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Genetica

Scienziati usano il DNA per costruire materiali più leggeri e resistenti dell’acciaio

Pubblicato

2 anni fa

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Utilizzando una fusione non ortodossa di DNA e vetro, i ricercatori hanno sintetizzato un materiale straordinario che, sebbene al momento sia poco pratico, sostengono possa essere più forte e più leggero dell’acciaio.

 

«A parità di densità, il nostro materiale è il più resistente conosciuto», ha affermato in una nota Seok-Woo Lee, scienziato dei materiali presso l’Università del Connecticut e coautore di uno studio pubblicato sulla rivista Cell Reports Physical Science.

 

Questa eccezionale creazione è conosciuta come una struttura a nanoreticolo di vetro, e il Lee ritiene che i risultati getteranno le basi per materiali ancor più resistenti in futuro utilizzando una simile struttura.

 

Per creare un materiale resistente e leggero, gli scienziati devono pensare fuori dagli schemi. Anche materiali comuni come il ferro, che generalmente può sopportare una pressione di sette tonnellate per centimetro quadrato, sono enormemente pesanti. Un piede cubo di quella roba pesa più di 400 libbre.

 

L’acciaio rappresenta un notevole miglioramento, poiché combina ferro e carbonio per creare un metallo più resistente con all’incirca lo stesso peso. Ma cosa succede se riuscissimo ad ottenere qualcosa di molto più leggero, come, ad esempio, il Kevlar, che è cinque volte più resistente dell’acciaio?

 

In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica all’avanguardia che utilizza il DNA autoassemblante che si aggancia insieme per formare uno scheletro chimico: hanno racchiuso questa architettura del DNA in uno strato di un materiale simile al vetro spesso solo centinaia di atomi, impercettibilmente sottile.

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Può sembrare un paradosso utilizzare un materiale fragile come il vetro per questo scopo, ma i ricercatori affermano che la ragione principale per cui il vetro si frantuma facilmente è dovuta a difetti nella sua struttura, come le crepe.

 

Ma utilizzando lo scheletro del DNA su piccola scala, gli scienziati possono virtualmente eliminare quelle imperfezioni, ottenendo una struttura di nanoreticolo di vetro che non solo è forte, ma decisamente robusta.

Esso è quindi quattro volte più resistente dell’acciaio e cinque volte inferiore in densità, un traguardo fin ora mai raggiunto in questo ambito di ricerca, scrive il sito Futurism.

 

Prima che queste scoperte aprano un’era di nuovi supermateriali, queste tecniche dovranno essere drasticamente ampliate rispetto alla misurazione in atomi.

 

«La capacità di creare nanomateriali con struttura 3D progettata utilizzando il DNA e di mineralizzarli apre enormi opportunità per l’ingegneria delle proprietà meccaniche», ha affermato nella dichiarazione Oleg Gang, uno scienziato di nanomateriali della Columbia University che ha lavorato alla ricerca. «Ma è ancora necessario molto lavoro di ricerca prima di poterlo utilizzare come tecnologia».

 

Il prossimo step del team è replicare la stessa impresa costruendo l’architettura del DNA che hanno appena innovato, ma utilizzando ceramiche più resistenti al posto del vetro.

 

L’uso del DNA come materiale industriale extrabiologico è già apertamente teorizzato da anni. Ad esempio, l’archiviazione digitale dei dati del DNA – il processo di codifica e decodifica dei dati binari da e verso filamenti di DNA sintetizzati – è discusso da tempo, con il primo articolo sulla microminiaturizzazione elettronica a livello atomico-molecolare scritto nel 1964 dallo scienziato sovietivo Mikhail Neiman, che pubblicò tre paper parlando espressamente dell’uso di DNA o RNA sintetici per la registrazione, la conservazione e il recupero delle informazioni su questo tipo di molecole biologiche.

 

Uno dei primi utilizzi della conservazione del DNA è avvenuto in una collaborazione del 1988 tra l’artista Joe Davis e i ricercatori dell’Università di Harvard. L’immagine, conservata in una sequenza di DNA in E.coli, era organizzata in una matrice 5 x 7 che, una volta decodificata, formava l’immagine di un’antica runa germanica che rappresentava la vita e la Terra femminile. Nella matrice, gli uno corrispondevano ai pixel scuri mentre gli zeri corrispondevano ai pixel chiari.

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Nel 2011, George Church, Sri Kosuri e Yuan Gao hanno effettuato un esperimento che codificava un libro da 659 KB di cui Church era coautore. Sempre il pioniere della bioingegneria estrema George Church con alcuni colleghi dell’Università di Harvard aveva pubblicato un articolo in cui il DNA era codificato con informazioni digitali che includevano una bozza HTML di un libro di 53.400 parole scritto dal ricercatore capo, undici immagini JPEG e un programma JavaScript.

 

Nel 2013, un articolo condotto da ricercatori dell’Istituto europeo di bioinformatica (EBI) e presentato più o meno nello stesso periodo dell’articolo di Church e colleghi descriveva in dettaglio l’archiviazione, il recupero e la riproduzione di oltre cinque milioni di bit di dati. Tutti i file DNA riproducevano le informazioni con una precisione compresa tra il 99,99% e il 100%

 

Nel marzo 2018, l’Università di Washington e Microsoft hanno pubblicato risultati che dimostrano l’archiviazione e il recupero di circa 200 MB di dati

 

Nel giugno 2019, gli scienziati hanno riferito che tutti i 16 giga di testo della versione inglese di Wikipedia erano stati codificati nel DNA sintetico. Nel 2021, gli scienziati hanno riferito che era stato sviluppato un «DNA data writer» in grado di scrivere dati nel DNA a 18 Mbps. Sempre nel 2019 l’album del gruppo musicale trip-hop Massive Attack Mezzanine venne codificato in DNA da una società svizzera, la Turbolabs.

 

Mentre il DNA come mezzo di memorizzazione ha un enorme potenziale a causa della sua elevata densità di memorizzazione, il suo utilizzo pratico è attualmente fortemente limitato a causa del suo costo elevato e dei tempi di lettura e scrittura molto lenti.

 

La tecnologia, tuttavia, sta guadagnando interesse – specie presso l’élite.

 

Il 21 gennaio 2015, Nick Goldman dell’Istituto europeo di bioinformatica (EBI), uno degli autori originali del documento Nature del 2013, ha annunciato la Davos Bitcoin Challenge all’incontro annuale del World Economic Forum di Davos. Durante la sua presentazione, sono stati distribuiti al pubblico dei tubi di DNA, con il messaggio che ogni tubo conteneva la chiave privata di esattamente un Bitcoin, il tutto codificato nel DNA. Il primo a sequenziare e decodificare il DNA potrebbe rivendicare il bitcoin e vincere la sfida. La sfida era fissata per tre anni e si sarebbe chiusa se nessuno avesse reclamato il premio prima del 21 gennaio 2018.

 

Il premio fu vinto da uno studente belga. Accanto alle istruzioni su come richiedere il Bitcoin (memorizzate come file di testo e PDF), sono stati recuperati dal database il logo dell’EBI, il logo dell’azienda che ha stampato il DNA (CustomArray) e uno schizzo di James Joyce.

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Genetica

Scienziati cinesi creano topi fertili con due «padri»

Pubblicato

3 mesi fa

il

18 Luglio 2025

Da

Un gruppo di scienziati in Cina hanno creato topi fertili da due «genitori» maschi, un risultato salutato da alcuni come un passo avanti verso la possibilità per due uomini di avere figli geneticamente imparentati.   I ricercatori della Shanghai Jiao Tong University, guidati da Yanchang Wei, hanno combinato il materiale genetico di due spermatozoi all’interno di un ovulo privato del nucleo. Utilizzando una tecnica chiamata editing epigenomico, hanno alterato sette siti del DNA, rimuovendo così le barriere che normalmente impediscono lo sviluppo negli embrioni con soli geni paterni.   Dei 259 embrioni impiantati in topi femmina, solo due sono sopravvissuti fino all’età adulta. Entrambi erano maschi, ed entrambi hanno poi generato una prole sana, a conferma del successo dell’esperimento su due generazioni.

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Sebbene in precedenza gli scienziati fossero riusciti a produrre topi con due madri, la riproduzione con due padri si è rivelata significativamente più difficile a causa della necessità di un’ampia riprogrammazione dell’espressione genetica. Un tentativo simile all’inizio di quest’anno ha richiesto 20 modifiche genetiche per produrre topi sterili.   Al contrario, questo metodo più recente evita l’editing genetico diretto, utilizzando proteine ​​CRISPR modificate per regolare i marcatori epigenetici anziché le sequenze di DNA.   Nonostante il traguardo tecnico, gli esperti avvertono che l’applicazione di tali metodi agli esseri umani è irta di complicazioni etiche e biologiche. Christophe Galichet del Sainsbury Wellcome Centre ha avvertito che «è impensabile traslarlo agli esseri umani a causa dell’elevato numero di ovuli necessari, dell’elevato numero di donne surrogate necessarie e del basso tasso di successo». Nella fecondazione in vitro convenzionale spesso crea svariati embrioni (anche decine) per ciascun ciclo, la maggior parte dei quali vengono scartati, congelati o non sopravvivono all’impianto. Altri ancora, come sottolineato da Renovatio 21, si fondono con altri embrioni in utero conducendo al mostruoso fenomeno, in grande crescita, delle chimere umane: esseri umani che dispongono di più DNA, in quanto alcuni loro organi, compresi quelli sessuali, sono di fatto dei loro fratelli «minori» di provetta, che continuano a vivere (ed in alcuni casi a svilupparsi orrendamente) dentro il corpo del fratello «maggiore».   Esperimenti come quelli sui topi non rispondono ad alcuna legittima esigenza medica e sono «pura ingegneria sociale», volta a ridefinire la genitorialità e ad indebolire ulteriormente la struttura naturale della famiglia ha scritto su National Review il bioeticista Wesley J. Smith. I sostenitori immaginano un futuro in cui le coppie omosessuali aggirerebbero l’adozione o i donatori. I critici ribattono che un simile futuro mercificherebbe la riproduzione, cancellerebbe la maternità e priverebbe intenzionalmente i figli di una madre. Anche se alla fine le sfide tecniche venissero superate, restano interrogativi sulla sicurezza a lungo termine dell’editing dell’epigenoma e se la società sia preparata ad affrontare i costi morali di questo tipo di manipolazione riproduttiva. Come riportato da Renovatio 21, due anni fa topi con due padri erano stati prodotti ancora due anni fa con ovuli prodotti a partire da cellule staminali maschili da ricercatori dell’Università di Osaka.   La ricerca sulla modifica sessuale delle cellule va avanti molto speditamente. A fine 2022 era emerso un esperimento israeliano in cui cellule staminali maschili e femminili erano state derivate dalla stessa persona.   La frontiera per le produzione di creature con due padri o due madri – cioè, la transessualizzazione, o desessualizzane, della riproduzione umana – rimane in verità la gametogenesi, cioè la creazione sia di ovuli e sia di spermatozoi a partire da cellule qualsiasi (della pelle, delle ossa, etc.), aprendo così la possibilità di ovuli ottenuti da uomini e spermatozoi ottenuti da donne.   Esperimenti di gametogenesi sui roditori stanno avvenendo in varie parti del mondo. Più in generale, pare esservi un enorme sforzo scientifico verso i gameti artificiali.   Scienziati cinesi avevano invece ottenuto a inizio anno topi di laboratorio a partire da ovuli non fecondati, utilizzando la bioingegneria CRISPR.   Come riportato da Renovatio 21, ad agosto 2022 scienziati israeliani avevano creato un embrione di topo a partire da cellule staminali, facendolo crescere in un ectogenesi, cioè tramite un utero artificiale.

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Gli effetti sulla società umana sono impossibili da prevedere. Con la gametogenesi un uomo potrà diventare «padre» e un altro uomo la «madre», una «donna» potrà diventare «padre» creando dalle sue cellule uno spermatozoo, e poi magari si avrà anche l’incrocio allucinante per cui il «padre» è una donna e la «madre» un uomo.   Il fine, per chi segue Renovatio 21, è noto: «se la riproduzione della specie venisse rimpiazzata dalla riproduzione artificiale, i bambini nascerebbero uguali di entrambi i sessi, o indipendenti da questo fattore» (…) la tirannia della famiglia biologica sarebbe finalmente spezzata» scriveva nel libro Dialectics of Sex (1970) la pensatrice femminista Shulamith Firestone.   Vale la pena di sottolineare quale significato morale dava alla rivoluzione della riproduzione artificiale la Firestone: «il tabù dell’incesto – scriveva ancora la Firestone – attualmente serve solo a preservare la famiglia: se ci sbarazzassimo della famiglia ci sbarazzeremmo anche delle repressioni che vedono la sessualità posta in formazioni specifiche».   Ci aspetta una società artificiale, senza famiglia, scientificamente satanica. Tenendo presente questo, non possiamo non capire che l’unica risposta possibile è quella di rifiuto radicale delle biotecnologie procreative, che vanno bandite in maniera totale e castigate con punizioni draconiane.   Perché altrimenti, l’umanità – oramai sempre più cavia… – farà esattamente la fine del topo…

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Animali

Minatori trovano uno scarafaggio di 40 milioni di anni. Quanto siamo vicini al Jurassic parco?

Pubblicato

3 mesi fa

il

28 Giugno 2025

Da

Uno scarafaggio fossilizzato, risalente a un’età stimata tra i 35 e i 40 milioni di anni fa, è stato scoperto in un pezzo d’ambra nella regione russa di Kaliningrad. Lo riporta la stampa russa.

 

L’esemplare è stato rinvenuto durante la selezione manuale presso il Kaliningrad Amber Combine, un impianto gestito dal gigante tecnologico Rostech, ha annunciato giovedì l’azienda.

 

L’insetto è racchiuso in un pezzo di ambra di 41 millimetri per 21 del peso di 7 grammi. Rostech ha notato che lo scarafaggio è conservato vicino alla superficie dell’ambra, consentendo un’osservazione dettagliata di ali, zampette e testa.

 

 

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Anna Dugina, gemmologa del Kaliningrad Amber Combine (unica miniera d’ambra ufficiale in Russia), ha affermato che si tratta del più grande esemplare simile a uno scarafaggio scoperto dalla struttura negli ultimi cinque anni. Ha stimato la sua età a non meno di 35-40 milioni di anni.

 

«Lo scarafaggio era ricoperto di resina in un modo eccezionalmente fortunato», ha aggiunto. «Si trova molto vicino alla superficie dell’ambra, ma comunque abbastanza lontano dal bordo. Questo ha permesso di individuare l’inclusione durante la selezione e successivamente di levigare e lucidare la superficie senza danneggiarla».

 

Lo scienziato ha spiegato che, nonostante l’insetto sia diverso dagli scarafaggi che si trovano oggi, nelle zone tropicali vivono ancora specie simili.

 

La Kaliningrad Amber Combine è l’unica azienda al mondo che estrae l’ambra su scala industriale. L’impianto ha sviluppato metodi di estrazione unici per preservare l’integrità dei pezzi d’ambra, in particolare quelli contenenti inclusioni di flora e fauna.

 

La scoperta arricchisce la collezione del Museo regionale dell’ambra di Kaliningrad, che ospita oltre 14.000 pezzi singoli, tra cui più di 3.000 inclusioni di ambra.

 

L’ambra baltica, come quella rinvenuta a Kaliningrad, è nota per aver preservato forme di vita antiche con straordinaria precisione. La regione ospita oltre il 90% delle riserve mondiali di ambra, la maggior parte delle quali si trova nei pressi del villaggio di Yantarny.

 

La notizia solletica ovviamente la fantasia di quanti hanno veduto le pellicola della serie Jurassic Park, o libri del grande scrittore di narrativa di anticipazione Michael Crichton, dove gli insetti ematofagi conservati nell’ambra consentivano la clonazione dei dinosauri a scopo di intrattenimento, appunto nel Jurassic parco che dà titolo al franchising.

 

Jurassic parchi a parte, in Russia progetti di de-estinzione esistono anche in Russia: parliamo del programma di clonazione del mammuth, che tanto fa parlare di sé. Va notato che dietro al progetto c’è tuttavia una società statunitense, la Colossal Bioscience, e la volontà del più estremo scienziato di bioingegneria del pianeta, il George Church di cui tanto ha scritto Renovatio 21.

 

Come riportato da Renovatio 21, soggetti internazionali già pensano alla de-estinzione anche in termini culinari: ecco il progetto di un’azienda che intende vendere polpette di mammutto.

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Genetica

Mosca attacca le infrastrutture energetiche ucraine

Pubblicato

8 mesi fa

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12 Febbraio 2025

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La Russia ha condotto un’ondata di attacchi contro le infrastrutture energetiche ucraine che sostengono lo sforzo militare-industriale di Kiev. Lo dichiara il ministero della Difesa di Mosca.   In una dichiarazione di martedì, il ministero ha affermato che le sue forze hanno condotto un «attacco di gruppo utilizzando armi terrestri, aeree e marittime a lungo raggio e ad alta precisione, nonché droni d’attacco» su obiettivi nel territorio controllato da Kiev. Secondo i funzionari, gli attacchi erano diretti a «impianti di gas ed energia a supporto dell’industria della difesa ucraina, infrastrutture aeroportuali militari e siti per lo stoccaggio e la preparazione di droni d’attacco».   «Gli obiettivi degli attacchi sono stati raggiunti», si legge nella dichiarazione.

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Anche i funzionari ucraini hanno confermato gli attacchi, riconoscendo che sono stati imposti blackout temporanei localizzati per ridurre al minimo l’impatto sulla rete elettrica. Il ministero dell’Energia ha chiarito, tuttavia, che le restrizioni non avrebbero interessato i consumatori residenziali, le infrastrutture critiche o le aziende che importano più del 60% della loro elettricità.   Naftogaz, la compagnia statale ucraina del gas, ha segnalato danni agli impianti di produzione nella regione settentrionale di Poltava, aggiungendo che non ci sono state vittime. Funzionari locali hanno anche confermato che nove insediamenti nel distretto di Mirgorod sono rimasti senza fornitura di gas a seguito degli attacchi.   Nella regione di Kharkov, i droni russi hanno danneggiato linee elettriche e trasformatori, provocando blackout localizzati, ha riferito la testata ucraina Strana.ua, mentre la procura locale ha confermato che infrastrutture critiche, edifici residenziali e aziende hanno subito danni, ma non si sono verificati feriti.   Per mesi Mosca ha lanciato attacchi a lungo raggio contro installazioni militari ucraine e infrastrutture energetiche collegate alle operazioni di difesa, affermando che questi attacchi non hanno mai preso di mira i civili. Nel frattempo, la Russia ha spesso accusato l’Ucraina di condurre attacchi contro le sue infrastrutture civili, comprese le aree residenziali e gli impianti di lavorazione del petrolio in tutto il Paese.

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Immagine di Maxim Maksimov via Wikimedia pubblicata su licenza Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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