PASTEUR e i “PASSAGGI SERIALI”

Louis Pasteur (1822 - 1895)

Del  DOTT. GIORGIO PATTERA (BIOLOGO)

Si definisce “passaggio seriale” la metodica, oggi comunemente impiegata in Microbiologia, atta a modificare la patogenicità e la virulenza dei batteri e dei virus; può essere eseguita “in vitro” o “in vivo”. Nel metodo “in vitro”, un ceppo di batteri o un virus sarà isolato e lasciato crescere in terreno di coltura idoneo per un determinato periodo di tempo. Quando la colonia si è accresciuta, parte di essa sarà trasferita in un nuovo substrato colturale e lasciata crescere per lo stesso periodo di tempo. Questo processo sarà ripetuto varie volte, secondo la sequenza preordinata. In alternativa, il processo “in vivo” consiste nel prelevare dal soggetto infettato e portatore di patologia conclamata (uomo o animale, detto “ospite definitivo”) un campione dell’agente eziologico, per inocularlo in un altro “ospite”. Anche questo processo viene ripetuto per un certo numero di volte, su “ospiti” simili o appartenenti a “phylum” diversi fra loro. Nel corso del “passaggio seriale”, sia in vitro che in vivo, il batterio o il virus implicato può evolvere in MUTAZIONI, anche ripetute. Riconoscere ed Identificare le mutazioni che avvengono attraverso il “passaggio seriale” spesso rivela preziose informazioni sul virus o batterio in oggetto di studio. Di conseguenza, dopo ogni “passaggio seriale” può essere utile confrontare il batterio o il virus risultante con quello originale, rilevando eventuali mutazioni che si siano verificate ed in quali condizioni. Si può presentare così una varietà di risultati significativi: per esempio, la virulenza di un virus può essere modificata, oppure il virus stesso può adattarsi più o meno agevolmente all’ambiente di un “ospite” diverso da quello in cui si trovava all’origine. Si noti che, per produrre una mutazione significativa in un ceppo virale, sono necessari relativamente pochi passaggi seriali. Per esempio, un virus può tipicamente adattarsi ad un nuovo ospite anche con meno di 10 (dieci) “passaggi seriali”. Questa metodica, nei batteri, consente il rapido sviluppo del “potere adattogeno” di ogni ceppo all’ospite “di elezione” e quindi può essere impiegato per studiare l'evoluzione della resistenza agli antibiotici.

La tecnica del “passaggio seriale” è stata introdotta da Louis Pasteur nel 1800. A lui si deve   la messa a punto di numerosi vaccini, tra cui quello del Vibrio cholerae (il Colera),

scoprendo che se si fosse coltivato il batterio per lunghi periodi di tempo, si sarebbe potuto creare un vaccino efficace. La metodica del “passaggio seriale” di virus “in vitro” è divenuta routinaria a partire dal 1940: per questo John Enders, Thomas Weller e Frederick Robbins vinsero il premio Nobel nel 1954. 

Pasteur ha lavorato con il virus della Rabbia (Lyssavirus) in vivo.

In particolare, prese il tessuto cerebrale di un cane infetto e lo trasferì in un altro cane, ripetendo questo processo più volte ed effettuando così il “passaggio seriale” nei cani. Questi tentativi hanno aumentato la virulenza del virus. Poi ebbe l’intuizione di traslare il tessuto malato del cane in una scimmia, così da infettarla e quindi da eseguire in seguito il “passaggio seriale” nei primati. Dopo aver completato questo processo ed aver di nuovo infettato un altro cane sano con il virus risultante, Pasteur poté notare che il virus era divenuto meno virulento, dimostrando così che un modo per attenuare un virus consiste nel “passarlo” dalla specie originale ad una diversa (cane – scimmia). Ancor oggi il protocollo che induce l’attenuazione d’un virus attraverso il “passaggio seriale” in specie diverse resta valido: il principio che ne risulta è che, quando un ceppo virale si adatta ad un individuo d’una specie diversa, diverrà ovviamente meno adatto all'ospite originale, diminuendo così quella virulenza esercitata a suo tempo sull’ospite primitivo. 

Louis Pasteur applicò per primo, inconsapevolmente, questo principio, frutto d’una sua brillante intuizione ed oggi universalmente confermato, quando decise di trasferire il virus della rabbia dal cane alla scimmia, ottenendo come risultato finale un materiale virale con virulenza attenuata e quindi con esiti meno invasivi sul cane. Il procedimento del “passaggio seriale” produce un “vaccino vivo”. In questo processo coesistono vantaggi e svantaggi: i vaccini vivi sono a volte più efficaci e più duraturi rispetto a quelli inattivati; tuttavia, proprio come il virus si è evoluto per diventare attenuato, la stessa evoluzione si può invertire nel nuovo ospite, instaurando una patologia vera e propria. Questa procedura riflette anche un principio generale della Medicina: la virulenza di un virus è mediata dalla difficoltà della sua trasmissione. In altre parole, se un virus invade e porta all’exitus il suo ospite troppo in fretta, quest’ultimo non avrà la possibilità di entrare in contatto con altri potenziali ospiti e quindi non permetterà al virus di migrare in altri “ambienti biologici” per potersi replicare, prima di estinguersi anch’esso. Questo, secondo le leggi e la definizione di VITA (Vis vitalis): “Forza attiva, propria degli esseri animali e vegetali, in virtù della quale essi sono in grado di muoversi, reagire agli stimoli ambientali, conservare e reintegrare la propria forma e costituzione e riprodurla in nuovi organismi, simili a sé”. Vale a dire che l’entità che non riesca a riprodursi, è destinata a scomparire dall’elenco degli esseri viventi: e questo vale anche per il Coronavirus, sperando che la Medicina “acceleri” la sua dipartita, della quale non rimpiangerà nessuno…

Fonte: https://it.qwe.wiki/wiki/Serial_passage, liberamente rivista ed integrata da Giorgio Pattera.

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IN PRINCIPIO ERA...

del Dr. GIORGIO PATTERA (BIOLOGO)

No, non si tratta dei versetti iniziali della biblica Genesi (1, 2), vorremmo solo tracciare una breve storia del tanto famigerato Virus che attualmente imperversa nel mondo, terrorizzando le popolazioni e seminando lutti e catastrofi economiche.

Se ben ricordiamo, nel 2002-2003 la SARS (sindrome respiratoria acuta severa), partendo da Canton, si diffuse in Cina ed in altri 17 paesi, causando 8.096 casi e 774 decessi. L’agente eziologico di questa forma atipica di polmonite fu individuato in un virus a RNA appartenente alla famiglia dei CORONAVIRUS (cosiddetto per come appare al microscopio elettronico) e per questo fu classificato con la siglaSARS CoVSARS-CoV.

Gli scienziati cinesi, ma solo nel 2017, ne hanno rintracciato la presenza in una particolare specie di pipistrelli (Rhinolophus ferrumequinum), comunemente noti come Pipistrello ferro di cavallo“ferri di cavallo” per la forma del muso.

Invece di prendere iniziative per controllare l'epidemia, i responsabili del governo cinese informarono l'OMS con notevole ritardo. Questa mancanza di responsabilità provocò ritardi negli sforzi per controllare l'epidemia e causò critiche da parte della comunità internazionale verso il governo cinese. Quest'ultimo si scusò ufficialmente per la lentezza iniziale nell'affrontare l'epidemia: ma ormai i buoi, pardon, i virus erano scappati…

Bene, questo nel 2002-2003.

 2019: Giambattista Vico si sarà rivoltato nella tomba, in quanto la sua teoria sui “corsi e ricorsi della storia” si stava puntualmente ripetendo… Si dice che “la storia è maestra di vita”, ma in questo caso…Verso la fine dello scorso anno (novembre-dicembre) compare in Cina, a Wuhan, una nuova “forma simil-influenzale”, la cui pericolosità e, in parte, somiglianza con la “polmonite da SARS” viene evidenziata da un medico, il Prof. Zhang, il quale, per aver diffuso la notizia e, quindi, messo in imbarazzo l’impreparazione del Paese di fronte all’emergenza, viene “premiato” con la chiusura del suo laboratorio ed esautorato dal servizio attivo: classico esempio di “ragion di stato” di Machiavellica memoria… Quando la Cina si decide ad “esternare” la situazione che le sta sfuggendo di mano, ancora una volta con irresponsabile ritardo, classifica il nuovo virus con la sigla SARS-Cov-2 (o meglio SARS-CoVid-19, dall’anno di comparsa) a significare, per l’appunto, la SOMIGLIANZA GENETICA con il lontano “parente” isolato 17 anni prima.

SARS-CoV-2 condivide quasi tutto il genoma con il suo predecessore SARS-CoV, in ragione dell’85 %, ma, sotto l’aspetto epidemiologico, se ne differenzia per due peculiarità. Il primo (SARS-CoV) presentava un’incubazione di 5-10 gg., una diffusione relativamente circoscritta, ma un’elevata virulenza ed un tasso di letalità vicino al 10%. Il secondo invece (SARS-Cov-2) ha un periodo d’incubazione molto più lungo (15-30 gg.), una diffusione assolutamente globale (attualmente in 146 Paesi), una virulenza minore (si contano già quasi 82.000 guarigioni su 200.000 casi) ed un tasso di letalità dimezzato (5%): questi ultimi numeri, ovviamente, sono in evoluzione, essendo la pandemia ancora in corso.Perché allora, se i genomi dei due ceppi virali sono relativamente simili, questa considerevole “differenza di numeri” tra l’epidemia del 2002/3 e l’attuale pandemia, numeri che fanno rabbrividire e gettano in depressione coscienze ed economie planetarie? Forse perché pochi ricordano che la Storia è fatta anche di numeri: senza i numeri correttamente valutati, girano le favole che interessano a chi comanda....Gli attuali 8.000 decessi (ma siamo ancora lontani dal picco) sono un numero impressionante rispetto ai 774 del 2002/3, ma è anche vero che allora i casi accertati (= malattia conclamata!) furono 8.096, mentre finora i soggetti contagiati (compresi quelli asintomatici) sono 200.000. Questo perché, nell’attuale contingenza, si è deciso, come iniziale screening preventivo per delimitare il potenziale contagio, di effettuare a tutti gli individui SOSPETTATI DI CONTATTI A RISCHIO (anche se asintomatici) il test del tampone oro-naso-faringeo, scoprendo così un gran numero di casi positivi, da isolare in quarantena precauzionale. Procedimento che non era stato eseguito nel corso dell’epidemia da SARS-CoV-1. In altre parole, in questo caso si è confermato il (saggio) detto popolare, secondo cui “chi cerca, trova…”.

CONCLUDENDO. Il CoVid-19 presenta le seguenti caratteristiche: alta contagiosità, percentuale limitata di esiti fatali (diretti o per complicanze, dovute all’età e ad altre patologie preesistenti), ma percentuale relativamente alta (intorno al 10%) di malati che abbisognano di ricovero e dispositivi dedicati (ventilazione assistita) nei reparti di terapia intensiva.

Ed è quest’ultima esigenza che ci coglie sottodimensionati: per il prossimo futuro, speriamo che stavolta la Storia insegni… Al bando, quindi, allarmismi, isterie di massa e fake news, che alimentano tentativi di truffa di ogni genere; ma sicuramente massima attenzione nei comportamenti sociali, assidua applicazione delle norme igienico-sanitarie e costante prevenzione del rischio, nell’ottica della non sottovalutazione di questa situazione (certamente) transitoria.

Perché, in fin dei conti, “right or wrong, my country”…

 Fonti:

https://www.corriere.it/salute/malattie_infettive/20_marzo_04/dai-pipistrelli-all-uomo-origini- coronavirus-e80e2708-5e0d-11ea-8e26-25d9a5210d01.shtml

https://www.ariannaeditrice.it/articoli/i-due-stili-strategici-di-gestione-dell-epidemia-a-confronto

https://www.huffingtonpost.it/entry/abituatevi-a-perdere-i-vostri-cari-boris-johnson-gela-il-regno- unito_it_5e6b77eac5b6747ef11b3a73

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LA NUOVA FRONTIERA DEI NEURONI ARTIFICIALI

Primo neurone artificiale, possibile arma contro l'Alzheimer. Costruito su un chip, utile per combattere molte altre malattie.

SEGNALATO DAL DR. GIORGIO PATTERA (BIOLOGO)

Il primo chip che riproduce il comportamento di un neurone (fonte:  University of Bath) © Ansa

Promette di diventare una futura arma per combattere le malattie causate dalla degenerazione delle cellule nervose, come l'Alzheimer: il primo neurone artificiale in silicio risponde ai segnali del sistema nervoso e segna un passo in avanti verso la possibilità di riparare circuiti nervosi e ripristinare funzioni perdute. Descritto sulla rivista Nature Communications, è il frutto della ricerca coordinata da Alain Nogaret, del dipartimento di Fisica dell'università britannica di Bath, e condotta con l'università svizzera di Zurigo e quella neozelandese di Auckland. Fanno parte del gruppo di lavoro anche gli italiani Elisa Donati e Giacomo Indiveri, entrambi dell'Università di Zurigo. Inseguiti da tempo, i primi neuroni in silicio sono un esempio della cosiddetta medicina bioelettronica, che con materiali artificiali imita circuiti e processi naturali. Le cellule nervose artificiali appena ottenute hanno come modello i neuroni di ratto, ma la strada è ormai aperta verso ulteriori sviluppi. "Progettare dispositivi del genere è stata un'autentica sfida", rilevano i ricercatori. "Finora i neuroni sono stati delle scatole nere, ma ora sappiamo come guardare al loro interno. Il nostro lavoro - rileva Nogaret - cambia un paradigma perché fornisce una tecnica per riprodurre in dettaglio le proprietà elettriche dei neuroni".

                       Il neurone su chip confrontato con una moneta (fonte: University of Bath)

Ad accelerare le possibili applicazioni per futuri dispositivi biomedici c'è poi il fatto che i neuroni artificiali consumano un miliardesimo dell'energia di un microprocessore". I neuroni su chip riproducono i canali ionici, ossia le sequenze di proteine che si trovano sulla superficie delle cellule e che, come delle finestre, permettono il passaggio di sostanze dall'esterno all'interno delle cellule. Nel caso dei neuroni artificiali, i canali ionici consentono la trasmissione dei segnali nervosi proprio come accade nei neuroni naturali. Sono due, al momento, le cellule nervose imitate sui chip di silicio: quelle che controllano sia la respirazione sia il ritmo del cuore, il cui malfunzionamento è all'origine di disturbi come l'aritmia, e quelle dell'ippocampo, la struttura del cervello nella quale si trova la centralina della memoria. Tra le possibili applicazioni, per Nogaret, sono all'orizzonte "pacemaker intelligenti" che utilizzando i neuroni per aiutare il cuore a battere con il ritmo giusto, oppure "il trattamento di malattie neurodegenerative, come l'Alzheimer".

Da:

http://www.ansa.it/canale_scienza_tecnica/notizie/biotech/2019/12/04/-primo-neurone-artificiale-possibile-arma-contro-lalzheimer_d974252b-ac88-4984-bef5-c2d9b26d3561.html

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COSA E' IL "PRIME EDITING"?

Prime editing: una nuova rivoluzione nel campo dell'editing genetico.

SEGNALATO DAL DR. GIORGIO PATTERA (BIOLOGO)

La cassetta degli attrezzi per interventi di correzione molecolare si arricchisce di uno strumento che potrebbe intervenire sull'89% delle mutazioni all'origine di malattie genetiche. Una promessa che dovrà essere affinata, prima che la si possa sperimentare sull'uomo.

Uno strumento di editing genetico alternativo alla CRISPR/Cas9 sembra offrire un maggiore controllo nella correzione del DNA, perché aumenta le chance per i ricercatori di ritrovarsi soltanto con le mutazioni desiderate, riducendo i cosiddetti effetti off-target (non previsti).

La tecnica ribattezzata prime editing e descritta sulla rivista Nature, è stata messa a punto da Andrew Anzalone e David Liu, del Broad Institute of Harvard and MIT di Cambridge, Massachusetts. In base alle prime stime, consentirebbe di editare l'89% delle oltre 75 mila più diffuse varianti del genoma umano associate allo sviluppo di malattie, riducendo il rischio di inserzioni o delezioni non volute all'interno del DNA, il "libretto di istruzioni" conservato all'interno delle nostre cellule.

IL CONFRONTO CON LA CRISPR. Tanto la CRISPR/Cas9 quanto il prime editing permettono di intervenire in un punto specifico del genoma, perché sfruttano l'enzima Cas9, che riconosce la sequenza errata di basi. La CRISPR/Cas9 taglia entrambi i filamenti della doppia elica del DNA e lascia poi che sia la cellula stessa a riparare il danno subito, inserendo la sequenza corretta. Questo sistema di autoriparazione è tuttavia imperfetto e non sempre affidabile, e finisce spesso per inserire o cancellare lettere indesiderate nei punti in cui il genoma è stato tranciato. Gli effetti di queste mutazioni off-target spaziano dalla non efficacia dell'intervento al possibile sviluppo di conseguenze gravi, come proliferazioni incontrollate delle cellule e tumori. Anche quando viene inserita una "guida" da prendere a modello per la riparazione del DNA, il sistema di autoriparazione cellulare è restio a seguire l'esempio fornito: è perciò estremamente difficile sfruttare la CRISPR/Cas9 per sovrascrivere, su un tratto di DNA, la sequenza corretta.

Che cos'è e come si fa l'editing genetico?

UN'ELICA PER VOLTA. Il prime editing si dirige sulla zona da correggere esattamente come le forbici molecolari precedenti, ma non recide tutta la doppia elica: scalfisce soltanto uno dei due filamenti, e sfruttando un secondo enzima chiamato trascrittasi inversa scrive una nuova sequenza corretta di DNA al posto del tratto tagliato. A questo punto, la proteina Cas9 modificata taglia l'altro filamento di doppia elica (quello non modificato) in modo che questo si auto-ripari usando la sequenza corretta inserita nell'altra "metà". Così facendo, nulla viene lasciato alla mercé del sistema di riparazione genetico cellulare, che non è controllabile. Utilizzare il prime editing, spiegano i ricercatori, è come digitare Ctrl-F per cercare la parola da cambiare in un testo, e poi a premere Ctrl-C e Ctrl-V per copiarvi sopra una nuova parola corretta.

Prime editing: un nuovo strumento di editing genetico

Da un'efficace infografica pubblicata su Nature: il prime editing riduce il numero di mutazioni indesiderate nel genoma inserendo le modifiche desiderate nel DNA stesso. Al contrario, la CRISPR/Cas 9 lascia che sia il sistema di riparazione del DNA cellulare a introdurre i cambiamenti necessari.

A CHE PUNTO SIAMO

Lavorando su colture di cellule umane in laboratorio, gli scienziati sono riusciti ad effettuare 175 diverse correzioni del codice genetico, senza "sbavature". In uno dei test sono intervenuti sulle mutazioni all'origine dell'anemia falciforme, una malattia genetica ereditaria del sangue. In un altro sono riusciti a rimuovere le quattro lettere extra su un particolare gene alla base della malattia di Tay-Sachs, una rara condizione che causa ritardo mentale e cecità e che spesso si rivela fatale entro i cinque anni di età.

Di conseguenze indesiderate della CRISPR si è molto parlato, in occasione dell'editing genetico dell'embrione in Cina. | MARCOS__SILVA / SHUTTERSTOCK

Prima che si possa anche soltanto pensare di testare il prime editing sull'uomo, occorrerà valutarne la sicurezza su nuove colture cellulari e su altri organismi viventi: «Questo primo studio è l'inizio, e non la conclusione, di un'aspirazione di lungo corso nelle scienze della vita, quella di poter effettuare qualunque variazione del DNA in una qualunque posizione di un organismo» commenta Liu. Un'altra sfida è riuscire a consegnare questo strumento alle cellule in quantità sufficienti a operare le modifiche desiderate.

UNO STRUMENTO PER OGNI NECESSITÀ.

 In ogni caso, il prime editing è destinato ad affiancare, e non a sostituire, gli strumenti di editing genetico già in uso. Non è infatti capace di lunghe inserzioni o delezioni come la CRISPR/Cas9 - è più adatto per emendare sequenze corte. Senza contare che per gli interventi su singole lettere esiste anche l'editing di basi, una tecnica più vecchia e altrettanto precisa che però, rispetto al prime editing, non è in grado di agire su malattie genetiche causate da alterazioni non di una soltanto, ma di più basi azotate.

da:

https://www.focus.it/scienza/salute/prime-editing-una-nuova-rivoluzione-editing-genetico

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IL DNA E LE RADIAZIONI COSMICHE

SEGNALATO DAL DR. GIORGIO PATTERA (BIOLOGO)

Per la prima volta, Crispr ha modificato il genoma nello Spazio

Un esperimento condotto alla Iss ha utilizzato per la prima volta Crispr per modificare il genoma di un lievito e osservare in che modo il danno al dna dovuto alle radiazioni cosmiche possa essere riparato. Un'informazione preziosa per la salute degli astronauti che dovranno intraprendere lunghi viaggi spaziali.

Crispr è andato per la prima volta nello Spazio. O meglio è stato utilizzato a bordo della Stazione spaziale internazionale (Iss) per modificare un genoma. Gli astronauti, infatti, si sono serviti per la prima volta della tecnica di editing genetico, Crisp-Cas 9, per modificare il dna del lievito di birra e cercare così di comprendere meglio quali siano i meccanismi con cui il dna si ripara dai pericoli a cui viene esposto nello Spazio. Per farlo, gli astronauti hanno “tagliato” in diversi punti il codice genetico del lievito, simulando il danno provocato dalle radiazioni cosmiche, una delle maggiori preoccupazioni per la salute degli astronauti. Infatti, sebbene la Iss si trovi a circa 400 chilometri di altitudine e sia quindi ancora protetta dal campo magnetico terrestre, è stato calcolato che in soli sei mesi un astronauta venga sottoposto a circa 30 volte la quantità di radiazioni che noi riceviamo sulla Terra in un anno. Inoltre, alcuni recenti studi hanno dimostrato che le radiazioni cosmiche, soprattutto durante lunghi viaggi spaziali, aumentano significativamente il rischio a lungo termine di sviluppo di cancro, malattie degenerative e disturbi del sistema nervoso centrale. “Volevamo capire se i meccanismi di riparazione del dna sono diversi nello Spazio rispetto alla Terra”, ha commentato Emily Gleason della MiniPcr Bio, la società che ha progettato il laboratorio di Dna a bordo della Iss. Una domanda fondamentale a cui rispondere prima di poter intraprendere lunghi viaggi nello Spazio: per una missione su Marte, per esempio, che sarebbe molto più lunga di sei mesi e senza la protezione del campo magnetico della Terra, il rischio per gli astronauti di esposizione alle radiazioni aumenterebbe significativamente. E capire, quindi, in che modo il dna si ripara da danni delle radiazioni cosmiche potrebbe essere fondamentale per proteggere la salute dell’equipaggio. Per farlo, gli astronauti Christina Koch e Nick Hague si sono serviti di Crispr-Cas9 per modificare il genoma del lievito Saccharomyces cerevisiae, provocando piccoli tagli in entrambi i filamenti del dna e imitando perciò un potenziale danno radioattivo. Precisiamo che, di norma, le cellule riparano quasi immediatamente queste interruzioni, ma possono commettere errori, inserendo o eliminando le basi azotate del dna (timina, adenina, citosina e guanina) e generando così mutazioni genetiche. Una volta che le cellule del lievito hanno riparato il danno, gli astronauti si sono serviti del processo della Pcr, polymerase chain reaction, per copiare più e più volte la sezione appena riparata e di un altro dispositivo speciale, chiamato MinION, per sequenziare la sezione riparata di dna in queste copie. Il sequenziamento, infatti, mostra l’ordine esatto delle basi azotate, rivelando se il meccanismo di riparazione ha ripristinato il dna nell’ordine originale o se ha apportato modifiche e possibili errori. L’indagine, precisano i ricercatori del programma Genes in Space (di cui fa parte questo studio), rappresenta una serie di record, tra cui il primo utilizzo dell’editing genetico Crispr-Cas9 sulla Stazione spaziale internazionale e la prima volta che gli scienziati valutano l’intero processo di danno e riparazione del dna nello Spazio. E ora non ci rimane che aspettare i risultati finali. “Ci aspettiamo che il lievito usi il metodo di riparazione senza commettere errori, come avviene sulla Terra, ma non sappiamo con certezza se sarà effettivamente così”, conclude Gleason. “In futuro, comunque vada, potremo usare queste informazioni preziose per aiutare a proteggere gli astronauti dal danno causato dalle radiazioni cosmiche durante i lunghi viaggi spaziali”.

Da:

https://www.wired.it/scienza/spazio/2019/05/28/crispr-genoma-spazio/?refresh_ce

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IL TEMPO LINEARE E LA FISICA QUANTISTICA

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La nuova frontiera della fisica. «Invertita la direzione del tempo» (?)

L’annuncio del fisico russo Gordey Lesowik affascina perché smentisce le nostre certezze millenarie: «Abbiamo creato artificialmente uno stato che evolve in una direzione opposta alla freccia del tempo termodinamico».

Siamo abituati allo scorrere del tempo,in una sola direzione. Gli scienziati (l’esperimento dei ricercatori del Moscow Institute of Phisics guidati da Lesovik non è il primo, anche se rappresenta un passo decisivo) ci spiegano che non è così. In teoria, e adesso anche in pratica. Lorenzo Maccone, fisico teorico dell’Università di Pavia che indaga gli aspetti del tempo rispetto alla meccanica quantistica e i cui studi vengono citati dal team russo, spiega con un esempio la questione. «Se è facile vedere un uovo che cade a terra e si spiaccica, nessuno ha mai potuto assistere al contrario. Ovvero a un uovo che si ricompone e ritorna sul tavolo. Secondo le leggi della fisica classica questo in realtà non è impossibile, ma altamente improbabile. Invece a livello microscopico è possibile: la freccia del tempo è reversibile, può andare in un senso e in quello contrario».

L’esperimento del gruppo di Lesovik, a cui hanno contribuito anche scienziati svizzeri e statunitensi, pubblicato sulla rivista Scientific Reports, ha utilizzato un computer quantistico Ibm, ovvero un elaboratore che si basa sui fenomeni tipici della meccanica quantistica, nel quale al posto dei bit dei nostri pc, gli elementi base dell’informazione sono i cosiddetti «qubit».

I ricercatori hanno analizzato la posizione di un elettrone, passato da una fase in cui era localizzato a una in cui il sistema diventava più caotico e non era più individuabile. In un secondo tempo, grazie a un algoritmo, è stato compiuto il percorso inverso (la freccia del tempo si è invertita): l’elettrone dal caos è tornato a essere localizzato. Come se l’uovo spiaccicato fosse tornato intero sul tavolo. La conclusione sembra contraddire la seconda legge della termodinamica, che enuncia l’irreversibilità dei fenomeni fisici. Avverte il professor Maccone: «Non significa che si può viaggiare nel tempo. È solo un’inversione, il tempo continua ad andare avanti, ma l’elettrone evolve all’indietro. Gli studi che si stanno facendo, come quest’ultimo, sono molto interessanti; e nonostante alcune approssimazioni dovute a computer ancora allo stadio di prototipi, permettono di capire cosa succede a livello fisico. La grande domanda a cui si sta cercando di dare una risposta è appunto quella di spiegare questa apparente contraddizione tra il mondo che conosciamo e quello della meccanica quantistica». Lesovik e il suo gruppo hanno osservato che i qubit tornavano al loro stato iniziale nell’85% dei casi quando erano in due, nel 50% quando erano tre. Un margine di imprecisione legato appunto a una tecnologia ancora all’inizio sebbene dalle grandi potenzialità. «L’importanza di queste ricerche — aggiunge Marco Genovese, responsabile del programma di ottica quantistica all’Istituto nazionale di ricerca metrologica di Torino — non è solo capire meglio come si sviluppa la freccia del tempo nei sistemi quantistici. Ma è anche quello di testare proprio i computer quantistici, in grado di fare in pochi secondi calcoli che per le macchine classiche sarebbero troppo complessi».

da: https://www.msn.com/it-it/notizie/tecnologiaescienza/la-nuova-frontiera-della-fisica-%C2%ABinvertita-la-direzione-del-tempo%C2%BB/ar-BBUJTwE?ocid=spartandhp

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