Chimica e archeologia

Reading Time: 1 minute

Chimica e archeologia

Sapevate che l’indaco è un colorante conosciuto fin dall’antichità? È la molecola rappresentata nella figura inserita a corredo di questa nota. Si ottiene per fermentazione e successiva ossidazione delle foglie di una pianta [1]. È una molecola dal caratteristico colore blu brillante utilizzata oggi per produrre il colorante usato per i jeans.

È noto che l’uso di questo colorante sia iniziato in Asia circa 4000 anni fa per arrivare poi anche nei paesi del bacino del Mediterraneo [2].

È notizia di qualche ora che un team di studiosi di università Statunitensi ed Europee ha analizzato i tessuti ritrovati in una zona del Nord del Perù scoprendo che essi erano stati colorati di blu usando proprio l’indaco noto da circa quattro millenni in Europa ed Asia [2, 3].

La novità non è il ritrovamento di questi tessuti di per sé già importante per comprendere usi e costumi delle popolazioni locali, né tantomeno il fatto che la colorazione blu è dovuta all’uso di un colorante molto noto. La novità è nel fatto che la radiodatazione al 14C ha mostrato che i tessuti erano databili a circa 6000 anni fa.

In altre parole le indagini chimico fisiche hanno consentito di spostare indietro di 2000 anni l’uso di questo colorante per tessuti la cui applicazione fino ad ora si pensava molto più recente e tipica delle popolazioni Asiatiche e Mediterranee. Invece, a quanto pare i popoli dell’età precolombiana sono stati “chimici” più innovativi rispetto a quelli Asiatici e Mediterranei in quanto erano a conoscenza della tecnologia dell’indaco molto tempo prima di quanto riportato in tutti i libri di chimica dei coloranti.

Direi che la chimica a supporto dell’archeologia lascia venir fuori informazioni veramente intriganti e consente di aprire scenari storici veramente sorprendenti.

Letture consigliate

[1] http://www.chimicare.org/blog/metodi-e-approcci/527/

[2] http://www.sciencemag.org/…/blue-your-blue-jeans-may-have-o…

[3] http://advances.sciencemag.org/con…/…/e1501623.full.pdf+html

Perché ci sono individui che non sanno arrotolare la lingua?

Reading Time: 2 minutes

Perché ci sono individui che non sanno arrotolare la lingua?

Quando ero un ragazzino giocavo con i miei amici a chi sapeva arrotolare la lingua. È un giochetto da bambini, ma solo adesso ho scoperto che, in realtà, questo giochetto si basa su delle complesse caratteristiche genetiche.

Alle medie mi fu spiegato dal professore di scienze che questa capacità dipende dalla presenza o dall’assenza di una proteina. Non mi ricordo se mi sia mai stato detto che tipo di proteina. Oggi ci ripensavo e, mentre lo facevo, ho attivato il mio senso critico e ho concluso che se mi è mai stata detta una cosa del genere (sono quasi cinquantenne e le scuole medie le ho frequentate una quarantina di anni fa per cui i ricordi non solo sono lontani, ma sono anche distorti), essa era una sciocchezza. Ho deciso, allora, di togliermi la curiosità e di utilizzare i mezzi che quaranta anni fa non esistevano: il web. L’unica risposta sensata che sono riuscito a trovare è riportata nel riferimento [1] dove si citano studi circostanziati nei quali sono state date delle risposte articolate alla domanda di questa nota.

A quanto pare nei pochi studi pubblicati tra gli anni 40 e 70 del secolo scorso si è evidenziato che non tutti sono capaci di arrotolare la lingua. Questa è un’azione che viene imparata tra i 6 ed i 12 anni. Superato questo intervallo non ci si riesce più se non con grande difficoltà. Gli studi suddetti sembrano dimostrare che la capacità di imparare ad arrotolare la lingua dipenda da una precisa predisposizione genetica che non è legata ad un solo gene ma ad una complessa interazione che coinvolge geni differenti. Inoltre, dall’analisi di questa capacità fatta su gemelli monozigoti, è apparso che oltre a fattori genetici ci siano anche fattori ambientali di cui tenere conto.

Lo studio più recente, in base a quanto riportato in [1], sembra essere del 1971. Da allora sembra non sia stata prodotta altra letteratura in merito per cui al momento non si conoscono i geni coinvolti e non si sa quale tra i due fattori, quello genetico e quello ambientale, sia il più importante nella capacità di arrotolare la lingua.

È importante saper arrotolare la lingua? No, certamente. Ma mi sono tolto una curiosità.

Riferimenti

[1] http://ulisse.sissa.it/chiediAUli…/domanda/…/Ucau091017d001/

Le proprietà dell’azoto liquido e l’effetto Leidenfrost

Reading Time: 2 minutes

Le proprietà dell’azoto liquido e l’effetto Leidenfrost

L’azoto (N) è un elemento della tavola periodica che non esiste come tale in natura. Infatti, lo si trova sempre legato a qualche altro atomo. La forma più comune è l’azoto molecolare (N2) in cui due atomi di azoto sono legati a formare una delle molecole più stabili esistenti sulla Terra.

Per i più curiosi, la quantità di energia che è necessaria utilizzare per rompere il legame di N2 è di circa 1000 kJ/mol.

L’azoto molecolare è il gas più abbondante nell’aria che respiriamo dal momento che ne costituisce circa il 79% in volume [1].

L’azoto molecolare può essere “costretto” in forma liquida e conservato in opportuni contenitori. Questa forma di azoto trova tante applicazioni, prime tra tutte in cucina come riportato nel blog di Dario Bressanini [2], in medicina (ovvero nella criomedicina, come quella che serve per rimuovere le verruche), nella crioconservazione (per esempio per conservare campioni biologici come lo sperma) oppure per generare effetti scenici come la nebbia artificiale.

Maneggiare azoto liquido richiede estrema cautela. La sua temperatura è di circa – 200°C per cui, senza precauzioni, può provocare ustioni molto gravi come quelle che ha subito una ragazza inglese che ha bevuto un cocktail fatto con azoto liquido [3]. Avendo una temperatura di ebollizione molto bassa, nel momento in cui entra a contatto con sistemi a temperatura ambiente evapora velocemente generando nebbia. Tuttavia alte concentrazioni di azoto gassoso, ottenute in seguito alla rapida evaporazione di quello liquido, sono molto pericolose e provocano asfissia, coma e morte come accaduto a degli sprovveduti che qualche anno fa versarono alte quantità di azoto liquido in una piscina [4].

Ma il comportamento più interessante dell’azoto liquido è legato all’effetto Leidenfrost [5]. Molto semplicemente, l’azoto liquido versato sul pavimento (come nella figura a corredo di questa nota) evapora rapidamente producendo un cuscinetto gassoso che tiene sollevate gocce di azoto liquido dal pavimento consentendone il rotolamento in tutte le direzioni fino a che non scompaiono completamente sotto forma di gas. Questo effetto è anche quello che ci consente di immergere una mano nel liquido freddo (a circa -200°C) senza conseguenze di alcun tipo. Infatti la differenza di temperatura tra l’azoto liquido e la mano fa in modo che una pellicola di azoto gassoso avvolga quest’ultima impedendo il contatto diretto con il gas liquido e prevenendo le gravi ustioni.

Se avete voglia di vedere le interessanti conseguenze dell’effetto Leidenfrost, potete cliccare sul link qui di seguito: https://www.youtube.com/watch…

Riferimenti

[1] http://www.chimica-online.it/downl…/formula-chimica-aria.htm

[2] http://bressanini-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.…

[3] http://www.corriere.it/…/cocktail-azoto-liquido-stomaco_09a…

[4] http://youmedia.fanpage.it/video/aa/UcGA1eSwFp5NZrIk

[5] https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Leidenfrost

Il comportamento dei metalli alcalini

Reading Time: 2 minutes

Il comportamento dei metalli alcalini (Na e K)

Fin da quando uno studente di chimica mette piede in laboratorio, si ricevono precise istruzioni sul modo di comportarsi per evitare di fare danni prima di tutto a se stessi e poi agli altri. Una delle prime raccomandazioni è quella di evitare di mettere i metalli alcalini, come sodio (Na) e potassio (K), a diretto contatto con l’acqua. Questo perché nel momento in cui questi due metalli “sentono” l‘acqua danno luogo ad una reazione molto pericolosa. Cosa accade sotto l’aspetto chimico? Semplicemente questo:

2X + 2H2O -> 2XOH + H2 (dove X = Na oppure K)

Sembra banale, vero? In effetti lo è. Sia il sodio che il potassio metallici reagiscono ossido-riduttivamente per formare idrossido di sodio (o potassio) ed idrogeno gassoso. La pericolosità della reazione è legata al fatto che essa è fortemente esotermica (ovvero produce tanto calore). Il calore sviluppato consente la combustione dell’idrogeno. Se non si utilizzano le opportune precauzioni, si rischia che le fiamme generate dalla combustione dell’idrogeno possano provocare gravi ustioni (ed in effetti questo è veramente accaduto ad uno dei tecnici di laboratorio quando lavoravo a Portici qualche anno fa). Se volete vedere quello che accade basta cliccare sul seguente link: https://www.youtube.com/watch?v=Kx6JbhQcYS0

Affasciante, vero? e molto scenografico.

Recentemente un team di ricercatori della Repubblica Ceca e della Germania ha studiato quanto accade in acqua ed atmosfera inerte (ovvero in assenza di ossigeno) quando una lega di sodio e potassio viene posta “gentilmente” a contatto con l’acqua [1]. Avendo usato atmosfera inerte, i ricercatori hanno impedito la combustione dell’idrogeno. Tuttavia, attraverso un filmato in slow motion e la spettroscopia IR, hanno constatato che quando sodio e potassio metallici entrano in contatto con l’acqua si sviluppano degli elettroni idratati [2] responsabili di una bellissima colorazione azzurra visibile ad occhio nudo. Man mano che la reazione procede si passa ad un rosso incandescente e parte dei metalli evapora. Si forma a questo punto una goccia di idrossido di sodio/potassio trasparente che “galleggia” sull’acqua grazie all’effetto Leidenfrost [3] (si veda la foto a corredo di questa nota). Man mano che la temperatura si abbassa, la goccia trasparente “scoppia” e si forma una soluzione omogenea di idrossido di sodio (e potassio)

Riferimenti

[1] http://onlinelibrary.wiley.com/…/10…/anie.201605986/abstract

[2] http://onlinelibrary.wiley.com/…/10.1002/anie.201006521/full

[3] https://www.facebook.com/RinoConte1967/posts/1855448358010025:0

Altre letture

http://cen.acs.org/…/i35/Liquid-alkali-metal-alloy-floats.h…

Pillole di scienza. Le matite copiative

Reading Time: 2 minutes

Pillole di scienza: le matite copiative

Oggi 4 dicembre 2016 siamo chiamati alle urne per votare a favore o contro la riforma costituzionale proposta dal Parlamento Italiano.

Questa pagina è di carattere scientifico, quindi lascio fuori ogni considerazione inopportuna di carattere politico per concentrarmi unicamente su un aspetto scientifico che sta venendo fuori nelle ultime ore. Spero si tratti di bufale, ma sembra che alcuni personaggi famosi noti al grande pubblico stiano facendo mettere nei verbali delle commissioni presenti nei seggi elettorali che le matite copiative non siano indelebili. Questi personaggi farebbero meglio a fare il loro mestiere piuttosto che esacerbare gli animi, già di loro esacerbati, e fare figuracce da nulla mettendo in piazza la loro crassa ignoranza.

Le matite, in genere, sono dei bastoncini di legno con un’anima di grafite. La grafite è materiale carbonioso fatto da piani aromatici collegati tra loro da deboli interazioni di Van der Waals. Per effetto dello sfregamento su un foglio di carta, i legami di Van der Waals si rompono ed una traccia carboniosa è lasciata sul foglio di carta.

Le matite copiative che si usano nei seggi elettorali sono bastoncini di legno in cui l’anima non è fatta solo di grafite, ma contiene anche dei coloranti idrosolubili come, per esempio, violetto di metile, violetto cristallino, fucsina, rodamina, safranina,crisoidina, auramina, verde malachite, blu di metilene, bruno bismark. A seconda dei colori che si desiderano, si utilizzano uno o più dei vari coloranti in miscela. Quando la matita viene sfregata sul foglio di carta, non lascia solo una traccia carboniosa di tipo grafitico, ma anche del colorante. Mentre la traccia carboniosa può essere eliminata per abrasione, il colorante no. Quest’ultimo può essere eliminato solo con l’acqua, ma lascia una macchia indelebile che prova l’avvenuta manomissione della scheda elettorale.

In definitiva, cari personaggi famosi, fareste meglio ad imparare un po’ di chimica prima di addentrarvi in figuracce in merito alla non indelebilità delle matite copiative e ad eventuali complotti del tutto inesistenti.

Per saperne di più

https://unpodichimica.wordpress.com/…/…/24/matita-copiativa/

Pillole di scienza. Intolleranza al lattosio (Parte II)

Reading Time: 2 minutes

Tempo fa ho scritto una nota sull’intolleranza al lattosio [1] in cui ho evidenziato che essa è dovuta all’assenza di un enzima (la lattasi) che è in grado di scindere il legame glicosidico che unisce glucosio e galattosio a formare la molecola anzidetta. La conseguenza di questa deficienza è l’insorgere di meteorismo, distensione addominale, digestione lenta, stanchezza, pesantezza di stomaco, senso di gonfiore gastrico e forti crampi in seguito ai processi di fermentazione a carico del lattosio che avvengono nel nostro stomaco [1].

Oggi completo la nota evidenziando come l’intolleranza non sia distribuita in modo uniforme tra le popolazioni del pianeta. Infatti, come indicato nella mappa a corredo di questa nota, ci sono popolazioni che riescono a “digerire” il lattosio come quelle del Nord Europa e dell’Nord-Est Asiatico, ed altre che mostrano una elevata intolleranza come quelle del Sud-Est Asiatico (le zone rosse o tendenti al rosso nella mappa indicano forte intolleranza, le zone verdi bassa intolleranza).

Circa 9000 anni fa l’uomo ha cominciato la domesticazione degli animali sviluppando, tra le tante cose, la pastorizia. Questa attività ha reso disponibile in grandi quantità anche agli adulti un alimento molto nutriente (il latte) utilizzato principalmente dai neonati prima dello svezzamento.

Indagini condotte su resti fossili datati tra i 3000 e gli 8000 anni fa, hanno dimostrato inequivocabilmente che la tolleranza/intolleranza al lattosio è legata proprio alla pastorizia [2]. Quelle popolazioni che hanno sviluppato prima la pastorizia risultano anche oggi più tolleranti al lattosio. Quelle popolazioni che, invece, hanno sviluppato più tardi la pastorizia hanno una capacità di digerire il lattosio più bassa [3].

La lattasi è un enzima prodotto grazie all’azione di un gene presente nel nostro DNA. La produzione di questo enzima richiede un lavoro biochimico enorme, per cui se il latte non è facilmente disponibile, come quando siamo in età pre-svezzamento, il gene per la produzione dell’enzima anzidetto viene disattivato. In altre parole, il nostro metabolismo, piuttosto che consumare risorse per produrre una molecola sotto utilizzata per mancanza di latte, preferisce chiudere l’attività e dedicare le proprie risorse alla produzione di sistemi molecolari più utilizzati e, di conseguenza, più utili al sostentamento della vita. Ecco perché da adulti noi possiamo risultare intolleranti al lattosio.

Il metabolismo delle popolazioni nelle quali il latte viene consumato in abbondanza anche da adulti perché facilmente disponibile, trova conveniente, sotto il profilo energetico, continuare a produrre la lattasi determinando, quindi, una maggiore tolleranza al disaccaride citato.

La presenza/assenza della lattasi nell’organismo umano è un bellissimo esempio di co-evoluzione genetico-culturale. In altre parole lo sviluppo puramente “culturale” della pastorizia, ha permesso l’adattamento e, quindi, l’evoluzione di popolazioni atte a digerire un alimento altamente nutriente.

Riferimenti

[1] https://www.facebook.com/RinoConte1967/photos/a.1652785024943027.1073741829.1652784858276377/1851447868410074/?type=3

[2] https://it.wikipedia.org/wiki/Pastorizia

[3] https://www.facebook.com/RinoConte1967/posts/1897417257146468

Notizie dal mondo scientifico. Mais antico e mais moderno

Reading Time: 2 minutes

Quante volte sentiamo dire che i sapori di una volta erano migliori? Quante volte siamo costretti ad ascoltare che ciò che esisteva in passato era di gran lunga più “sano” di ciò che mangiamo oggi? Quante volte sentiamo dire che ciò che è naturale è certamente migliore di quanto otteniamo dall’agricoltura tradizionale?

Un lavoro appena pubblicato su Current Biology (una rivista molto accreditata con IF di 8.983 per il 2015) rivela che il corredo genetico del mais (Zea mays L. ssp. mays) di 5310 anni fa è del tutto simile a quello del mais moderno [1] ed è molto differente dal mais selvatico che è quello che oggi potrebbe essere indicato come “naturale” e, per questo, più salubre secondo l’accezione comune del concetto di “naturale”. In realtà, ciò che rende il mais domestico qualitativamente migliore rispetto a quello selvatico è la presenza di un gene che impedisce la formazione di un tegumento duro e, di conseguenza, difficile da mangiare e quella di un gene che impedisce alle pannocchie di sgretolarsi per effetto della maturazione. La caratterizzazione del genoma del mais evidenzia come fin dall’antichità (stiamo parlando di oltre 5000 anni fa) l’intento dell’uomo è stato quello di selezionare le caratteristiche genetiche per produrre alimenti facilmente digeribili e dalla elevata produttività; questo è esattamente ciò che ancora oggi facciamo con tecniche certamente diverse e più efficienti in termini economici e temporali [2].

Non esiste un prodotto “naturale” migliore di uno ottenuto mediante l’attività antropica; non esiste un sapore antico migliore di uno moderno. Questa tipologia di pensiero si basa su niente altro che il desiderio inconscio di ritrovare la spensieratezza di quando eravamo “piccoli” e senza alcuna responsabilità: i sapori di una volta diventano il nostro Paradiso perduto.

Riferimenti

[1] Ramos-Madrigal et al. (2016), Genome Sequence of a 5,310-Year-Old Maize Cob Provides Insights into the Early Stages of Maize Domestication, Volume 26, Issue 23, p 3195–3201, dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.09.036

[2] https://www.facebook.com/RinoConte1967/posts/1882838181937709

Notizie dal mondo scientifico. Cervello fossile

Reading Time: 1 minute

Non c’è che dire! Quando camminate per sentieri e valli dove esiste una buona possibilità di trovare fossili, fate molta attenzione perché potreste ritrovarvi tra le mani un reperto molto interessante di cui potreste non capire l’importanza scientifica. Se possibile fate ispezionare il vostro reperto da esperti…a meno che non siate voi stessi degli esperti paleontologi. È appena apparsa la notizia che l’impronta fossile del cervello di un dinosauro è stata individuata in un ciottolo. Questa è una scoperta molto importante perché dallo studio delle caratteristiche di questo cervello fossile si potrebbero capire quali sono le vie evolutive che hanno portato ad uccelli e coccodrilli. Sembra infatti che questo cervello fossile assomigli proprio a quello di uccelli e coccodrilli.

La notizia per intero con i riferimenti al lavoro pubblicato è al seguente link:

http://www.sciencemag.org/…/dinosaur-s-brain-preserved-pebb…

Nascita di una nuvola di ghiaccio

Reading Time: 1 minute

Nascita di una nuvola di ghiaccio

Quando si studia la chimica analitica, una delle cose che vengono insegnate è che i processi di cristallizzazione, ovvero la transizione da una fase liquida ad una solida, avvengono per crescita progressiva del cristallo intorno ad una “gemma” che si ottiene quando prevalgono forze di aggregazione su quelle di dispersione [1].

E’ notizia appena apparsa [2, 3] che ricercatori Statunitensi sono stati in grado di filmare i primi stadi del processo di nucleazione alla base della formazione del ghiaccio. Il video molto affascinante è a questo link

Le frodi scientifiche (Parte III)

Reading Time: 2 minutes

Le frodi scientifiche (Parte III)

Ho già scritto in merito alle frodi scientifiche. Basta andare a leggere ai links riportati nei riferimenti [1] e [2]. Sono i comportamenti scorretti di scienziati, che appellare con questo aggettivo è offensivo nei confronti di chi fa onestamente il proprio lavoro, a rendere un cattivo servizio alla scienza e permettere il proliferare di pseduoscienza come antivaccinismo ed omeopatia. Nel mondo moderno in cui i non addetti ai lavori si sono allontanati dalle religioni tradizionali e pretendono dalla scienza e dagli scienziati quelle risposte certe che, in realtà, nessuno scienziato serio è in grado di dare, frodare in ambito scientifico significa solo alimentare il terreno di coltura dell’antiscientificità.

Ho appena appreso la notizia che dei colleghi di due Istituzioni pubbliche del Sud (Potenza, nella fattispecie) hanno commesso l’illecito più grave che uno scienziato potesse compiere. Tra l’altro è la prima volta che accade una cosa del genere. La fonte da cui ho tratto la notizia è al riferimento [3], ma ho controllato ed ai riferimenti [4] e [5] si trovano i fatti descritti in [3].

Cosa è accaduto?

Uno dei compiti di tutti noi coinvolti in ambito scientifico è prestarsi a fare da revisori per lavori che rientrino nel proprio ambito di competenze. E’ una grande responsabilità perché si tratta di valutare le congruenze tra i dati sperimentali e i modelli descritti, oltre che suggerire modelli alternativi a quelli proposti dagli autori. E’ un lavoro gravoso ed anonimo per il quale non si viene pagati. Più si viene richiesti per effettuare revisioni, più elevato è il nostro credito nella comunità scientifica di riferimento. In altre parole, fare da revisori è, sì, un lavoro “seccante”, ma denota che il nostro lavoro di ricerca è riconosciuto anche a livello internazionale.

Ebbene, i colleghi della Fondazione Stella Maris Mediterraneum e dell’ospedale di Lagonegro, hanno pensato bene di rifiutare un lavoro sottoposto da Michael Dansinger a Annals of Internal Medicine, di sostituire il loro nome a quello di Dansinger e di pubblicarlo su EXCLY Journal.

Nella sua normale attività lavorativa Dansinger ha scoperto il suo lavoro su cui comparivano altri nomi ed ha scritto ad Annals of Internal Medicine denunciando il misfatto.

Ritengo che questo comportamento sia veramente inqualificabile. Oltre a sporcare l’attività scientifica di tutti noi, getta l’ombra di molti dubbi sulla serietà non solo delle riviste su cui vengono inviati i lavori, ma anche sull’onestà intellettuale di chi è chiamato a fare da revisore.

Come può una persona al di fuori del mondo scientifico avere fiducia in chi fa un lavoro che dovrebbe essere alla base dello sviluppo della società? Come possiamo pretendere di alzare la voce quando non ci vengono assegnati fondi per fare ricerca? Come possiamo permetterci di suggerire in scienza e coscienza cose che non ci appartengono?

Penso che queste persone debbano essere severamente punite. La mia opinione è che dovrebbero essere allontanate dal posto che ricoprono. Sono severo? Sì. Lo sono. Non ammetto una disonestà di questo tipo. Io NON sono un loro collega. Anzi meglio: loro NON sono miei colleghi. Loro appartengono a quella piccola schiera di disonesti a cui NON appartiene la maggior parte di chi fa scienza. Purtroppo, è proprio questa piccola minoranza di disonesti che fa più rumore e opera a detrimento di uno dei lavori più affascinanti che ci sia: lo sviluppo della conoscenza umana.

Riferimenti

[1]https://www.facebook.com/RinoConte1967/photos/a.1652785024943027.1073741829.1652784858276377/1873586482862879/?type=3&permPage=1
[2]https://www.facebook.com/RinoConte1967/photos/a.1652785024943027.1073741829.1652784858276377/1843890612499133/?type=3
[3] http://motherboard.vice.com/…/plagio-scientifico-dansinger-…
[4] http://annals.org/…/dear-plagiarist-letter-peer-reviewer-wh…
[5] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5138495/