I SEGRETI DELLA MUMMIFICAZIONE

 

I segreti della mummia svelati: un nuovo approccio paleoproteomico rivela informazioni sul processo di mummificazione egizia

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa (ENEA)

I ricercatori hanno utilizzato un nuovo approccio paleoproteomico (1) non invasivo per estrarre proteine ​​antiche da una mummia egiziana di 4000 anni. I risultati suggeriscono che la tecnica potrebbe essere utilizzata per analizzare campioni di altri manufatti antichi senza compromettere l'integrità del campione.

Gli scienziati hanno estratto con successo antichi campioni di collagene e cheratina dal corpo di una giovane donna che risiedeva nell'Alto Egitto più di 4000 anni fa. Il lavoro - pubblicato di recente sul Journal of Archaeological Science - fa luce anche su alcuni dei materiali utilizzati durante il processo di mummificazione.

Il gruppo ha utilizzato una nuova tecnica in cui una piccola membrana di etilene-vinilacetato (EVA) con resine cromatografiche incorporate viene posta a contatto con la superficie del campione. Le proteine ​​estratte utilizzando questo metodo sono state successivamente analizzate mediante cromatografia liquida-spettrometria di massa.

La mummia è stata scoperta negli anni '20 e da allora è stata conservata presso il Museo di Antropologia ed Etnografia dell'Università di Torino (MAET; Italia), dove è stato condotto lo studio. Il gruppo ha avuto accesso a campioni di pelle staccati per questo studio pilota; tuttavia, sottolineano che non è necessario disturbare le mummie dai loro attuali luoghi di riposo poiché il campionamento EVA può avvenire  in situ.

L'analisi ha rivelato la presenza di resina Pinaceae sulla pelle della mummia e sugli strati di materiale utilizzati per avvolgere il corpo, un'osservazione fondamentale in quanto in precedenza si è avuta una scarsità di informazioni disponibili sul processo di mummificazione delle prime dinastie dell'Antico Regno d'Egitto.

I campioni ottenuti hanno anche fornito un'istantanea del microbioma presente sulla superficie della pelle della mummia, scoprendo potenziali biodeteriogeni, che potrebbero avere implicazioni vitali per i futuri sforzi di conservazione.

La scoperta di biodeteriogeni con la capacità di degradare gli oli presenti negli agenti conservanti potrebbe anche avere future applicazioni di "tecnologia verde". Sono necessari ulteriori studi per scartare batteri precedentemente non caratterizzati che possono abbattere la plastica e gli idrocarburi.

Il gruppo ha in corso una serie di altri progetti che utilizzano EVA, tra cui la proiezione dei manoscritti originali del conte Vlad Tzepesh - l'ispirazione dietro Dracula - oltre all'esplorazione dei dipinti di Leonardo da Vinci. Un importante progetto che sperano di avviare presto è un'analisi dei registri di navigazione delle navi mercantili di schiavi.

Gli autori hanno spiegato: “Gli olandesi erano tra i maggiori commercianti di schiavi e hanno una vasta collezione di questi documenti storici. Riteniamo di poter rilevare quali patologie hanno portato a bordo e trasmesse in America e possibilmente che potremmo trovare semi e pollini di piante trasportate accidentalmente a bordo e quindi apparse nel Nuovo Mondo ".

L'attenzione tornerà anche alle mummie, la tecnica EVA sarà utilizzata per campionare l'intera collezione MAET nella speranza di riesumare importanti informazioni sia sulla vita che sulla morte degli antichi egizi.

Da: 

https://www.biotechniques.com/proteomics/the-mummys-secrets-unraveled-novel-paleoproteomic-approach-reveals-insight-into-the-egyptian-mummification-process/?utm_campaign=BioTechniques%20-%20Tech%20NL&utm_medium=email&_hsmi=120473955&_hsenc=p2ANqtz-9FLjfQxI9Qs_RXmxKhQHH024Dh2RSKw1tuIDnxGksNq1L4jdv5p3xc8msxBncPTLjiFIwXuA2VBiNGEKEPpQSoih4EPPIYYLB6xPxjuzxFJNYcMOM&utm_content=120476887&utm_source=hs_email

1)     1)  La paleoproteomica è un campo della scienza molecolare relativamente giovane e in rapida crescita in cui la tecnologia di sequenziamento basata sulla proteomica viene utilizzata per risolvere l'identificazione delle specie e le relazioni evolutive dei taxa estinti.

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IL MISTERO DEL "TOPO TALPA"

 

I topi talpa nudi usano l'interruttore glucosio-fruttosio per sopravvivere in condizioni estreme.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa (ENEA)

La talpa nuda è ancora più notevole di quanto immaginassimo.

Rinomato per la sua longevità, resistenza al cancro e capacità di adottare la temperatura ambiente come temperatura corporea, questo roditore poco attraente, questo mammifero a sangue freddo, ha anche un asso nella manica precedentemente sconosciuto, o nascosto nella sua pelle rugosa. La talpa nuda, o cucciolo di sabbia, può generare energia dal fruttosio, bypassando la normale via del glucosio, che richiede ossigeno. Questa stranezza metabolica spiega come la talpa nuda possa sopravvivere - persino prosperare - in tane affollate e passaggi sotterranei soffocanti, confini dove l'ossigeno è spesso scarso. I topi talpa nudi hanno rivelato come sopportano condizioni di scarsa ossigeno in uno studio condotto da scienziati dell'Università dell'Illinois a Chicago. Questi scienziati hanno osservato che i topi talpa nudi non solo possono tollerare ore di estrema ipossia, ma possono anche sopravvivere a 18 minuti di totale privazione di ossigeno (anossia) senza lesioni apparenti. Per capire come la talpa nuda sia capace di tali imprese, gli scienziati hanno scavato in profondità nel metabolismo del roditore. Hanno scoperto che durante l'anossia, la talpa nuda passa al metabolismo anaerobico alimentato dal fruttosio, che viene attivamente accumulato e metabolizzato in lattato nel cervello. I dettagli di questo lavoro sono apparsi il 21 aprile sulla rivista Science, in un articolo intitolato "La glicolisi guidata dal fruttosio supporta la resistenza all'anossia nella talpa nuda". In sostanza, l'articolo spiega come il passaggio metabolico dal glucosio al fruttosio mantiene l'approvvigionamento energetico dell'animale e previene i danni ai tessuti quando manca l'ossigeno. "L'espressione globale del trasportatore del fruttosio GLUT5 e alti livelli di chetoesochinasi sono stati identificati come firme molecolari del metabolismo del fruttosio", hanno scritto gli autori dell'articolo di Science. "La respirazione glicolitica basata sul fruttosio nei tessuti nudi di ratti talpa evita l'inibizione a feedback della glicolisi tramite fosfofruttochinasi, supportando la vitalità". Molti mammiferi possono attingere al fruttosio come fonte di energia, ma solo in tessuti molto specifici. Può essere utilizzato solo se sono presenti due componenti. Il primo è GLUT5, una molecola trasportatrice che trasporta il fruttosio dal sangue alle cellule. Nella maggior parte dei mammiferi, GLUT5 è presente solo nel fegato e nei reni. Ma Jane Reznick, coautrice dell'articolo di Science e ricercatrice presso il Max Delbrück Center for Molecular Medicine, l'ha trovata in tutto il corpo del ratto talpa. Il secondo componente è un enzima chiamato KHK, o chetohexokinase, che altera il fruttosio in modo che possa essere immesso in un percorso di fornitura di energia chiamato glicolisi mentre allo stesso tempo schiva una fase di glicolisi altamente regolata che viene bloccata quando i livelli di ossigeno sono bassi. I topi talpa avevano anche un sacco di KHK in tutto il corpo. La mancanza di questi due componenti nel cervello e nel cuore degli esseri umani e di altri mammiferi aumenta la glicolisi quando vengono privati ​​dell'ossigeno. Nessuna energia può quindi essere fornita per alimentare questi tessuti e gli organi si deteriorano rapidamente. Stranamente, quando i ratti talpa nudi sono privati ​​dell'ossigeno, possono sopravvivere metabolizzando il fruttosio proprio come fanno le piante. Inoltre, i topi talpa nudi sono protetti da un altro aspetto mortale del basso contenuto di ossigeno: un accumulo di liquido nei polmoni chiamato edema polmonare che affligge gli alpinisti ad alta quota. Gli autori del documento di Science ipotizzano che la comprensione del modo in cui gli animali metabolizzano il fruttosio potrebbe portare a trattamenti per i pazienti che soffrono di crisi di privazione di ossigeno, come infarti e ictus.

Da:

https://www.genengnews.com/topics/omics/naked-mole-rats-use-glucose-fructose-switch-to-survive-suffocating-conditions/

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LO STUDIO DEL SOLE...PER SCOPRIRE NUOVE... "TERRE"

 

Tre anni di Sole per scoprire una “Terra 2.0”

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa (ENEA)

Un'immagine di LCST, il piccolo telescopio solare al quale è stato collegato HARPS-N per raccogliere i dati della nostra stella

Al fine di caratterizzare al meglio il rumore introdotto dall’attività stellare nelle misure di variazione della velocità radiale per la rilevazione di esopianeti, cinque anni fa lo spettrometro HARPS-N montato al Telescopio nazionale Galileo è stato equipaggiato con un piccolo telescopio solare dedicato. I dati acquisiti dal telescopio solare nel corso dei primi tre anni di osservazioni – raccolti ogni cinque minuti in tutte le giornate di cielo sereno – sono stati oggi resi pubblici e disponibili per chiunque.

Fra le tante tecniche messe a punto dagli astronomi per scoprire gli esopianeti – vale a dire, mondi al di fuori del Sistema solare – un posto d’onore spetta senza dubbio alla cosiddetta “misurazione della velocità radiale”: è stato infatti questo il metodo che, un quarto di secolo fa, per primo ha consentito di rilevare con successo un pianeta attorno a una stella simile al Sole – scoperta che è valsa, nel 2019, il Premio Nobel per la Fisica a Michel Mayor e Didier Queloz. Tecnica ancora oggi ampiamente utilizzata, la misurazione della velocità radiale delle stelle è prossima ai limiti delle sue possibilità quando si ricercano piccoli pianeti come altre “Terre”. Le perturbazioni indotte dalle stelle stesse possono infatti vanificare gli enormi progressi nella realizzazione di nuovi strumenti in grado di rilevare i loro debolissimi segnali.

Per capire quanto queste perturbazioni possano rendere difficoltose le misure, basti pensare alla stella a noi più vicina: il Sole. La superficie visibile del Sole ribolle di milioni di sacche di gas che si innalzano e sprofondano, con una conformazione che cambia ogni pochi minuti. Ribollio che viene talvolta bloccato dai campi magnetici che circondano le macchie solari, le quali a loro volta fermano la luce, e cambiano velocità man mano che il Sole ruota sul suo asse, con un periodo di circa un mese. Tutti questi fenomeni variano poi ulteriormente nel tempo insieme al livello generale di attività della nostra stella, che si intensifica e si attenua con il ciclo di 11 anni delle macchie solari.

Ora, la tecnica della velocità radiale si basa, ricordiamo, sulla misurazione di perturbazioni provocate dall’attrazione gravitazionale dei pianeti sul segnale proveniente dalle stelle. Ebbene, tutti i processi qui sopra descritti alterano la velocità apparente del Sole con un’intensità centinaia di volte superiore al segnale prodotto dalla presenza di un pianeta come la Terra. Si tratta di processi che, per essere compresi al punto da poter poi applicare ad altre stelle tecniche in grado di mitigarne gli effetti sulle misure, e dunque per consentire di raggiungere l’obiettivo a lungo termine della ricerca di vita su mondi alieni, richiedono dati di qualità eccezionale.

 Per ottenere questi dati, cinque anni fa un gruppo internazionale di scienziati dello Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Usa) e dell'Università di Ginevra (Svizzera) ha costruito un telescopio solare a basso costo, LCST (acronimo di low-cost solar telescope), e lo ha collegato allo spettrografo HARPS-N, lo strumento all’epoca più preciso per scoprire esopianeti. Il gruppo ha iniziato le osservazioni il 18 luglio del 2015, e da allora – avvalendosi della struttura del Telescopio Nazionale Galileo (TNG) dell’INAF, a La Palma (Isole Canarie, Spagna) – ha registrato, in tutte le giornate con il cielo sereno, dati solari ogni cinque minuti.

«La scelta di costruire uno strumento semplice e robusto per osservare il Sole è stata ampiamente ricompensata dal catalogo di dati ricco e unico che LCST, accoppiato a HARPS-N, ci ha permesso di ottenere», dice David Phillips, ricercatore allo Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Questi dati hanno già portato alla pubblicazione di studi sui processi fisici che guidano le variazioni intrinseche della velocità radiale stellare. Tuttavia, per raggiungere e superare la precisione necessaria all’individuazione di altre Terre servirà una collaborazione aperta, internazionale e interdisciplinare. Ed è con questo spirito che il gruppo annuncia oggi la condivisione pubblica dei dati raccolti nei primi tre anni.

«Si tratta di un insieme di dati senza precedenti in termini di precisione e dimensione del campione», spiega Xavier Dumusque, ricercatore all'Università di Ginevra (Svizzera), «e sono convinto che aiuteranno la comunità nel difficile percorso verso il rilevamento della Terra 2.0». «L’accoppiata HARPS-N e LCST rende il Telescopio Nazionale Galileo una struttura che opera non solo ogni notte, ma anche tutti i giorni dell’anno», conclude con soddisfazione il direttore del TNG, Ennio Poretti dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, «producendo un flusso di dati davvero continuo verso la comunità scientifica mondiale».

Da:

https://www.lescienze.it/news/2020/09/07/news/tre_anni_di_sole_per_scoprire_una_terra_2_0_-4791651/?fbclid=IwAR1s2qBI1ygVrx4eb0hWjd11lVhAD6pNJZoaIfc7l9MmVHlMITa5ucLqzCY

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IL MISTERO DEL "PESCE GHIACCIOLO"

Sequenziato da ricercatori il genoma del pesce ghiacciolo unico vertebrato capace di vivere senza emoglobina.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa  (ENEA)

Come si può vivere senza emoglobina in un ambiente ostile come quello dell’oceano antartico con temperature costantemente sotto zero?

I ricercatori dell’Università di Padova hanno cercato la risposta sequenziando il genoma del pesce ghiacciolo o “icefish” - l’unico vertebrato privo del principale trasportatore di ossigeno, l’emoglobina. Lo studio è stato appena pubblicato sulla prestigiosa rivista «Nature - Communications Biology». Il lavoro analizza sia il genoma che il trascrittoma muscolare (l’insieme di tutti i geni espressi nel muscolo) del pesce ghiacciolo Chionodraco myersi confrontandolo con altri pesci provvisti invece di emoglobina che vivono sia in aree temperate che nello stesso Oceano Antartico.

«Gli adattamenti che hanno permesso ai pesci ghiacciolo di vivere senza emoglobina in un ambiente così estremo sono molteplici – spiega il prof. Tomaso Patarnello, Dipartimento di Biomedicina comparata e Alimentazione dell’Università di Padova e responsabile della ricerca -. In milioni di anni di evoluzione nell’Oceano Meridionale, con temperature costantemente sotto gli 0°C, i pesci ghiacciolo hanno sviluppato un sistema circolatorio provvisto di una rete di vasi sanguigni molto più ramificata e con diametro dei vasi maggiore delle specie a sangue rosso, cioè con emoglobina.  Queste modificazioni, come pure la maggiore dimensione del cuore, sono adattamenti peculiari dei pesci ghiacciolo per poter trasportare - in assenza di emoglobina - l’ossigeno disciolto nel sangue in modo più efficiente.»

«L’adattamento più sorprendente però è a livello mitocondriale (la centrale energetica della cellula) – dice il prof. Luca Bargelloni, primo autore dell’articolo -. In questi pesci i mitocondri sono di gran lunga più numerosi e più grandi rispetto a qualsiasi specie presa a confronto».

I risultati della ricerca mostrano come sia evidente un adattamento a livello del genoma di questo pesce che nel corso della sua evoluzione sembra aver duplicato proprio i geni che riguardano le funzioni mitocondriali chiave per sopravvivere alle condizioni dell’Oceano Antartico. «Il processo di evoluzione che ha permesso a questi pesci di adattarsi ad un ambiente così estremo ha richiesto molti milioni di anni ed è ormai irreversibile. I pesci ghiacciolo e le altre specie di pesci antartici tollerano variazioni di temperatura di pochissimi gradi. Se esposte a temperature anche di poco superiori allo zero, muoiono. Il riscaldamento globale sta interessando con una rapidità impressionante ed in modo significativo molte aree dell’Antartide. Rischiamo di spazzare via in pochi decenni milioni di anni di evoluzione» commenta il Prof. Patarnello.

Da:

https://www.lescienze.it/news/2019/12/03/news/sequenzito_da_ricercatori_dell_universita_di_padova_il_genoma_del_pesce_ghiacciolo_unico_vertebrato_capace_di_vivere_senza_e-4632961/?fbclid=IwAR0WAXCD2tWlktuO7l7-eCHGsCeTQSUtdqpT5-G_wpbXDyte715gd_o4zIU

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TELOMERI E ...CERVELLO

L'invecchiamento cellulare è accompagnato da cambiamenti nella nostra struttura del cervello.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa (ENEA)

Per determinare il ruolo della lunghezza dei telomeri sulla struttura del cervello, gli scienziati hanno misurato la loro lunghezza con il DNA dei leucociti dal sangue usando una reazione a catena della polimerasi. Inoltre, hanno calcolato lo spessore della corteccia cerebrale con scansioni MRI dei partecipanti allo studio. I telomeri sono cappucci protettivi alle estremità dei cromosomi che si accorciano con ogni divisione cellulare. Se diventano così brevi da danneggiare i geni che proteggono, la cellula smette di dividersi e rinnovarsi (senescenza replicativa – ndr – MLR). Di conseguenza, la cellula è sempre più incapace di svolgere le sue funzioni. Questo meccanismo è uno dei modi in cui invecchiamo. La lunghezza dei telomeri è quindi considerata un indicatore dell'età biologica di una persona, in contrasto con la sua età cronologica. Per due persone della stessa età cronologica, la persona con telomeri più corti ha un rischio maggiore di sviluppare malattie legate all'età come il morbo di Alzheimer o il cancro, e anche un'aspettativa di vita più breve.

E' possibile l'allungamento dei telomeri?

Una chiave per rimanere più giovani sembra quindi essere collegata alla domanda: come rallentare, fermare o addirittura invertire l'accorciamento dei telomeri? La genetica e lo stile di vita malsano contribuiscono in modo significativo all'accorciamento dei telomeri, insieme allo stress psicologico. Sulla base di queste conoscenze, i ricercatori hanno esaminato la quantità di stile di vita che può influenzare la lunghezza dei telomeri. Studi recenti suggeriscono che i telomeri possono cambiare più velocemente di quanto si pensasse in precedenza, probabilmente allungando da uno a sei mesi di allenamento mentale o fisico. La premessa eccitante è che l'allungamento dei telomeri può rappresentare un'inversione dei processi di invecchiamento biologico. Tuttavia, non è chiaro se l'allungamento dei telomeri rifletta effettivamente qualsiasi miglioramento nella traiettoria generale della salute e dell'invecchiamento di una persona. "Per scoprire se un cambiamento a breve termine della lunghezza dei telomeri, dopo solo pochi mesi, potrebbe effettivamente essere associato a cambiamenti nell'età biologica di una persona, l'abbiamo collegato a un altro biomarcatore di invecchiamento e salute: la struttura del cervello", spiega Lara Puhlmann, ora membro del gruppo di ricerca "Social Stress and Family Health" guidato da Veronika Engert presso il Max Planck Institute di Lipsia. Il progetto era stato avviato da Tania Singer nell'ambito del progetto ReSource. I partecipanti allo studio dei ricercatori sono stati sottoposti a quattro esami MRI, distanziati di tre mesi ciascuno, e hanno fornito campioni di sangue nelle stesse date. Usando il DNA dei leucociti dal sangue, gli scienziati sono stati in grado di determinare la lunghezza dei telomeri usando una reazione a catena della polimerasi. Le scansioni MRI sono state utilizzate per calcolare lo spessore della corteccia cerebrale di ciascun partecipante. Questo strato esterno di materia grigia diventa più sottile con l'età. È anche noto che alcune malattie neurologiche e legate all'età sono associate a un assottigliamento corticale più veloce in alcune regioni del cervello.

Rapidi cambiamenti nell'invecchiamento biologico

Il risultato:

Da questi studi, pare che l’ invecchiamento biologico cambi più rapidamente. Gli indici di invecchiamento possono variare significativamente in soli tre mesi", afferma Puhlmann. Durante l’esperimento, se i telomeri variavano di lunghezza, questo era associato a cambiamenti strutturali nel cervello. In un periodo in cui i telomeri dei partecipanti si allungavano durante lo studio, era anche più probabile che la loro corteccia si fosse ispessita allo stesso tempo. D'altra parte, l'accorciamento dei telomeri era associato alla riduzione della materia grigia. Questa associazione si è verificata in particolare in una regione del cervello chiamata precuneus, che è un centro metabolico e connettivo. Molte altre domande, tuttavia, rimangono aperte. "Non sappiamo, ad esempio, quale meccanismo biologico sia alla base dei cambiamenti a breve termine della lunghezza dei telomeri", spiega lo scienziato, "o se i cambiamenti a breve termine abbiano davvero un effetto a lungo termine sulla salute".

Allenamento mentale

Allo stesso tempo, il gruppo di ricercatori ha studiato se la lunghezza dei telomeri potesse essere modificata da nove mesi di allenamento mentale basato sulla consapevolezza e sull'empatia e se tale cambiamento sistematico nella lunghezza dei telomeri si riflettesse anche nell'ispessimento o nell'assottigliamento corticale. I dati precedenti del Progetto ReSource, che era supportato dal Consiglio europeo della ricerca (CER), avevano già dimostrato che alcune regioni della corteccia possono essere ispessite attraverso l'allenamento, a seconda dei rispettivi contenuti di allenamento mentale di tre moduli distinti, ciascuno della durata di tre mesi. La risposta allo stress fisiologico potrebbe anche essere ridotta dall'allenamento mentale con aspetti sociali. Contrariamente ai loro precedenti lavori e ai precedenti risultati di altri gruppi, questo non ha riscontrato alcun effetto di allenamento sui telomeri. Gli studi futuri dovranno continuare ad affrontare la questione di quali misure o comportamenti possano fermare o addirittura invertire in modo più efficace l'accorciamento dei telomeri e il processo di invecchiamento biologico.

Da:

https://www.technologynetworks.com/neuroscience/news/cellular-aging-is-accompanied-by-changes-in-our-brain-structure-324419?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Breaking%20Science%20News&utm_source=hs_email&utm_medium=email&utm_content=77376858&_hsenc=p2ANqtz-8xsd2jXq9RV-kq_9WQaGM6GRKFLlSjrhaNh9IXAjC-gxkkGDNvo9pKwLp0ypb383iFuBkv_h5NdbUrUhOiSh_3weB7l_YIeJtzAmTbr2-E708CKQk&_hsmi=77376858

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NUOVE SCOPERTE SUL FOTONE?

Anche i fotoni potrebbero avere massa a riposo?

I fotoni sono i quanti di radiazione elettromagnetica. Una convinzione comune è che non abbiano massa a riposo ma ciò non basta ad escludere che possano, prima o poi, decadere in altri tipi di particelle. Infatti, se i fotoni avessero una massa a riposo, allora potrebbero decadere, in media, dopo un miliardo di miliardi di anni. Questo spiegherebbe perché anche nella CMB (la radiazione cosmica di fondo), che risale a circa 13,8 miliardi di anni fa, si trovano solo debolissimi indizi a sostegno di un possibile decadimento. Massa e decadimento sono, in certo modo, concetti complementari. Detto in modo banale, se una particella non ha massa non c’è nulla di più leggero in cui possa decadere. Per quanto riguarda il fotone, la teoria in realtà non esclude la possibilità che abbia una massa a riposo, anche se una serie di prove sperimentali esclude che abbia una massa superiore a 10 alla -18 elettronvolt, o a 10 alla -54 chilogrammi. Uno studio effettuato da Julian Heeck del Max-Planck-Institut per la fisica nucleare a Heidelberg, che in un articolo pubblicato questa estate sulla rivista  Physical Review Letters spiega in che modo i fotoni abbiano massa e, di conseguenza, prima o poi decadano in particelle più leggere – come i neutrini e gli antineutrini. C’è però un problema: se questo è vero, è anche possibile che i fotoni decadano in particelle in grado di andare più veloci della luce.

L’ipotesi che i fotoni abbiano una massa e una vita limitata non è stata mai approfondita almeno per un motivo: gli astronomi osservano quanti di radiazione elettromagnetica provenienti da oggetti cosmici distanti miliardi di anni di anni luce senza mai aver rilevato nulla che possa far supporre ad un simile evento. Per cercare indizi di questo possibile decadimento, Julian Heek ha esaminato i dati relativi alla radiazione cosmica di fondo a microonde, un residuo del Big Bang che risale a quando l’Universo era molto giovane e aveva appena 380.000 anni. Gli indizi di possibili decadimenti sono davvero pochi. D’altronde è risaputo: i fotoni sono stati al centro di gradi rivoluzioni in fisica ma le loro caratteristiche sono ancora un puzzle in parte irrisolto. Basandosi sul Modello Standard delle particelle elementari, Julian Heeck ha calcolato i limiti teorici di durata del fotone: il limite inferiore della sua vita deve essere di almeno tre anni. Un valore estremamente ridotto; c’è da dire che, se i fotoni avessero una massa, dovremmo essere circondati da fenomeni che suggeriscono il loro decadimento. Ma non è così. Come mai? Perché quei tre anni sono calcolati nel sistema di riferimento del fotone, che viaggia a velocità relativistiche, ovvero a quelle della luce, appunto. I fotoni dovrebbero decadere in particelle più leggere e più veloci: “c’è una sola particella sappiamo dal Modello Standard della fisica delle particelle che potrebbero essere ancora più leggeri; il più leggero dei tre tipi di neutrini”, ha detto Julian Heeck. L’idea che alcuni neutrini possano viaggiare più veloce della luce sembra violare una requisito base della Relatività. Ma se si accetta che il fotone ha quasi massa nulla, questa ipotesi è compatibile con la Relatività che afferma che nessuna particella avente massa può viaggiare più veloce di una particella a massa nulla. Per la teoria della Relatività questo significa che l’orologio di quel fotone scorre molto più lentamente degli orologi di altri sistemi di riferimento: a quei tre anni del sistema di riferimento del fotone corrispondo infatti circa un miliardo di miliardi di anni (10 alla 18 anni) nel nostro sistema di riferimento. Considerato che l’universo ha 13,8 miliardi di anni, non stupisce che gli indizi del possibile decadimento dei fotoni siano così rari. Sarebbe una bella fortuna trovare un decadimento attribuibile ad un fotone; ciò potrebbe accadere solo perché, nel numero incredibilmente alto di fotoni che viaggiano nell’universo, a uno di quelli relegati agli estremi della coda statistica dei tempi medi di decadimento può capitare di avere una vita tanto più breve della media. La questione della possibile massa e del decadimento del fotone resta ancora aperta.

https://annaliside.wordpress.com/2014/01/30/anche-i-fotoni-potrebbero-avere-massa-a-riposo/

Fonte: http://www.livescience.com/38533-photons-may-emit-faster-than-light-particles.html

Commento del Dott. Giuseppe Cotellessa (ENEA)

L'ipotesi di esistenza in natura di particelle con sole cariche elettriche senza massa potrebbe essere verificata nel fotone, considerandolo come una struttura complessa come l'atomo. Sappiamo che la propagazione della luce è possibile grazie alla propagazione di un'onda elettromagnetica, Quindi è possibile che particelle cariche solo elettricamente senza massa possano generare il campo elettromagnetico oscillante. E' noto che il valore della massa di un corpo dipende dalla velocità del corpo e che la massa è una forma di energia. Il valore della carica elettrica non dipende dalla velocità ed il valore della carica elettrica non è una forma di energia. Nel caso del fotone è noto che oltre all'energia possiede anche una quantità di moto. Questa circostanza potrebbe indurre ad assegnare alla carica elettrica in movimento una quantità di moto definita come qv. Dato che esistono fenomeni di conversione reciproca tra materia ed onda elettromagnetica si potrebbe ipotizzare una conversione reversibile tra particelle con carica elettrica e massa in particelle con sola carica elettrica senza massa e quindi viceversa. L'esistenza di queste particelle con sola carica elettrica senza massa sono attualmente difficili da rilevare con strumenti anche se c'è l'indizio della loro esistenza grazie alla rilevazione del campo elettromagnetico. Per il momento non vado oltre questo semplice accenno su una delle principali problematiche fondamentali della fisica.

PER APPROFONDIMENTI:

https://www.amazon.it/electric-cielo-elettrico-moderna-astronomia/dp/8899384002

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GLI ENIGMI DELLA FOTOSINTESI

Con o senza ossigeno? Da rivedere l'evoluzione della fotosintesi

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa  (ENEA)

Le strutture cellulari fondamentali per la comparsa della fotosintesi clorofilliana erano già presenti in batteri evolutivamente molto antichi, in un'epoca in cui, secondo la visione tradizionale, esisteva solo la fotosintesi che non produce ossigeno. È un  batterio raro, che vive nei campi allagati dall’acqua o in posti inospitali come le sorgenti termali. Ma Heliobacterium modesticaldum ci rivela particolari importanti su uno dei passaggi cruciali per la formazione di un’atmosfera respirabile: l’avvento della fotosintesi che produce ossigeno, che sarebbe più antica di quanto ritenuto finora. Lo afferma sulla rivista “Trends in Plant Science”un gruppo di ricercatori dell’Imperial College di Londra, guidato da Tanai Cardona.

H. modesticaldum svolge infatti una fotosintesi anossigenica, che cioè non porta alla produzione di ossigeno. Un’ipotesi consolidata in biologia è che questo tipo di fotosintesi sia comparsa sulla Terra 3,5 miliardi di anni fa. Sarebbe cioè più primitiva di quella ossigenica, comune a tutte le piante e ai cianobatteri, evolutasi dalla prima un miliardo di anni più tardi. L’idea di Cardona e colleghi è che si possa capire come sia avvenuto il passaggio da un tipo di fotosintesi all'altro studiando analogie e differenze nelle strutture cellulari di H. modesticaldum e cianobatteri, che hanno tra loro una parentela così lontana che il più recente antenato comune ai due è vissuto sulla Terra alcuni miliardi anni fa. Analizzando la struttura cellulare di H. modesticaldum, Cardona e colleghi hanno evidenziato alcune inattese somiglianze con i cianobatteri. Hanno scoperto in particolare che condividono un sito cellulare che piante e cianobatteri usano esclusivamente per scindere le molecole di acqua, una fase cruciale della fotosintesi ossigenica. Ciò significa che le unità di base della fotosintesi ossigenica si erano già evolute prima che i rami filogenetici di H. modesticaldum e cianobatteri si separassero: sono quindi molto più antiche, e quindi anche la fotosintesi ossigenica stessa. Gli autori si spingono anche oltre, fino a ipotizzare che quest'ultima sia potuta emergere per prima. "Queste strutture per la fotosintesi ossigenica non dovrebbero esistere in un batterio come H. modesticaldum: nella visione tradizionale la fotosintesi anossigenica si è evoluta per prima ed è rimasta l’unica fotosintesi per circa un miliardo di anni prima che emergesse quella ossigenica”, ha commentato Cardona. "Questo risultato aiuta a spiegare con incredibile dettaglio perché questi sistemi responsabili della fotosintesi e della produzione di ossigeno hanno la forma che osserviamo attualmente, ma perché tutto questo abbia senso, occorre un cambio di prospettiva sull’evoluzione della fotosintesi”.

Da:

https://www.lescienze.it/news/2019/07/30/news/batterio_origine_fotosintensi_ossigenica-4494985/

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