I batteri risolvono problemi

Scritto così, sembra quasi il titolo di un racconto satirico, ma in realtà è qualcosa che si sta studiando da un po' ed ha a che fare con la cosiddetta bioinformatica (o biocomputing, per essere più precisi) cellulare. L'idea dietro questa disciplina è quella di utilizzare i processi cellulari per eseguire i calcoli.
La cosa non dovrebbe sembrare troppo strana, visto che è da almeno un decennio che sento parlare di microchip realizzati con le più disparate cellule organiche. Ci sono diversi vantaggi nell'andare verso una tecnologia biologica rispetto a quella usuale a microchip. Innanzitutto una questione legata ai limiti energetici, e poi c'è la non indifferente questione del reperimento delle risorse per costruirli. Allo stato attuale, però, la tecnologia dei bio-computer è ancora agli inizi anche se il risultato ottenuto dal team di ricerca del Saha Institute of Nuclear Physics in India potrebbe essere piuttosto interessante per i futuri sviluppi in questo campo.

Scienza take away #23: giugno-luglio 2026

Vista l'assenza del Carnevale della Matematica, dopo Matematica in vacanza di ieri, ecco arrivare il nuovo appuntamento per Scienza take away. A dominare il totale degli articoli che ho scritto nel corso del mese precedente c'è, indubbiamente l'astronomia, che la fa da padrone nell'ultima uscita de Le grandi domande della vita: Questione di dimensioni. Tra Giove e universo c'è anche una piccola domanda matematica, che però era troppo piccola per inserirla in Matematica in vacanza.
E continuiamo a restare nel nostro sistema solare con la questione del riscaldamento di Marte, passo importante nella possibile futura terraformazione del pianeta rosso.

Agenzia Erba Volant

C'erano una volta i bei tempi dei blog, si dice in giro, anche di quelli scientifici. E tra gli animatori di "quella volta" c'era anche Renato Bruni con Meristemi. O Erba Volant. Era, riducendo all'osso, un blog di botanica, anche con un buon seguito, e per un po', quando finalmente iniziamo a utilizzare anche in Italia Researchblogging, fu anche una colonna di questo aggregatore scientifico, che è sostanzialmente morto anche nella sua versione originale in inglese.
Sto divagando: torniamo a Renato. Ovviamente l'esperienza del blog, che ha ormai abbandonato da circa un paio di anni, è stata un'ottima palestra per scrivere, in particolare libri. E' arrivato a tre e di questi l'ultimo ha come titolo proprio il blog da cui tutto, almeno per lui, ebbe inizio: Erba volant.

L'orologio circalunare delle iguane

A un certo punto è finita su instagram una foto con una pagina tratta da Luna 2069 di Leo Ortolani e successivamente nelle sue storie Beatrice Mautino chiede una consulenza lunare a Simone Angioni, che risponde opportunamente nelle sue storie. Questo mi ha fatto ricordare che all'inizio di quest'anno avevo scritto una lunga digressione lunare per la recensione, su Edu INAF, de La scienza del magico di Matt Kaplan. Ripropongo qui quell'estratto, legato all'orologio circalunare.

L'influenza della Luna sul sonno

Tra la fine di un anno vecchio e l'inizio di uno nuovo proliferano sempre gli oroscopi che cercano di predire come andranno i mesi a seguire per ciascun segno dello zodiaco. L'oroscopo, però, indipendentemente dal fatto che non tiene conto della precessione degli equinozi che ha modificato la posizione delle costellazioni nel cielo (e dunque anche il periodo in cui queste sono attraversate dall'eclittica, ovvero il percorso apparente del Sole nel cielo), si poggia su un assunto scientificamente difficile da accettare e dimostrare: gli astri nel cielo hanno una qualche influenza sugli eventi della nostra vita, oltre che sul nostro stesso carattere. Il fatto curioso è, però, che effettivamente ci sono due oggetti celesti che hanno influenzato e continuano a influenzare la nostra vita in maniera anche misurabile: il Sole e la Luna.
La loro importanza è sancita da tutta una serie di leggende, spesso similari, legate ad esempio alle eclissi, parziali o totali, che periodicamente ci impediscono di osservarli nel cielo. Il ciclo delle stagioni, le maree, l'influenza sulla temperatura sono esempi di come Sole e Luna interagiscono con gli esseri che vivono sulla superficie della Terra, e che sono di natura completamente differente rispetto a quella che i racconti e le credenze popolari assegnano loro. Eppure la Luna in particolare sembra mostrare una particolare influenza sulle iguane marine delle Galapagos.

Le grandi domande della vita: Vita da astronauti

cc @stefacrono @astrilari @GeeKuna @Pillsofscience @Scientificast @mediainaf @malamiao @gruppolocale @md64

Come avevo promesso nell'ultimo articolo del resoconto dei tre giorni passati alla Altec, ho pensato bene di dedicare una puntata speciale alla vita nello spazio. L'idea è rispondere a tre domande particolari che, in qualche modo, sono emerse o che hanno trovato risposta durante questi tre giorni: come si fa a diventare astronauti? cosa vuol dire microgravità? e infine perché frutta e verdura fresche si degradano più in fretta rispetto alla Terra?
Iniziamo, dunque, il nostro viaggio nello spazio!

Lavoratori dell'era spaziale

Gagarin - via commons

L'era spaziale viene ufficialmente fatta iniziare il 4 ottobre del 1957 quando venne lanciato nello spazio lo Sputnik, il primo satellite artificiale dell'uomo. A inviarlo sopra le teste degli abitanti della Terra furono i russi, che inizialmente erano in vantaggio in quella che è oggi nota come la corsa allo spazio. Guidata dalle pressanti richieste di politici e militari, fu l'avanguardia e la parte più evidente e spettacolare della Guerra fredda dove la scienza giocò un ruolo fondamentale, sfruttando la contingenza politica per spillare i soldi necessari per far avanzare le conoscenze sceintifiche e sviluppare nuove tecnologie.
Passarono poco meno di 4 anni dal lancio dello Sputnik che ecco i russi riescono a mandare il primo uomo nello spazio, Jurj Gagarin: era il 12 aprile del 1961 e il cosmonauta sovietico, secondo la leggenda, disse dall'alto della sua posizione:

La terra vista dallo spazio è un posto bellissimo senza confini né barriere.

Le grandi domande della vita: Speciale San Valentino

Contravvenendo alla tradizione ormai consolidata della pubblicazione mensile de Le grandi domande della vita di venerdì o sabato, vi propongo un mini-speciale dedicato a San Valentino, la festa degli innamorati (o di chiunque si trovi in questo momento a formare una coppia... non è che questa questione l'ho mai capita bene...). Con un pizzico di malinconia e, si spera, tanta autoironia, proviamo a trovare una risposta all'annosa domanda su come baciare nel modo migliore possibile (ovviamente gli animi sensibili e un tantinello puritani forse farebbero meglio a non continuare la lettura!):

I nostri cugini primati

Vite vissute con le grandi scimmie, quelle di Jane Goodall, Dian Fossey e Biruté Galdikas e ottimamente raccontate da Jim Ottaviani e Maris Wicks

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Jane Goodall, Dian Fossey e Biruté Galdikas sono tre pioniere nello studio dei grandi primati. Comprendere il loro comportamento nell'ambiente, le loro abilità, il loro livello di intelligenza risulta importante anche per comprendere meglio le nostre radici, essendo gorilla, scimmie, scimpanzé e quant'altro i nostri parenti più prossimi.
Gli studi di Goodall sugli scimpanzé, di Fossey sui gorilla di montagna e di Galdikas sugli oranghi ci hanno permesso di aprire il nostro orizzonte verso la possibilità che in natura fossero presenti livelli di intelligenza vicini al nostro. La capacità di adattarsi all'ambiente esterno e in parte modificarlo, di apprendere, la socialità stessa di questi animali, sono tutti elementi che forniscono molte informazioni anche su noi stessi, ma sono state scoperte solo adottando un punto di vista rivoluzionario per l'epoca: avvicinarsi alle comunità di primati studiandoli il più vicino possibile nel loro ambiente naturale. Ed è proprio quello che fecero le tre naturaliste, a volte con qualche eccesso, come mostrato ottimamente da Jim Ottaviani in Primati.
Ottaviani, il nome più noto nel panorama del fumetto scientifico, sceglie di incastrare le tre storie narrandole in prima persona, dando voce alternativamente alle tre ricercatrici. La passione per gli animali che studiano, la vita in ambienti disagiati, le difficoltà nella vita privata vengono raccontate anche con leggerezza e delicatezza grazie alla linea chiara di Maris Wicks. Il tratto preciso ma marcato e la griglia classica di tre strisce da due vignette (con poche variazioni, tutte ben costruite) completano la leggibilità, mentre lo stile del tratto ricorda da vicino serie animate come Esplorando il corpo umano e altre della stessa produzione.
Nel complesso un ottimo libro che accompagna il lettore in una materia spesso trascurata, evidentemente a causa di una certa avversione a confrontarsi con animali che per forma e potenzialità non sono molto differenti da noi.

Recensione uscita su Lo Spazio Bianco e qui ripubblicata nella sua prima versione

Le grandi domande della vita: freddo quantistico

Con un’estate così calda, non c’è nulla di meglio che rinfrescarsi scendendo sotto lo zero assoluto! E per i più curiosi, entriamo nei segreti delle code!

Scendere sotto lo zero assoluto

Secondo la definizione di zero assoluto, questa:

è la temperatura più bassa che teoricamente si possa ottenere in qualsiasi sistema macroscopico e corrisponde a $0 K$ ($–273,15 ^circle C$). Si può mostrare con le leggi della termodinamica che la temperatura non può mai essere esattamente pari allo zero assoluto, anche se è possibile raggiungere temperature molto vicine ad esso. Allo zero assoluto le molecole e gli atomi di un sistema sono tutte allo stato fondamentale (ovvero il più basso livello di energia possibile) e il sistema ha il minor quantitativo possibile di energia cinetica permesso dalle leggi della fisica. Questa quantità di energia è piccolissima, ma sempre maggiore di zero. Questa energia minima corrisponde all’energia di punto zero, prevista dalla meccanica quantistica per tutti i sistemi che abbiano un potenziale confinante.

Per cui sembrerebe che nulla possa essere più freddo dello zero assoluto, e quindi che non possa esistere una temperatura assoluta negativa. Eppure nel 2013 è stato creato per la prima volta un gas atomico on una temperatura al di sotto dello zero assoluto^{(1, 2)}!
Il punto essenziale dell’esperimento è nella visione probabilstica della temperatura. In questo modo possono succedere alcuni effetti interessanti, come la contrazione di un gas riscaldato o il flusso di energia da un sistema a una data temperatura verso uno a una temperatura superiore.
Il gruppo di ricercatori di Braun e soci ha racchiuso in una trappola quantistica costituita da campi magnetici e raggi laser, alcuni atomi ultrafreddi di potassio riuscendo a portarli a una temperatura di poco inferiore allo zero assoluto (all’incirca $-10^{-9} K$). Questa scoperta apre la strada da un lato alla possibile realizzazione di sistemi con un’efficienza mai vista finora, e dall’altro alla possibilità di investigare un fenomeno che potrebbe essere alla base dell’energia oscura⁽²⁾.

Le grandi domande della vita: speciale Ridi Topolino

Puntata uscita con un giorno di ritardo: la lettura prima di tutto. E poi dovevo anche smettere di ridere!

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Ritorna in edicola la mitica Ridi Topolino, con una raccolta speciale di alcune delle storie inedite uscite sul bimestrale e realizzate da Tito Faraci e Giuseppe Ferrario. Se Panini ci delizierà ancora una volta con questa rivista, solo il tempo ce lo dirà, ma è certo che è stata di ispirazione non solo per la carriera fumettistica di un tale di nome Sio, ma anche questa puntata de Le grandi domande della vita (e forse in qualche angolino del mio cervello anche della rubrica stessa!).

1+1

da Ridi Topolino #3

Come abiamo già visto, ci sono volute 300 e più pagine a Bertrand Russell e Alfred North Whitehead per dimostrare che $1+1=2$. Questo è un esercizio abbastanza complicato quando si vuole scendere nelle profondità del mare matematico, oppure ecessivamente banale quando, alla domanda, si fornisce la risposta, perché $2$ è definito come $1+1$. Una dimostrazione, che forse non avrà la completezza formale di quela di Russell, ma che è anche didatticamente utile, può tranquillamente utilizzare i postulati del matematico italiano Giuseppe Peano⁽¹⁾:

1. $1$ è un numero appartenente a $N$
2. Se $x$ è un numero in $N$, allora il suo sucessore $x'$ è in $N$
3. Non esiste alcun $x$ tale che $x' =1$
4. Se $x$ non è $1$, allora esiste un $y$ in $N$ tale che $y' = x$
5. Se $S$ è un sotoinsieme di $N$, $1$ è in $S$, e l’implicazione $X \in S \Rightarrow x' \in S$ è vera, allora $S=N$

Allora si definisce ricorsivamente la somma:

Siano $a$, $b \in N$. Se $b=1$, allora, utilizzando i postulati 1 e 2, $a+b = a'$. Se $b$ è diverso da $1$, alora sia $c' = b$, con $c \in N$ (dal postulato 4), e per definizione $a+b=(a+c)'$.

llora devi definire $2 = 1'$.
Dalla sua definizione e dai postulati 1 e 2, segue che $2 \in N$.
Possiamo allora dimostrare che $1+1=2$:

Prendiamo la definizione della somma e applichiamola al caso in cui $a=b=1$: \[1+1=1'=2\]

Esiste una formulazione differente dei postulati di Peano che sostituisce l'$1$ con lo $0$ nei postulati 1, 3, 4, 5. Questo costringe a modificare la definizione della somma:

Siano $a$, $b \in N$. Se $b=0$, allora per definizione $a+b = a$. Se $b$ è diverso da $0$, allora sia $c' = b$, con $c \in N$, e per definizione $a+b=(a+c)'$.

Quindi si definiscono $1 = 0'$, e $2 = 1'$. La dimostrazione del teorema sulla somma delle due unità diventa leggermente differente:

Utilizzando la seconda parte della definizione della somma si ottiene: \[1+1=(1+0)'\] e utilizzando la prima parte nelle parentesi si ottiene: \[1+1=(1)'=1'=2\]

Le dimensioni (di una rete) contano!

In un mondo di social network dovremmo aver ben presente il concetto di rete: un insieme di oggetti che sono collegati tra loro da una qualche relazione. Esistono, allora, differenti tipi di reti, da quelle naturali, come quelle costituite dalle cellule di un corpo vivente o dalle formiche di una colonia o dai neuroni, a quelle artificiali, come i circuiti elettrici o i mattoncini Lego, o quelle costituite da esseri umani, come le reti tra lavoratori o tra facoltà di una stessa università (o di università differenti). Risulta allora interessante studiare le caratteristiche di una rete, come la sua differenziazione (ovvero le differenze esistenti tra i nodi della rete) e le sue dimensioni e quale legame esiste tra esse, in particolare sotto l'azione di pressioni esterne, di genere economico o naturale.
In un articolo del 2002 questo genere così disparato di reti venne studiato utilizzando la complesità $E$, la dimensione $N$ e la differenziazione $C$. Dall'esame emersero queste due principali caratteristiche:

Will Eisner: in viaggio verso la stella di Barnard

In occasione della Will Eisner Week italiana del 2015, vi propongo una recensione di "Vita su un altro pianeta", riprendendo in parte la struttura del mio aggiorno il post recuperando al completo l'articolo originale su it.wiki.

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Mio Dio! Questo significa che è... un segnale! Può essere soltanto di origine biologica... una forma di intelligenza... come la nostra... proveniente dallo spazio!

Tra tutte le opere di Will Eisner, Vita su un altro pianeta è doppiamente particolare, almeno per l'Italia. Pubblicata per la prima volta nel 1978, arriva nel nostro paese, grazie alla Kappa Edizioni, solo nel 2004, presentando un Eisner al massimo della maturità non solo grafica, ma anche narrativa.
Strutturata in otto capitoli, la narrazione, da un incipit fantascientifico, prosegue con una narrazione veloce e appassionante tipica delle migliori spy story e dei polizieschi più interessanti, alternando, graficamente, tavole con più vignette per lo più sfumate una nell'altra, a splash page di grande effetto e sempre con la dovuta attenzione alle espressioni facciali e ai dettagli fondamentali per la comprensione e la corretta lettura della storia.

Progetto SETI

In una famosa cena tra accademici, Enrico Fermi espresse il famoso paradosso che porta il suo nome e riassumibile con le seguenti domande:

Dove sono tutti quanti? Se ci sono così tante civiltà evolute, perché non abbiamo ancora ricevuto prove di vita extraterrestre come trasmissioni di segnali radio, sonde o navi spaziali?

A raccogliere la provocazione di Fermi ci pensa Frank Drake con la sua altrettanto famosa equazione che valuta la probabilità di esistenza nell'universo sconosciuto di una civiltà evoluta oltre la nostra. L'interesse di Drake verso la ricerca di vita intelligente nell'universo lo spinse a proporre nel 1960 il progetto SETI, che di fatto iniziò le sue attività nel 1974. Il progetto, uno dei primi a sfruttare, a partire dal 1997, le potenzialità del web per il calcolo condiviso, propone due differenti approcci al problema: uno passivo, basato sul semplice ascolto di segnali provenienti dallo spazio, uno attivo, basato sull'invio di messaggi attraverso sonde e satelliti.
In un certo senso il progetto SETI iniziò le sue attività anche grazie al crescente interesse che all'inizio degli anni '70 del XX secolo spinse la NASA a inserire all'interno delle sonde Pioneer 10 e 11 una placca con un messaggio per eventuali abitatori extraterrestri. Gli Stati Uniti non erano, però, gli unici a interessarsi a questa ricerca, ma anche altri paesi, come Canada e Unione Sovietica, si impegnarono a portare avanti un programma di osservazioni e invio di segnali.

Il segnale

Una delle maggiori preoccupazioni contro il SETI attivo è la paura delle possibili conseguenze sociologiche e politiche nella ricezione di un segnale effettivamente generato da un'altra popolazione intelligente in un qualche angolo dell'universo.
Per rispondere a questa domanda, Eisner fa raccogliere ai due astronomi Malley e Mark Argano un inusuale segnale proveniente dalla stella di Barnard. Studiata fin dalla fine del 1800 (compariva, infatti, in alcune lastre di Harvard datate 1888 e 1890), fu nel 1916 che Edward Barnard scoprì il così detto moto proprio della stella, il più grande mai osservato⁽¹⁾.

La fisica e le basi della vita

Il ciclotrone è un acceleratore di particelle dove le particelle cariche accelerano verso l'esterno dal centro lungo un percorso a spirale. Le particelle sono condotte su una traiettoria a spirale da un campo magnetico statico e accelerate da un campo elettrico che varia rapidamente.
Il sincrotrone è un figlio del ciclotrone: in questo caso il campo magnetico che guida le particelle lungo il loro percorso dipende dal tempo, essendo sincronizzato con un fascio di particelle di energia cinetica crescente. Il sincrotrone è uno dei primi acceleratori concepiti per consentire la costruzione di strutture di grandi dimensioni (come l'LHC, per intenderci), poiché le operazioni di curvatura, polarizzazione e accelerazione del fascio possono essere separate tra componenti differenti.
Quando in questi acceleratori le particelle cariche si muovono a velocità prossime a quella della luce, queste, nei tratti in cui la traiettoria risulta curva, rilasciano energia attraverso la così detta luce di sincrotrone.
L'acido ribonucleico, o RNA, è una famiglia ubiqua di molecole biologiche che gioca una serie di ruoli vitali per la codifica, decodifica, regolazione ed espressione dei geni. Come il DNA è dunque fondamentale per la vita nelle forme a noi note sulla Terra, ma a differenza del suo illustre compagno si presenta sotto varie strutture geometriche e generalmente a filamento singolo, salvo alcune eccezioni, come ad esempio nella struttura a doppia elica identificata proprio utilizzando la luce di sincrotrone di cui sopra (pdf).
Quando si dice: la fisica!

Legare con l'ossigeno: cooperare è meglio!

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Continuiamo il discorso sull'ossigeno e l'emogoblina iniziato con l'articolo di Sergio Barocci con la traduzione/adattamento di un post trovato su tumblr grazie a scientificillustration: "Hemoglobin: Binding O₂ — Cooperation Makes It Easier"

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La gif animata qui sopra, realizzata dal Research Collaboratory for Structural Bioinformatics Protein Data Bank, illustra i cambiamenti di conformazione nell'emogoblina durante il suo legame con l'ossigeno⁽¹⁾.
Ma... cos'è l'emogoblina?
L'emogiblina è un'importante metalloproteina (una proteina che contiene uno ione metallico), che si trova nelle cellule rosse del sangue e gioca un ruolo importante nel trasporto dell'ossigeno. L'emogoblina è un eterotetramero costituito da quattro sottounità: due denominate $\alpha$ (una rosa pallido, mentre l'altra non può essere vista) e due $\beta$ (una blu chiaro e l'altra viola chiaro), disposte in due sottounità $\alpha\beta$ (due gruppi di dimeri). Ciascuna sottounità contiene un gruppo eme (rosso) - un anello di protoporfirina con Fe²⁺ al centro dell'anello - ottenendo così quattro gruppi eme in totale⁽²⁾

La medusa di Frank Zappa

Il piano di Nando è molto semplice. Andare negli Stati Uniti, al Bodega Marine Laboratory, lì dove la fauna non è ben nota, scoprire una qualche nuova specie, e, nel momento di dargli un nuovo nome, proporre una denominazione che lo ricordi in qualche modo in maniera tale da avere la possibilità di conoscerlo di persona.
Questo piano, che potrebbe sembrare complicato e dal risultato incerto, alla fine è anche andato a segno, perché Ferdinando Boero, ricercatore marino che dall'Università di Genova è andato in quella della California, ha scoperto una nuova specie di medusa, nel 1987, chiamandola Phialella zappai, in onore del grandissimo Frank Zappa.
Non solo questo atto di amore per l'artista ha dato inizio a una bella amicizia, ma lo stesso Zappa ha dedicato il concerto del 9 giugno 1988 a Genova al suo amico Nando (concerto noto come il jellyfish concert), oltre a dedicargli una variazione sulla famosa Lonesome Cowboy Burt, per l'occasione trasformatasi in Lonesome Cowboy Nando:

Il video l'ho fatto unendo l'mp3 della Performance live (scovato dal pdf Ferdinando Boero e la medusa di Frank Zappa), all'immagine della Phialella zappai che si trova nella galleria del National Geographic, L'incredibile storia della medusa immortale, che prende ispirazione da un'altra scoperta di Boerodel 1996 di una medusa in grado di invertire, in particolari condizioni di pericolo, il ciclo vitale.
La serata Zappa (che oggi nacque!), però, si conclude con una segnalazione via twitter di Peppe: Finding Higgs' boson, sempre del grandissimo Zappa:

Ritratti: Alan Turing

Possiamo definire la seconda guerra mondiale una guerra totale un po' in tutti i sensi, non solo per l'uso dei più disparati mezzi belluci, o per la provenienza praticamente mondiale dei soldati e dei luoghi di battaglia, ma anche per l'importante coinvolgimento degli scienziati.
Se il gruppo di Oppenheimer negli Stati Uniti, al lavoro sul Progetto Manhattan, è il gruppo più noto, soprattutto a causa del suo coinvolgimento nella costruzione della bomba "atomica", ha avuto una grande importanza, se non addirittura superiore, il gruppo di crittografi britannici che riuscirono a scardinare il codice alla base della macchina tedesca Enigma, lo strumento utilizzato dai nazisti per scambiarsi le informazioni. Il merito maggiore in questa vittoria va sicuramente al capo del gruppo, colui che progettò la macchina in grado di battere Enigma: Alan Turing.

Alan possedeva una mente brillante, un carattere timido e un corpo ben allenato (tra le tante foto a nostra disposizione, ce ne sono alcune che lo ritraggono in tenuta da corsa!) e certo se c'è una persona che è l'emblema di come le inclinazioni e gli interessi che nascono nell'infanzia riescono a generare buoni frutti nelle età successive questa è certamente Alan Turing. Da quello che infatti ha raccontato la madre sul suo figlio così geniale e al tempo stesso sfortunato, da bambino Alan, secondogenito di Julius ed Ethel Sara Turing, erafortemente interessato ai numeri in quanto tali e all'invenzione di parole nuove, non presenti nel dizionario. Mostrava anche un certo interesse per la natura, tanto che è emblematico un disegno della madre che lo rappresenta durante una partita di hockey dal titolo esplicativo L'hockey, ovvero Guardar crescere le margherite. E in effetti la mente geniale e poliedrica del giovane Alan, crescendo, prese ad interessarsi proprio di logica, matematica, crittogrammi, macchine e biologia. Forse la scintilla finale del suo motore cerebrale venne posta da Natural wonder that every child should know di Edwin Tenney Brewster, dove biologia, evoluzione e natura vengono spiegate utilizzando il parallelismo della macchina. Forse è in questo modo che si possono sintetizzare tutti gli sforzi di Turing come ricercatore, quel tentativo di capire attraverso rappresentazioni schematiche (e semplici) la realtà, partendo dal cuore stesso dell'uomo, il suo cervello (con le ricerche sull'intelligenza artificiale) fino alle strutture presenti in natura (come le trame sulle pelli degli animali, come vedremo più avanti).
Dopo un primo periodo nelle scuole pubbliche, comunque, anche a causa di alcuni problemi con l'insegnante di matematica, i genitori decisero di mandarlo alla scuola privata di Sherborne e ciò, per molti versi, fu una bella fortuna per Alan: non solo l'ambiente era molto più stimolante, ma è anche qui che Turing conobbe Christipher Morcom, il suo primo vero amico nonché suo primo amore. Rimase, però, il rapporto puramente platonico e ancora allo stato di amicizia, per quanto profonda soprattutto da parte di Alan, a causa della morte prematura di Christopher a causa della tubercolosi. Il lutto lasciò Alan distrutto e gli impedì, soprattutto, di ricevere un probabile rifiuto, lasciandogli, secondo David Leavitt, un'idea piuttosto romantica dell'amore⁽¹¹⁾.
Ad ogni modo, superato il lutto, Alan nel 1931 si iscrive al King's College di Cambridge, scelta sicuramente molto più felice rispetto al Trinity: quest'ultimo, infatti, era un'istituzione non solo moralmente ma anche scientificamente più rigida e tradizionalista rispetto al King, e per un ragazzo che era pronto a mettere in dubbio anche gli assiomi più consolidati fu importante essere arrivato nell'ambiente giusto, anche perché il suo primo lavoro importante, On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem⁽¹²⁾, aveva come base e risultato proprio una messa in dubbio di uno dei punti fondamentali del programma tracciato da Hilbert nel 1900: dare alla matematica delle fondamenta solide e certe, o per dirla con Leavitt, trovare un algoritmo che decida la validità di una data formulazione del primo ordine⁽¹¹⁾.
Per capire l'essenza del lavoro di Turing basta leggere l'introduzione, iniziando dalla definizione di numeri computabili, ovvero quei numeri che

(...) possono essere descritti brevemente come i numeri reali le cui espressioni decimali sono calcolabili in modi finiti.

Tutto il lavoro potrebbe essere svolto utilizzando le funzioni computabili, ma utilizzare i numeri computabili avrebbe permesso a Turing di utilizzare la tecnica meno ingombrante.

Secondo la mia definizione, un numero è computabile se i suoi decimali possono essere scritti da una macchina.

La classe dei numeri computabili è molto ampia, ma un po' come le classi di numeri che possiamo definire cercando di affrontare, come Cantor, il problema dell'infinito, non contiene tutti i numeri che siamo in grado di definire. Alcuni numeri infatti, pur se definibili, non sono computabili (fanno comunque parte dei computabili anche numeri trascendenti, come $\pi$, $e$ numero di Nepero, ad esempio). Inoltre questa classe di numeri è anche numerabile, come l'infinito dei numeri naturali, per intenderci. Esaminando alcuni argomenti a supporto e contrari alla numerabilità dei computabili, Turing arriva agli stessi risultati di Godel riguardo il problema della decisione (l'Entscheidungsproblem), ovvero la sua insolubilità: è una di quelle affermazioni che, per dirla alla Godel, è indecidibile.
Poiché anche Alonzo Church raggiunse risultati simili utilizzando l'idea dell'effettiva calcolabilità, ciò che ha grande importanza e interesse nell'articolo di Turing, oltre all'importante conferma di quanto già dimostrato per primo da Godel,. è nella definizione di macchina calcolatrice, nella sua descrizione e nel suo funzionamento, creando di fatto il più incredibile e, dal punto di vista matematico, efficiente esperimento mentale mai realizzato. Turing, infatti, non pensava che una tale macchina potesse essere realmente costruita e probabilmente solo quando iniziò realmente a pensare di costruirla, iniziò il forte interesse verso l'intelligenza artificiale, che ritroviamo ad esempio nei suoi eredi che si occupano di reti neurali.

Uno studio lacrimale

Dalla collaborazione tra la National Cartoonists' Society e il Center for Cartoon Studies è nato il magazine in formato tabloid The Cartoon Crier (gratuitamente consultabile, o scaricabile previa registrazione, su issuu), rivista stagionale che propone strisce e cartoon del passato e del presente legati in qualche modo alle lacrime e alla tristezza. In particolare c'è un bellissimo fumetto realizzato da Jon Chad sulla scienza dietro le lacrime, che vi vado a proporre scomposto e con traduzione abbinata (vedi versione completa), che è anche un'ottima scusa per presentarvi, come al solito, una nota dedicata alla chimica delle lacrime.
Buona lettura, dunque, con un fumetto che tecnicamente richiama subito alla memoria i fumetti di Pippo professore!

Salve e benvenuti al Fizzmont institute of rad science⁽¹⁾. Il mio nome è Ben Bio e ci è stato chiesto dalla National Cartoonists' Society di parlare della scienza del pianto. Andiamo giù nel laboratorio!

Ci sono tre tipi di lacrime secrete dai nostri occhi:
Le lacrime basali sono prodotte dai nostri occhi costantemente per mantenerli umidi. Queste lacrime contengono glucosio, mucina, lisozima, lattoferrina, lipocalina, potassio e sodio.
Tutte le lacrime sono emesse dai nostri occhi allo stesso modo. Le lacrime escono dalla sommità dei nostri occhi (sotto le palpebre) dalla ghiandola lacrimale. Le lacrime fluiscono sulla superficie dell'occhio e colano nell'angolo in basso più vicino al naso attraverso un condotto chiamato punto lacrimale⁽²⁾.
Le lacrime in eccesso che che non riescono a colare lungo il punto formeranno delle gocce che scenderanno lungo le vostre guance, lacrimando!
(Le lacrime che colano attraverso il punto colano fuori dal naso: che schifo!)

Prossimo livello: le lacrime riflesse
Le lacrime riflesse sono prodotte quando un irritante sia fisico (un dito in un occhio) sia chimico⁽³⁾ (i fumi della cipolla) agita un occhio!!
Un occhio agitato manda un segnale di "aiuto" al tronco encefalico che innesca un segnale ormonale alla ghiandola lacrimale per produrre lacrime per alleviare l'irritazione.

Il terzo tipo di lacrime sono le lacrime emozionali.
Quando sperimentiamo un'emozione intensa (tristezza, paura, divertimento, ecc.) un segnale è inviato al nostro cervello dove sono memorizzate le emozioni complesse.
Un segnale ormonale è inviato alla ghiandola lacrimale per produrre le lacrime. La composizione chimica^{(3, 4)} di queste lacrime è differente, però, e contengono tossine legate allo stress di cui il nostro corpo vuole sbarazzarsi.
Così, per riassumere, piangere rende il corpo felice! E' dimostrato!!
Grazie per il vostro tempo. Ora uscite fuori di qui e fatevi un buon pianto!

Un personaggio, le sue citazioni: Renato Dulbecco

Renato Dulbecco è stato uno dei tanti cervelli in fuga che ha avuto l'Italia nel corso della sua storia. Ha lavorato tra Italia e Stati Uniti, dove si era trasferito ormai da alcuni anni, a La Jolla per la precisione, si da quel lontano 1947, quando si imbarcò sulla nave che avrebbe portato lui e la sua amica Rita Levi-Montalcini in quella che era realmente la terra delle opportunità per i ricercatori.
Era nato in una terra storicamente di immigrazione, che aveva esportato solo menti pensanti, come era egli stesso, figlio di una calabrese e di un ligure, incontratisi nella regione che ha dato il nome a una intera nazione. E da quella piccola regione è anche arrivato al Premio Nobel per la Medicina nel 1975, insieme con David Baltimore e Howard Martin Temin

per la loro scoperta riguardante l'interazione tra i virus del tumore e il materiale genetico della cellula

Oltre a una mente brillante, è stato anche un attento osservatore della realtà, avendo anche una chiara idea dell'importanza dei rapporti tra scienza e società civile. Scriveva, infatti, nella sua Lezione da Nobel:

Questa discussione sulla prevenzione del cancro è uno sviluppo dei risultati sperimentali ottenuti nel campo dei virus oncogeni, ma è anche fortemente influenzata dalla nuova coscienza sociale di molti scienziati. Storicamente, scienza e società hanno preso strade diverse, nonostante la società ha fornito i fondi necessari per la crescita della scienza e in cambio la scienza ha dato alla società tutti gli oggetti materiali di cui gode. Negli ultimi anni, tuttavia, la separazione tra scienza e società è diventata eccessiva, e le conseguenze si fanno sentire soprattutto tra i biologi. Così, mentre passiamo la nostra vita a fare domande sulla natura del cancro e modi per prevenirlo o curarlo, la società produce allegramente sostanze oncogene e con queste riempie l'ambiente. La società non sembra preparata ad accettare i sacrifici necessari per una efficace prevenzione del cancro. La situazione è chiaramente inaccettabile, e noi biologi vorremmo vederla corretta. Abbiamo iniziato a mettere ordine in casa nostra, vietando alcuni esperimenti che possono contenere un certo rischio per l'umanità. Vorremmo vedere la società assumere un atteggiamento simile, abbandonando pratiche egoistiche che sono pericolose per la società stessa. Vorremmo anche vedere una nuova cooperazione tra scienza e società a beneficio di tutta l'umanità e speriamo che le forze dominanti nella società riconosceranno che questa è una necessità.

D'altra parte, proprio in quegli anni, presso il laboratorio di Dulbecco stava lavorando Peter Berg, il chimico che sostanzialmente diede inizio agli studi genetici da cui sono arrivati gli OGM. Berg, giunto nel laboratorio di Dulbecco, iniziò subito a lavorare sul DNA di un piccolo virus studiato dal team del ricercatore italiano, riuscendo a modificarlo geneticamente in modo da riprodursi più velocemente e fornire così ai suoi colleghi delle maggiori quantità di DNA da studiare.
Dopo l'euforia iniziale, sorsero due preoccupazioni riguardanti la scoperta. La prima:

Bene, voi prendete questo determinato batterio, vi inserite dentro un gene, ma poi cosa succede, esattamente? Questo batterio potrà, per esempio, diventare una sorta di 'super-batterio' in grado di 'annegare' tutti gli altri?⁽³⁾

E la seconda:

Bene, voi utilizzate il DNA di un virus che causa il cancro nei topi, ma se questo virus lo mettete in un batterio che può colonizzare l'intestino umano, questo batterio non potrà poi provocare cancro nell'uomo?⁽³⁾

Ed ecco come opera la scienza di fronte a questi dubbi: sospensione degli esperimenti e verifica sperimentale di queste due possibilità. I risultati, come ha raccontato Dulbecco⁽³⁾, hanno portato alla non-esistenza dei temuti super-batteri,

(...) perché i batteri con il gene al loro interno risultavano essere meno prolifici e crescevano molto meno di quanto accadeva, invece, negli altri, vale a dire nelle loro condizioni normali.⁽³⁾

Senza contare che

(...) tramite esperimenti estesi sugli animali, non si è mai potuta riscontrare alcuna azione cancerogena prodotta da questi batteri.⁽³⁾

Nel 2008, poi, facendo un punto della situazione per Science a margine della grande avventura del sequenziamento umano, scriveva:

Una soluzione al problema del massimo insieme indipendente

Per sistema distribuito si intende un insieme di computer autonomi che comunicano in una rete per ottenere un obiettivo comune. Quindi il massimo insieme indipendente (Maximal Independent Set, MIS) è un soggetto all'interno di un sistema distribuito. D'altra parte cosa si intende per MIS?

Nella teoria dei grafi, un massimo insieme indipendente o il massimo insieme stabile (maximal stable set) è un insieme indipendente che non è sottoinsieme di un altro insieme indipendente.

Degli esempi sono meglio delle parole, ed eccoli tratti da Commons (pubblico dominio) sul grafo di un cubo:

Come si può vedere ogni MIS è costituito da punti che non sono adiacenti (conserviamo l'informazione).
L'obiettivo del problema del massimo insieme indipendente è trovare la dimensione massima del MIS in un dato grafo o rete. In altre parole il problema è cercare i leader in una rete locale di provessori connessi, dove per leader possiamo intendere un nodo attivo connesso con un nodo inattivo, come nell'esempio.
Un problema di questo genere è di tipo NP (giusto per avere un'idea della complessità della questione).

Secondo Afek, Alon, Barad, Hornstein, Barkai and Bar-Joseph,

nessun metodo è in grado di ridurre efficientemente la complessità di un messaggio senza assumente della conoscenza sul numero dei vicini.

Una rete simile a quella di cui si sta parlando, però, si ritrova anche nei precursori delle setole sensoriali della mosca, così l'idea dei ricercatori è di utilizzare i dati provenienti da questa rete biologica per risolvere il problema computazionale da cui siamo partiti.

Un tale sistema da ora in poi sarà indicato come SOP, sensory organ precursors, i precursori degli organi sensoriali.