Il chimico sfuggente e la sua molecola elusiva

C’era una volta un ragazzo friulano che aveva sviluppato un’insolita simpatia per la chimica, probabilmente favorita dalle frequenti visite di un fratello della madre, tal Giovanni Carnelutti, un chimico di prim’ordine collaboratore di Stanislao Cannizzaro e in seguito Presidente della Società Chimica di Milano (ora Società Chimica Italiana), che indubbiamente contribui ad un certo sviluppo e alla diffusione della sua materia in quei tempi bui.

Il ragazzo di cui narravo, al secolo Angelo Angeli, nato il 20 agosto 1864 a Tarcento, un piccolo comune in provincia di Udine, frequenta con profitto l’Istituto Tecnico di Udine quindi, dopo l’inevitabile servizio militare, si iscrive all’Università di Padova, dove ha la fortuna di conoscere il professor Giacomo Ciamician, considerato oggi come il profeta dell’energia solare per i suoi studi sulle azioni chimiche della luce.

Ciamician riconosce in lui una vivace intelligenza, e insiste affinché egli lo segua in occasione del suo trasferimento presso l’ateneo bolognese, quando nonostante non fosse ancora laureato, diventa il suo primo assistente. Consegue finalmente la sua laurea all’età di 27 anni e dopo soli due anni gli viene conferita la libera docenza. Quattro anni più tardi vince con votazione unanime il concorso per la cattedra di Chimica Docimastica, un ramo della chimica che si occupa della natura e della composizione dei materiali, minerali e metalli, che oggi si potrebbe definire come chimica merceologica. Tuttavia, nonostante l’importanza dei suoi lavori nel campo e 52 pubblicazioni al suo attivo, vede svanire l’ambita cattedra per la mancanza di titoli specifici in materia da parte del Consiglio Superiore, che con una lunga e indolente arringa riportata sul n. 153 della gazzetta ufficiale del 1898 annulla in toto l’esito del concorso per motivi probabilmente discutibili.

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Fermentazioni alternative: lo strano rapporto fra batteri e idrogeno

Rendering strutturale molecolare dell'enzima Fe-Ni Idrogenasi. Imagecredit: Instituto de Tecnologia Química e Biológica

Tra le diverse tecnologie conosciute per la produzione di idrogeno, l’impiego dei batteri e delle biotecnologie applicate, forse rappresenta l’alternativa più promettente per sostituire i combustibili fossili e altri sistemi di accumulo energetico basati sull’energia chimica. Oggi quasi la metà del fabbisogno di idrogeno viene soddisfatto tramite il reforming del gas naturale, il 30% deriva da oli pesanti e nafta, il 18% da carbone, solo il 4% da elettrolisi e infine circa l’1% è prodotto da biomassa. Una situazione che affonda la sua insostenibilità nello scarso rendimento energetico delle tecniche più gettonate, e nella contemporanea produzione di biossido di carbonio, il fatidico e gravoso residuo finale di ogni ossidazione organica.

Con questi presupposti non è difficile indovinare che per liberarsi dalla produzione collaterale di anidride carbonica nello sfruttamento dei vettori energetici come l’idrogeno, bisogna necessariamente modificare il paradigma produttivo, riducendo o addirittura eliminando del tutto le fonti non rinnovabili e incentivando la ricerca in una direzione che permetta di sganciarsi da questo abuso delle risorse naturali e che allo stesso tempo consenta di operare a temperatura ambiente.

La scoperta che alcune alghe verdi producono idrogeno in particolari condizioni risale addirittura al 1939, quando Hans Gaffron si accorse che la Chlamydomonas reinhardtii sospendeva la generazione di ossigeno (tramite la fotosintesi) per emettere idrogeno, ma non fu mai in grado di spiegarne il meccanismo. Solo 60 anni dopo, nel 1999, il professor Anastasios Melis dell’Università di Berkeley in California svelò l’arcano: privando l’alga di zolfo e ossigeno si crea la condizione ideale per sostenere la produzione di idrogeno per un certo periodo. Chiaramente l’interesse per questo tipo di ricerche è sempre stato offuscato dalle priorità in voga nell’ultima metà dello scorso secolo, principalmente di stampo nucleare e petrolifero per intenderci, altrimenti in questo momento ci troveremmo ad utilizzare agevolmente sistemi a impatto zero per i nostri fabbisogni energetici. Qualcuno azzarda che un impegno pari a quello del progetto Manhattan avrebbe risolto da tempo ogni ostacolo tecnico, e che a quest’ora un’economia dell’idrogeno sarebbe stata ampiamente sostenibile comportando un progresso senza pari e in totale rispetto dell’ambiente.

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La biochimica velenosa della NASA

Un ingrandimento dei batteri GFAJ-1 coltivati con arsenico. Imagecredit: Wikimedia Commons

Finalmente la NASA ha ammesso di aver raccolto incontestabili prove dell’esistenza di microorganismi alieni terrestri che riescono a metabolizzare anche l’arsenico!
Ecco la notizi(ol)a che avrà deluso intere schiere di esobiologi in erba e non solo. E giù di nuovo a sentenziare inverosimili ipotesi di complotti per occultare le prove e insabbiamenti Roswell-style ad esclusivo impiego di chi frigge la solita aria. Tuttavia la ‘scoperta’ è in ogni caso degna di essere approfondita e va giustamente evidenziata, anche con questi metodi che ne esaltano una certa spettacolarità. In fondo la scienza va divulgata con ogni mezzo possibile, e ben vengano questi metodi che rompono gli schemi usuali del comunicato stampa arido, impersonale e monocorde dedicato ad un pubblico di soli addetti. Ma cosa c’è di veramente nuovo, cosa sfugge allo spettatore medio, cosa si nasconde nelle verità nei dettagli che i media generalisti non ci dicono, o non sanno dirci?

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L’elisir di giovinezza è nascosto nella bile?

La ricerca scientifica per il raggiungimento di un estensione significativa dell’aspettativa di vita, si dirama in numerosi settori, dalle nanotecnologie alla clonazione, passando quindi dalla genetica e arrivando fino all’avveniristico e ultratecnologico upload mentale. Fanno da contorno tecniche cosmetiche avanzate, chirurgia, trattamenti ormonali e nutrigenetica.

Confesso che le ricerche in questo campo attirano sempre la mia attenzione, soprattutto quando viene chiamata in causa, come in questo frangente, una molecola del tutto insospettabile, oltre che poco nota.

Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Aging è il primo ad attribuire un ruolo rilevante per un acido biliare, il quale si è dimostrato in grado di estendere la vitalità delle  cellule di lievito usate per i test. I risultati potrebbero avere significative implicazioni per la longevità e la salute umana, dato che il lievito possiede caratteristiche peculiari simili alle nostre.

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Batterie biologiche, biodegradabili e rinnovabili

Mitocondrio. Courtesy of Dr. Henry Jakubowski, via microbewiki.kenyon.edu

I mitocondri sono degli organuli cellulari che sguazzano nel citoplasma degli eucarioti, e spesso vengono definiti come le “centrali energetiche” della cellula, un attributo meritato grazie alle funzioni di estrazione dell’energia dai metaboliti e dalle reazioni biochimiche implicate.

Un team di ricercatori ha provato ad impiegarli come dei veri e propri generatori di corrente biologici che producono energia sufficiente al funzionamento di piccoli dispositivi portatili come telefoni cellulari o computer portatili.

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Quando giocare fa bene alla scienza

Come per il calcolo distribuito dei client di BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) in cui per partecipare è sufficiente mettere a disposizione il tempo morto del proprio personal computer per sostenere diversi progetti scientifici come il SETI@home (analisi dei dati provenienti dai radiotelescopi per la ricerca della vita extraterrestre), o il Rosetta@home (previsione della struttura delle proteine), LHC@home, e molti altri che trovate qui, esistono altri progetti scientifici con maggiore interattività che consentono la partecipazione attiva degli utenti finalizzata alla ricerca condivisa.

Foldit, il gioco online di David Baker, sfrutta le capacità di base dei volontari per risolvere la struttura tridimensionale delle proteine. C. MCLEAN/UW MEDICINE

Uno di questi è foldit, il videogioco sperimentale sviluppato in collaborazione con i dipartimenti di informatica, ingegneria e biochimica dell’Università di Washington e rilasciato nel 2008. Finora ha conquistato ben 57.000 consensi da liberi giocatori che consapevolmente mettono a disposizione il loro intuito per il bene scientifico comune. Il software è scaricabile gratuitamente, e la partecipazione al progetto è libera.

Il gioco consiste in un vero e proprio rompicapo che riguarda le problematiche del ripiegamento molecolare delle proteine, attraverso il quale le macromolecole biologiche in questione raggiungono una struttura tridimensionale al fine di assumere la loro funzione fisiologica.

Dopo una serie di tutorial necessari per l’apprendimento del gioco, periodicamente vengono rilasciati dei puzzle che contengono progettazioni di strutture o ricerche su nuove proteine, che l’utente-giocatore manipola al fine di trovare la struttura più probabile (con più bassa energia), a cui viene attribuito un punteggio in base all’efficacia funzionale o sul corretto ripiegamento della proteina. Questi punteggi permettono di realizzare una classifica per ogni puzzle e una classifica globale degli utenti. Gli utenti di Foldit possono creare dei gruppi e condividere le “soluzioni” dei puzzle.

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