venerdì 31 luglio 2015

Con i quantum dots presto indagini e analisi di urina,glicemia,ossigeno con lo smartphone

Il dispositivo spettrometro a Quantum Dot
Costituzione dei quantum dots
(QD) mentre stampa filtri QD - una fase chiave di fabbricazione. Altri approcci  degli spettrometri hanno sistemi complicati per creare le strutture ottiche necessarie. Qui nell'approccio della costruzione dello spettrometro QD, la struttura ottica - filtri QD -
I filtri quantum dots
sono generati stampando goccioline liquide,un approccio è unico e vantaggioso in termini di flessibilità, semplicità e riduzione dei costi. 

I ricercatori del MIT hanno progettato uno spettrometro quantum-dot abbastanza piccolo da funzionare all'interno di uno smartphone, consentendo l'analisi della luce con questo portatile.

Gli strumenti che misurano le proprietà della luce, noto come spettrometri, sono ampiamente utilizzati in fisica, chimica e ricerca biologica. Questi dispositivi sono in genere troppo grandi perché siano portatili, ma gli scienziati del MIT hanno dimostrato di poter creare spettrometri abbastanza piccoli da stare in una telecamera di smartphone, utilizzando piccole nanoparticelle di semiconduttori  i cosiddetti punti quantici.
Tali dispositivi potrebbero essere utilizzati per diagnosticare le malattie, in particolare le condizioni della pelle, o per rilevare inquinanti ambientali e le condizioni alimentari,- dice Jie Bao, ex postdoc MIT e autore principale- dello studio che descrive gli spettrometri quantum dot .
Questa ricerca rappresenta anche una nuova applicazione per i punti quantici, utilizzati principalmente per etichettatura di cellule e molecole biologiche, come pure negli schermi dei computer e televisivi.
"L’utilizzo di punti quantici per spettrometri -dice Moungi Bawendi, professore di Chimica presso il MIT e alla Lester Wolfe, nonchè autore senior - è un'applicazione così semplice rispetto a tutto il resto che abbiamo cercato di fare, e penso che sia molto interessante".
Shrinking spettrometri
I primi spettrometri consistevano in prismi che separano luce nelle sue costituenti lunghezze d'onda, mentre i modelli attuali usano strumenti ottici quali reticoli di diffrazione per ottenere lo stesso effetto. Gli spettrometri sono utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni, come studiare processi atomici e livelli di energia in fisica, o analizzare campioni di tessuto per la ricerca e la diagnostica biomedica.
La sostituzione delle apparecchiature ottiche ingombranti, con punti quantici, hanno permesso al team del MIT di ridurre gli spettrometri a circa le dimensioni di un quarto, e di approfittare di alcune delle proprietà intrinseche e quindi utili dei punti quantici.
 I quantum dots, sono un tipo di nanocristalli scoperti nei primi anni 1980 e, realizzati combinando metalli come piombo o cadmio con altri elementi, tra cui zolfo, selenio, o arsenico. Controllando il rapporto di questi materiali di partenza, la temperatura e il tempo di reazione, gli scienziati possono generare,in sostanza, un numero illimitato di punti, con differenze nella proprietà elettronica, denominato band-gap, che determina le lunghezze d'onda della luce che, ogni punto, assorbirà.
Tuttavia, la maggior parte delle applicazioni esistenti di punti quantici non prendono vantaggio da questa vasta gamma di assorbanza della luce. Invece, la maggior parte delle applicazioni, come le cellule di etichettatura o nuovi tipi di schermi televisivi, sfruttano la fluorescenza di punti quantici - dice Bawendi - una proprietà che è molto più difficile da controllare. E 'molto difficile fare qualcosa che reagisce molto brillantemente, perché in questo modo si proteggono i punti, ma devi fare tutto con questa ingegneria".
Gli scienziati stanno anche lavorando su celle solari basate su punti quantici, che sfruttano la capacità dei punti di convertire la luce in elettroni. Tuttavia, questo fenomeno non è ben compreso, e quindi difficile da manipolare.
D'altra parte, le proprietà di assorbimento per i punti quantici , sono ben note e molto stabili. "Se -dice Bao -siamo in grado di fare affidamento su queste proprietà, è possibile creare applicazioni che avranno un maggiore impatto, relativamente, entro poco tempo ".
Ampio spettro
Il nuovo spettrometro quantum dot distribuisce centinaia di materiali a punti quantici che, ogni filtro organizza, secondo uno specifico insieme di lunghezze d'onda della luce. I filtri a punti quantici sono stampati in un film sottile e posti sulla cima di una cellula fotoelettrica, come i dispositivi ad accoppiamento di carica (CCD) nelle telecamere dei cellulari.
I ricercatori hanno creato un algoritmo che analizza la percentuale di fotoni assorbiti da ogni filtro, quindi ricombina le informazioni da ciascuno di modo che riesce a  calcolare l'intensità e lunghezza d'onda dei raggi di luce originali.
I materiali a punti quantici  che ne posseggono di più , possono riuscire a coprire più lunghezze d'onda e permettono di ottenere la più alta risoluzione. In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato circa 200 tipi di punti quantici, sviluppati su una gamma di circa 300 nanometri. Con un maggior numero di punti, tali spettrometri potrebbe essere progettati per coprire una più ampia gamma di frequenze di luce.
"Bawendi e Bao ha mostrato un bel modo di sfruttare l'assorbimento ottico, controllato da di punti quantici di semiconduttori, per spettrometri miniaturizzati. Dimostrano -spiega Feng Wang, professore associato di fisica presso l'Università di California, non coinvolto nella ricerca-  la struttura di uno spettrometro che non solo è piccolo, ma anche con un throughput elevato e un alta risoluzione spettrale, mai raggiunta prima”.                                                                                                            “Se inserito in piccoli dispositivi palmari, -dice Bao - questo tipo di spettrometro potrebbe essere usato per diagnosticare le condizioni della pelle o analizzare campioni di urina. Potrebbero anche essere utilizzati per monitorare i segni vitali come impulso e il livello di ossigeno, o per misurare l'esposizione a diverse frequenze di luce ultravioletta, che variano notevolmente nella loro capacità di danneggiare la pelle”.
"Il componente centrale di tali spettrometri - la matrice del filtro quantum dot - aggiunge Bao - è fabbricato con elaborazione a base di soluzione e di stampa, consentendo in tal modo un notevole potenziale di riduzione dei costi".


lunedì 27 luglio 2015

Nuovo dispositivo per lo studio di cellule HIV latenti

I ricercatori sviluppano un nuovo dispositivo per lo studio delle variazioni delle cellule T, HIV latenti.





Gli scienziati della Yale School of Engineering e Scienze Applicate hanno sviluppato un dispositivo a microfluidi a flusso passivo per ottenere immagini latenti dinamiche di attivazione di HIV in singole cellule T.
Mentre studiavano le cellule HIV latenti
, ricercatori nel laboratorio del prof. Kathryn Miller-Jensen hanno sviluppato un dispositivo che potrebbe rendere molto più facile tenere traccia delle modifiche nelle cellule per un periodo di tempo.
Il dispositivo, che sta nel palmo di una mano, è essenzialmente costituito da due piccoli bacini collegati da un canale. Ramesh Ramji, ricercatore nel laboratorio di Miller-Jensen, ha elaborato l'idea dopo che uno studente laureato ha avuto difficoltà a studiare alcune cellule. Recentemente è stato pubblicato un documento su questo dispositivo.
"Ha detto che questo avrebbe funzionato, e ho pensato, non c’è da esserne sicuro - questo sembra troppo semplice, - ha detto Miller-Jensen, che insegna Ingegneria Biomedica e Sviluppi di Biologia molecolare e cellulare- ma l’ha fatto."
Il suo laboratorio ha depositato un brevetto provvisorio sul dispositivo. Altri laboratori a Yale stanno ora utilizzando il dispositivo, e un laboratorio lo sta usando per misurare i nuclei isolati da vermi nematodi. Ha interessato anche il rappresentante di una società che scherma farmaci anti-HIV, la quale ha avviato una ricerca per avere maggiori informazioni sul dispositivo.
Il laboratorio di Miller-Jensen sta esaminando le cellule T,
La tecnica microfluidica
un tipo di linfociti che cresce in sospensione - cioè, fluttuano liberamente nel mezzo.
 Il problema con le cellule di sospensione è che sono sempre in movimento tutto intorno. Si poteva farle aderire a un piatto, ma questo richiedeva proteine ​​o sostanze chimiche sulla superficie che ne potrebbe cambiare la loro biologia. Tutto questo rende difficile per i ricercatori d’immagine riuscire a trattare le cellule, mentre sono vive
"Quindi, se si vuole tenerle in un luogo,- ha detto Miller-Jensen -  per studiarne con le immagini le caratteristiche, e guardare le evoluzioni diverse nelle stesse cellule, a volte, è difficile farlo".
Ci sono altri dispositivi che servono ad uno scopo simile, ma richiedono tubi, pompe esterne e un elaborato processo di operatività.
"Qui, letteralmente si prende una pipetta e -ha detto Miller - basta porre le cellule nel dispositivo, Grazie alle altezze irregolari del fluido in ciascun serbatoio, le cellule di flusso passano da una all'altra (noto come "flusso passivo", causato dalla pressione idrostatica, ed è il motivo per cui non sono necessarie pompe). Mentre passano attraverso il canale, sono catturate in piccole trappole - ognuna grande circa cinque nanometri.”
Anche se ha molti usi potenziali, il dispositivo è stato appositamente creato nel laboratorio di Miller-Jensen, nel servizio al lavoro sulle cellule T, linfociti,cellute HIV latenti, Volendo saperne di più s’indaga tuttora sui motivi che producono fatti singolari: cellule geneticamente identiche con virus HIV latente, rispondono in modo diverso ai farmaci che li stanno prendendo di mira. I farmaci attivano alcune cellule nelle prime fasi del processo, altre in ritardo nel processo, e altre ancora per niente.
Queste variazioni dimostrano essere una sfida chiave per perfezionare l'approccio "attivare- e-uccidere" per le cellule HIV latenti. La teoria “attiva e uccidi” postula che se è possibile ottenere farmaci per innescare tutte le cellule latenti, e poi uccidere quelle cellule, in ultima analisi, è possibile curare il paziente. Per capire meglio il perché di queste variazioni nelle cellule, il laboratorio di Miller-Jensen sta analizzando più eventi nelle stesse cellule, per esaminare al meglio gli eventi biologici che accadono nel tempo, dopo l'applicazione dei farmaci
"Abbiamo fatto questo solo in laboratorio, - ha detto - ma è difficile. Saremmo riusciti a fare molte più cose potendo tracciare le cellule. Quindi questo dispositivo davvero ci spinge in avanti a vedere se saremo in grado di misurare un sacco di cose nella stessa cellula nel corso del tempo, e capire perché quello che avviene in una cellula è diverso da un'altra cellula. Questo esito se ottenuto,  informerebbe meglio alcuni biologi molecolari dietro la progettazione di un farmaco anti-latenza HIV . "


domenica 26 luglio 2015

I fagemidi aiutano a combattere le superinfezioni batteriche

Particelle ingegnerizzate note come fagemidi
sono stati creati per combattere le infezioni batteriche, con grande efficacia, eliminando gli effetti collaterali dannosi dei trattamenti più tradizionali.

L'aumento globale della resistenza agli antibiotici è una crescente minaccia per la salute pubblica, danneggiando la capacità di combattere infezioni mortali come la tubercolosi.
C'è di più : gli sforzi per sviluppare nuovi antibiotici non tengono il passo con questa crescita della resistenza microbica,e la conseguente necessità urgente di nuovi approcci per affrontare l'infezione batterica.
I ricercatori del MIT, il Broad Institute del MIT e di Harvard, e l’Harvard University hanno sviluppato un nuovo mezzo per uccidere i batteri nocivi. I ricercatori hanno progettato particelle, note come "fagemidi, " in grado di produrre tossine letali per i batteri bersaglio.
Batteriofagi - cioè virus che infettano e uccidono i batteri - sono stati utilizzati per molti anni per trattare l'infezione in paesi come quelli dell’ex Unione Sovietica. A differenza dei tradizionali antibiotici ad ampio spettro, questi virus hanno come bersaglio specifici batteri senza danneggiare la microflora normale del corpo.
I batteriofagi possono anche causare effetti collaterali potenzialmente dannosi, -secondo James Collins e, Termeer professore di Ingegneria Medica e della Scienza presso il Dipartimento di Ingegneria Biologica e Istituto di Ingegneria Medica e Scienza del MIT-, che hanno guidato la ricerca.
"I batteriofagi uccidono i batteri, -spiega Collins - provocando la lisi della cellula, o facendoli scoppiare. Ma questo è un problema, giacché può portare al rilascio di tossine nocive dalla cellula.
Queste tossine possono causare sepsi e , in alcuni casi, anche la morte.”
Uno scoppio dolce
In precedenti ricerche, Collins e i suoi colleghi hanno ingegnerizzato batteriofagi per esprimere proteine ​​che in realtà non irrompono le cellule, ma aumentato l'efficacia degli antibiotici al momento della loro consegna ,cioè in contemporanea.
Per questo lavoro in precedenza, i ricercatori hanno cercato di sviluppare una tecnologia correlata che potrebbe colpire e uccidere i batteri specifici, senza fare scoppiare le cellule e rilasciando il loro contenuto.
I ricercatori hanno utilizzato tecniche di biologia sintetica per sviluppare una piattaforma di particelle chiamate fagemidi. Queste particelle infettano batteri con piccole molecole di DNA note come plasmidi, che sono in grado di replicarsi autonomamente in una cellula ospite.
“Una volta all'interno della cellula,- spiega Collins - i plasmidi sono progettati per esprimere diverse proteine ​​o peptidi - molecole costituite da brevi catene di aminoacidi - tossiche per i batteri.
Sono stati sistematicamente testati diversi peptidi antimicrobici e tossine batteriche, -dice inoltre- e quando si combinano un certo numero di questi all'interno dei fagemidi, possono uccidere la grande maggioranza delle cellule all'interno di una cultura ".
Le tossine espresse sono progettate per distruggere diversi processi cellulari, come la replicazione batterica, causando la morte della cellula senza provocare scoppi.
Il targeting preciso
I fagemidi sono anche in grado di infettare -dice  sempre Collins - solo una precisa specie di batteri, conseguentemente, con un sistema molto mirato. È possibile utilizzare questo -aggiunge- per uccidere specie molto particolari di batteri -come parte di una terapia dell'infezione-, risparmiando il resto del microbioma".
I ricercatori hanno monitorato la risposta dei batteri dopo reinfezione ripetute con le fagemidi, non hanno testimoniato segni di resistenza indicativa alle particelle. "Questo significa –conclude Collins - che si possono fare più cicli di consegna dei fagemidi, al fine di ottenere una terapia più efficace, in contrasto con infezioni ripetute con batteriofagi, dove si è scoperto che i batteri hanno sviluppato resistenza nel tempo”.
Anche se Collins riconosce che i batteri finiranno con lo sviluppare resistenza a questo tipo di stress, la ricerca suggerisce che è probabile che prenderanno molto più tempo per sviluppare resistenza ai fagemidi che alla terapia batteriofago convenzionale.
Un  "cocktail" di diversi fagemidi potrebbe essere somministrato a pazienti per il trattamento di un'infezione non classificata, in modo simile agli antibiotici ad ampio spettro oggi utilizzati.
“C'è più probabilità , -dice Collins - di essere utilizzato in combinazione con strumenti diagnostici rapidi, adesso in fase di sviluppo, che consentirebbero ai medici un trattamento d’infezioni specifiche. Si dovrebbe prima eseguire un test diagnostico rapido per identificare i batteri che il paziente ha, e quindi dare il fagemide appropriato per uccidere l'agente patogeno ".
I ricercatori hanno in programma di espandere la propria piattaforma per lo sviluppo di una più ampia gamma di fagemidi.  Finora hanno sperimentato una serie di fagemidi specifici per E. coli, ma ora  si spera di creare particelle capaci di uccidere agenti patogeni come Clostridium difficile e il Vibrio cholerea, batterio del colera.
“L'utilizzo di biologia sintetica per modificare un gene in un fago , -dice Alfonso Jaramillo -, professore di biologia sintetica presso l'Università di Warwick nel Regno Unito- e renderlo più tossico per un agente patogeno, può portare a particelle antimicrobiche più efficaci di approcci classici”.
"La combinazione di dispositivi genetici sintetici , - spiega Jaramillo - con fagi come veicoli di consegna permette un approccio sistematico per riprogrammare la morte di batteri patogeni. L'attenzione dei ricercatori sui fagi non-replicativi, è  molto appropriata, perché queste particelle sono più fattibili per l'uso nelle persone, giacché non sono considerati organismi geneticamente modificati".


venerdì 24 luglio 2015

Presto chip verdi di basso costo e senza nessun impatto ambientale

Gli utenti di portatili elettronici tendono ad aggiornare frequentemente i propri dispositivi con nuove tecnologie che diventano meglio disponibili in quanto offrono più funzionalità e più convenienza.                                                                                                                            Un rapporto pubblicato dall’US Environmental Protection Agency nel 2012 ha mostrato che circa 152 milioni di dispositivi mobili sono scartati ogni anno, di cui solo il 10 per cento è riciclato - un patrimonio di rifiuti che consuma una quantità enorme di risorse naturali e produce un sacco di spazzatura realizzata con lo stoccaggio di materiali costosi e non biodegradabili, come il silicio molto purificato.                                                                             
I ricercatori dell’University of Wisconsin-Madison hanno escogitato una nuova soluzione per alleviare l'impatto ambientale di  materiali elettronici scartati. Essi hanno dimostrato la fattibilità di transistor a film sottile che supportano  le microonde, biodegradabili, costituiti da un substrato trasparente, biodegradabile, flessibile, in legno, poco costoso, chiamato, cellulosa nanofibrillata (CNF). Questo lavoro apre la porta alla produzione del  transistore verde, a basso costo, da utilizzare in futuro nei portatili di ogni tipo.
Descrizione del  dispositivo biodegradabile.
Degradabilità di un chip verde
 
"Abbiamo scoperto che i transistor di cellulosa nanofibrillata, basati su questa fibra mostrano prestazioni superiori a quella dei transistor a base di silicio convenzionali,- ha detto Zhenqiang Ma, il team leader e  professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'UW-Madison- ed i transistor a base biologica sono così sicuri che si possano mettere nella foresta, dove i funghi saranno presto in grado di degradarli. Diventano sicuri come fertilizzanti.                                                                                                                                                    "Ai giorni nostri, la maggior parte dei dispositivi elettronici portatili sono costruiti in materiali non rinnovabili, non biodegradabili, come wafer di silicio, molto purificati, dunque substrati costosi e rigidi, ma i film di fibre di cellulosa nanofibrillata hanno il potenziale di sostituire i wafer di silicio come substrati elettronici ad alto profilo di smaltimento ambientale, a basso costo,  come gadget o dispositivi di futuri portatili.                                                                                                                                       La cellulosa nanofibrillata
è un nanomateriale forte, trasparente, sostenibile e, realizzata in legno. Rispetto ad altri polimeri come la plastica, il nanomateriale in legno è biocompatibile e ha coefficiente di dilatazione termica relativamente bassa, il che significa che il materiale non cambierà forma al variare della temperatura. Tutte queste proprietà garantiscono che la cellulosa nanofibrillata è un eccellente candidato per la fabbricazione di portatili elettronici “verdi”.  Per creare dispositivi ad alte prestazioni, la squadra impiega nanomembrane di silicio,come il materiale attivo nel transistor - pezzi di film ultra-sottili (più sottili di un capello umano) pelati dal cristallo alla rinfusa e poi trasferiti e incollati sul substrato di cellulosa nanofibrillata, creando un transistore al silicone flessibile, biodegradabile e trasparente.  Per rendere elettronici i portatili, il transistore biodegradabile doveva essere in grado di operare a frequenze delle microonde, che è il campo di lavoro della maggior parte dei dispositivi wireless. I ricercatori hanno quindi condotto una serie di esperimenti come la misurazione delle caratteristiche corrente-tensione, per studiare le  prestazioni funzionali del dispositivo, che infine dimostrano come il transistore biodegradabile ha capacità operative superiori alla frequenza di microonde, paragonabile ai transistori a semiconduttore esistenti." Prodotti di elettronica biodegradabili offrono una nuova soluzione per i problemi ambientali, -ha detto Ma- proposti dalla ricerca esasperata dei consumatori di dispositivi portatili, rapidamente aggiornati. Si può prevedere che i futuri chip elettronici e dispositivi portatili saranno molto più verdi e meno costosi di quelli di oggi. Ma e colleghi hanno un piano di sviluppo del sistema di circuito più complesso, basato sui transistor biodegradabili.


sabato 18 luglio 2015

Gli strani comportamenti dei warnowiids

Scrutando nella struttura simile ad un occhio di un dinoflagellato, unicellulare marino planctonico chiamato warnowiids, si sono trovati molte delle componenti di un occhio complesso.
Nel plancton marino unicellulare, un microbo predatore, ha una macchia viola scuro conosciuta come un ocelloide. Assomiglia all'occhio multicellulare di animali, tanto che in origine era  stato scambiato per una parte di un animale che questo dinoflagellato aveva mangiato.
 Brian Leander e Patrick Keeling (Canadian Institute for Advanced Research) hanno supervisionato l'autore Greg Gavelis (Università della British Columbia) , in collaborazione con  Curtis Suttle, dimostrando che questa struttura oculare,contiene un insieme di sub-organelli cellulari che sembrano molto simili a lenti, della cornea, dell'iride e della retina degli occhi multicellulari in grado di rilevare gli oggetti - noti come gli occhi della telecamera - che si trovano in esseri umani e altri animali più grandi.
I ricercatori hanno raccolto singole cellule di warnowiids al largo delle coste di BC e del Giappone, sequenziato i loro genomi, e analizzato come sono costruiti gli occhi,  utilizzando nuovi metodi di microscopia elettronica che permettono la ricostruzione di strutture tridimensionali a livello subcellulare.
Hanno scoperto che uno strato di mitocondri interconnessi, organelli che forniscono energia alle cellule, circondano una lente robusta che costituisce l’equivalente di una cornea del warnowiids. Inoltre, una rete di plastidi interconnessi, originati da un antica simbiosi con alghe rosse, irradiano dal corpo retinico.
I plastidi hanno il loro genoma e sono responsabili per la raccolta di energia dalla luce in piante fotosintetiche e alghe. Gli scienziati hanno determinato che il corpo retina, di questi ocelloidi, contengono un genoma plastidio, suggerendo che i componenti di questo macchinario raccolta luce, possono essere adattati per utilizzare il rilevamento di luce per funzioni sensoriali anziché acquisire energia.
Non si sa esattamente come i warnowiids
Warnowiids
utilizzano la struttura simile ad un  occhio, ma indizi circa il modo in cui vivono hanno alimentato speculazioni convincenti.
  Solo i warnowiids cacciano altri dinoflagellati, molti dei quali sono trasparenti. Hanno grandi nematocisti, che Leander descrive come "piccoli arpioni," per la cattura di prede. E alcuni hanno anche un pistone - un tentacolo che può estendersi e rientrare molto rapidamente - con una funzione sconosciuta che potrebbe essere utilizzato per la fuga o l'alimentazione.
Il team ipotizza che le strutture oculari simili aiutano i warnowiids ad individuare la loro preda costituita da altri dinoflagellati e inviano messaggi chimici per comunicare con le altre parti della cellula. I dinoflagellati hanno una unica grande nucleo, fitto  di cromosomi, che possono cambiare la polarizzazione della luce che passa attraverso di loro. Una possibilità potrebbe essere che i warnowiids  sono in grado di rilevare il cambiamento di orientamento della luce che passa attraverso la loro preda trasparente, mostrando loro in quale direzione andare a caccia.
"L'organizzazione interna del corpo retinico ricorda i filtri polarizzatori delle lenti delle macchine fotografiche e degli occhiali da sole,- aggiunge Leander- con centinaia di membrane fitte allineate in parallelo."
La prova definitiva di come funzionano  gli ocelloidi resta inafferrabile, per ora, perché i warnowiids sono molto difficili da trovare e non sono mai state coltivati in laboratorio. Il team ha sormontato il problema conducendo le indagini sulle cellule singole, isolate dalla natura. Questo  lavoro getta nuova luce su come molti organismi diversi possono evolvere tratti simili, in risposta al loro ambiente, un processo noto come evoluzione convergente. Strutture oculari simili  si sono evolute indipendentemente molte volte in diversi tipi di animali e alghe con capacità variabili per rilevare l'intensità della luce, la sua direzione, o gli oggetti.
"Quando vediamo come una simile complessità strutturale ,-  spiega Leander- appartiene a livelli di organizzazione fondamentalmente diversi e a stirpi che sono molto lontanamente legate le une alle altre, in questo caso i warnowiids e gli animali, allora si ottiene una comprensione più profonda della convergenza".
"Il progetto è stato facilitato, - ribadisce Leander- combinando le diverse competenze trovate nei tre laboratori di compagnie,come la CIFAR e la Tula ". Questi erano rispettivamente i Suttle Lab che si concentrano sui virus marini, il Keeling Lab incentrato sulla genomica comparativa e il Leander Lab che si  concentra sulla morfologia evolutiva. Keeling, Suttle e Leander sono tutti parte del programma integrato di CIFAR, sulla biodiversità microbica.

I dinoflagellati rappresentano un gruppo di eucarioti unicellulari con la diversità e la complessità senza precedenti nelle caratteristiche morfologiche. Il phylum tutto particolare dei dinoflagellati è stata dimostrato in modo convincente, ma le interrelazioni tra diversi gruppi di dinoflagellati rimangono ancora in gran parte irrisolti. I dinoflagellati Warnowiids sono tra i più notevoli eucarioti conosciuti per il possesso di sistemi ultrastrutturali altamente elaborati: pistoni, nematocisti e ocelloidi. Organelli complessi come questi sono innovazioni evolutive che si trovano solo in alcuni dinoflagellati senza teca. Inoltre, la tassonomia dei warnowiids è estremamente confusa e illazioni sulla storia evolutiva di questo gruppo sono impantanati dall'assenza di dati filogenetici molecolari da qualsiasi membro del gruppo. Con questo studio, sono disponibili i primi dati filogenetici molecolari per i warnowiids , accoppiati con una revisione delle caratteristiche morfologiche warnowiid al fine di formulare un quadro ipotetico per comprendere l'evoluzione dei caratteri all'interno del gruppo. Questi dati ci hanno permesso anche di valutare la relazione evolutiva (s) tra i warnowiids e l'altro gruppo di dinoflagellati con organelli complessi: i polykrikoids.

venerdì 17 luglio 2015

Rosetta rileva fosse ed emissioni di gas volatili, nella cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko

Uno studio recente rivela che diciotto fosse quasi - circolari nell'emisfero settentrionale della cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko sono responsabili della sua aureola di polvere e gas.
Un certo numero di getti di polvere che emergono dalla cometa di Rosetta possono essere fatti risalire ai box attivi probabilmente formati da un improvviso crollo della superficie. Queste "doline" stanno fornendo materiale per dare uno sguardo all’ interno caotico e diversificato della cometa.
Rosetta ha monitorato l'attività della cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko da più di un anno, osservando come il suo alone di polvere e gas cresce  appena la cometa si avvicina al Sole lungo la sua orbita.
Da una distanza di qualche centinaio di chilometri, Rosetta ha osservato un ventaglio intricato dei getti polvere emessi dal nucleo, come flusso nello spazio. Ora, grazie a immagini ad alta risoluzione della fotocamera OSIRIS da una distanza di soli 10-30 km dal centro della cometa, ottenute lo scorso anno, alcuni di questi getti di polvere possono essere ricondotte a posizioni specifiche sulla superficie: ed è la prima volta che questo accade.
Diciotto pozzi quasi circolari sono stati identificati nell'emisfero nord della cometa, alcuni dei quali sono fonte di continua attività.
Le fosse sono alcune di decine e alcune di centinaia di metri di diametro e si estendono fino a 210 m sotto la superficie di un pavimento coperto da polvere liscia. Il materiale è stato visto per essere  continuamente emesso e quindi registrato, dai box più attivi.
"Vediamo getti derivanti dalle zone fratturate delle pareti interne dei box. Queste fratture significano che, gas volatili intrappolati sotto la superficie, -afferma Jean-Baptiste Vincent dell'Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare-, possono essere riscaldati più facilmente e poi sfuggire nello spazio ".
Gli scienziati che analizzano le immagini pensano che le fosse si formano quando il soffitto di una cavità del sottosuolo diventa troppo sottile per sostenere il proprio peso e crolla come una dolina. Ciò espone l'interno fratturato della cometa, permettendo  a materiali altrimenti nascosti di sublimare, continuando così ad erodere la fossa nel tempo.
"Anche se pensiamo che il crollo che produce una buca sia improvviso, - dice Sebastien Besse, del centro tecnico ESTEC dell'ESA (Paesi Bassi)- la cavità nel sottosuolo poroso potrebbe avere tempi crescenti, sopra, molto più lunghi".
Si suggeriscono tre modi possibili per i quali  si formano i vuoti.
Un’idea è che sono esistiti, fin da quando la cometa si formò, a causa di molte collisioni a bassa velocità tra primordiali blocchi che la edificarono e, che erano da decine a centinaia di metri, come dimensioni. Il crollo del tetto sopra un tale vuoto potrebbe quindi essere attivato attraverso l'indebolimento della superficie, forse per sublimazione o tramite scuotimento sismico ovverossia per l’ impatto provocato da massi, poi espulsi da altre zone, sulla cometa.
Un'altra possibilità è la sublimazione diretta di sacche di ghiaccio volatili come l'anidride carbonica e monossido di carbonio sotto la sua superficie, riscaldata dal calore del sole che penetra attraverso uno strato superiore, di polvere isolante.
In alternativa, la sublimazione potrebbe essere guidata dall'energia liberata dal ghiaccio inteso come acqua, quando cambia il suo stato fisico da amorfo a cristallino e poi, sublimando l'anidride carbonica e il monossido di carbonio circostanti ,che sono ghiacci più volatili.
Se uno di questi ultimi due processi è la forza motrice, allora il fatto che i box non si vedono ovunque può indicare una distribuzione irregolare dei ghiacci, appena nominati, all'interno della  cometa.
"Indipendentemente dei processi che creano le cavità, -aggiunge Sebastien - queste caratteristiche ci mostrano che ci sono grandi differenze strutturali e / o di composizione, entro le prime poche centinaia di metri di superficie della cometa e, le cavità stanno rivelando materiali relativamente grezzi che potrebbero non essere altrimenti visibili".
Le caratteristiche interne rivelate sulle pareti del pozzo variano in modo significativo da buca a buca, e includono materiale fratturato e terrazze, strati orizzontali e striature verticali, e / o strutture globulari, soprannominate a 'pelle d'oca'.
"Pensiamo che potremmo essere in grado di utilizzare i box -spiega Jean-Baptiste. per caratterizzare l'età relativa della superficie della cometa: più pozzi ci sono in una regione, la più giovane e c'è sotto una superficie meno elaborata.Ciò è confermato da recenti osservazioni del sud di questo piccolo mondo: questo è più altamente trasformato perché riceve molta più energia rispetto all'emisfero settentrionale, e non sembra  visualizzare strutture consimili".
Le fosse attive sono particolarmente ripide, considerando che altre fosse, senza alcuna attività osservata, sono meno profonde e possono invece indicare le regioni che erano attive in passato. Il team suggerisce che i pozzi attivi sono i più giovani, mentre pozzi di mezza età  sono individuati da massi  che mostrano sui loro piani e che sono caduti dai lati. Nel frattempo, i pozzi più vecchi sono degradate in strutture simili a  grandi cerchioni e sono pieni di polvere.
"Stiamo continuando ad analizzare le nostre osservazioni -aggiunge Sebastien - per vedere se questa teoria è vera, e se questa 'serie storica' è , ad esempio legata all’evoluzione termica interna della cometa .Pensiamo che la maggior parte dei pozzi attivi debba essere stata presente, già da diverse orbite intorno al Sole, altrimenti ci saremmo aspettati di vedere una serie di esplosioni e come i relativi crolli, siano stati innescati, questa volta."
Rosetta ha testimoniato uno di questi sfoghi gassosi, durante il suo avvicinamento alla cometa nell' aprile 2014, e si pensa che abbia generato tra i 1000 kg e 100.000 kg di materiale. Gli autori dell'osservazione, affermano che il collasso di un pozzo possa essere il driver per questo sfogo, ma solo una piccola frazione del volume totale di un tipico pozzo sarebbe  liberato ,in quel momento.
Ad esempio, data la densità media della cometa  misurata è di 470 kg per metro cubo, la rapida evacuazione di una tipica grande fossa di 140 m larghezza e 140 m di profondità,comporterebbe il rilascio di circa un miliardo di chilogrammi di materiale, di diversi ordini di grandezza superiori, com’è stata osservato nell’ aprile 2014.
Spin attivi sulla cometa 67 P Churyumov-Gerasimenko
"Siamo molto interessati a vedere come -afferma Matt Taylor, scienziato del progetto Rosetta dell'ESA- queste cave attive si evolvono e come testimoniano anche la formazione di un nuovo pozzo.
Essere in grado di osservare i cambiamenti nella cometa, in particolare l’attività di collegamento per le caratteristiche della superficie, è una capacità fondamentale di Rosetta e ci aiuterà a capire come le superfici interne e la cometa si siano evoluti fin dalla sua formazione. E con la proroga della missione fino al settembre 2016, saremo in grado di fare il miglior lavoro possibile a svelare come funzionano le comete.”