’infrarosso alla luce visibile. L’approccio che abbiamo utilizzato dovrebbe consentirci di espandere e migliorare le nostre capacità di mascherare diversi tipi di onde.”
Intuitivamente, il principio del mantello invisibile è simile al fenomeno del miraggio, visto di fronte in lontananza in un giorno di gran caldo.
"Si vede dell’acqua sulla strada o sulla sabbia, se si è nel deserto, ma in realtà si tratta di un riflesso del cielo", ha concluso Smith. "Nel nostro caso il ‘miraggio’ consiste nel vedere la strada dietro il ‘mantello’. In effetti, quello che stiamo creando è un miraggio ingegnerizzato.”
Le applicazioni che è possibile prevedere fin da ora, tuttavia, sono ben lontane da quelle fantasiose della fantascienza: una volta perfezionato il dispositivo potrebbero andare a migliorare le comunicazioni wireless o a costituire altre forme di mascheratura dalle vibrazioni elettromagnetiche.

Voglia di emozioni forti? Una questione di dopamina

Nei novelty seeker il cervello è scarsamente in grado di regolare la dopamina: questa condizione rende i soggetti particolarmente sensibili alle novità

La ricerca psicologica ha classificato come novelty seeker le persone che mostrano un comportamento caratterizzato da una forte impulsività e da una ricerca continua del rischio e delle sensazioni forti.

Ora i ricercatori della Vanderbilt University hanno individuato il meccanismo neurobiologico che sembra essere alla base di questo tipo di comportamento. Uno studio ha infatti rivelato come questi soggetti abbiano un numero inferiore rispetto alla norma di recettori della della dopamina di un particolare tipo. Il neurotrasmettitore dopamina è prodotto da un particolare gruppo di cellule presenti nel cervello, dotate di una serie di autorecettori che consentono di limitare il rilascio della sostanza quando vengono stimolati.

"È risultato che la densità di questi autorecettori è inversamente correlata al comportamento oggetto dello studio”, ha commentato David Zald, professore associato di psicologia della Vanderbilt e primo autore dello studio pubblicato sulla rivista “Journal of Neuroscience”. "Ciò significa che quanto meno sono presenti questi autorecettori in un individuo, tanto più che egli avrà difficoltà a regolare il desiderio di nuove esperienze potenzialmente gratificanti che normalmente inducono un rilascio di dopamina”.

La dopamina, com’è noto da molto tempo, svolge nel cervello un importante ruolo in tutte quelle esperienze che forniscono al soggetto una gratificazione, nei suoi aspetti sia fisiologici sia patologici, in particolare nelle dipendenze da sostanze o comportamenti (cibo, sesso e sostanze stupefacenti).

Precedenti studi avevano già individuato una notevole variabilità individuale sia nel numero di recettori della dopamina sia nella quantità di neurotrasmettitore prodotta, nonché una correlazione dei suoi livelli nei comportamenti abusanti.

Zald e colleghi si sono invece concentrati sulle possibili correlazioni con i tratti di personalità del novelty-seeker. Nel corso della ricerca è stata utilizzata la tecnica di tomografia a emissione di positroni (PET) per individuare i livelli di recettori della dopamina in 34 soggetti sani sottoposti anche a un questionario per valutare i tratti di personalità.

"La nostra ricerca suggerisce che in questi soggetti il cervello è scarsamente in grado di regolare la dopamina: questa condizione rende i soggetti particolarmente sensibili alle novità e le situazioni che forniscono una gratificazione e che normalmente inducono un rilascio di dopamina", ha concluso Zald.