Scientific American
www.Josdonzr.it
··
I j
i I li
-'
~
li
I ~
ft
I ;j
:i
•
R
I I
••
.
•
•
•
•
n ...
55 downloads
1663 Views
26MB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
. Scientific American
www.Josdonzr.it
··
I j
i I li
-'
~
li
I ~
ft
I ;j
:i
•
R
I I
••
.
•
•
•
•
n
('(
!'l.ItTI~l
Sommario
l'intelligenza umana potrebbe essere giunta a un limite evolutivo. In futuro però forse arriveremo a un livello più elevato di intelligenza in torma collettiva grazie alla lecnologia. (Foto cervetlo: Adam Voortles. lJnivefsità del Texas ad Austin; grafica: 2FAKE)
36
ELROSCIE z I limiti dell'intelligenza
settembre 2011 numero 517
ASTRO,",O
66
Un osservntorio per l'infrarosso
di Oollf,r/as Far
di PaoloSaracello f
Le leggi della fIsica potrebbero impedire al cervello umano di evolvere in una macrhi.na pensante ancora più polente
l'osservatorio spaziale Herschel dell'Agenzia spaziale europea studia l'universo nella radiazione infrarossa con una definizione senza precedenti
/1111/0
Di Giorgio
ASTR(
4.4-
Il sistema periodico del cosmo
A"T
di 1\('11 CI'OS7lX!/
L'universo invisibiJe di Uerschel
72
Un semplicC' diagramma. pubblic-alo esanamente un seco-
di Paolo SaraceTlo
lo fa. è ancora oggi il più importante strumento concettuale
Galassie lontane e antichissime. nubi da cui nascono le stelle e molecole che compongono oggetti celesti sono i protagonisti dei primi dati inviati daJrosservatorio nell'inFrarosso dell·Agenzia spaziale europea
dell'astrofisica stellare CAMBI
50
IO CLIMATICO
L'ultimo grande riscaldamento globale di LA'f' R. Kllmp
MEDICINA
78
Capire come fa una zanzara a identificare i suoi obiettivi umani può aiutare a migliorare le armi contro la diffusione della malaria
storia della Terra
FISICA DEI
O>MOlOGIA
~
!
82
M~TERIALI
Lnboratorio grafene
1"le17:;1$I(l di Peler Byme
di I "il/orio Pellegri"i e Maf'CtJ lV/illi
Leonard Susskind iniziò a ribellarsi d.. ragazzo. e non ha più smesso di farlo. Oggi sostiene che la realtà ci rimarrà sempre incomprensibile
Questo materiale permene di studiare relatività e meccanica quantistica in un frammento di carbonio HA INFOR
~
~
L'eufant terrible deUa fisica
Profumo di umlLDO di Jo/m /l. (A,r/sofl e AI/iflOlI F. ClII-ey
Lo studio di un repentino riscaldamento climatico avvenuto ncl passato remoto del pianeta offre una lezione sul cambiamento climatico in atto, la cui velocità non ha eguali nella
56
\-tlA
BIOLOGI~
60
L'evoluzione dell'occhio di Tr'Pmr D. /Jamb La ricostruzione del processo evolutivo da cui e emerso l'occhio umano vani fica la tesi del4ldiscgno intelligente»
www.lescienze-i(
90
Se l'ho.eker spegne lo. luce di Dovici )"1. Nicol I virus inFormatid hanno iniziato a colpire sistemi di coo[TOllo industriali. D prossimo bersaglio potrebbe essere la rete elettrica
LA·Scienze
5
Sommario Rubriche 9
Editoriale di "farco CalJanro
lO
In edicola
12
Concorso fotograneo
15
Lm'ori in corso
IO
Intervista L'ecologo al computer di Sih'in Bel1croelli
18
iUudc in Ilal)' Tra automobili ~ biomroicina di ILIi:::ili Gahaglio
20
Scienza c filosofia Viaggiare n~l tempo
21
22
,Ii E/Nla Castellani
Appunti di laborntorio nVesuvio: una bomba innescata? diEJoof"(lo Ikmcùu:II" Il matematico impertinente Prendiamo il toro per le coma
di PiergWrgwOdffrrdlli
Ast"i & Particelle Il lusso dclrignoranza di Roberto Ball,:ç/on
Homo sapiens Variabili e primitivi
97
20
(liGiorgio/I/II1J=i
COOl'dinate Il costo umano dell'encrgia di .Ilari.' Fischefli
98
Rudi matematici T~
arrotine da Zanzibar
di Hodolfo (1('dro. Pù:ro J-àhbri ~ Fmm:"t'tro Orlm::io
100 Libri & leml)O libero lO •.
PO\'era scienza Caccia alferrore di PaoloA/fir!issimo
105
Pentole & l)rOveltc l due segreti del bolognese di f)ario l1rr.s,'jol/;lli
23 '.InoItre, ; genoma della Tasmama potrebbe tare chlarezza sulle basi genelJChe delta resrstenza al cancro osservata in alcuni esempIan.
deI_
Giove ladro Perché Marte ha massa e dlrnertSlOOi rnoIti più piccole della Terrn, anche se si è formato nelto stesso pericKi) IO Cli si sooo formati ~ nostro pianeta evenere? la nspo:sta a (JJeSt3 -.ma che da tempo asstllava astronomi e pia1etlliogi (SI veda La genest dei pianeti, in -Le Scienze. n. 479, IugIMl 2008) è stata pubOllcala su -Natur.. da Kevin WaIsh, del Southwesl Researd1lnstiMe di San Antorno, in Texas, che ha dimostrato che il responsabile della taglia di Marte è Giove.
Quunti di spazio La teoria quantis1ica suggerisce che a
scale piccolissime lo spazio dovrebbe essere granulare, come la sabIlia (~ veda AJomi dello spazio 8 d8/ tempo,
t_
Glpn"'_ Le migrll2l, Lo studio è pubblicato su
La luna piena fa venire fame. Ai leoni
i
i
•
II I
Ie
I
Personalità
da anemone
Ileoni preferiscooo cacciare nelle notti immediatamente successive al plenilunio. Secorl1ocano sopra la linea rella: gli essen umaro superano il valore preY1Sto dalla legge dl LWl fatlfrre pan a 7.5. HmaSSIITlO fra tutte le specie. Oltre LWl certo punto. però. l'aumento delle dil1lef1SlOOi del ceM!llo polla ntomi decrescenti (SI .... da Hbox a p. 42).
10.000
Sempre in contutto
1000
0.1
0,0001
.~ 0.01
1
100
10.000
Peso corporeo (chilogrammI)
e altri scienziati accumuJarono molti dati sul peso del corpo e del cervello di vari animali: un classico trattato sul tema riporta iJ pe-
so del corpo. quello dci singoli organi e quello delle ghiandole di 3690 animali, dallo scarafaggio all'airone. fino ai bradipi. In seguito i successori di Dubois banno trovato che nei mammiferi il cervello si espande più lentamente del corpo, in panicolare alla potenza 1M della massa corporea. Quindi un rano muschiato. con un corpo 16 volte più grande di quello di un topo di campagna, ha un cervello OltO volte più grande. Da questa intuizione è stato ricavato lo strumento concettuale che cercava Dubois: il quoziente di encefalizzazione. che confronta la massa cerebrale effeltiva di una specie con quella attesa in base alla massa corporea, In altre parole. il quoziente di cncefalizzazione indica di quale fanore una specie devia dalla legge di potenza lf4. Gli esseri umani hanno un quozienle di 7.5 (i nostri cervelli sono 7.5 volle più grandi di quanto previslO dalla regola); un ddfmo del genere dei rursiopi 5,3: le scimmie arrivano a 4.8: per i bovini. come previsto. iJ quoziente scendt a circa 0.5 (si unla il bar in quesra pagina). l'intelligenza
potrebbe quindi dipendere dalle dimensioni della riserva neurole nmasca libera dopo cht iJ cervello ha provveduto ai compiti ordinari. come badare alle sensazioni della pelle. Per sintetizzare: è possi-
www.lescicnzc.it
bile che !"intelligenza dipenda, almeno in modo superficiale. daUe dimensioni ~rebraJi. Quasi cenamente i cervelli di mammiferi e uccelli hanno beneficiato dj alcune economie di scala grazie all'espansione delle loro dimensioni. Il numero maggiore di cammini che può percorrere ciascun segnale tra due neuroni significa che traspona implicitamente più informazione, e ciò implica che i neuroni di un cervello più grande possono scaricare meno volle al secondo. Nel fratlempo però poud>be essere entrala in gioco una lendenza opposta. .Ritengo assai probabile che ci sia una legge dei ritorni decre:sce:nti. nell'incrementare indefinitamente l"intelligenza aggiungendo un numero sempre più grande di nuove celluJe cerebrali. dice Balasubramanian. l'aumento delle dimensioni ha anche dei costi. di cui il piu ovvio è un maggiore: consumo di energia. Negli esseri umani. il cervello è già la pane dci corpo più affamala di energia: con iJ 2 per cento del peso corporeo, questo organo consuma il 20 per cento delle calorie bruciate a riposo, e nei neollati arriva anche al 65 per cenlo.
Gran pane del carico energetico dovuto alle dimensioni del cervello arriva dalla rete di comunicazione: nella coneccia cerebrale umana. l'BO per cento dell'energia consumala riguarda le comunicazioni. Con l'aumenta.re: delle dimensioni. però. la rete di connessioni fra i neuroni sperimenta difficoltà più SOttili di tipo strutturale. In effeni. mentre continuavano a raccogliere dati sulla massa cerebrale in varie specie, già verso la metà del XX secolo i biologi si dedicarono a un compito ancora piu difficile: definire i .principi di progettazione- dci cervello e come questi principi continuano a essere rispenati in cervelli di grandezza anche molto diversa. Un neurone tipico ha una specie di coda allungata chiamala assone. l'estremità dell'assone si ramifica e forma una serie di sinapsi. cioè punti di contatto. con altre cellule, Come fili del telegrafo. gli assoni possono collegare: le div~ pani del cervello oppure riuni1'5i in fasci a fonnare i nervi che dal sistema nervoso si estendono verso le varie parti del corpo. Nei loro pionieristici sforzi. grazie al microscopio i biologi misurarono il diametro degli assoni. la densità spaziale e le dimensioni delle cellule nervose e il numero di sinapsi per cellula, Esaminarono centinaia, in alcuni casi migliaia, di cellule per ciascun cervello in decine di specie, Decisi ad affinare le loro curve matematiche cslendendole ad animali sempre più grandi. scoprirono addirinura come estrarre intano il cervello dalle carcasse delle balene. II procedimento. descrino negli anni ouanta dell'Ouocento dal biologo Gustav AdolfGuldberg, richiedeva cinque ore, una sega da boscaiolo a due mania. ascia, scalpello e grande forza fisica per aprire la pane superiore del cranio di una balena come una lattina. Qucsti studi hanno mostrato che l'aume.nto delle dimensioni cerebrali tra le specie provoca diversi piccoli cambiamenti che probabilmenle sono insoslcnibili. Innanzitutto, aumentano le dimensioni medie delle cellule nervose. Questo fenomeno consente la formazione di un numero sempre piu grande di connessioni per ciascun ncurone via via che aumenta il numero totale dci neuroni. Cellule più grandi però sono stipale nella coneccia cerebrale in modo meno denso. quindi aumenla la distanza tra le cellule e la lunghezza degli assoni che le collega. Un assone piillungo ba bisogno di più tempo per inviare i segnali da una cellula all'altra, e per mantencre una velocità accenabiJe deve aumentare di spessore (assoni più spessi traspoltano i segnali piu velocemente). I ricercatori inoltre: hanno scopcltO che con l'aumenlo delle di-
Le Sciclli".(.'
39
mensioni cerebrali tra le sp«ic aumenta anche il numero di a.rtt distinte in cui si divide un cervello. Per v~c:rt queste artt basta rololdJ'e il tessuto cerebrale e poi osservarlo al microscopio: le varie zone della con~ia hanno colori diversi. In molti casi queste aree corrispondono a funzioni specializzate. per esempio la comprensione del linguaggio o il riconoscimento dei volti. E con l'aumento delle dimensioni cerebrali la specializzazione si sviluppa anche in un'altra dimensione: aree equivalenti degli emisferi destro e sinistro assumono funzioni diverse. per esempio ragionamento spaziale contro ragionamento verbale. Per decenni la divisione dci cervello in numerosi compartimenti di lavoro ~ stata vista come il marchio dclnntelligmza. Ma per Mark Changizi. neurohiologo dei 2A1 Labs di Boisc. negli Stati Uniti. pot.rdl~ anche essere il rin~ di un fano più banale: la specializzaziont: compt:nsa i problMli di conn~iont: cht: si vt:riticano quando il cervello diventa più grosso. Nel passaggio dal cervello di un topo a quello di una vacca, che ha un numero di neuroni 100 volte più grande. è impossibile che i neuroni si espandano abbastanza in fretta da restare connt:SSi come prima, Il ~r vello risolvt: il problema confinando i neuroni che svolgono funzioni simili in tanti moduli altamente conn~i alloro interno, t: con un numero assai più piccolo di conn~ioni a lunga distanza fra moduli. Anche la divisione delle funzioni tra emisfero destro ed emisfero sinistro risolve un problema analogo: ridu~ la quantitil di informazione che deve passare tra gli emisferi. minimizzando il numero di lunghi assoni interemisferici ne~ri, eQu~te caratteristiche appare:nremente complesse dei cerveUi più grandi sono solo contorsioni necessarie a risolvt:re il problWla delle connessioni. all'aumentare delle dimensioni, sostiene Changizi. cNon ci dicono cht: il cervello è più intelligente.. Jan Karbowski nroroscienziato dell'Accademia polacca delle scienze a Varsavia, è d'accordo.•1 cervelli devono onimizzare simultaneamente una serie di parametri, quindi è inevitabile che ci siano compromessi-, dice. eSe si vuole migliora.re una cosa. se ne rovina un'altra., Per esempio, che cosa accadrebbe se espandessimo ìI corpo calloso (il fascio di assoni che connette i due emisferi) abbastanza in mtta da mantenere costante la connettività durante l'espansione? E .se poi facessimo dive:ntare più s~i questi assoni per evitare un aumento del lWlpo n~ rio ai ~nali per passare da un emisfero all'altro? Dcorpo calloso si ~panderd>bt: e allontanerebbt: gli Wlisferi. nauralizzando i miglioramenti sperati. Questo compromesso tra vantaggi e SV3.ntaggi è stato m(SS() in evidenza da ~rimenti che hanno mostrato la relazione tra spessore degli assoni e velocità di conduzione. Alla fine dci conti, spie· ga Karbowski, all'aumentare delle dimensioni del cervello in effetti i neuroni diventano più grandi, ma non abbastanza da restare connessi in modo adeguato. Anche gli assoni diventano più spessi, ma non abbastanza da neuO'alizzare l'aumento del tempo di trasmissione dei segnali. Evitare un aumento troppo rapido dello spessore degli assoni fa risparmi~ non solo spazio ma anche energia, dice Balasubramanian. Raddoppiando lo 5p(SSOre di un assone si raddoppia anche il consumo energ~co. mentre la velocità degli impulsi aumenta s0lo dd 40 per «oto. Anche con tutti questi accorgimenti. il volume della sostanza bianca (gli assoni) continua a c~ più in frena
del volume della sostanza grigia (il corpo cellulare principale dei neuroni. che ne contiene il nucleo). In altre parole. con l'aumentare delle dimensioni del cervello aumenta la porzione di volume cerebrale dedicata ai cavi di collegamento invece che la porzione dedicata alle singole cellule che svolgono l'effettiva elaborazione dell'informazione; e questo, di nuovo, fa pensare che a un ceno punto l'aumento delle dimensioni diventi impraticabile,
Il primato dei prilllllti Se questO e lo stato delle COSf:. e facilt: capire perch~ una vacca non ottenga da un cervdJo grande come un pompelmo neanche un briciolo di prestazioni in più rispetto a quelle ottenute da un topo. cht: ha un «rvello grande appena come un chicco d'uva. Ma l'evoluzione ha anche trovato come aggirare i problemi a un livello fondamentale. Nel 20CJ1 Jon H. Kaas, neuroscienziato alla Vanderbilt University. ha confrontato la morfologia delle cellule ce· rebrali di varie specie di primati. scoprendo una caratteristica che cambia le regole del gioco e che probabilmente ha dato agli esseri umani un vantaggio importante. K.aas ha trovato che. a differenza della maggior pane dei mammiferi. nei primati le dimensioni dei neuroni corneali crescono poco all'aumentare: del volume del cervello. Alcuni neuroni in effetti divt:ntano più grandi e potrdJbt:ro avere il compito di manten~ iJ tuno ben collegato. ma la maggior parte aumenta poro le proprie dimensioni. Nei primati. quindi. all'aumentare dei volumi del cervello tra le specie, la densità volumerrica dei relativi neuroni è quasi costante. Dunque, passando dalle uistiLì alle scimmie notturne si raddoppia sia la massa cerebrale sia il numero dei neuroni, mentre nei roditori raddoppiando la massa del cervello iJ numero dei neuroni aumenta solo del 60 per cento. Le conseguenze di questa differenza sono enormi. Gli esseri umani hanno 100 miliardi di neuroni in 1,4 chilogrammi di ce.rvello, ma un roditore che st:guisse le sue consuete regole di scala neuronali. per raggiungere quello stesso numero di cellule nervose dovrebbe avere un cervello di 45 chilogrammi, un organo dall'impatto metabolico devastante.•QUCSlO potrebbe essere uno dei motivi per cui i grandi roditori non sembrano affatto più intelligenti rispetto a quelli piccoli_, dice Kaas. Sembra che neurani più piccoli stipati in modo più denso abbiano un impano real. suU"intdligrnza" Nd 2005 Gabard Rotb • Ursula Dide. neurobiologi de1J1Jniversità di Brema. hanno analizzato diversi tratti predittivi deU'intelligenza tra l~ specie (misurata in termini di complessità comportamentald addirittura più efficaci rispetto al quoziente di enccfalizzazione. 41L"unica corre:lazione fone dell'intelligenza - dice Roth - è con il numero di neuroni della coneccia. più la velocità dell'attività neuronale-. che diminuisce con la distanza tra i neuroni e cresce con il grado di mielinizzazione degli assoni. (La mielina è l'isolante grasso che consente agli assoni di lTasmettere i segnal.i più velocemente.) Se Roth ha ragione. i piccoli neuroni dei primati avrebbero un dupli~ t:ffeno: pennetterebbcro sia una crescita più grande dci numero di neuroni corticali all'aumentare delle dimensioni del cervello sia comunicazioni più veloci. visto che le cellule hanno maggiore densità volumeuica, Elefanti e balene sono ragionevolmente intelligenti. ma le grandi dimensioni dei loro neuroni e cervelli e causa di inefficienza.• La densitil volumetrica dei neuroni è
Nei primati, a diJferenza deUe aJtre specie, con l'aumentare delle dimensioni del cerveUo, i neuroni deUa corteccia cerebrale crescono ben poco
40
LeSd('nze
5Ji sctlcmbrc 2011
IL LIMITE DELLA. MINIATURIZZAZIONE
Fisica del pensiero Con transistor più pi(:cxKi si po$SOOO fare computer più potenti; allo stesso modo, in linea di principio un cervello con oomponenti più piccoli potrebbe essere più potente e diventare più rapido. I neuroni umani, però, e in parti· ccMare i loro prolungamenti chiamati assoni, potrebbero già essere arrivati (o essere molto vicin~ ai loro limiti fisici. Gli assoni consentono ai neuroni di formare reti. Quando un neurone scarica. invia un segnale elettrico lungo l'assone, che a sua volta stimola altri neuroni.ll segnale viaggia lungo l'assone aprendo i canali ionici della membra-
Assone
Neoroo.
na cellulare (immagine a sinis~, che in questo modo lasciano passare gli ionI. Ouando un numero sufficiente di ioni ha attraversato un canale, aumenta la tensione elettJica fra i due lati della membrana. ea sua vo«a Que· sto fenomeno causa l'apertura anche dei canali vicini, come in un effet· todomioo. Assoni più sottili farebbero rispanniare spazio ed energia. La natura, però, sembfa già aver ridotto il diametro degti assoni al minimo possibile, o quasi: se fossero ancora un po' più sottili, l'apertura casuale dei canali rendereb· be gli assoni troppO rumorosi. In altre parole, gli assoni invierebbero troPPi segnali quando in realtà il neurone non deve scaJicare. BIP BI' SENZA COHSEGUEHZE. In un assone, quando un canale ionk:o si apre SIXJ1taneamente ~ si dliude da solo prima di poter produrre alcun eMeno.
•
•
•
o
• CASCATA NON VOlUTA. In un assone più sottile. l'apertlKa di un singolo canale ha una probabilità più alta di innescare anche l'apertura dei canali vicini, dando Il via a una reazione a catena.
•
o Ione
•
•
O O
O
più bassa - dice Roth - il che significa che la distanza tra i neuroni è più grande e la velocità degli impulsi nervosi è molto più piccolat. Di recente i neuroscienziati hanno osservato un andamento analogo negli esseri umani: le persone con comunicazioni più rapide tra le diverse aree cerebrali sembrano piu. brillami. Uno studio del 2009 diretto da Martin P. van dcn Heuvel. deIrUniversitair Medisch (e"trum di Utreeht, ha usato una tecnica con cui visualizzare I"attività cerebrale per misurare il grado di comunicazione diretta tra le diverse aree cerebrali. vale a dire se le comunicazioni tra due determinate aree attraversano poche o molte aree intermedie. Van den Hcuvel ha trovato che i percorsi più corti tra le aree cerebrali corrispondevano ai Ql più elevati. Sempre nel 2009 Edward Bullmore, neuroscienziato dell'Università di Cambridge. ha ottenuto risultati analoghi adottando un approccio dive.rso. Bullmore ha determinato la memoria di lavoro (doè la capadtà di tenere a mente diversi numeri contemporaneamente) in 29 persone sane. Poi ha usato le registrazioni dei campi magnetid generati dall'attività elettrica cerebrale dei soggetti studiati per stimare la velocità di flusso delle comunicazioni fra le aree del cervello. Le persone che avevano le comunicazioni più direrte e gli scambi piu rapidi di segnali tra sinapsi avevano anche la migliore memoria di lavoro. Sono scoperte di imponanza fondamentale. Sappiamo che
www.lcscienze.it
•
• Segnale
quando il cervello diventa più grande rispannia spazio ed energia, limitando il numero di connessioni direne fra le varie regioni. Il grande cervello degli esseri umani ha un numero relativame.nte piccolo di connessioni del genere. BuUmore e van den Heuvel, però. hanno mostrato che queste rare vie di comunicazione tsenza scalo.. hanno un'influe.nza sproporzionata sull'intelligenza: un cervello che risparmiasse su queste risorse tagliandone anche solo qualcuna funzionerebbe notevolmente peggio. tl'intclligenza ha un prezzo.., conclude Bullmore. tIl prezzo e che non basta ridurre al minimo i cavi di collegamento...
Il progetto dell'intelligenza Se davvero la comunicazione tra neuroni e tra le aree cerebrali
eun importante collo di bottiglia che limita !'intelligenza, neuroni che evolvessero verso dimensioni ancora più piccole (e quindi fossero più vicini fra loro e capaci dì comunicare più rapidamente) dovrebbero portare a cervelli più intelligenti. Analogamente, un cervello potrebbe diventare più efficiente con l'evoluzione di assoni capaci di rrasmenere segnali più velocemente e a distanza più lunga ma che non debbano diventare più spessi. Tunavia c'e qualcosa che impedisce agli animali di ridurre le dimensioni di neuroni e di assoni oltre un certo limite. Si potrebbe chiamare la madre di tutti i vincoli: le proteine usate dai neoroni per generare
Le ScicllZC'
41
IL PROBLEMA.
D.~I COMPROM.~SSI
Perché (forse) non possiamo diventare più intelligenti La mnau.illazione è solo tm _ tante modifiche _ che In linea di principio "'" _ o aumentare la oostra intelligenZa e allo stesso len1>U prodine svantaggi e!4elAilCillaie dìfficottà termodinamiche. Forse siamo già vicini allivelkJ massimo possibile per oo'inteligenza basata SlÌ neuroni.
A2IONEAumento delle Al.mentare le dimensioni
AZIONE Stipare più neurooi nello stesso spazio Si ottiene riity Press, 2010.
aoo
CAMBIAME TO CLIMATICO
•
o de riscaldamento globale Lo studio di un repentino riscaldamento climatico avvenuto nel passato remoto del pianeta offre una lezione sul cambiamento climatico in atto, la cui velocità non ha eguali nella storia della Terra di Lee R. Kump www.lcsci(·.l7.c.it
Lt.·Sdcnzc 51
del_GIobaI_
Lee R. Kump è proIessore di geok>goa alal'ennsyteto K_
/to O11ormazioni decisive
Come altri biologi prima di noi. notammo che molti tratti specifici dell'occhio dei ven:ebrati sono identici in tutti i rappresentanti viventi di un ramo impanante dell'albero dei venebrati. il ramo degli gnatostonti Wetimologia greca del termine indica la pr<senza di una bocca dotata di mascella. N.d.r.]. Ciò suggerisce che i venebrati gnatostomi abbiano ereditato i trilttì da un antenato comune e che il nosuo occhio si sia evoluto già circa 420 milioni di anni fa. quando i primi gnatostomi (probabilmente simili agli attuali pesci cartilaginei,. come gli squali) dominavano i mari. Ne dedu~o che il nostro occhio a fotocamera e i suoi fotorecettori dovessero averr radici ancora pii! antiche, e dunque rivolgemmo l'anenzione a venebrati gnatostomi ancora pii! primitivi, con cui abbiamo un antenato comune a circa 500 milioni di anni fa. Volevamo esaminare in dettaglio l'anatomia di uno di questi animali e quindi decid~o di conce:ntra.rci su uno dei pochi animali moderni del genere: la lampreda. un pesce anguilliforme con una bocca a imbuto costruita per succhiare. e non per mordere. Anche questo pesce ha un occhio a macchina fotografica. completo di lente. iride e muscoli oculari. la retina della lampreda ha persino una struttura a tre strati. come la nostra. e i suoi fotorecenori sono molto simili ai nostri coni. anche se evidentemente non aveva ancora evoluto i pii! sensibili coni. lnoltre. i geni che controllano molti aspetti de.lla percezione della luce. della sua elaborazione ncurale e dello sviluppo deJrocchio sono gli stessi che dirigono questi processi nei venebrati gnatostomi.
Antiche nldici Queste sorprendenti somiglianze con l'occhio dei venebr.Hi gnatostomi sono rroppe per essere emerse indipe.ndentemente. Un occhio essenzialmente identico al nostro doveva essere presente in un antenato comune dei vertebrati con e senza mascella 500 milioni di anni fa. A questo punto era inevitabile chiedersi se si poteva far risalire l'origine dell'occhio c dei suoi fotorecettori ancora più indietro nel tempo. Pumoppo non esistono rapprtsentanti viventi di linee che si sono separate dalla nostra linea nei 50 milioni di anni p~enti. il lasso di tempo che avrebbe costituito il passo successivo più logico delle nostre ricerche. Ma trovammo alcuni indizi nell'occhio di un animale enigmatico. la missina. Come le lamprede. di cui sono parenti stretti,le missine sono pesci anguilliformi. senza mascelle. VIVono generaJmente sui fondali oceania. dove si nutrono di crostacc:i e carcasse di altre creature marine. In caso di minaccia. essudano una bava molto viscosa. da cui il nome comune di _anguille bavose». Benché le missine siano venebrati. i loro occhi sono molto diversi da quelli tipici di questi ultimi. L'oet:hio della missina "privo di cornea, di iride. ddla lente e di tutti i muscoli che solitamente lo controllano. Inoltre, la sua retina composta solo da due SUdti di cellule. invece che da tre. e ciascun occhio" sepolto sollO un frammento di pelJe rrasludda. Osservazioni del componamento delle missine suggeriscono che siano quasi dcche. e cbe localizzano le carogne usando l'olfallo, la missina ha un antenato comune con la lampreda, un antenato prcsumibilmente dotato di un occhio a fotocamera. come la
e
SUn'lJI1!l1ne li quesl'organo, Le scoperte indicano che Il nostro occhio a fotocamera ha radìcl sorpreodenlemen anticlle, e che pOma li acQU1Sire g I I _
necessari per operare come organo visivo tmzionava rome lKl r1Yelatore della luce per modulare i mmi Circadiani dei 00Sbi più antichi antenati,
~17
settembre :l011
SCOPERTE
Echi dell'evoluzione S'IiI""""
la strutIlJra elo embrionale dell'occhio della mIssina e _Iampreda - vertebrati primitivi anguillifonni -Indicano come si è 0Y0Iut0 i nostro occhio a fotocamera e come fimionava negli stadi I>1mitivi.la missm ha In occhio degenerato, che non _ ma che serve probabilmente per _ l a luce alo scopo di lTlOdUare i ritmi circadiani . Nelle J>1me tasI deilo sviluppo, l'occhio _Iampreda assomiglia molto an'occhio, SIrutl1r.IImente semplice, della missina, l>1ma di subire la metamortosi in In complesso occhio a macd1lna IDIografica .Anche t'occhio umano durante lo sviluppo ricorda l'occhio della missina, poiché attraversa ..,. _ in ai la relina ha saIo due strati, I>1ma che emerga In terzo strato di cellule . Aspetti dello sviluppo embrionale di un individuo nlleltono, come sappiamo,.......mi accaduti durante 1'00000uzione della sua linea.
....
Vesctcola
ottica
Artr
--
10 Annelld
4 settimane
cellule retinaJi progenitrici
ena
Lent. in Yia di SYiluppo cellul.-c-~t"
gangliali
meati
OCChio d l _ adu""
cellule retinalì mature
OCChio dllarYa dllampreda
Mlsslnfforml
5 settimane
Retina a due strati
Petromlzontilonnl
Vertebnlti
Ultimi pesci agnati fossili
-
• OCChIo dllamjwoda Gnatostomi
I 600 500 MiUoni di anni fa
400 O
Otthlo a n ~ le prove disponibili SlJllllOIiscono che un lIOIo-occhIo non visivo con una retina a due strati si sia eYOiuto in lJ1 antenato dei vertebrati tra i 550 e i 500 milioni dì anni fa e che questo precusore defl'occhlo a lotoeameIa seMsse a rtveIare la luce che regoIaw l'orologio interno.
lampreda. L'occhio dcUa missina deve perciò essere una degenerazione di quella fonna più progredita, ed t significativo che esista ancora in quella primitiva. Per esempio, sappiamo dal caraode deco che l'occhio può andare incontro a una massiccia degenerazione ed tsSCre completamente perso in appena 10,000 anni. Eppure l'occhio della missina. in tutta la sua struttura. persiste da centinaia di milioni di anni. Ciò suggerisce che, sebbene la missina non possa usano per vedere, l'organo è comunque importante per la sua soprawivenza. La scoperta ha poi altre implicazioni. La missina potrebbe essere inratti finita in questo stato rudimen-
W\lo \lo JCSctCIlzbe quindi fa.rc luce sulle modalità di funzionamento del prolO-occhio. prima che si evolvesse in un organo visivo. Indizi sul Nolo delrocchio della missina si ricavano analizzandone la retina. Nella retina a tre strati classica dci venebrati. le cellule dello strato intermedio - le cellule bipolari - elaborano rinfonnazione in arrivo dai fotorettnori e comunicano i risultati ai ncuroni che inviano i segnali verso il cervello che li interpreterà. ln-
Le Scienzc
63
vece la retina a due strati della missina è priva delle cellule bipolari intermedie: qui i fotorecettori si collegano direttamente ai neuroni di proiezione. In quCSfo senso. i circuiti della retina della missina
assomigliano alla ghiandola pineale. o epifisi, una piccola struttura cerebrale specializzata nella secrezione di annoni. La ghiandola pineale modula i ritmi circadiani, e nei vertebrati non mammiferi
contiene cellule fotorecettrici che si collegano direnamente ai neuroni di proiezione. senza cellule intennedie. Nei mammiferi queste cellule hanno perso la capacità di percepire la luce. Basandoci anche su questa analogia con la ghiandola pineale, nel 2007 ho proposto. insieme ai miei collaboratori. l'ipotesi
che l'occhio della missina non sia implicato nella visione. ma generi invece i segnali in ingresso alla pan'c del suo cc.rvello che regola ritmi circadiani essenziali. e anche attività stagionali come l'alimentazione e l'accoppiamento, Equindi possibile che l'occhio ancestrale dei protovenebrati vissuti tra i 550 e i 500 milioni di anni fa fungesse inizialmente da organo non visivo e che solo in seguito abbia evoluto la capacità di elaborazione neurale e ottica, oltre aUe componenti motorie necessarie per la visione spaziale, Gli studi sullo sviluppo embrionale dell'occhio dei venebrati confermerebbero la teoria. Quando una lampreda è allo stadio larvale, vive nel leno di un ruscello e, come la missina, è cieca. In questa fase della vita il suo occhio assomiglia a quello dclla missina, perché ha una struttura semplice ed è collocato sono uno strato di pelle, Quando la larva va incontro a metamorfosi, il suo occhio rudimentale cresce e sviluppa una retina a tre strati; inoltre, si formano una lente, una cornea e i muscoli di sostegno. A quel pumo, I"organo sale in superficie come occhio a fotocamera. Molti aspeni dello sviluppo individuale rispecchiano eventi accaduti durante I"evoluzione degli antenati. Penanto, con la dovuta cautela possiamo ricorrere allo sviluppo del1"occhio della lampreda per aggiornare la nostra ricostruzione dell'cvoluzione dell'occhio, Anche l'occhio dei mammiferi mostra segni eloquenti della sua origine evolutiva durante lo sviluppo embrionale, Benjamin E. Reese e collaboratori delrUniversità della California a Santa Barbara hanno scopeno che i circuiti della retina dei mammiferi esordiscono in modo simile a quelli della missina, poiché i fotorecettori si collegano direttamente ai neuroni di proiezione. Poi, dopo diverse settimane. le cellule bipolari maturano e si inseriscono tra i fotorecettori e i neuroni di proiezione. Questa sequenza è esattamente lo schema di sviluppo previsto se la retina dei venebrati si fosse evoluta da un organo circadiano a due strati grazie an'aggiunta della capacità di elaborazione e di elementi per rappresentare le immagini. Sembra perciò assolutamente plausibile che questo stadio semplice e primitivo dello sviluppo sia il reraggio di una fase dell'evoluzione che precedette !'invenzione dei circuiti della cellula bipolare nella retina e !'invenzione della lente, della cornea e dei muscoli accessori,
dei ritmi circadiani, Viceversa, i recettori rabdomerici percepiscono la luce con l'espressa finalità di consentire la visione. Sia gli occhi composti degli insetti sia gli occhi a fot'ocamera di molluschi come il polpo, evolutisi indipendentemente da quelli dei vertebrati, impiegano fmorttt"ttori rabdomerici, Tuttavia, l'occhio dei venebrati usa i fotorecettori ciliati per percepire la luce al fine di vedere. Nel 2003, Detlev Arendt, dello European Molccular Biology Laboraroty a HeideJberg, ha riferito prove convincenti che il nostro occhio conserva i discendenti dei fotorecettori rabdomerici, modificatisi poi notevolmente per formare i neuroni di proiezione, che inviano nnfonnazione dalla retina al cervello. OÒ implica che la nostra retina contiene i discendenti dei recettori di entrambe le classi: la classe ciliata. in origine fotorecetlori, e la classe rabdomerica, che si è trasformata in neuroni di proiezione. Riutilizzare una struttura esistente per un nuovo scopo è proprio il modo di operare dell'evoluzione, quindi la scoperta che i fotorecettori ciliati e quelli rabdomeriti hanno un ruolo differente ncl nostro occhio rispetto a quello degli invertebrati arricchisce le prove che sia stare costruito attraverso proctSSi naturali. Tuttavia ci siamo chiesti quale tipo di pressione ambientale possa avere spinto queste cellule ad assumere i nuovi ruoli Per capire perche i fotorecettori ciliati hanno trionfato come sensori luminosi della retina dei venebrati, mentre: la classe rabdomeJica si è evoluta nei neuroni di proiezione, ho analizzato le proprietà dei loro pigmenti sensibili alla luce, le rodopsine, che prendono il nome dalla opsina, una proteina in esse contenuta, Nel 2004, Yoshinori Shichida dell'Università di Kyoto ba dimostrato cbe, in fase precoci dell'evoluzione dci pigmenti visivi nei venebrati, è avvenuto un cambiamento che ba reso più stabile, e dunque piil attiva, la fonna del pigmcnlO attivata dalla luce. Ho ipotizzato che questo cambiamenro abbia bloccato anche la riconversione della rodopsina attivata nella forma inattiva, che nel caso delle rodopsine rabdomerlche richiede l'assorbimento di un secondo fotone di luce: penanto. era necessaria una via biochimica che annullasse la predisposizione della molecola a segnalare di nuovo la luce, Una volta che questi due elementi fossero stati presenti, i fotorecettori ciliati avrebbero awto un vantaggio speciale rispeno ai fotorecettori rabdomerici in ambienti come gli abissi oscuri oceanic:i. Di conseguenza, alcuni cordati primitivi (antenati dei venebrati) potrebbero essere riusciti a colonizzare nicchie ecologiche inaccessibili ad animali che si affidavano ai fOlorecenori rabdomerici. e non perche la fonna più evoluta di opsina offrisse una visione migliore (le altre: componenti dell'occhio a fotocamera dovevano ancora evolversi). ma perche conferiva un modo piil efficace di percepire la luce che pennette agli orologi circadiani e stagionali di tenere il ritmo. Per questi cordati che vivevano in universi piil tenebrosi, i fOlorecenori rabdomerici. meno sensibili, in aggiunta a quelli ciliati sarebbero stati praticamente inutili, e dunque liberi di assumere un nuovo ruolo come neuroni che traSmettono i segnali al cervello. A quel punto non avrebbero più avuto bisogno deU'opsina, che la selezione naturale avrebbe eliminalO da quelle cellule,
L'occhio ancestrale an·ebbe ayuto la funzione di n'golare i ritmi circadiani
L'arrivo dci rcccU.ori Mentre studiavamo lo sviluppo dei tre strati della retina, ci siamo posti un'altra domanda sull'evoluzione delrocchio, Nel regno animale, i fotorecettori appanengono a due classi distinte: rabdomerica e ciliata. Fino a poco tempo fa, molti erano convinti che gli invertebrati usassero la classe rabdomcrica e i vertebrati la ciliata. Ma in realtà la situazione è piil complicata. Nella srragrande maggioranza degli organismi, i fotorecettori ciliati sono responsabili della percezione: della luce per scopi non visivi, come la regolazione
64
Le Scienze
È nato un occhio Disponendo di una teoria sulla possibile origine della retina dei venebrati, volevamo capire come l'occhio si è evoluto circa 500 milioni di anni fa da organo sensibile alla luce, ma non visivo, in organo capace di fonnare immagini. Abbiamo nuovamente trovato indicazioni nello sviluppo embrionale. Nelle fasi precoci dello svi-
51i
settembre 2011
LE PROl'E
Cicatrici
dell'evoluzione L:oa:hio dei _ b , che non è affatto" frutto di .., -disegno- intelligente, contiene numerosi difetti che confermano la sua origine evo· lutiva. Tra i suoi diletti, elle degradano la qualità dell'immagine, cl sooo una retina inYeni1a che costringe la luce a passare allraverso I corpi cellulari e le Iibre llOMl5O pM1a di coIl*e i loblreceltDri Y3Si sangligni che SI distendono nella ~ interna della retina : Iibre nervose che si l3Ql1lJl>paro per anraver.are una sIngOO _ nella re-
tina eIonnare I nervo oItico, creando una maa:t1ia cieca
luppo, la struttura nrorale che dà origine all'occhio emette due protuberanze su ambo i lati. formando due sacche., o vescicolt:, Ciascuna vescicola si ripit:ga poi su se stessa e gt:nera una retina a fonna di C. che riveste la parete interna dell'occhio, L'evoluzione probabilmente ha proceduto in modo molto simile. lpotizziamo che un proto-occhio di questo tipo - con una retina a fonna di C. a due strati. composta da foto~nori ciliati sulla parte esterna e da neuroni di proiezione derivati da fotorecettori rabdomerici all'interno - si sia evoluto in un anlt:nato dei veJ1ebrati tra 550 e 500 milioni di anni fa. fungendo da orologio interno e forse aiutandolo a rivelare le ombre e a orientare adt:guatarnt:nte il suo organismo. Nello stadio successivo dello sviluppo embrionale. durante il ripiegamento all'interno della retina su se stessa, si forma la lente. che ha origine come ispessimento della superficie esterna. o ectoderma. dell·embrione., che si rigonfia entro lo spazio vuoto ricurvo a fonna di Ccreato dalla mina. Alla fine. questa protrusione si separa dal resto dell'ectoderma e diventa un elemento libero di muoversi. Sembra vt:rosimile che una sequenza di cambiamenti simile sia avvenuta durante l'evoluzione. Non sappiamo di prtciso quando avvenne qutsta modificaziont:. Tunavia. negli anni novanta Dan-Eric Nillson, dell'Università di lund. ha dimostrato che le componenti otticht: dt:U'ocdtio potrd>bfio t:SSersi evolute miro un miliont: di anni. ln qUl:StO caso. l'occhio capace di formare immagini potrebbe ~ m1~ dal proto-occhio non visivo in un istantt: gt:alogico. Con la comparsa della Irnl~ per catturare la luce ~ mettere a fuo-
co le immagini la capacità dell'occhio di racroglie", rinfonnazione è aumentata notevolmentt:. Questo avrebbe creato pressioni selettive favorevoli all'origine di una maggiore capacità elaborativa della retina. superiore a quella consentita dal semplice collegamento tra i fotom:ntori e i nc:uroni di proie:zjone.l'evoluzion~ ha esaudito questa necessità modificando il processo di maturazione della ceUula. t: pt:rtiò, durantt: lo sviluppo. alcun~ cdlult: sono divt:ntatt: cellul~ bipolari della retina cht: si inseriscono Od lo strilto dt:i fotorecettori e lo strato dei neuroni di proiezione. invece di formare fotorecenori ciliati. hr questa ragione le cellule bipolari della retina sono molto simili ai coni e ai bastoncdli, pur essendo privi della rodopsina, ~ ricevono l'input non già dalla luCt: bensì da sostanze chimiche (nc:urol.JaSmettirori) rilasciate dai fotorecettori.. Be:nch(: gli occhi a fotocamera consentano un ampio campo visivo, in realtà il cervello acquisisce solo una frazione dell'informa-
www.lcscicnzc.it
zione disponibile in un detmninato istante. a causa dd numero limitato di fibre nervose che collegano l'occhio al nostro cervt:llo. Gli occhi a fotocamera primitivi dovettero affrontare una limitazione ancora più grave. perrhe presumibiJmenre avevano un numero persino inferiore di fibre neNose. Deve perciò essersi verificata una notevole pressione selettiva a favore dell'evoluzione di muscoli per il movimento oculare. Questi muscoli devono essere stati presenti già 500 milioni di anni fa. percil(: la loro organizzazione nella lampreda, la cui linea evolutiva risale a quell'epoca, è praticamt:nte identica a quella dei venebrati gnatostomi esseri umani inclusi. A dispetto degli innumerevoli caratteri ben costruiti e congegnati dell'occhio dei venebrati. diversi tratti sono però decisamente approssimativi. Per esempio la retina è disposta al conOdrio. e dunque la luce deve attraversarne !'intero spessore - anrav~rso le fibre nervose t: i corpi cellulari cht: diffondono la luce t: d~dano la qualità dell'immagine - prima di raggiuogt:re i fotorteet1ori. Inoltre i vasi sanguigni delimitano la superficie interna della retina. genando ombre indesiderate sullo strato dei fotorecettori. La retina ha poi una macchia cieca. dove le fibre nervose che attraversano la sua superficie si aggregano prima di attraversarla ed emergere posteriormrntt: come nervo ottico. E l'elenco potr'rbbe proseguitt. Questi difetti non sono caratteristiche inrntabili dell'occhio a fotocamera. perché i polpi ~ i calamari hanno t:Voluto indipe.ndt:ntt:mt:nte occhi dello stesso tipo che non hanno questi difetti. In ~altà. un ingegnt:re che costruisse un occhio con i difeni del nostro rischi~~bbt: i1licmziamento. Considt:rare l'occhio dei vm:d>rati in un contesto evolutivo rivela che queste carenze apparentt:mt:nt~ assurd~ sono la conseguenza di un'antica sequenza di passaggi. ciascuno dei quali ha regalato un vantaggio ai nosoi antt:nati venebrati prima ancora che riuscissao a vt:dt:re. 11 .disegno' del nostro occhio non è intelligente. ma acquista la sua pe:rfma ragione d'essere alla luce deU·evoluzione. • l'
PPRO
EvoMion of the Vertebrate Eye: Opsins, Photol eceplOt s, Retina and Eye-Cup. Lamb T. D. e aItrI,lrt -Nature Ntuosaen;e-, Vot 8,~. 960-975, dicembre 2007 The Evolution 01 Eyes, Numero _ di .E'IOlulion: Eò.Jcalion and Outreach', Vol. " n. 4, otteue 2008. The EvoIution 01 Phototnlnsduc1ion and Eyes, numero morografico deIe .PtliIosopt;caJ Transac1ions 01 tt'o Royal SOcIety, Sor1es B., Vol. 364, 12 OItObre 2009.
Le Scienze
6.~
ASTRONOMIA
Un osservatorio L'osservatOlio spaziale Herschel dell'Agenzia spaziale europea sturua l'universo nella raruazione infrarossa con una definizione senza precedenti di Peto!o Sarace7w e Anna Di Giorgio
" /
osservatorio spaziale Herschel è una missione cornerslone della European Space Agency. l'Agenzia spaziale europea. realiz-
zata per studiare l'universo nelle frequenze dell'infrarosso e del submillimetrico. A bordo c'è un telescopio con uno specchio di 3.5 metri di diametro e tre strumenti che
usano rivelatori rafTreddati a una temperatura vicina allo zero assolu!n (-273.15 gradi Celsius). HeJSChel è stato lanciaro iI 14 maggio 2009 con un razzo Ariane 5 dalla base di Kourou, nella Guyana francese. insieme al satellite Planck. Dopo un viaggio di circa 50 giorni ha raggiunto il punto lagrangiano 2, indicato con la sigJa l2, a 1.5 milioni di chilometri dalla Terra, da dove trasmene dati di straordinaria qualità. A oltre due anni dal lancio. Herschd sta fornendo risultati straordinari
in campi che vanno dallo studio degli oggetti più remoti del sistema solare ai primi stadi della fonnazione stella re, dall'evoluzione delle galassie ai processi chimici che avvengono nd mezzo intcrstdlare. Per ottimizzare i risultati. la missione è stata concepita per funzionare come un osservatorio, con due terzi del tempo di osservazione assegnato attraverso una selezione di proposte a cui può partecipare la comunità scientifica mondiale. Una parte del tempo d'osservazione è dedicato ai key-projecr, programmi osservarivi di ampio respiro che affrontano in modo globale tematiche di particolare rilevanza scientifica. Ai risultati di alcuni dei suoi programmi e dedicato un altro arricolo (si ./eda l'universo invisibile di Hcrschel. a p. 72). L'osservatorio deve il suo nome all'astronomo, fisico e musicista inglese sir William Herschl'l. Nato nel 1738 in Gl'mania e trasfl'ritosi giovanissimo in Inghilterra, dovc nel 1800 Herschel scopri la radiazione infrarossa. Per capire come si distribuiva l'energia della luce solare tra i vari colori dello spettro (quelli dell'arcobaleno),
66 Le Scienze
tjli
scllclllbrc 1011
per
www.lcsciCll7..c.it
,-
I..,Sc·°ICI17..c 67
Herschel la scompose con un prisma e ne misurò la temperatura con un termometro posto sui diversi colori. rilevando ogni volta valori più grandi della temperatura ambiente. Collocando il termometro fuori dallo spettro visibile. sono il colore rosso. dove racchio non percepiva nessuna luminosità. Herschel scopri che anche in quella zona si misurava una temperatura superiore alla temperatura ambiente. dimostrando che anche in quel punto arrivava energia. Herschel chiamò questa radiazione invisibile _infrarosso•. che significa ISOno il rosso. (dal latino infra, che significa ISOno.): una radiazione che non vediamo, ma che percepiamo chiaramentl" per esempio quando ci awiciniamo a un termosifone.
P~o saraceno, fISico sperimenlaJe, esperto il studi di formazione stellare, ha coordinato lo sfcno italiano per la realizzazione di strumenti per i sate.ili Infrared Space Observatory ed Her.
dalla polvere che circonda stelle e galassie ma, date le loro piccole dimensioni. non sono riusciti a separare un oggetto da un altro. Una bassa risoluzione spazi aie riduce anche la sensibilità delle misura. Per esempio. uno strumento con la sensibilità necessaria per osservare: galassie debolissime. non potrà osservarle se nel suo campo di vista ne capitano di più brillanti. La probabilità che questo avvenga defInisce il .rumore di confusione- delle misure e mostra che grandi sensibilità si possono ottenere solo aumentando la risoluzione spaziale. cioè il diametro del telescopio.
Ihn:esi tnwa? Herschcl ruota attorno al punto L2, a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra. Joseph Louis Lagrange mostrò che in L21e attrazioni di Sole e Terra sono bilanciate dalla forza centrifuga del moto orbitale, Herschel percorre un'orbita di circa 700.000 chilometri anomo al puma L2 in 178 giorni. e ha sempre Terra e Sole. le principali sorgenti di radiazione. SOtl'O lo stesso angolo di vista.
70 Le Scienze
I J ~ l I.
Herschel nasce da queste considerazioni. A bordo c'è un telescopio Cassegrain con uno specchio primario da 3,5 merri di diametro, il più grande in orbita e anche il più grande specchio che può essere trasponato con i razzi attualmente disponibili. Per massimizzare le dimensioni dello specchio si è anche deciso di non mettere il tcJcscopio in un sistema criogenico, ma di raffrcddar10 per irraggiamento (lo spazio è freddo), raggiungendo temperature di circa 85 ke1vin (-198 gradi Celsius). Si è stimato, infatti, che a queste temperature il rumore dOVUlO alfemissione termica dello specchio era uguale al rumore di confusione. Uno specchio piu freddo non avrebbe dato grandi vantaggi nelle misure fotometriche, soprattuno se per menerio in un comenitorc criogenico si fosse ridotto il suo diametro aumentando cosi il rumore di confusione. Herschel e alto 7,5 metri e largo 4, pesa 3.3 tonnellate. Nella pane superiore è alloggiato il telescopio, con lo specchio primario realizzato in carburo di silicio, una ceramica con straordinarie qualità on:iche, termiche e sopranuno di leggcf'C'"LZa; il suo peso c di soli 300 chilogrammi. contro i 900 chilogrammi dello specchio di 2,4 metri del telescopio spaziale Hubble. Sono lo specchio c'è il grande criostato che contiene i tre strumenti al piano focale
5
i
l raffreddati a circa 8 kelvin (-265 gradi Celsius) per ridurne l'emissione termica, Alloro imerno. i rivelatori sono raffreddati ad alruni decimi di kelvin per massimizzarne la sensibilità. Attualmente questi rivelatori, insieme a quelli del satellite Planck. sono gli og-
getti più freddi dell'unive"", I tre strumenti di Herschel operano a lunghezze d'onda comprese tra 57 e 671 micrometri. Con due di essi. SPlRE e PACS, è possibile onenere immagini fotometriche con scnsori simili a quelli delle macchine fOlOgrafiche digitali commerciali. ma con sensibililà molto più grandi e che funzionano nell'infrarosso. Le immagini
51i
settembre 2011
I i
i
I I
IL CONTRIBUTO :SAZIONALE
L'impegno dell'ASI Pioniere dell'asrJ 01101 Iria infrarossa daHo spazio è stato il satellite ame· r1cano IRAS 0 _ Astrollomical salelltte), che nel 1983 in dieci meSI di attMtà portò una vera e propria nvoIuzione in questo settore. Nel 1995, i1lancto dell'lntrared Space Observatory dell'Agenzia spa2I3Je europea (ESAl ha pennesso un miglioramento nella sensibi· i1à delle immagirì e forntto i primi ImportlJ1tl dati spetnoscopi. L'Italia diede.., allItribu1D a queste missione, grazie a lavoro di indu· _ e istituti di ricerca, alli i finanziamento e sotto la guida dell'Agenzia spazIllIe - . . (ASI). Ouesta espel1fl123 ha penroesro di ouenere.., ruolo di ancora maggior nlieYo nella missione Hersd1eI. come illustrato in queste pagine. La ~ sdentifica na2ionaJe è inoltre motto
not_
not"""'"
a_
nel oemn che geslisalt" gli strumenti, nella defillÌ2lQl '" del programma osseMtiYo e nelle attMt3 di analisi del dati e pWbIicazione del risul1ll· ti scientifici.l:lmpegno totale di f>S, per Hersd1eI è stalD di circa 12 mi· Iioni di euro, oltre al a>ntribu1D Italiano fisso all'ESA per la realizzazione e i11anào del sall!lltte, e l'impegno di personale e mezzi dell'Istituto na· zionaIe di astrofisica (lNAf), che, attraverno l'Istituto di fisica dello spa. zi interplanelar1o, coordina le attMt3 scientifIChe Italiane per Hersd1eI. SL\lPortO agII astronomi italiani che Intendono usare I dati prodolli dalla missione è fornito dall'ASI SCIence Data Genter. che permette anche di integrare i dati infrarossi alli Quelli ad altre IlJI'9hezze d'ooda grazie agli archNf disponibili e agII strumenti software appositamente realizzati. Negri eo Elisabetta Tommasi
_la
sono registrate alla massima risoluzione spaziale compaòbile con il diametro del telescopio (da 5 secondi d'arco a 60 micrometri a 35 ~ndi d'arco a 500 micrometri). I due sou.menò possono anche produrre immagini in riga usando alcuni spenrometri, HIF4 il terzo suumento di Hersche!, è dedicato alla slXttroseopia ad altissima risoluzione spettraIe, e usa un'eterodina (cioè' un dispositivo all'interno del quale la radiazione infrarossa in arrivo è accoppiata al segnale ~esso da una sorgente interna nota e: produce in uscita un segnale amplificato di un femore pari all'intensità del ~a le ddla sorgente int..."a ad una fiook DI InIranld Astronomy. Glass 1.5., GamllI1dge ~iYllIty Press. 1999. Tune le ir1tcrmazicQ sUIa missione HlncheI aggiornale In tempo reale SOl1O disponibili ooline: http://herschetesac.esa.intllatesLnews.shtml.
Le Scienze 7"1
JUla ricerca delle galassie mancanti Da tempo gli astronomi cercavano galassie che si TrOvassero a grandi distanze dalla Terra e che avessero età differenti, in modo
da ricostruire la storia dell'universo. All'inizio. per qu~ta rittrca vennero usati telescopi ortici sia da terra sia dallo spazio pe.rcht ci si aspettava di osservare l'evoluzione delle galassie più antiche nelle bande del visibile (si sapeva cbe quegli nggetti sono luminosi) e si pensava che non ci sarebbe stata abbastanza polve-
re da oscurane. Ma queste galassie antiche Don furono trovate, e così nacque il problema delle galassie mancanti. che è staro risolto alla fine degli anni nnvanta dal pmlecessore di Hmchel. l'Inframi Space Ohservatory. satellite per osservazioni oell'infrarosso dell'Agenzia spaziaJe turopea lanciato nel 1995. e dai telescopi millimmici da Terra che hanno scopen.o galassie iperlumjno~ nelJ"infr.uosso. invisibili nell'onico e osservabili con qualche difficoltà nelle bande millirntt:riche. Un esmJpio di questi oggetti è dato dalrammasso di galassie Abell 1835. Le misurr neU'ortico hanno rrgistraro un picco dovuto a una sorgente. una galassia. che si trova al ce.ntro dell'ammasso, mentre le misure nelle bande del millimet:rico hanno rilevato una sorgente diveJS3. dalla prima. non mostrata odl'ottico, con un picco di mlissione a 100 micrometri e 30 volte più luminosa delle galassie dell'ammasso. Negli stessi anni. il sarellite Cosmic Background Explo",r (COBE) della NASA. lanciato nel 1989. studiando la radiazione cosmica di fondo ha dato una valutazione quamitativa di questi oggetti, scoprendo la loro componente rossa, L'emissione era dovuta a galassie luminosissime nell'infrarosso ma invisibili nell'ortica, che COBE, a causa del suo piccolo diametro, non era in grado di risolvere in singoli oggetti, Dato che queste galassie contenevano oltre il 50 per cento dell'energia fotonica prodotta dopo il big bang, si econcluso che la polvere doveva essersi formata molto presto, insieme alle prime stelle. e aveva oscurato la maggior parte dell'evoluzione delle galassie, Era quindi chiaro che le «galassie mancanti_ dovevano essere cercate nell'infrarosso, e vista la loro densità nel cielo era necessario uno strumento con elevata risoluzione angolart, come Herschel. Allo studio delle .galassie mancanti- estata dedicata una frazione consistente del primo anno di osservazione di Herschel. Con gli strumenti PACS e SPIRE è statn fotografato l'unn per centn della sfera celeste in cinque bande (10, 160, 250, 350 e 500 micrometri), Le immagini ottenute sono studiate da astronomi di tutto il mondo. e in alcune aJ'ft: del cielo per la prima volta le galassie mancanti sono state risolte quasi interamente in singole sorgenti: si nota una miriade di punti luminosi, ognuno dei quali corrisponde a una galassia costituita da miliardi di stelle, In alcuni casi estato possibile aumentare ulteriormente la risoluzione angolare delle osservazioni sfruttando il fenomeno delle «lenti grnvitazionali_, per cui i raggi luminosi sono deviati quando passano vicino a oggetti massicci, e la luce ne è amplificata, in modo simile a quello che fa una lentc.ln qu~o modo t: stato possibile risoJv~ quasi completamente nell'infrarosso oggetti relativamente deboli e molto lontani che non sono osservabili nell'artico. neanche dal potenre telescopio spaziale Hubble, Con gli spettrometri di bordo di Herschel si può valutare la velocità con cui le galassie si allontanano da noi. che crtSCe con la distanza dalla Terra, Per le galassie più vicine si usano le righe speurali, per le altr't: l'andamento dello spettro continuo. lo questo modo si è visto che alcune galassie sono a più di 12 miliardi di anni luce da noi, cosi vicine al big bang da poter essere conside-
74· LeScidle:nti da affiancare alle aJtre misure di difesa come le zanzarie~ e:, in fumro. a un vaccino efficace.
I geni degli odori Per studiare: il modo in cui le zanza~ maJariche individuano le loro prede uman~ siamo partiti da un altro insetto. il moscerino deUa frutta DrosoplTila mdanogasler. A differenza delle zanzan:. questi moscerini si riproducono velocemente. sono facili da allevare in laboratorio e i loro geni possono essere manipolati piunosto semplicemente. Li abbiamo quindi usati per rivelare i meccanismi cellulari (' molecolari di base dcll'olfano degli insetti: abbiamo poi usato le informazioni cosi ottenute in esperimenti più compiessi sulle zanzare. Come le: zanzare. i moscerini riconoscono gli odori con le: antenne e i palpi mascellari. degli organi che spuntano dalla testa e: che: funzionano come: un naso. Piccole setole presenti su queste protrusioni ricoprono le terminazioni dei neuroni dedicati aJl'olfano. Le molecole odorose si infilano nei pori di queste setole: per raggiungere aJrinterno le molecole che riconoscono gli odori (i ITC'e'ttori). Quando i recettori si legano allr molecole delrodore. un segnaJe elettrico viaggia lungo i neuroni fino aJ t'elVello dclrinsetto. informandolo della presenza delrodore.
51i
~·ltl'lllbre
2011
I ~
eS
le nostre ricerche dci geni dci m.'Cnori deJrodore. come quelle di all'Ti. sono andate avanti per anni senza successo. ma nel 1999 è finalmente arrivala la scopen:a. In seguito sono stati individuati 60
geni che codi ficano per i recenori degli odori nel moscerino. Conoscere la sequenza del DNA di questi recenori ci ha aiutato a capire come funzionano. Abbiamo inoltre verificato che la genetica del sistema olfattivo della drosofila c quella della zanzara sono simili. per cui studiare l'una aiuta a capire falrra. Un risultato fondamentale è arrivalO da una D. mrlanogasltr mulala arrivala per caso nel noslfO laboratorio. Nel novembre del 2001 uno di noi (Canson) tenne un seminario alla Brandeis University. vicino a Boston. Il seminario era su Or22a. il primo recel-
IDre dell'odore nel moscerino scopeno dal nostro laboratorio. Dopo il seminario. un professore associato della Brandeis si avvicinò. spiegando di avere un ceppo mutante di drosofila che non aveva il gene per quel recellore e chiedudo se poteva esse.re utile. Ovviamente Carlson rispose di si. e il giorno dopo ponò una provetta con i moscerini mutanti lungo la statale 91. fmo al nostro laboratorio a Yale. nd ConnecticuL Uno dei nostri principali obienivi era determinare quale rccetlore reagisse a una determinata molecola odorosa. Su ogni ncurone ci sono migliaia di reccnori ma sono tutti uguali. e ogni tipo di recettore si lega solo a un piccolo sottoinsieme di molecole, Neuroni diversi hanno recenori diversi. che si legano a sonoinsiemi differenti. Dato che i moscerini mutati non avevano il gene di uno specifico recenore. pensammo che avrebbero avuto una sona di ncurone .vuoto., senza recettori. Ed era proprio cosi. Grazie a sofisticate tecniche genetiche sviluppate per lo studio di D. mela"ogasur. inserimmo in quel neurone un gene per un n:cenore., cosi da avvia,me la produzione. Per ogni rccrtTore. potemmo quindi determinare quale odorante lo attivava. Inserendo sistematicamente ogni recetlore per gli odoranti di D. mdanogoslrr nei neuroni vuoti, uno per volta, ed esponendo il neurone a una serie di composti odoriferi, scoprimmo quali molecole generavano un segnale elenrico in ciascuno dci reccnori dell'inserto. Per i successivi tre anni Elissa HaHem. allora a Yale come studentessa. ba fano esanamente questo, scoprendo che ogni recettore risponde a un gruppo limitato di odoranti. e cbe ogni odorante attiva un sottoinsieme di rccenori. Sono risultati simili a quelli osservati nel sistema olfattivo dei mammiferi. Gli animali. dai moscerini agli esseri umani, individuano gli odori nello stesso modo: diversi odori attivano diverse combinazioni di reccltori, Questa strategia aiuta a spiegare come gli animali. comprese le zanzare. possono discriminare nel grande numero di odori che si trovano in natura. senza possedere un receltore dedicato a ogni specifica varietà.
oricamente produrre un rccenore della zanzara ncl moscerino. Ma l'esito dell'esperimento era tutt'altro che certo. le due specie sono separate da 250 milioni di anni di evoluzione. e nessuno era skuro cbe un gene del recellore di una zanzara funzionasse nel neurone di un moscerino. Il nostro sistema sperimentale era collegato a un altoparlante, così quando un neurone olfattivo csparava. il nostro clenrodo se ne accorgeva e generava una serie di ticchettii. Quando sperimentammo una serie di odoranti sul primo ncurone vuotO di moscerino riempito dal gene della zanzara. l'altoparlante rimase tristemente silenzioso. Pensammo di aver fallito, Hallem però continuò a testare campioni. e quando arrivò a un composto chiamato 4-llletilfcnolo l'altoparlanre iniziò a urlare. eccitato quanto noi. Avre.mmo poi visto che il 4-metilfenolo. che ha più o meno l'odore di un calzino sportivo U53lO. è uno dei componenti del sudore umano. Avevamo trovato il modo di capire quali odoranti suscitavano una risposta da quali recenori della zanzara, un'informazione che ci avrebbe aiutato a capire il modo in cui le zanzare localizzano la loro preda umana e come interferire con questo processo. Forti di questi incoraggianti risultati, scoTTt'mmo la letteratura sugli odor~uui umani c selezionammo 110 composti. tra cui molti che fanno pane del sudore umano. e con strutture molecolari differroti. cosi da creare un campione molto ampio. Uno per uno, iniziammo a trapiantare ognuno dei 19 possibili geni per i recenori di A. gambiae nei neuroni vuoti: 50 recetTori si sono dimostrati funzionanti. Poi testammo !'insieme di 110 odoranti sui 50 recettori funzionali. ottenendo così più di 5500 combinazioni recenore/odorante. Per questa analisi ad ampio spemo ci sono voluti molti lunghi giorni e altn"ttante norti. A partire da quei dati. abbiamo identificato numerosi retttIOri che hanno una reazione fone a un solo comPOSto. o al massimo a poche so tanze. O interessavano questi recellori estremamente selettivi perché avevamo ipotizzaro che se la zanzara ba bisogno di cercare una dcterminata sostanza con un alto grado di sensibilità e specificità - in pa~colare, una che segnala una fonte dj sanguc - allora forse esiste un recenorc apposito. E abbiamo scoperto che la maggior pane d recettori seJettivi reagiscono ai componenti del sudore umano. P~ esempio, il primo recettore della zanzare messo alla prova da Hallem in un neurone vuoto (quello che aveva reagito cosi tanto al4-metiJfenolo), si rivelò altamente specifico. Dei IlO composti. erano pochi quelli che eccitavano il recenore con la stessa forza. Un altro rccrtTore specifico reagiva al l-onen-3-0Io. comune nell'odore umano e animale. che attrae con forza molte specie dj zanzare. inclusa eulu pipieus. che popola le nostre case e che può essere il venort del West Nile virus. Alcune trappole commerciali per tenere lontane le zanzare dai cortili sfruttano proprio remissione di l-onen-J-olo. I nostri risultati potrebbero accele.rare lo sviluppo di repellenti e trappole per zanzare:. Il mctodo standard per testare i composti consiste ncl menere le sostanze nellc trappole per vedere se attraggono le zanzare mCI. a causa della lentezza del processo, si può mettere alla prova sole un numero limitalo di molecole. I classici esperimcnti di laborato;o presentano anche alni problcmi.ln molti casi. volontari umani ricoprono un braccio di una sostanza e lo inseriscono in una teca pena di zanzare: la sostanza che tiene lontane le zanzare. dal braccio verrà poi studiata per la produzione. Con il nostro approccio si possono testare rapidamente molte più mole-
TI controllo delle zanzare basato suJl'olfatto Jisulta essel"e meno dannoso per l'ambiente dei normali insetticidi
Naso da moscerino, naso da zanzara Dopo aver caranerizzato i geni per i rccenori degli odori del moscerino della fruna, provammo a inserire i geni per i recenori della zanzara della malaria nei neuroni vuoti del moscerino. In collaborazione con colleghi di altre università identificammo cosi in A. gnmbiae. grazie alla ricerca di sequenze di DNA simili a quelle presenti nella drosofila, una famiglia di 19 geni che potevano essere i geni per i recctlori degli odoranti. Trapiantando uno qualsiasi di quei geni in un neurone vuoto del moscerino si poteva te-
80
LcSdem'..4.'
617 hCtlcmbrc- 2011
n.
PROCESSO SPERIMENTALE
Un profumo alla volta Sperimeotando uno alla YOIta molti profumi _
per ciascuno dei re-
cenon, è stato tdentJficato un pia::okI gruppo dì recenon oIfattivi delta zanzara che nspor, Vol. 34, N. 7, Pll.645-652, Iugho 2004 Inseets as Chemosensors of Humans and Crops. Van def Goes van Naters W. e Cartson J R, il.Nature., Vol. 444, pp. 302-307, 16llOYeOlbre, 2006 Odorant Reception in the Malaria MosqultoAnopheles gambiac. Carey A.F. e altri, In .Nanxe..,IJoI. 464, pp 66-71, 4 marzo, 2010
LcSciclW.A'
81
FISICA DEI MATERIALI
Vittorio Peltegrinl è dirlgente di ricerca del CNA elavora al Natiooal Enlerprise lor naooS
un anacco infomlarico potrebbe interferire con il loro funzionamento, producendo un danno. Inoltre. un anacco potrebbe alterare !'informazione direna a una stazione di controllo, impedendo agli operatori di sapere che qualcosa non va. come in quei film in cui i criminali inviano false immagini a chi è di guardia. Anche le stazioni di controllo, stanze con grandi schermi simili alla _stanza dei bononi_ del dottor Stranamore. sono vulnerabili agli attacchi. Gli operatori della stazione di controllo usa.no gli schermi per monitorare i dati raccolti dalle sonostazioni a cui poi inviano i comandi per cambiarne le impostazioni. Spesso queste
9-1-
lA' SciCl'l1.c
Sottostazlone di distribuzione ~I'ultimo passaggio
prima
che ,'elettricità arrM arl'utenza finale, queste sottostalooi raccolgono l'elettrldtà che proviene da differenti centrali
e la Indirtz1ano a decine o centinala di linee minexi.le stazioni più recenti possono essere eq;ipaggiate con dispositivi di comunicazlone senza fili: segnali radio o Wi·Fi. Un hacker nascosto fuorj della slaZJOne potrebbe intercettare il traffico e inviare comandi fraudolenti agli equipaggiamenti.
La Stallooe di controllo deve avere infOfrTlaZlOlli in lempo reale su quanto sta avvenenckl in ogni punto del processo in modo che il persooale tecnico possa. prendere decisiofll rapide. Hacker con accesso a migliaia di COITlLWlI computer collegati in una botnet potrebbero costringere queste macchine a inviare messaggi in grado di interrompere Il consueto traffico del network. Questo npo di attaeehl definiti denial-of·service potrebbero indurre gli addetti al controllo a prendere decisioni suUa base di informazioni non agglOffiate: sarebbe un po' come guidare un automobile vedendo un'immagIne della strada acquisita dieci secondi prima.
stazionj sono responsabili del monitoraggio di centinaia di sonostazioni cosuuire sul tenirorio. La comunicazione di dati tra stazione di controllo e sorrostazioni è basata su protocolli specifici che possono essere vulnerdbililn un al1acco man-inlhe-middle, un hacker può inserire un messaggio o modificame uno che guasti uno o entrambi i computer. Un aggressore potrebbe anche ce.rcare solo di inserire un messaggio formattato in modo opponuno ma fuori contesto, un nOli sequitur digitale in grado di determinare un guaSTO della macchina. Gli aggressori potrebbero anche ce.rcare di ritardare i messaggi
,;17
~·tlcmbr(>
2011
chc viaggiano rra stazioni di controllo e sorrostazioni. Di solito il ritardo tra una misurdzione del nusso di elerrricità della sonostazione e l'elaborazione dello stesso dato da pane della stazione di controllo è limitato. altrimenti sarebbe come guidare un'auto vedendo solo dove si era dieci secondi prima. Questo tipo di mancato controllo della situazione in tempo reale ha contribuito al blackout dci nord-est degli Stati Uniti del 20tH. Molti di questi anacchj non richk'(iono programmi sofisticati come Stuxnet, ma semplil'emcme gli strumenti standard di un hacker. Per esempio. spesso gli hacker assumono il comando di reti formate da migliaia o anche da milioni di comuni computer (denominate bornet) che istruiscono a eseguire le loro istruzioni. Il più semplice tipo di anacco bornet inonda un sito web con mcssaggi fasulli bloccando o rallentando l'usuale nusso di informazioni. Questi attacchi, chiamati drlliol oJ srn';cr. potrebbero anche essere usati per rallentare il traffico tra stazione di controUo e sonostazioni. Le botnet potrebbero menere radici negli stessi computer delle sonostazioni. Nel 2009 la bOlDet Confickcr si è infùtrata in djeci milioni di computer: chi la controllava avrebbe pOtuto cancellare il disco rigido di un qualsiasi computer collegato al neTWork. se solo l'avesse voluto. Allo stesso modo. una botnet come Conficker avrebbe POtutO entran:' in alcune sonostazioni della rete elettrica e chj la controllava avrebbe potuto ordinart" qualunque cosa in ogni momento. Secondo uno studio del 2004 deLla Pennsylvania State Universiry e del NationaJ Rcnewablc Energy Laboratory, la scelta ancnta di poche stazioni - circa il 2 per cento, o 200 in totale - avrebbe messo fuori uso il 60 per cento della rete elettrica. Per provocart" un blackout nazionaJe. è sufficienre 1'8 per tento.
Che cosa IiI re Quando viene a conoscenza dj un possibile problema di sicurezza di Windows, Microsoft normalmente distribuisce un aggiornamento (porcll). Singoli utenti e aziende in tuno il mondo aggiornano il loro software e si proteggono dalla minaccia. Sfortunatamente. sulla rete elettrica le cose non sono cosi semplici. Mentre la rete elettrica usa lo stesso tipo di hardware e di software: che usa il resto del mondo, i responsabili delle centrali elettriche non possono sempbcemente predisporre una patch per un difeno rilevato in un programma. Il sistema di conrrolJo della rete non può essere escluso per manutenzione per rrc ore ogni settimana: deve funzionare in modo continuativo. Gli operatori della rete deltrica nutrono anche un conservatorismo profondamente radicato. Le reti dj controllo sono state attive da molto tempo. e gli operatori hanno ormai un metodo di lavoro consolidato. Per questo tendono a evitare qualunque cosa possa minacciare la disponibilità della rete o possa interferire con le operazioni ordinarie. Di fronte a un pericolo reale e imminente. la Nonh American Electric Re1iability Corporation (NERe), un'associazione che riunisce operatori di rete. ha predisposto un insieme di misure per proteggere l'infrastruttura crilica. Ora agli impianti viene richjesto di identificare i loro aspetti critici e di dimostrare. nel corso di valutazioni validate dalla stcssa NERe. che possono impedire un accesso non aUlorizzato. Purrroppo, le valutazioni in materia di sicurezza. come quelle finanziarie. non possono essere esaustive. Quando si scende nel dettaglio, lo si fa solo in modo mirdto, anche per una forma di condiscendenza. La strategia di protezione stabilisce un perimetro di sicurezza elenronico. una sona di linea di Maginot telematica. La prima linea di difesa è il jìrclVali. un dispositivo attraverso cui devono passare i messaggi elettronici. Ogni ml'SSaggio ha un'intestazione
\\ ww.lescicnl,c.i1
{licade" che indica da dove arriva il messaggio, a chi è indirizzato c quale protocollo è usato per interpretarlo. Sulla base di questa informazione, il fuewall permene ad alcuni messaggi di passare mentre altri vengono bloccati. Il lavoro dei responsabili delle validazionj è rendere sicuri centinaia di firewall. assicurando che un impianto sia configurato correttamente e non lasci passare, né in entrata né in uscita. traffico indesiderato. Tipicamente. chi si occupa delle validazioni identifica alcuni aspetti critici. controlla i file di configurazione del firewal1. cerca di simulart" i modi in cui un hacker potrebbe violare il firewall Tunavia, i firewall sono tanto complcssi che è difficile analizzarli in modo completo: in questo possono venire in aiuto alcuni programmi. Il nostro gruppo dcll1Jniversità dcll'minois a UrbanaChampaign ha sviluppato il NetWork A = Policy Toni, programma che ora è usato sia dai gestori sia dai consulenti per la valutazione della sicurezza. Questo programma. che non deve collegarsi alla rete perché necessita solo dei fIle dj configurazione dci firewaJI dell'impianto, ha già permesso di trovare diverse strategie che p0trebbero essere sfnmate dagli aggressori. Il Department of Energy degli Stati Uniti ha elaboralO una tabella di marcia che definisce una strategia con cui migliordrt la sicurezza della rete elenrica entro il 2016. Un obienivo specifico è realizzare un sistema in grado di riconoscere un tentativo di intrusione e di reagire in modo automatico che avrebbe bloccato un virus come Sruxnet non appena uscito dalla chi avena usa. Ma un sistema operativo come può sapere di quali programmi fidarsi? Una soluzione riguarda una tl'enita crittografica denominata funzione llash a senso unico. Una funzione hash prende un numero incredibilmente alto, per esempio tutti gli 1 e gli O del programnla, e lo convene in un numero più piccolo. che serve da .firma_o Poiché' i programmi sono di grandi dimensioni, è altamente improbabile che due programmi differenti diano la stessa firma. Si immagini chc ogni programma che intenda _girare_ su un sistema debba per prima cosa essere analizzalO da una funzione hash. La sua fimla è confromata con un elenco di riferimento: se il confromo non va a buon fine il programma è bloccato. Il Depanrnent ofEnergy raccomanda anche altre misure. che riguardano per esempio la sicurezza fisica delle stazioni di lavoro (si pensi ai chip nei tesserini di identificazione). e sottolinea anche la necessità di un controllo più streno sulla comunicazione tra i dispositivi all'interno della rete. La dimostrazione di Aurora del 2007 ha coinvolto un dispositivo fraudolento in grado di ingannare il dispositivo di controllo di un generatore facendogli credere che queUi inviati fossero comandi degli uffici competenti: il risultato è stata la distruzione del general'Ore. Si trana di passi imponati, che richiederanno tempo. denaro e risorse. Se intendiamo proseguire sulla strada dj una rete detLrica più sicura nei prossimi dieci anni. occorre mantenere il passo, spe• rando che il tempo sia sufficiente. PER \PI k Roadrnap to Secure Contro! Systems in the Energy Sector. tlSeflhauer J. e altri, Energetics _ . geomiO 2006. www.oe."""llY.govlllocumen1sandMediaI roadmap.pdf. Security of Crit:icaI Contro! Systems Sparks Concern. Geer O.. in -IEEE Compul.ef-, VoI. 39. n. 1, pp. 20-23, gemak) 2006.
Trustworthy Cyber Infrastructure far the Power Grid. Progetto di rK:erca: di dwerse unrversità finanziato dallo U.S. Department 01 Energy, www.tclpg.org. What ls the Electric Grid, and What Ate Some Challenges It. Faces? U.s. Departmeot al Energy, www.eiadoe.gov/energr-in_brieUpower-urid.chn.
l....c SciCIl1.e 95
Coordinate DecessI da incidenti nella produzione di energia" (ogm 100 gigawatl di elettricità generata
per un anno)
~roekrttrico
0,27
I combustibili fossili hanno un prezzo anche in vite umane Nucleare 0,73
Gli incidenti mortali che negli ultimi tempi hanno coinvolto reanori nucleari, pianafonne petrolifere e miniere di carbone ci ricordano che lune le forme di energia comportano molti rischi. Secondo i dati raccolti dal Paul Scherrer Institut. in Svizzera. studiando oltre 1800 incidenti avvenuti nel mondo in circa trent'anni, nei paesi sviluppati i pericoli maggiori vengono dal carbone (in basso a sinisrra). Per il carbone. la maggior pane degli incidenti awiene nelle miniere; per il petrolio e il gas durante la distribuzione; per il nucleare le maggiori imputate sono le centrali (barre ;'1 arancionr). n numero più elevato di vittime si registra nei paesi in via di sviluppo, dove le nomlative sono meno rigorose. le condizioni di lavoro piu scadenti c la minore meccanizzazione aumenta le attività manuali pericolose. Tunavia. la percentuale di gran lunga più ampia di vitc umane perdutc non dipende dagli incidenti. ma dall'inquinamento. Che fa dei combustibili fossili la fonna di energia più pericolosa in assoluto.
Marie FiscJlelti
• Fotovo!taJco"" 0,02
• I decessi IiguarcI. come dice bene Derbysbin:. aprendo la strada all'esplorazione di nuovi territori di ricerca come quello dell'analisi infinitesimale da pane di Nc:wlOn e Lcibniz nel Seicento. mentre l'algebra restava in qualche modo alla finestra. Rimaneva da trovare la soluzione per le equazioni di ordine superiore al quano, un'imp~ in cui si cimentarono !'italiano Paolo Ruffini e il nor·
vegose Niels Henrik Abel nei primi decenni dell'Onocenlo.
n resto t storia recente; va da sé quindi che anche nella rranazione si proceda verso livelli di astrazione semprl" maggiori, con un simbolismo matematico assai piu complicato. Ma l'idea di fondo t già in qualche modo tracciata: l'eleganza della notazione è indicativa di un'elevata chiartzza di pensiero, E risolvere facilmente i vecchi problemi significa essere pronti a immaginarne di nuovi. Fo/roOaudi
,jli
settembre 2011
Ritratto del padre del la gTavità, tra scienza, alchimia e teologia
NewtOll di Niccolò Gulcclanllnl Canx:cJ, Roma, 201" pp. 240 (,"IO 16,00)
Il contributo dì tsaac Newton alla sctenza è incommensurabile. e In questo libro uoo dei maggiori S1llrici dello saen2iato britannico ne scrive 1m breW blografia impeccabile e moIID interessante, Niccolò Gulcciardmi, protessere dì storia della scienzJlal'lk1iYer.lità degfi Studi d Bergamo, parte dalla _ degli archM -segreti- newtoniani, awenuta negli ami trenta, in cui in CJPI))SiZìu le al NewIDn proIagonisla dola rivoluzione scientifica ernetlJO UNewIDn mago, alchimista e leoIogo che discute d trasmutazione di metalli e deIJo spintD della natura usando _ aichemlcI. Lo scalpore 5USdtato da d1i all'epoca sostenne che NewIDn non fosse il primo sclenziato..-.no ma -l'ultimo dei maghi- come scrisse il grande economista britannico del XX secolo John Maynard Keynes, è oggi rientrato. Cosi Guicclanjnj può riconlUre il diIlat1itD sui.OJe Newton- al giusto cootesto storico e culturale. NewIDn _ cosi una persona la cui immagine, che può apparire tanto strana se paragonata a quella degi saen2iati conJemporar1ei, non era insolita per la sua epoca.Anzi, le sue oontradciZioni ci inustrano proprio una scienza molto diversa rispetto a quella di oggi, in culi prolliemi della matemalJca o deil'astrooomia eraoo legati a temi culturali peculiari. Come scrisse Newton, -filosofando I geometri ed esertitando la geometria i filosofi, onemamo, invece di congetture e cose probabili, che si smerciano ovunque, una scienza della natura finalmente confermata con la più alta evidenza-o Guicdardini aiuta a liYedere Newton in un contesto in cui l problemi sclentffid sono indissolubilmente legati a quelli filosofici e culturali. Alessandro DeIIanti
lmpegllo civile di un naturalista nell'Italia risorgimentale
Michele Lessona
i i
,.
di Andrea 5caringe11a Daniela PiaZ1a Editore, Museo regionale d l _ nalOOlli, ToIino, 2011,
pp. 304 (000l 20,001
di
www.l(>SCicllzc.it
1150 anni dell'l)lità d'italia coòllcidol " con l'affermaJSi di un IT1OYimento cuIlurale alimentato dalle nuove teorie sdentifiche come il déi(W;nismo, da 1fV1OY3zioni tecnologk:he edaJl'awentodeH'induslria. Un mDYimentD che quando l'italia raggiungeva l'unità stava investendo in poeno tutta l'Wopa e che è reso con efficacia nella biografia d uoo degli scienziati dell'Ottocento che hanno vissuto in pieno Quell'esperienza: Michele LBssooa, _ I O di molte arri, di HIdrea ScamgeIla, è una ricostruzione fedele delle Jensiori palriottk:he del Risorgomento e deU'lmpatto delle rtuOYl! - . . saeotJfiche. Scritta sulla base dì documenti scwprendenti. manosaitti rari e fonti inedite, questa biografia di Lessona è anche una testimonianza delle dìfficoltà che le nlJQYO KJee troYavano nel farsi strada in Italia. L'impegno maggiore di Lessona, nato aYena1ia ReaJe nel 1823 e morto aTorino nel 1894. è probabiImentBconsistito nel voler diffondere le fIlJOYe conoscenze, come testimoniano la grande attrattiva esercitata dalle sue lezioni unlYefSitarie e tniziative come il meno SIle -La SCienza a dieci centesimi-o una delle prime riviste di scienzJl popolare pullbIicate nel nostro paese, della QUaJe Lessona è fra i promotori. Un impegno moIID sentito da Lessona. come da altri sclenziati-divulgatori di quegi anrn, nsolto in un risultato effimero. ProbabilrTlElflte I tentativi di diffondere le nl.lOYe c0noscenze sdentffiche peccavano dì patemalismo, jJI L\Xli elCio i l"IlJt:Wi contenuti dall'aIto e iasciando in secondo piano la coooscenza del pensiero scientifico e della sua logica. Il libro offre anche un interessante spaccato che va dagli anni della gi U1 Messlco dei 1986, 0 _ . la telTibile esperieflza degli astrooauti della misSIOne Apollo , 3 nel 1970 aI'~con l'onda d'lI1Dgenera13lla1 contaltOcon l'atmosfera terrestre Esottoscrivere le parole di 5alJ BeIIow, scnnore statunitense e premio Nobel per la letteratura 0011975: .La natura conosce soltanto il presente, come una grande, enorme, gigantesca 00da, cM si stende "'" mari e sale ~ cielo-. MarcoMo/la
società, dobbiamo porre moha attenvone al modo in cui viene tradono. in ahre parole alta comumcaz:IOne e alla livulgazione sc","tif"",. ~ solo cercando di non perdere senso e sigmfcato nella traduzione da un linguaggIO specialistico a uno generalista che i nsuttatl della ncerca SCientifica possono entrare a pieno titolo nei processi di costru2looe democratica. Già, perché anche se in pochi sanno esattamente come funzionano oggetti e processi tecnologici e scientffici, si è spesso chiamati a esprimere un parere sia direttamente - per esempio con i referendum sul'energla nudeare O sulla legge sulla procreazione assistita - O Indìrettamente, votando partIti che sono a favore o cootro l'energoa nucleare, la fiCerca sulle cellule stamìnali embrionali, illestamento btoIoglCO, tanto per fare degli esempi. .se non abt)lamo presente il proble ma rischiamo che la democrazia venga ~persa nella traduzione', una sorta di deriva di tutte le società cootemporanee-, scrive Vineis nell'introduzione del volume Lost in transJatioo. ScIenza, infOfJ7l'lliOOe, dernoaazla Dall'obesità al testamento btotoglCO. dalle campagne di prevenzione al riscaldamento globale. dalle cellule stamlnali all'accesso alle innovazIoni medIche, la ri-
flessione di Vinels mette lucidamente a fuoco la centrahtà della comunk:azione della scienza. In tutti Questi casi è evidente che la tradUZIone dell1nguaggk> specialistico SIa spesso Interpretata come .ridl.Jzjone., banalizzazJone. esemplificazione. Che perde totalmente di VISta II contesto: quello SOCIale in cui SI mlJOYe la SCIel'12a. all'affannosa ricerca di finanziamenti e quindi di pubblicità per i propri risultati, e Quello In cui vivono gli Individui, vale a dire Quartiere. città, regione. nazione. pianeta. Se chi traduce non riesce a tenere conto del contesto, il significato di aò che 'IUOie comunicare sarà giocoforza distorlO.1I mestiere deI-traduttore-, Quello che svolgono giornallsti e dMJl~101'1 scientifiCI a tempo ptero, e alcuni soenziatj, assume quindì un'importanza che raramente è riconosciuta e si canea di responsabilità. IIlitlro di VinelS, publllicato nella collana -Ilibli della Biennale Democrazia- - che porta su cana parte del contenuti che hanno anImato la manlfest.azK>ne omonima organizzata a Tonno negli scorsi anni - solleva Quindi temi fondamentali per chi pensa che la scienza, e chi se ne occupa, non possano VJVefe ai margim della VIta polrtica e culnKale di una democrazoa aduna. Letizia Gabaglio
':;IT
...·Ucmb..l· :Wll
Per un'energia intelligente Firenze ospita il Festival dell'energia, il cui tema chiave riguarda efficienza ed equità dello sfruttamento energetico
U
n uso inteUigente delrenergia è
possibile? Un uso. cioè. che ga~ rantisca innanzituno efficienza. ma anrhc equità tra generazioni e tra società? A questo tema è dedicato il quano Festival dell'energia, che dal 23 al 25 seuembre invaderà Firenze facendone il centro di un dibattito quanto mai di attualità. Palazzo Vecchio. Palazzo Medici, Piazza Re· pubblica. Piazza Strozzi e molti altri luoghi simbolo della cina ospiteranno infatti ol~ 50 eventi anicolati lungo quattro diversi percorsi: energia
per abitare. crescere e vivere. energia per lavorare e per produrre. energia per muoversi, energia per divertirsi e imparare. Fra gli appuntamenti piu interessanti vi sarà
(venerdì 23 alle ore 15) quello dedicato a Co/'iIlare l'energia. che esplorerà il nesso. sempre più promenenle, tra agricoltura. lecnologia ed energia pulita mostrando le potenzialità delle biomasse vegetali non alimentari. Sempre venerdi 23, alle 18, si terrà un incontro (Le cinà del futuro: cosa 509"0110 i sindoC'rl fra i responsabili di diverse cinà itaJianc cd europee impegnale nel programma Patto dei Sindaci deJrUnione Europea per ridurre del 20 per cento le emissioni di
gas serra delle aree umane. Sabato pomeriggio (ore 18.30) bisognerà invece scegliere fra un faccia a faccia tra Piero Angela e Vadav Smil, uno dei più impananti esperti mondiali di energia, sui pregiudizi e sulle pa~ che circondano il mondo dell'energia e un incontro con Robelto Vacca che presenta il suo nuovo libro SolvQrt' il prossimo d('C('nllio. Le strategie per C'olmare il divario tra nord e
\\ \~ \~.Il'scicnzc.il
sud del mondo in termini di accesso all'energia saranno l'argomcnlO dell'incontro (domenica 25 alle ore 10.30) dedicato a L'elll:"rgia C'hl:" noti c'e, a cui prenderà pane Claudio Ceravolo, presidente di COOPI. organizzazione non governativa per la cooperazione internazionale, Nel pomeriggio. dalle ore 16, si terrà infine il convegno Nuclea~: cosa suc:«derà dopo FuJwshima?, in cui verranno dibanuti i possibili scenari internazionali con e swza il nucleare, discutendo anche della situazione italiana alla luce del rcferendum dello scorso giugno.
Inoltre ogni giorno. dalle IO alle 18. nello spazio tU Corner dell'Espeno. un gruppo di giovani ricercatori delle maggiori università italiane risponderà alle domande dei presenti, per soddisfare curiosità e fare luce sugli aspetti più. tostici. dell'energia. Giallbrullo Gu~rrerio
Da Lette_ Firenze. AJcunc immagini delle edizioni passate dci Festival dell'energia. tenutesi a Lecce. QUCSl'anno, per la sua quarta edizione.l'eve.mo si trasfmsce a Firenze.
oO\·c & quando: FESTIVAl DEU.'ENERGIA dal 23 al 25 settembre Firenze www.restivaldellene.rgia.il
LcSciclI'I.(,
103
Povera scienza di_Attivissimo GicrnaIista informatico e stldoso della ~ nei media
Caccia all'errore Come e perché i dati scientifici possono essere travisati eliminando il contesto
N
el 2000, durante un lungo sciopero dei medici in lsraele si verificò un calo drastico della mortalità. come già avvenuto in occasione di un'asten-
sione analoga nel 1983: lo ripona il.British MedicaJ Joumab del IO giugno 2000. Nel 1976 ci fu una riduzione locale dci 18 per cento della mortalità nel mese in cui scioperarono i medici di los Angeles. stando all'.American Joumal ofPublic Hcahh. di maggio 1979. Questi dati. che sono ~ali. precisi e pubblicati da fonti autorevoli. sembrano fornire una conferma scientifica inoppugnabile a
della zona. ma soltamo i pazi~ti ricoverati. La monalità complessiva rimase infatù invariata. A questi errori si aggiunge il pregiudizio emotivo: la diffusa diffidenza verso la medicina è un terreno fertile per qualunque informazione chc scmbri giustificare qU~1"o sentimento. Ogni volta che si incontra un'argomentazione che soddisfa un pregiudizio diffuso è quindi opportuno raddoppiare lo sforzo di verifica. Ma l'errore più imponante, quello che pona all'apparente conferma scientifica del preconcetto, è l'eliminazione del contesto. Per rinterprrtazione corretta d~.i dati manca infani un'informazione
una credenza diffusa: andare dal medico fa male alla salute. Riuscite a scoprire do-
ve sta l'errore? l'esempio dello csciopero che fa bene alla salute- è una tempesta pe:rfena di vari crrori di metodo che appaiono di frequeme nelle discussioni sui grandi temi, dalla sa-
nità al nucleare al riscaldamento globale. e
,.
~I che quindi è opportuno saper riconoscere T per evirare di esserne influenzati. Il primo crrore è la selezione non dichiarata dei dari a senso unico. I tre episodi citati. infatti. non costituiscono la totalità degli studi sulla com:lazione fra scioperi dei medici e monaJità: ve ne sono altri che non rilevano affatto questo nesso, per esempio quello pubblicato dallo cScandinavian Joumal of Primary Health Care- ncl novembre 1987 a proposito dello sciopero del 1984 in Finlandia. oppure lo stUdio prt:SentalO neU'clsrael Joumal of MedicaJ Sci.netso di onob... 1990. riguardante lo sciopero dei medici in Israele del 1983. Quando qualcuno presmta una serie Sdoperi salutari? Alcuni mori di mrtodo possono portaTt alla rondusioD~ paradossal~ che di fatti che sembrano puntare rurti nella l'assmza di medici. per esonpio in caso di sciopero. fa bm~ ai malati. medesima direzione. è prudente chiede~i sempre se l5i5tono casi conl.rari che non sono stati messi in ev:id~ fondamenl'ale: durante gli scioperi dei medici vengono rinviati gli za, magari perché non soddisfano una tesi preconcetta. interventi chirurgici elettivi, come quelli per la sostituzione proteC'è poi la falsa attendibilità dei dali. È facile pensare che una ri- sica dell'anca o i bypass coronarici, interventi che comportano un rischio di mone non trascurabile. Ciò produ~ un calo della mortavista scientifica pubblichi solo dati affidabili e quindi incappare in un ipst dirir che in realtà è ingannevole. Ma andando a indagare lità ospedaliera, che però è soltanto momentaneo e punroppo nel lungo periodo viene recuperalO. Ecco come n~ il mito. alla fonte emerge per esempio che le sconcertanti cifre di mancata mortalità riponate dal cBritish MedicaI Joumah non provengono Casi come questo dirnostr.rno che citare dati ammantati di sciendalle statistiche ufficiali. ma dal quotidiano generalista cJerusall'm tificità al di fuori del loro contesto è un'arma retorica molto paiPOSh. che a sua volta le aveva generate svolgendo un'indagine a colosa, che va maneggiata con attenzione. altrimenti parnlizza la campione t'ra le imprese di pompe funebri. che avevano fornito discussione perché sembra impossibile andare contro la scienza. informazioni aneddotiche. Nel caso dello sciopero di Los Angeles. Ma questa non è scienza: è una sua parente povera e piena di invece. il calo del 18 per cento non riguardava i moni complessivi progiudizi.
IO-a. Le Scienze
.517 St'ttembrc 2011
Pentole & provette di Dario Bressanini chimico, (jyulgatore e aspirante cuoco interessato all'esplorazione _ deI_. Au10re li Pane. Bugie. OGM /Ti! /egfJBnde. reaM
I due segreti del bolognese Per un buon ragù fate attenzione alla rosolatura della carne e ai tempi di cottura ca le preparazioni italiane più conosciute. diffuse e troppo spesso bistrattate c'e sicuramente il ragù alla bolognese. Questa salsa a base di carne si è evoluta nel tempo. e non è facile. come spesso accade per le ricette della tradizione regionale italiana. risalire alla ricetta cautenticat. Nel 1891 il gastronomo Pellegrino Musi nel suo libro La Scienza iII cucina e l'Arte di mangiare belle condi-
T
va i .maccheroni alla bolognese» con quello che forse era il «ragù
alla bolognese> deU'epoca. La ricetta prevedeva di unire carne secca tritata fine a carne di vitella a dadini. cipolla. sedano. carota e burro, e di mettere tuno
parata. infatti. la temperatura rimarrà sotto i 100 gradi Celsius. E se decidete di alzare troppo il fuoco per far evaporare l'acqua uscita dalla carne dovete essere molto attenti a non far bruciare le cipolle del soffritto non appena l'acqua è evaporata. Ecco dunque la procedura «scientifica_: si rosolano carne e soffrino separata mente. AJl'inizio la carne espellerà molta acqua. che andrà fatta evaporare tutta. La carne non deve bollire ma soffriggere. quindi non appena i liquidi si saranno asciugati continuate a fiamma viva, mescolando di continuo. rosolando per bene la carne. Vedrete apparire grani dj carne dal tipico colore arrostito: è la reazione di MaiUard all"opera. Quando una buona parte della car-
insieme sul fuoco. Quando la carne aveva preso colore si aggiungeva un pizzico di farina e si proseguiva la cottura bagnando di tant'O in tanto con il brodo. Per arricchire la salsa. Anusi suggeriva eli aggiungere qualche fegatino di pollo e mezzo bicchiere di panna e di rifinire con pepe e noce moscata. Come vedete. la ricena non includeva concentrato O salsa di pomodoro, che invece appaiono. in piccole quantità. solo in ricene più recenti. Dal punto di vista scientifico, i nodi per la riuscita di un buon ragù sono due: una buona rosolatura della carne e una lunga cottura. Nelle ricette moderne si parte di solito preparando un soffritto classico con un terzo di cipolla. un terzo di sedano e un terzo di carota. tutto tritato finemente. Con il tempo la pancetta. originariamente il solo grasso usato per preparare il soffritto. è stata sostituita dal burro. e più recentemente dall'olio. [J soffritto è pronto quando la cipolla è Variazione l'''eft:nte. Piano di spaghetti condito con ragù alla bolognese fano anche diventata dorata e traslucida. A questo con pomodoro. ingmti~nt~ aggiunto dj rttt.nte alla ricetta originale di questo ragiJ. punto si aggiunge la carne macinata. Se una volta il taglio eli carne tradizionalmente usato era la «cartella_. cioè il muscolo che separa lo sto- ne ha preso un bel colore marroncino togliete dal fuoco e trasferite maco del manzo dai polmoni. ora si usano una varietà di tagli. a la carne rosolata in una bacinella. La riaggiungerete dopo la prevolte non solo di manzo. anche se questo deve sempre essere pre- parazione del soffrino. n secondo punto cruciale è la cottura prolungata, di almeno ponderante. La carne a questo puma deve rosolare lasciando alla reazione di MaiUard il tempo necessario per creare i gustosi com- due o tre ore a fuoco basso. Questa fase era effettuata bagnanposti caratteristici. prodotti dalla reazione tra zuccheri della carne do con brodo. acqua o, per avere un ragù più ricco. lane. La lune proteine. Pcrché avvenga vclocerncnt'c è però necessario mante- ga cottura è necessaria affinché il collagene delle fibre muscolari nere temperature sufficientemente alte. Se il soffritto non è stato si sciolga rendendo morbidi c bcn lubrificati i pezzcttini di carne. È privato delracqua, nel momento in cui aggiungiamo la carne cru- sufficiente una temperatura di 70 gradi Celsius affinché questo avda abbiamo difficoltà a mantenere le alte temperature necessarie venga. ma il processo e lento e bisogna avere pazienza: il ragù alla per sprigionare i sapori di carne. Fino a quando l'acqua non è eva- bolognese non è una ricena per chi ha fretta.
www.lcscienze.it
LeScienzc 105
Prossimo numero
a ottobre
IImulth'el'so esiste da''''ero? di Geo?rr F. R. I;/Iù, Sono molti gli scienziati convinti dell'esistenza del .multiverso., !'insieme di milioni di universi diversi dal nosuo. ognuno con le proprie leggi fisiche. al di là del nostro orizzonte visivo. Tunavia. nessuna osservazione astronomica sarà in grado di vedere qucsti universi paralleli. e le argomentazioni a loro favo~ sono. nella migliore delle ipotesi. indirette.
Un anno I)er celebrare la chi.mica di PI,,"ip &iII t' INhoran BIt",r L"Uncsco ha dichiarato il 2011 Anno internazionale della chimica. un anno dedicato a celebrare i progressi di questa disciplina e i suoi contributi fondamentali al benessere dell'umanità. Due anicoli per approfondire alcune delle ricerche in corso e le sfide fOIldamentali che la chimica ha ancora di frome a sé.
Come fare un bambino che iml)ara di Iliù di Gli ry '/;.r le ricerche di neuroscienze hanno comincialO a svelare quel che avviene ncl cerveUo quando si impara qualcosa di nuovo. Via via che studi e tecnologie progrediscono, si aprr la possibilitj di far eseguire ai bambini in età prescolarc. o forse già all'età di pochi mesi. semplici esercizi che ne migliorino le future capacilà di apprendimento quando andranno a scuola.
LE SCIENZE S.pA Xock Icgalt: VUI Crislororo Colombo 98. 00147 ROMA
Rrdatiorx: td. 06 49823 181 Via Cristofuro Colombo 90. 00147 ROrNI r-mail: mIaziope0ksinvr it www'nirnzrjt Suprm'isiolH' tditonoJr: Danida Hamaui
.-
Dimt~ rttpotlSllbik
Marro Cattanm
Oaudia O; GicNgio (C1IpomiOUOrri. Giovanna Salvini (('IIpGSmUio gl1J~ Cinzia Sgberi.
Rrsporcsabilt' dt'f tratlDnlNlIO duti (D. 19s. 30 giug"o 2003 ".1961: Mart'O (ailantO R~lr.lZiont dd Tribunalt di Milano n. 48/70 dd 5 rrbbraio 1910. Rivista mmsik. pubblialla da l.t Scimtt S.p.A. Printrd in haty. agosto 2011 Copyrigill e 2011 by l.t ~t S.pA ISSNQO)6-8OB)
Tutti i dìrini sono risnvad. C'SURi pant' ddb rtvma può ~ nprodooa. ridabono o diffusa JtrWI aU1~ nor!Crina dd('editoft. Sì