Dalla biologia alla fisica: ecco le migliori scoperte del 2018 / From biology to physics: here are the best discoveries of 2018

Dalla biologia alla fisica: ecco le migliori scoperte del 2018From biology to physics: here are the best discoveries of 2018


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa


scoperte

Tecniche per tracciare lo sviluppo delle singole cellule o per studiare la struttura delle proteine. Un cratere sotto i ghiacci della Groenlandia e la scoperta di una fonte di neutrini cosmici. Ecco per cosa ricorderemo l’anno che sta per finire 
C’è tanta, tantissima biologia nell’anno che sta per chiudersi. Ce n'è almeno per la rivista Science che nell’ormai super-consolidata tradizione di fare un bilancio dell’anno che finisce, ricordando quali sono stati i traguardi scientifici più importanti, dà ampio spazio alla biologia. Specialmente alla dimensione più molecolare della disciplina. Ma c’è anche modo per raccontare le scoperte che hanno segnato il campo nell’antropologia, anche qui come da consuetudine, nell’ambiente e nella fisica, senza dimenticare l’altra faccia della medaglia, ovvero il racconto di quanto non è andato nel mondo della scienza o è andato per un verso che non ci saremmo augurati. Ma chi l’ha spuntata su tutti, quale è stata la scoperta dell’anno secondo Science? Scopriamolo insieme, anche se qualche indizio potreste averlo avuto già dalla lista delle personalità più influenti nel mondo scientifico diffusa dalla rivista Nature, come in parte è logico attendersi.

Breakthrough of the year allo sviluppo cellulare

Per la rivista – ma anche per il pubblico chiamato a dire la propria – non c’è dubbio: il traguardo dell’anno è stato capire come studiare la biologia dello sviluppo a livello cellulare. Ovvero: capire cosa succede all’interno delle singole cellule mentre un organismo nasce e si sviluppa, come si relazionano con le proprie vicine e come tutto questo insieme dipinga il quadro complessivo dello sviluppo. Non si parla di un singolo studio, né del traguardo di un solo gruppo di ricerca, ma come avviene nella migliore scienza, di un movimento che ha tanti attori diversi.
Principalmente, scrive Elisabeth Pennisi parlando di rivoluzione della singola cellula, sono tecniche che hanno permesso di isolare cellule, studiare l’espressione del materiale genetico in ciascuna e marcarle così da seguire il loro comportamento e viaggio nel tempo. Di cosa stiamo parlando? Beh, per esempio della possibilità di analizzare quali sono gli rna prodotti da una cellula in un determinato momento, un’informazione questa che può essere utilizzata per capire quali sono i geni attivi e in sostanza che cosa sta facendo quella cellula. Ripetendo l’azione a distanza di tempo è possibile capire come si evolvono le cellule, gli organi e gli organismi di cui fanno parte, facendo luce sull’attività dei geni in diverse condizioni, che siano quelle fisiologiche dello sviluppo di un arto o quelle patologiche innescate durante una malattia. Questo anche grazie a tecniche che permettono di marcare le cellule, a livello genetico, così da capire che fine fa la sua progenie. Parliamo di tecniche messe in campo soprattutto sui modelli animali, trasferite su tessuti o organoidi umani.

Nuovi farmaci, biologia liquida e primordiale e cold case

Nei traguardi da ricordare per l’anno che si appresta a finire, dicevamo, c’è anche tanta altra biologia, da quella evolutiva a quella medica. In ordine sparso, senza posti in classifica definiti, Science cita il caso del primo farmaco approvato dall’Fda (l’ente che regolamenta in farmaci negli Usa), e autorizzato anche in Europa, che si basa sul meccanismo dell’rna interference Rnai). Si tratta di un processo per cui piccole molecole di rna vengono usate per bloccare la produzione di alcune proteine (tramite la capacità di questi di interferire con altre molecole di rna, gli mRna, i custodi delle informazioni per la produzione appunto delle proteine).
Se le proteine di cui si blocca la sintesi sono quelle alla base di una malattia allora il processo dell’Rnai funziona di fatto contenendo il processo patologicomigliorando i sintomi. Il farmaco in questione blocca la produzione di una proteina anomala che porta all’accumulo di fibre amiloidi nei nervi periferici, nel cuore e in altri organi in chi soffre di una rara polineuropatia genetica. Al momento alcuni ricercatori sono al lavoro per ottimizzare i sistemi di rilascio degli Rnai e per trasportarli negli organi di interesse.
Insieme all’rna, nello speciale di Science si parla anche del dna, in relazione alle potenzialità della genealogia forense. Grazie all’analisi del dna rinvenuto su una scena del crimine decenni prima, caricato su un database contenenti diversi dna, alcuni investigatori sono riusciti a risalire al presunto colpevole, passato alla storia come il Golden State Killer. Tutto grazie all’analisi del dna e al contributo di un esperto di genealogia, che ha ricostruito, a partire dalla somiglianza dei campioni genetici, l’albero genealogico del sospettato, fino a trovarlo e identificarlo.
Non uscendo dalle cellule, la rivista ricorda anche come il 2018 sia stato l’anno in cui diversi gruppi di ricerca si sono dedicati allo studio e alla comprensione dei meccanismi di formazione delle gocce liquide come un misterioso sistema di organizzazione cellulare. In sostanza proteine e altre molecole come gli rna all’interno della cellula, e nei suoi compartimenti, si possono radunare sotto forma di goccioline, che si crede agiscano come delle unità funzionali, per esempio partecipando all’espressione genica. Un processo che se alterato potrebbe scatenare processi patologici.
Il 2018 poi è stato l’anno in cui abbiamo alzato almeno un po’ il velo sulla fauna di Ediacara, enigmatiche forme di vita primordiale, con alcuni caratteristici fossili simili a foglie, risalenti a più di 500 milioni di anni fa. Le analisi molecolari condotte su alcuni di questi fossili hanno permesso di capire che alcuni avrebbero potuto essere colonie di cianobatteri, altri non meglio identificate primordiali forme di vita animale, vista la presenza di molecole simili al colesterolo. Giusto un paio di mesi fa è poi arrivata la notizia della scoperta di tracce animali appartenenti alle spugne risalenti a più di 600 milioni di anni fa, tra quelli più antichi di cui si abbia notizia.

L’anno di Denny: figlia di una Neanderthal e di un Denisoviano

Ogni anno riusciamo a scoprire anche qualcosa in più sulla nostra grande famiglia, quella degli ominidi. Nel campo dell’antropologia il 2018 verrà ricordato come quello in cui abbiamo conosciuto Denny, una giovane ragazza vissuta più di 50mila anni fa, figlia di due ominidi diversi: mamma Neanderthal e papà Denisova. La scoperta suggerisce che i movimenti dei cugini Neanderthal attraverso l’Eurasia avvennero ben prima della loro scomparsa, a partire da 120 mila anni fa e che con i Denisoviani si incontrarono e accoppiarono frequentemente, pur rimanendo popolazioni distinte.

Nuova luce sulle strutture molecolari

Sul fronte delle tecnologie il 2018 ha segnato il passo nel campo dello studio delle strutture molecolarigrazie allo sviluppo di una metodica per l’analisi di piccole molecole. Si tratta, raccontava anche Naturesolo pochi giorni fa, della microcrystal electron diffraction (diffrazione elettronica di microcristalli), che utilizza un fascio di elettroni sparato su alcuni cristalli per ricostruire le strutture molecolari del campione analizzato nel giro di minuti. Questa tecnica sembra particolarmente utile per lo studio e lo sviluppo di piccole molecole come ormoni o farmaci, trovando applicazione laddove la cristallografia a raggi X o la diffrazione elettronica tradizionali non riescono.

Cratere sommerso

Dal micro al maxi. Alcuni scienziati hanno infatti scoperto l’esistenza di un enorme cratere nascosto sotto i ghiacci della Groenlandia, largo circa 30 km e profondo una trentina di metri. A rendere interessante il cratere, soprannominato Hiawatha, non sono solo le sue dimensioni (rientra nei 25 più grandi di quelli presenti sulla Terra), ma soprattutto la sua datazione. Il cratere potrebbe infatti essersi formato a seguito dell’impatto di un asteroide ricco di ferro durante il Pleistocene. Esattamente quando non è chiaro, ma scoprirlo potrebbe aiutare gli scienziati a collegare l’evento a cambiamenti climatici avvenuti nel corso del tempo.

Neutrini cosmici ad alta energia

Sono piccolissimi, senza carica e interagiscono debolmente con la materia: i neutrini sono particelle alquanto sfuggenti e finora avevamo studiato soprattutto quelli a bassa energia nell’atmosfera terrestre e nel Sistema solare, o anche più lontani ma senza riuscire a identificarne con esattezza l’origine. Fino a quando il rivelatore Ice Cube nei ghiacci dell’Antartide e alcuni telescopi, tra cui il telescopio spaziale Fermi, non hanno identificato una fonte di neutrini cosmici ad alta energia, provenienti da un blazar (un nucleo galattico associato a un buco nero supermassivo), distante 4 miliardi di anni luce.

Cosa non è andato quest’anno

Nei bilanci, così come le note di merito vanno incluse, e a dovere, anche quelle di demerito. Così tra i breakdowns 2018 Science non poteva non citare i disastri ambientali collegati ai cambiamenti climatici, dagli uragani, alle inondazioni, alla siccità e agli incendi e il monito che arriva dall’ultimo rapporto dell’Interngovernmental Panel on Climate Changedelle Nazioni Unite. Il messaggio è chiaro: per limitare il riscaldamento a un grado e mezzo sono necessari sforzi senza precedenti.
Preoccupante inoltre, ricorda ancora la rivista sfruttando come metafora quella del museo andato distrutto, è la situazione della scienza in Brasile, minata da una drastica riduzione dei fondi negli ultimi anni e di fronte all’incertezza di quel che sarà con l’arrivo di Jair Bolsonaro alla presidenza.
Infine, è cronaca recente, nel 2018 c’è stato l’annuncio della nascita delle prime bambine geneticamente modificate per proteggerle dall’infezione da hiv. Ma la mancanza di trasparenza, le modalità e l’incertezza sulle procedure che sarebbero state adottate fanno guardare all’annuncio che arriva dalla Cina più come a un rischio per la ricerca scientifica che come un traguardo da celebrare.
ENGLISH
Techniques to trace the development of individual cells or to study the structure of proteins. A crater under the ice of Greenland and the discovery of a source of cosmic neutrinos. Here is what we will remember the year that is about to end
There is a lot, a lot of biology in the year that is about to close. There is at least for the journal Science that in the now super-consolidated tradition of taking stock of the year that ends, remembering which were the most important scientific achievements, gives ample space to biology. Especially to the more molecular dimension of the discipline. But there is also a way to tell the discoveries that have marked the field in anthropology, even here as usual, in the environment and in physics, without forgetting the other side of the coin, or the story of what has not gone in world of science or went in a way that we would not have wished. But who has popped up on everyone, what was the discovery of the year according to Science? Let's find out together, even if some clues you may have already had from the list of the most influential figures in the scientific world spread by the journal Nature, as in part it is logical to expect.
Breakthrough of the year to cellular development
For the magazine - but also for the public called to say their own - there is no doubt: the goal of the year was to understand how to study the biology of development at the cellular level. That is: understanding what happens inside the individual cells while an organism is born and develops, how they relate with their neighbors and how all of this together depicts the overall picture of development. There is no talk of a single study, nor of the goal of a single research group, but as happens in the best science, a movement that has so many different actors.
Mainly, writes Elisabeth Pennisi talking about the revolution of the single cell, are techniques that have allowed to isolate cells, study the expression of genetic material in each and mark them so as to follow their behavior and travel over time. What are we talking about? Well, for example, the possibility of analyzing which are the rna produced by a cell at a given moment, an information that can be used to understand which genes are active and essentially what that cell is doing. By repeating the action at a distance of time it is possible to understand how the cells, organs and organisms of which they are part evolve, shedding light on the activity of the genes under different conditions, whether they are the physiological ones of the development of a limb or the pathological ones triggered during an illness. This is also thanks to techniques that allow the cells to be marked, at a genetic level, so as to understand what happens to their progeny. We talk about techniques used in the field especially on animal models, transferred to human tissues or organoids.
New drugs, liquid and primordial biology and cold houses
In the goals to remember for the year that is about to finish, we said, there is also a lot of other biology, from the evolutionary to the medical one. In no particular order, with no definite classification, Science cites the case of the first drug approved by the FDA (the body that regulates drugs in the US), and also authorized in Europe, which is based on the mechanism of the Rnai RNA interference) . This is a process in which small molecules of DNA are used to block the production of some proteins (through their ability to interfere with other molecules of rna, mRNAs, the custodians of information for the production of proteins).
If the proteins that are blocked by synthesis are the ones at the base of a disease, then the RNAi process actually works by containing the pathological process and improving the symptoms. The drug in question blocks the production of an abnormal protein that leads to the accumulation of amyloid fibers in the peripheral nerves, in the heart and in other organs in those suffering from a rare genetic polyneuropathy. At the moment some researchers are working to optimize the Rnai release systems and to transport them to the organs of interest.
Together with the DNA, in the Science special one also talks about DNA, in relation to the potential of forensic genealogy. Thanks to the analysis of the DNA found on a crime scene decades before, loaded on a database containing different DNA, some investigators have managed to trace the alleged culprit, passed to history as the Golden State Killer. All thanks to the analysis of DNA and the contribution of a genealogy expert, who has reconstructed, starting from the resemblance of genetic samples, the genealogical tree of the suspect, until finding and identifying it.
Not leaving the cells, the magazine also recalls how the year 2018 was the year when several research groups were dedicated to the study and understanding of the mechanisms of formation of liquid drops as a mysterious system of cellular organization. In essence, proteins and other molecules such as the rna inside the cell, and in its compartments, can be gathered in the form of droplets, which are believed to act as functional units, for example by participating in gene expression. A process that if triggered could trigger pathological processes.
The year 2018 was the year when we raised the veil on Ediacara fauna, enigmatic forms of primordial life, with some characteristic leaflike fossils dating back more than 500 million years ago. The molecular analyzes carried out on some of these fossils have made it possible to understand that some could have been colonies of cyanobacteria, others not better identified primordial forms of animal life, given the presence of molecules similar to cholesterol. Just a couple of months ago came the news of the discovery of traces of animals belonging to sponges dating back more than 600 million years ago, among the oldest known.
The year of Denny: daughter of a Neanderthal and a Denisovian
Every year we can also discover something more about our large family, that of hominids. In the field of anthropology 2018 will be remembered as the one in which we met Denny, a young girl who lived more than 50 thousand years ago, daughter of two different hominids: mother Neanderthal and dad Denisova. The discovery suggests that the movements of the Neanderthal cousins ​​through Eurasia occurred well before their disappearance, starting from 120 thousand years ago and that with the Denisovians they met and frequently mated, although remaining distinct populations.
New light on molecular structures
In terms of technologies, 2018 marked the step in the field of molecular structure studies, due to the development of a method for the analysis of small molecules. It is also, said Nature only a few days ago, the microcrystal electron diffraction (electronic diffraction of microcrystals), which uses a beam of electrons fired on some crystals to reconstruct the molecular structures of the sample analyzed in minutes. This technique seems particularly useful for the study and development of small molecules such as hormones or drugs, finding application where traditional X-ray crystallography or electronic diffraction fail.
Submerged crater
From the micro to the maxi. Some scientists have discovered the existence of a huge crater hidden under the ice of Greenland, about 30 km wide and about thirty meters deep. To make interesting the crater, nicknamed Hiawatha, are not only its dimensions (it is one of the 25 largest ones on Earth), but above all its dating. The crater may have formed due to the impact of an iron-rich asteroid during the Pleistocene. Exactly when it is not clear, but discovering it could help scientists connect the event to climate changes that have occurred over time.
High energy cosmic neutrinos
They are very small, without charge and weakly interact with matter: neutrinos are very elusive particles and so far we have studied above all those with low energy in the Earth's atmosphere and in the Solar System, or even more distant but without being able to identify exactly the origin . Until the Ice Cube detector in the Antarctic ice and some telescopes, including the Fermi space telescope, have not identified a source of high energy cosmic neutrinos, coming from a blazar (a galactic nucleus associated with a supermassive black hole) , 4 billion light years away.
What did not go this year
In the budgets, as well as the notes of merit must be included, and properly, even those of demerit. So among the 2018 breakdowns Science could not fail to mention environmental disasters related to climate change, from hurricanes, floods, drought and fires and the warning from the latest report of the International Panel on Climate Changedelle United Nations. The message is clear: unprecedented efforts are needed to limit heating to a degree and a half.
Also worrying, the magazine still remembers exploiting as a metaphor the one of the destroyed museum, is the situation of science in Brazil, undermined by a drastic reduction of funds in recent years and in front of the uncertainty of what will be with the arrival of Jair Bolsonaro to the presidency.
Finally, it is recent news, in 2018 there was the announcement of the birth of the first genetically modified girls to protect them from HIV infection. But the lack of transparency, the modalities and the uncertainty about the procedures that would have been adopted make the announcement coming from China more like a risk for scientific research than a goal to celebrate.

Da:
https://www.galileonet.it/2018/12/dalla-biologia-alla-fisica-ecco-le-migliori-scoperte-del-2018/?utm_campaign=Newsatme&utm_content=Dalla%2Bbiologia%2Balla%2Bfisica%3A%2Becco%2Ble%2Bmigliori%2Bscoperte%2Bdel%2B2018&utm_medium=news%40me&utm_source=mail%2Balert

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