PLaNCK! 10 - Anteprima ITA

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Poste Italiane SPA - Spedizione in abbonamento € 20,00 - copia singola € 7,00 Autorizzazione del Tribunale di Padova numero 4093 del 21 novembre 2013 ISSN 2284-0761 - ISBN 978 88 6787 6105 - Quadrimestrale - Numero 10 - Gennaio 2017

N POSTE R DA STAC CARE!

La CELLULA e altre storie

L’origine della vita Pag. 12 che spettacolo!” Pag. 22 Le foto del concorso “Biologia, ini? Pag. 36 INTERVISTA Cosa fanno i vacc la Pag. 44 ESPERIMENTO Cellule in scato

LE AVVENTURE DI MARIE E MAX EPISODIO 1: UNA STRANA FEBBRE Viaggio alle origini della vita

: a t i V a l l e d i n i g i r O e l l a io

Episodio 1

Viagg

e r b b e F a n a r t S a Un

Ăˆ una giornata piovosa a Quantum City

Manca poco alla casa della Nonna! Forza Max!

Planck, sei fradicio! Non avrai preso un malanno?

Ciao Nonna!

UNA DOMANDA ANTICA COME IL MONDO...

Cos’è la vita?

A cura di Marco Maggioni, biotecnologo (redazione) È molto facile accorgersi che un cagnolino è vivo: si muove, agita la coda, respira, reagisce quando si chiama il suo nome. E una pianta?

Possiamo dire che è un organismo vivente?

A volte si fa molta confusione su cosa significhi essere “vivi”: tante cose che, a prima vista, sembrano inanimate, in realtà sono organismi viventi; le piante, ad esempio, assorbono l’acqua e i nutrienti dal terreno, utilizzano l’energia del sole per produrre zuccheri e si riproducono formando nuove piante.

Quindi non basta guardare se qualcosa si muove per dire se è vivo o no! Anzi, esistono anche molti altri esempi di organismi vivi ma immobili: pensa ai funghi, oppure alle spugne, particolari animali marini ancorati al fondale.

Ancora oggi non esiste una definizione unica di “vita”, perché questo è uno dei concetti più complicati della Scienza ed è molto difficile mettere tutti d’accordo su cosa voglia esattamente dire “essere vivi”; in ogni caso gli scienziati riconoscono alcune caratteristiche che hanno tutti gli organismi viventi. Anche se sono molto diversi tra di loro, tutti possiedono queste caratteristiche particolari, ed è questo il modo con cui è più facile distinguere se qualcosa è davvero vivo o no.

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Gli organismi viventi hanno un’elevata complessità: le cellule sono formate da molti organelli diversi, ognuno con una propria funzione particolare; inoltre, molti organismi sono pluricellulari, cioè sono formati da molte cellule, ognuna con un ruolo specifico nel corpo.

Gli organismi viventi crescono, cioè utilizzano il cibo per produrre le molecole organiche che poi vanno a formare nuove parti del corpo (gli zuccheri, i grassi, gli amminoacidi…).

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A L U L L E C A L

A cura di Agnese Sonato, scienziata dei materiali (redazione)

La cellula è l’unità fondamentale del nostro corpo. Ma cosa vuol dire?

Nella cellula c’è il DNA che determina la creazione di tutte le caratteristiche fisiche di un essere vivente e ci sono anche vari “organelli cellulari”, ognuno con una funzione particolare, indispensabile agli organismi.

In pratica, senza cellule, noi non potremmo vivere!

Cellule e organismi Ogni essere vivente ha almeno una cellula.

Esistono gli organismi unicellulari (o monocellulari) che contengono solo una cellula, come i batteri.

Ci sono poi gli organismi pluricellulari, che contengono molte cellule, come gli esseri umani.

Coltivare le cellule Si dice che le cellule sono vive quando sono in grado di crescere e riprodursi. Pensa che gli scienziati “coltivano” le cellule (nelle colture cellulari) proprio per tenerle in vita e poterle studiare. Quando si fanno queste colture bisogna stare molto attenti e creare l’ambiente giusto perché le cellule vivano. Ad esempio, ci devono essere 37 gradi (che è la nostra temperatura corporea) e una certa quantità di anidride carbonica. *definizione a pagina 64!

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E...

CELLULA COM ” vuol dire “pic la u ll e “c la ro a La p a stata introdott è d e ” a ll e c cola Hoolta da Robert o v a m ri p la r pe ke nel 1665

UNA MICROSCOPICA

CITTÀ Gli ecocentri Lisosomi

A cura di Gaia Gherardi, dottoranda in Bioscienze e Biotecnologie (Università di Padova) Sai che la cellula assomiglia... a una città?

Quando visitiamo una città, dopo aver oltrepassato le mura ci addentriamo nella rete di strade, dove vediamo tanti negozi (il fruttivendolo, il panificio, i negozi di vestiti…), scuole, uffici postali…. Se poi usciamo un po’ dal centro, troviamo la zona industriale con tante fabbriche e forse anche un ecocentro.

Tutto questo è fondamentale per la vita della città e segue delle regole scritte nei regolamenti che possiamo trovare al municipio, un edificio che troviamo proprio al centro della città. Una cellula è organizzata in maniera molto simile. E allora... visitiamo questa città microscopica!

Qui vengono raccolti ed eliminati i rifiuti della cellula.

Il municipio Nucleo Decide e dirige tutte le operazioni della cellula (chiamate “funzioni”). Il nucleo custodisce tutte le regole a cui la cellula deve obbedire; queste regole sono scritte nel DNA.

Rugoso

Tra le altre cose, aiuta a fabbricare le proteine e le trasferisce ai ribosomi. Fa anche un po’ come un reparto commerciale, che controlla la qualità dei prodotti di un’azienda. Ci sono due reticoli endoplasmatici: quello rugoso (vicino al nucleo) e quello liscio. Il reticolo rugoso è ricoperto di ribosomi.

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La fabbrica Reticolo endoplasmatico

Gli infermieri Centrioli Aiutano la cellula durante il processo di divisione cellulare che è fondamentale per la riproduzione delle cellule.

IL CORPO SI È INCEPPATO! Tutta colpa delle malattie A cura di Lisa Barbuglio, laureata in Biologia (Università di Padova)

L’inverno è una stagione bellissima.

La neve, le vacanze di Natale (appena passate, sigh!), il carnevale, la cioccolata calda e... le malattie! È così… l’inverno è la stagione in cui ci ammaliamo di più!

Sicuramente ti è capitato di rimanere a casa da scuola perché avevi i brividi e la febbre; o di saltare l’allenamento perché avevi il nasino che colava come un rubinetto per il raffreddore; o di non poter andare a fare i tuffi in piscina perché avevi male alle orecchie; o di non poter andare ad una festa perché ti eri preso la varicella ed eri ricoperto di puntini rossi in tutto il corpo!

Ma cosa succede al nostro corpo quando siamo malati? Quando siamo malati è come se qualche parte del nostro corpo non funzionasse bene. Ci succede la stessa cosa che succede ad una macchina quando si rompe un componente del motore, o ad un orologio quando si rompe un suo ingranaggio. Ci “fermiamo” e non funzioniamo più bene.

Ci sono molti modi in cui l’organismo si può “inceppare” e quindi ammalare.

Eccone qui alcuni!

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A I G R E L L S.O.S. A Il sistema immunitario in guerra A cura di Alessandra Zanut, dottoranda in Nanotecnologie (Università di Trieste)

Prurito al naso, puntini rossi sulle braccia e starnuti. Questi sono solo alcuni dei modi con cui le allergie si mostrano.

Ma cosa succede nel nostro corpo quando siamo allergici?

Un sistema difettoso L’allergia è una reazione strana del nostro sistema immunitario: un insieme di cellule, processi chimici e biologici del corpo che ci difendono da quello che può farci male o che è pericoloso per noi, come malattie e infezioni. È come un guerriero che combatte contro un estraneo!

Per combattere l’invasore, il sistema immunitario si fa aiutare da altri guerrieri, gli anticorpi. Nelle persone allergiche però, il sistema immunitario ha un difetto: reagisce contro sostanze che non dovrebbero farci male come alcuni cibi, il polline o anche alcune medicine, e queste sostanze si chiamano allergeni.

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I N I C C VA

a z z a r o c Una e r e t t a b per com e i t t a l a m le rli, A cura di Marta Ca ) fisico (redazione

A pochi mesi dalla nascita, da più grandicelli e anche da adulti, ogni tanto ci capiterà di andare dal dottore a farci vaccinare con una fastidiosa punturina. Perché? Cosa sono i vaccini e come funzionano? Lo abbiamo chiesto al dottor Vincenzo Baldo, direttore della Scuola di Specializzazione in Igiene e Medicina Preventiva dell’Università di Padova. Ci ha risposto assieme a una sua specializzanda, la dottoressa Alice Pierobon.

ti di un micro-organismo che è stato “disattivato”. In questo modo, quando il micro-organismo viene introdotto nel nostro corpo noi non ci ammaliamo, ma il sistema immunitario interviene lo stesso imparando a sconfiggerlo.

Così, se in futuro incontriamo i micro-organismi dannosi, non ci ammaliamo più».

Un bel trucco! Possiamo usarlo per tutte le malattie?

«Per rispondere a questa domanda dobbiamo pri- «Purtroppo no. Per alcune malattie è stato ma sapere cosa succede al nostro corpo quando facile individuare il vaccino, per altre ci sono incontriamo un micro-organismo dannoso, come un voluti anni, come per la meningite. Questo virus o un batterio». perché i micro-organismi sono furbi e si modificano nel tempo».

Spiegateci, siamo curiosi!

«Le cellule del nostro sistema immunitario si Alcune persone dicono che i vaccini sono peattivano e ingaggiano una vera e propria bat- ricolosi: è vero? taglia che chiamiamo “risposta immunitaria” e «No, i vaccini sono una delle sostanze che può durare anche settimane. Se il micro più studiate e sicure. Prima di venire organismo viene sconfitto, il sistema immu- utilizzati passano anche dieci anni nitario lo “memorizza” in modo da riuscire a per verificare che funzionino. Al sconfiggerlo più rapidamente se dovesse ri- massimo un vaccino può provocare presentarsi. Per questo di alcune malattie ci rossore dove viene fatta la puntura ammaliamo una volta sola». o un po’ di febbre, segno che il nostro sistema immunitario ha iniziato Ma i vaccini cosa c’entrano? la “battaglia”. Reazioni allergiche gravi «Il vaccino viene preparato con alcune par- sono molto rare».

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Questa volta chi ha inventato e scritto l’esperimento non è stata la redazione di PLaNCK! ma… dei piccoli scienziati davvero speciali! I ragazzi della classe 5B dell’“Istituto Comprensivo Stoppani” di Milano ci hanno inviato i loro bellissimi lavori insieme alla maestra Cinzia.

Hanno fatto dei veri… modelli cellulari!

CELLULE VEGETALI Gruppo 1.

Viaggio nella cellula vegetale.

Infinitamente piccola, ma infinitamente affascinante

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Nucleo: pallina di gommapiuma e pallina di gomma Citoplasma: gelatina verde e pasta modellabile arancione Cloroplasti: caramelle gommose dipinte di verde Vacuolo: palloncino riempito d’acqua Parete cellulare: vassoio in alluminio dipinto di verde

“Abbiamo avuto qualche intoppo con la gelatina per fare il vacuolo, ma alla fine abbiamo risolto tutto e siamo state contente del nostro lavoro.”

Gruppo 2.

Viaggio al centro della cellula vegetale

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Nucleo: palla di gomma Citoplasma: gelatina non commestibile

Organelli: pasta modellabile di vari colori e perline Parete cellulare: spugne grandi e sottili

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“Abbiamo avuto dei problemi con la gelatina perché tende ad ammuffire e per questo motivo l’abbiamo rifatta più volte. Il lavoro ottenuto ha soddisfatto tutti i componenti del gruppo di lavoro.”

Viaggio nelle VENE Le cellule che scorrono nel nostro sangue A cura di Marco Frison, specializzando in Pediatria (Università di Padova)

Più o meno 400 anni fa, in Olanda, viveva un signore di nome Antoni Van Leeuwonhoek. Antoni passava un sacco di tempo chino sul suo tavolo di lavoro ad osservare un’infinità di cose minuscole, dagli occhi degli insetti alla coda dei girini. Un bel giorno pensò di mettere a fuoco con il suo microscopio una goccia di sangue e... vide tantissimi oggetti rotondi dal contorno rosso: li chiamò globuli rossi.

Dentro il sangue Il sangue è formato da una parte liquida, fatta da acqua e altre sostanze disciolte in essa, e da una parte che chiamiamo “corpuscolata”, perché al microscopio appare come costituita da corpuscoli: sono le cellule del sangue, che possiamo descrivere in tre tipi.

Globuli rossi: i portatori di ossigeno I globuli rossi sono le cellule più numerose e portano l’ossigeno a tutte le altre cellule. Possono farlo grazie a una proteina che si chiama emoglobina. Questa proteina contiene ferro, un elemento che le consente di formare un legame chimico con l’ossigeno. Quando il ferro si lega con l’ossigeno assume un bel colore rosso. Lo stesso fenomeno si può osservare quando gli oggetti metallici (che contengono ferro) si arrugginiscono a contatto con l’aria (che contiene ossigeno).

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I T N E T T I M RICE-TRAS O L L E V R E C L NE I segreti dei neuroni A cura di Kira Karelina (redazione) Noi scopriamo il mondo esterno grazie ai nostri sensi e le cellule che ci permettono di fare questo sono i neuroni, cioè le unità che formano il sistema nervoso. In pratica sono le cellule del nostro cervello!

Il neurone è una cellula che riceve informazioni dall’esterno e le trasmette all’interno del corpo. La sua forma assomiglia ad un albero.

Ogni neurone è collegato a migliaia di altri neuroni tramite l’assone e i dendriti.

I dendriti ricevono i segna-

L’assone trasmette i segnali agli altri neuroni

Il segnale viene passato agli altri neuroni da qui

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LA LA BUFA

È vero che usiamo solo un po’ di CERVELLO? A cura di Fabio Masina, dottorando in Psicologia (Università di Padova)

Spesso si legge o si sente dire che “Usiamo solo il 10% del nostro cervello”, cioè che ne usiamo soltanto un po’. Questa è una credenza che i neuroscienziati (gli scienziati che si occupano del cervello) hanno smentito: è proprio falso!

Il cervello è un organo piccolo se confrontato con altri organi e tessuti del nostro corpo. Pensa che il cervello di un adulto è grande poco più di un pugno, mentre i muscoli sono quasi la metà di tutto il peso del corpo di un essere umano. Un uomo di 75 chili è formato da 30 chili di muscoli e il suo cervello pesa circa un chilo e mezzo. Eppure, anche se piccolo, il cervello consuma tanta energia quanta ne consumano i muscoli!

Perché dovremmo avere un organo così affamato di energia, se non fosse interamente attivo? Attraverso l’evoluzione il nostro cervello è diventato il più efficiente possibile e avrebbe poco senso non sfruttarlo tutto. Sarebbe come avere una velocissima bicicletta sportiva e spingerla a mano andando a piedi!

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Venter e la fabbrica delle cellule Verso la cellula artificiale?

Martina Tardivo Cellule sintetiche, cioè create in laboratorio; qualcosa di affascinante, che potrebbe trovare applicazioni utili dalla medicina all’ambiente.

E se vi dicessimo che quello a cui Max sta pensando non è del tutto impossibile?

Ebbene sì! Ci sono voluti più di 10 anni di intenso lavoro, ma nel 2010 un gruppo di ricercatori americani, guidati dallo scienziato John Craig Venter, ha raggiunto il primo importante risultato in questo campo: ha ottenuto una cellula batterica controllata da un DNA sintetico, cioè fatto in laboratorio.

Ma vediamo nel dettaglio cosa hanno fatto questi scienziati. Innanzitutto hanno scelto due batteri molto simili tra loro: il Mycoplasma mycoides e il Mycoplasma capricolum (che nomi, vero?).

Con il computer hanno studiato il genoma, ovvero il DNA, del primo batterio, per comprendere come è fatto e quale ruolo hanno i diversi geni. Successivamente, sempre al computer, hanno ridisegnato il DNA del batterio, cancellando alcuni geni considerati non fondamentali e sostituendone altri.

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Storia del microscopio e della cellula da colorare A cura di Claudio Bassot, dottorando in Bioscienze e Biotecnologie (Università di Padova)

Il microscopio è quello strumento che ci permette di vedere cose molto piccole, microscopiche appunto.

L’invenzione del microscopio che conosciamo oggi la dobbiamo ad un signore con uno strano nome, Antoni van Leeuwenhoek vissuto in Olanda alla fine del 1600. Antoni, era un commerciante di stoffa che aveva un problema: per riconoscere la qualità delle stoffe che comprava e vendeva doveva guardare da vicino i piccolissimi fili che le componevano e gli serviva uno strumento che glieli potesse far vedere meglio. Antoni sapeva anche fabbricare il vetro e imparò a fare delle lenti di vetro molto sottili, che poi montava su un dei supporti di metallo. Guardando attraverso la lente di vetro, simile a quella degli occhiali ma più piccola, riusciva a vedere gli oggetti ingranditi.

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MASCHIO O FEMMINA? Nettie Stevens e i cromosomi sessuali A cura di Ilaria Ampollini, dottore di ricerca in Storia della Scienza (Università di Trento) Anno 1896: Nettie Marie Stevens ha 35 anni quando decide di lasciare il lavoro di insegnante e di iscriversi all’Università di Stanford per studiare biologia. È una scelta coraggiosa: a fine Ottocento, erano pochissime le donne che riuscivano a laurearsi e ancor meno erano quelle che si dedicavano a materie scientifiche.

Nonostante tutte le difficoltà di un percorso inconsueto, la Stevens in breve tempo conclude gli studi e inizia a fare ricerca in laboratorio, ottenendo ben presto dei risultati fondamentali: a lei dobbiamo una delle intuizioni più brillanti nella storia della genetica. Osservando al microscopio alcuni insetti, tra i quali anche il moscerino della frutta, Nettie si accorse che una coppia di cromosomi variava dai maschi alle femmine. Comprese allora che proprio quella coppia di cromosomi doveva determinare il sesso delle specie animali: la coppia XX determinava il sesso femminile, la coppia XY quello maschile. La scoperta, dibattuta a lungo tra i colleghi, non le venne però riconosciuta: ne fu attribuita la paternità a Thomas Nutt Morgan, che grazie a questo vinse il Nobel nel 1933.

Zoom su... i cromosomi I cromosomi, nel nucleo delle nostre cellule, sono fatti di DNA. Potremmo immaginare i cromosomi come minuscole valigie, piene zeppe di tutte quelle preziose informazioni, che ci fanno essere come siamo: maschi o femmine, alti o bassi, con gli occhi blu o gli occhi neri...

Quali moscerini?

La Drosophila, meglio conosciuto come “moscerino della frutta”, è una delle specie più usate dai biologi per le osservazioni al microscopio, soprattutto nella genetica. È un insetto molto piccolo, facile da allevare, si riproduce velocemente e ha solo 4 coppie di cromosomi (l’uomo ne ha 23!), quindi è facile da studiare.

I cromosomi al microscopio! A sinistra c’è il cromosoma Y e a destra il cromosoma X

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UN PREMIO A Z N E I C S A PER L Agnese Sonato Il Premio Oscar è per il miglior film, il Premio Pulitzer riguarda giornalismo, musica e successi letterari… la scienza invece riceve il Premio Nobel.

Alfred Bernhard Nobel

La medaglia d’oro con il viso di Alfred

Il Premio è stato voluto dal chimico svedese Alfred Bernhard Nobel come cosa da fare dopo la sua morte nel 1896. Fu così che nel 1901 vennero assegnati i primi Premi Nobel per la chimica, la fisica, la medicina, la letteratura e la pace. Nel 1969 fu aggiunto il Premio Nobel per l’economia.

I premiati sono fisici, chimici, medici, letterati, economisti e persone che si lavorano in opere per la pace che hanno fatto i più importanti studi e scoperte nell’anno in corso.

Anche se il premio viene assegnato a ottobre, la cerimonia in cui viene consegnato ai vincitori è il 10 dicembre di ogni anno, a Stoccolma (in Svezia). Il Premio Nobel per la pace però, viene consegnato a Oslo (in Norvegia), sempre il 10 dicembre.

Ricordiamoci che...

Anche se il premio viene dato a persone singole, le scoperte spesso sono frutto del lavoro di un gruppo di persone che si sono impegnate per molti anni prima di poter arrivare così in

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ce? n i v i s Cosa Circa 900 mila euro e si diventa molto importanti!

Fenomeni e segreti della TERRA! Maggio 2017

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