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Scienzaonline
Mercoledì, 06 Dicembre 2017 02:46

Osservato lo stato vetroso della luce

transizione della luce dallo stato fluido (a sinistra) a quello vetroso (a destra) come osservata tramite la distribuzione nello spazio di intensità luminosa

Un gruppo di ricerca di Sapienza, Isc-Cnr e Università di Gerusalemme ha osservato una nuova fase per la propagazione luminosa caratterizzata da proprietà tipiche dello stato vetroso. La ricerca pubblicata su Nature Communications

La luce è composta da fotoni, particelle elementari che generalmente non interagiscono tra loro tanto intensamente da dare luogo a fasi collettive quali quella liquida o solida, come avviene invece per la materia. Nella fisica moderna la comprensione delle fasi collettive è di particolare rilevanza nei cosiddetti sistemi disordinati o complessi, quelli cioè che presentano molteplici modalità d’interazione. Uno dei concetti più paradigmatici e affascinanti della complessità è quello secondo il quale più copie identiche di un sistema disordinato possono mostrare comportamenti completamente differenti tra loro: teorizzato da Giorgio Parisi, tale fenomeno è noto come rottura di simmetria delle repliche e definito come fase vetrosa di un sistema disordinato, poiché caratterizzato da proprietà tipiche dello stato vetroso.

Un gruppo di ricercatori di Sapienza Università di Roma, dell’Istituto sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Isc-Cnr), e della Hebrew University of Jerusalem, coordinato da Eugenio Del Re e Claudio Conti, ha osservato per la prima volta la rottura di simmetria delle repliche per onde luminose che si propagano non linearmente in un mezzo disordinato. La ricerca è pubblicata sulla rivista Nature Communications. “L’emergere di uno stato vetroso della luce è reso possibile dalla forte interazione disordinata che regola le onde elettromagnetiche quando viaggiano in particolari materiali. Per mettere in luce il fenomeno abbiamo pertanto studiato la propagazione di fasci laser in un sottilissimo film di materiale ferroelettrico disordinato e fotorifrattivo, dove i diversi raggi luminosi si influenzano fortemente ed in modo complesso tra loro”, spiega Davide Pierangeli del Dipartimento di fisica di Sapienza. “Con questa abbiamo confermato come realizzazioni analoghe del sistema possano avere proprietà completamente diverse, pur nelle medesime condizioni sperimentali”. “Si tratta di una importante verifica fotonica della teoria dei sistemi disordinati. Questo studio dimostra l’universalità del fenomeno di rottura di simmetria delle repliche per onde classiche”, prosegue Claudio Conti, direttore dell’Isc-Cnr. “La scoperta di una fase vetrosa per la luce apre prospettive uniche per lo studio sperimentale di quei fenomeni complessi che raramente trovano una realizzazione in condizioni di laboratorio controllate”, conclude Eugenio Del Re del Dipartimento di fisica di Sapienza. “La fisica dei sistemi disordinati ha infatti implicazioni enormi nella biologia, nelle neuroscienze, nelle dinamiche sociali, nelle nanotecnologie e nello sviluppo di nuovi materiali”.

Pubblicato in Fisica
 
Un gruppo di ricerca del Dipartimento di Biologia e biotecnologie della Sapienza ha reinterpretato una delle più importanti ipotesi sull’ereditabilità dei caratteri morfologici anomali, acquisiti a seguito di stress ambientali. Lo studio, finanziato dall’Istituto Pasteur Italia – Fondazione Cenci Bolognetti e da Epigenomics Flagship Project EpiGen, è pubblicato sulla rivista Genetics Nonostante la “generale” condivisione della teoria darwiniana sulla selezione naturale, la comunità scientifica non ha mai completamente abbandonato le ipotesi di apparente eredità di caratteri acquisiti per effetto di fattori ambientali. Il gruppo di ricerca del Dipartimento di Biologia e biotecnologie “Charles Darwin”, formato da Laura Fanti, Lucia Piacentini, Ugo Cappucci, Assunta M. Casale e Sergio Pimpinelli, ha osservato il fenomeno mediante esperimenti condotti su moscerini della frutta Drosophila melanogaster. I risultati dello studio, selezionato per il F1000Prime, sono pubblicati sulla rivista Genetics.

Già negli anni ’40 Conrad Waddington aveva sottoposto durante la metamorfosi i moscerini a uno shock termico; questi, nella fase adulta mostravano caratteri morfologici anomali, dopo cicli ripetuti di stress a ogni generazione, tali caratteri divenivano ereditabili, cioè venivano trasmessi alle generazioni successive anche in assenza di stress. Mentre Waddington aveva ipotizzato che i caratteri anomali non fossero acquisiti a seguito dello stress ambientale, ma che fossero dovuti a una variabilità genetica pre-esistente, ovvero che ci fossero caratteri criptici già presenti nel genoma dei moscerini, il team della Sapienza è giunto a una nuova spiegazione. Utilizzando le nuove tecnologie molecolari che fanno uso del sequenziamento del DNA, i ricercatori hanno dimostrato che queste anomalie sono dovute a cambiamenti ex-novodel genoma, a seguito dello stress. Infatti, lo stress da calore può causare sia rotture nel DNA, e quindi la perdita di geni, sia il movimento di elementi trasponibili, ovvero di particolari sequenze che hanno la capacità di “saltare” da una parte all’altra del genoma, provocando mutazioni. Pertanto, l’eredità dei caratteri anomali a seguito dello shock non è dovuta a una variazione criptica presente nel genoma, ma a meccanismi di mutagenesi.

“Questo modello – spiega Laura Fanti – ha importanti implicazioni evolutive. I cambiamenti ambientali possono indurre negli organismi modificazioni adattative non ereditarie – attraverso i cosiddetti meccanismi epigenetici – ma anche mutazioni nelle loro cellule germinali con il conseguente aumento della variabilità genetica”. Le variazioni fenotipiche, comparse in conseguenza di uno stress ambientale (sottoposto durante una fase critica dello sviluppo), possono infatti essere “incorporate” nel patrimonio genetico dell’organismo biologico mediante induzione e selezione di varianti geniche corrispondenti, cosicché tali varianti continueranno a essere prodotte anche in assenza di qualsiasi stimolo esterno. Reinterpretare la stabilizzazione dei caratteri adattivi per mezzo della selezione naturale significa proporre un nuovo meccanismo di evoluzione, all’interno però di una cornice darwiniana. “La comprensione dei meccanismi evolutivi che hanno portato alla comparsa di tutte le forme di vita esistenti sul pianeta – conclude Laura Fanti – è importante perché ci offre la possibilità di comprendere i cambiamenti attuali e prevedere quelli futuri, permettendoci di compiere scelte opportune per la salvaguardia dell’ambiente e anche della nostra salute”.

Pubblicato in Medicina

Il consumo di suolo, la sua perdita a causa della trasformazione di aree agricole e naturali con la costruzione di edifici, infrastrutture o altre coperture artificiali, viaggia a una velocità di circa 3 metri quadrati al secondo, poco meno di 30 ettari al giorno, secondo gli ultimi dati pubblicati dall’ISPRA nell’ultimo rapporto nazionale sul consumo di suolo. Negli ultimi sei mesi analizzati (novembre 2015/maggio 2016), le nuove coperture artificiali hanno riguardato ulteriori 50 chilometri quadrati di territorio.  Per aumentare la consapevolezza dell’importanza di questa risorsa ambientale, si è deciso di celebrare il 5 dicembre la giornata mondiale del suolo, una risorsa preziosa da cui dipende la nostra stessa sopravvivenza, ma anche una risorsa fragile, nascosta e non rinnovabile, il cui valore è poco riconosciuto dalla società. L’ISPRA, che pubblica annualmente il Rapporto sul consumo di suolo, ha deciso di celebrarlo con un videomessaggio in cui quattro testimonial impegnati su vari fronti in questa battaglia, dicono la loro e ci invitano a stare attenti al suolo che consumiamo.

Oggi il suolo è minacciato da pressioni naturali e antropiche crescenti che stanno degradando, spesso in maniera irreversibile, le sue insostituibili funzioni produttive, ambientali e socio-culturali. La tutela del suolo, del patrimonio ambientale, del paesaggio e il riconoscimento del valore del capitale naturale sono compiti e temi che ci richiama l’Europa, e sono ancor più fondamentali per noi, alla luce delle particolari condizioni di fragilità e di criticità del nostro Paese.  Il consumo di suolo non possiamo permettercelo neanche dal punto di vista strettamente economico; le stime ISPRA evidenziano come il consumo di suolo degli ultimi quattro anni abbia portato a maggiori costi, a causa di servizi ecosistemici non più assicurati da un territorio ormai artificializzato, che sono valutati tra i 600 e gli 900 milioni di Euro l’anno.

 

Link allo spot:

http://tv.isprambiente.it/index.php/2017/12/04/stop-al-consumo-di-suolo-in-italia-2/

 

Link al Rapporto ISPRA sul consumo di suolo:

http://www.isprambiente.gov.it/it/ispra-informa/area-stampa/dossier/consumo-di-suolo-2017

Pubblicato in Ambiente

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