piccolezze al cinema

Nelle sale italiane esce oggi I fantastici viaggi di Gulliver, la rivisitazione del romanzo di Jonathan Swift che il regista americano Rob Letterman ha pensato per un pubblico giovane. La critica lo descrive molto incentrato sul contrasto piccolo-grande; i personaggi principali sono infatti Gulliver, l'uomo, impersonato dal robusto Jack Black, e i lillipuziani, uomini piccoli e operosi. (Sono del tutto assenti i riferimenti di critica sociale del buon Swift, non c'è traccia né dei giganti di Brobdingnag, né gli immortali struldbrug destinati a invecchiare sempre di più, né degli Houyhnhnm, cavalli perfetti che comandano gli uomini deformi Yahoos). Questa predilezione che il regista mostra per il contrasto dimensionale, ci ha portato a riflettere su come la fascinazione per le realtà piccolissime sia frequente nel cinema (e nella letteratura).

I lillipuziani di Swift erano alti 15 centimetri, piccoli rispetto all'uomo, eppure dei giganti se consideriamo che un secolo e mezzo dopo, Lewis Carroll riduceva le dimensioni di Alice a 8 centimetri, per condurla tra i bruchi e i grilli del mondo meraviglioso. Tre millimetri al giorno era invece la velocità di rimpicciolimento che subisce Scott Carey dopo essere stato colpito da un misterioso raggio elettromagnetico. Protagonista di The Shrinking man, il racconto di Richard Matheson scritto nel 1957 e diventato sceneggiatura subito dopo per il film dell'Universal Pictures, Scott subisce una riduzione illimitata, fino a diventare infinitesimo - il niente che eppure esiste. 

In Viaggio Allucinante (qui il trailer) il rimpicciolimento è controllato e diretto da un équipe di scienziati: un gruppo di medici a bordo del sommergibile Proteus viene ridotto a dimensioni micrometriche, affinché possa viaggiare all'interno del corpo di uno scienziato russo in coma e operarlo al cervello; la miniaturizzazione ha effetto per un tempo limitato e il sabotatore... La sceneggiatura fu riscritta in romanzo da Isaac Asimov, e alcune voci (qui) suggeriscono che Roland Emmerich stia lavorando a un remake prodotto da James Cameron (qui). La stessa idea era già stata ripresa nel divertente film di Joe Dante, Salto nel buio (qui), nel 1987. 

Più reali i mondi piccoli di Microcosmos (qui) uscito nel 1996. Mentre al confine tra scienza e fiction è invece DOT (qui), dove le riprese sono state effettuate tramite un "celloscopio", uno strumento per la ripresa continua di immagini al microscopio inventato dalla CellScope, e il soggetto è stato curato e realizzato dalla Aardman Animations.

Insomma, il fascino per il piccolo non è solo dei nanotecnologi, anche se per noi è quasi una vocazione. "Il mondo invisibile degli atomi e delle molecole" fu uno dei motivi che spinse Enzo Di Fabrizio a diventare un fisico, e il desiderio di "scoprire i processi della natura che non si vedono a occhio nudo" condussero Manola a studiare biotecnologie.

abbiamo fatto il punto

Il 26 e il 27 gennaio tutti i ricercatori che lavorano a SMD si sono incontrati a Genova all'IIT. Un anno e mezzo fa il progetto veniva lanciato a Trieste, e mercoledì e giovedì si è fatto il punto sull'avanzamento lavori di fronte a un funzionario della Commissione Europea. L'incontro è servito sia a verificare lo stato della nostra ricerca, che a dimostrare che i soldi del contribuente europeo vengono spesi nella maniera più adeguata. Merito e trasparenza, insomma.

Dopo il breve discorso di apertura di Enzo Di Fabrizio, i gruppi di sono succeduti con interventi densi e chiari per circa nove ore il primo giorno, e altre cinque il secondo. C'eravamo noi che lavoriamo all'Istituto Italiano di Tecnologia di Genova, i due gruppi  tedeschi da Dortmund e Bochum, Adriana Gil di Nanotec Electronica da Madrid, il gruppo di Glasgow, i cari colleghi triestini del CBM e del CNR-INFM-TASC e gli amici dell'Università della Magna Grecia di Catanzaro. Lingua ufficiale: English, of course! 

Il punto di partenza dei due giorni è stato riassuntivo: il progetto ha l'obiettivo di costruire uno strumento che permetta di controllare e muovere singole molecole e nello stesso tempo analizzarle. Uno strumento cioè che sappia unire tecniche di "nano-manipolazione" (la molecola la prendo e la metto qua o là) e le tecniche di "nano-ottica" (illumino la molecola con luci ben precise) per potere realizzare una "spettroscopia" (le molecole assorbono o riflettono una certa luce a seconda della loro composizione). Alcuni di noi si occupano di sviluppare l'unione delle due tecniche, altri di costruire lo strumento, altri ancora di studiare le molecole di interesse, per esempio le proteine dei tumori. Quando lo strumento sarà pronto, potrà essere usato per la diagnosi precoce dei tumori.

Sull'unione delle due tecniche stiamo lavorando noi dell'IIT, alcuni del gruppo di UMG, del CNR-INFM-TASC, e di Bochum.

Il nostro gruppo, in particolare Remo Proietti, Francesco de Angelis, Marco Francardi e Manola Moretti hanno mostrato i dettagli della fabbricazione delle nanopunte, i miglioramenti che vi stanno apportando per renderle più efficienti nella spettroscopia Raman, gli sviluppi nella teoria dei polaritoni - come dice Remo, "in una struttura che sembra così semplice c'è molta teoria dietro"- e l'utilizzo delle nanopunte per lo studio delle forze molecolari interne alle proteine. (Manola usa spesso due parole, "tapping" e "fishing": intercettare e pescare, trovare e tirare, entrare in contatto e dispiegare - "unfold"). Martina Havenit e Diedrich Schmidt della Ruhr-Universitat di Bochum, stanno utilizzando le stesse punte ma associandola a una luce un po' più grossa (l'infrarosso).

Marco Lazzarino del TASC sta lavorando affinché la nanopunta si possa inserire al meglio in un Atomic Force Microscope pre-esistente. Nel curare la realizzazione materiale dello strumento, Lazzarino e il suo gruppo si appoggia alla pratica "industriale" di Adriana Gil di Nanotec Electronica.

Ma se le nanopunte vanno quasi a toccare materialmente le molecole da analizzare, Carlo Liberale (IIT) , Gobind Das (IIT) e Patrizio Candeloro (UMG) hanno presentato i risultati ottenuti fermando le molecole con l'optical tweezer, ovvero fasci di luce così stretti capaci di isolare e muovere singole molecole, mentre altra luce le illumina per fare spettroscopia Raman.

Allo studio delle molecole si dedicano invece il gruppo del CBM di Trieste con Vincent Torre, Marco Lazzarino e Monica Mazzolini, quello di Dortmund con Christof Niemeyer e Ljiljana Fruk, quello di Glasgow con Duncan Graham e il gruppo di Gianni Cuda di UMG. Le molecole interessate sono proteine legate a recettori di membrana cellulare, DNA e sviluppo di tumori. 

Per quest'ultimo caso, Gianni Cuda spiega: "la mutazione di un gene provoca l'insorgenza di un tumore se viene espressa la relativa proteina; avere un dispositivo che identifica la proteina anziché il gene, vuole dire avere uno strumento che riconosce il tumore non come probabilità, ma come evento in corso". La proteina presa in esame è quella legata ai tumori delle ovaie e dei polmoni.

gaga science satira

Manola ci ha mandato questo video con una raccomandazione: "da guardare quando non lavorate". Il video è una delle tante parodie di Bad Romance di Lady Gaga, ma questa volta il tema è la ricerca scientifica, in particolare i "bad project".
Su youtube il video ha guadagnato più di un milione di visualizzazioni, e qualcuno commenta: "sorry lady gaga, but they win". Lo crediamo anche noi!

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immagini nel buio

Anche oggi è una giornata cupa a causa della pioggia; la luce filtra debolmente attraverso le nuvole. Ma mentre i laboratori riprendono a riempirsi e i cervelli a liberarsi delle tracce di torpore vacanziero (ammesso che qualcuno abbia trovato il modo di trascurare le sfrenate elucubrazioni scientifiche tipiche dei progetti di ricerca con finanziamento a termine), ricominciamo a parlare di SMD.

Abbiamo recuperato un'immagine acquisita dai nostri Manola Moretti e Sergio Marras nei laboratori dell'IIT, raffigurante una goccia d'acqua contenente un filamento di DNA e appoggiata su una nano-colonna. 

L'immagine ha i colori originali: una scala di grigi. Si direbbe che è una giornata uggiosa anche là sotto, se non fosse che non è una fotografia ma un'immagine acquisita con il microscopio elettronico a scansione (SEM) e queste immagini sono tipicamente in toni di grigio. L'aspetto è simile a quello di una foto in bianco e nero, o in colori di seppia, ma la procedura e gli strumenti sono del tutto diversi.

Alle dimensioni nanometriche non è possibile utilizzare la macchina fotografica. Le consuete interazioni tra la luce e la materia a cui siamo abituati nel mondo macroscopico, sono irrealizzabili se il soggetto da fotografare ha dimensioni di pochi nanometri. L'onda della luce è infatti troppo grande per potere riflettersi e diffondersi dall'oggetto. I nano-oggetti piccoli esistono perlopiù nel buio e per percepirne la forma e la struttura bisogna sviluppare tecniche ottiche adatte alla scala: qui trovate ulteriori spiegazioni (nel prossimo post parleremo dei plasmoni di superficie).

Nel nostro caso, l'immagine è stata composta grazie all'interazione tra il fascio di elettroni emessi dal SEM e della goccia d'acqua sulla colonna contro cui sono stati inviati. Quando l'oggetto è colpito dagli elettroni, esso risponde in ogni punto con un'emissione di elettroni che viene registrata dalla strumento e inviata a un monitor per la visualizzazione. Grazie a un software informatico che sincronizza il fascio scandente e la risposta elettronica, l'immagine dell'oggetto viene acquisita punto dopo punto. Il tono di grigio dipende dall'intensità della risposta.

In conclusione, per non essere monotoni, ci affidiamo a Felice Frankel, ricercatrice al MIT e fotografa che nel 2009 ha pubblicato un libro di immagini intitolato No small matter: science at the nanoscale, dove i grigi sono stati sostituiti ad opera d'arte.

scienza in pubblicità

There was a time when to amplify DNA,
You had to grow tons and tons of tiny cells.

Then along came a guy named Dr. Kary Mullis,
Said you can amplify in vitro just as well.

Just mix your template with a buffer and some primers,
Nucleotides and polymerases, too.

Denaturing, annealing, and extending.
Well it’s amazing what heating and cooling and heating will do.

PCR, when you need to detect mutations.
PCR, when you need to recombine.
PCR, when you need to find out who the daddy is.
PCR, when you need to solve a crime.

Per scaricare la canzone potete andare qua: Scientists for better PCR, sito di una nota marca di prodotti da laboratorio.

Beauty and the science

Durante il periodo natalizio la programmazione televisiva propone spesso il cartoon della Disney del 1991, Beauty and the beast, ispirato a una fiaba popolare di storia antica e intricata, che racconta l'amore di una giovane figlia di nobile signore per un uomo dalle fattezze mostruose, il quale si scopre essere un principe vittima di un terribile incantesimo. L'amore di Bella riesce a restituire a Bestia il suo vero aspetto così che ... vissero felici e contenti. La morale, ben nota, è che non bisognerebbe fermarsi mai davanti alle apparenze poiché la bellezza è spesso nascosta e va ricercata con la pazienza e la forza dell'amore.

Crane, Walter. Illustration for Beauty and the Beast.
London: George Routledge and Sons, 1874.

Qualcuno penserà che è una storia un po' sdolcinata, poco adatta per ricercatori duri e puri. Gli scienziati  sono persone così insolite che paiono bestie! Ovviamente. Però qualcuno di noi trascorrerà le feste con i propri figli - sì, tra di noi ci sono papà con bimbi piccini - e un po' di dolcezza è d'obbligo. Almeno una volta l'anno. Inoltre la fiaba ci ricorda due grandi scienziati, uno è Ernst Mach, e l'altro è Richard Feynman (quest'ultimo, poi, era considerato molto carino da molte donne).

Mach una volta scrisse di scienza come di un amore struggente tra scienziato e verità: "Lo scienziato cerca la verità; io non so se la verità cerchi lo scienziato. Ma se così fosse, la storia della scienza rassomiglierebbe molto al convegno amoroso che tante volte ispirò poeti e pittori. Un alto muro di cinta chiude un giardino; da una parte di esso il giovine, la fanciulla dall'altra. Il giovine piange e piange la fanciulla. Entrambi aspettano ed entrambi non sanno di essere tanto vicini".

Feynman, invece, scrisse di scienza come di bellezza (e il testo Rosanna lo conserva scritto su un post-it appiccicato alla scrivania): "Ho un amico artista che alle volte dice cose con le quali non sono molto d’accordo. Magari raccoglie un fiore e dice: “Guarda com’è bello”, e sono d’accordo; ma poi aggiunge: “Io riesco a vedere che è bello proprio perché sono un artista; voi scienziati lo scomponete in tanti pezzi e diventa una cosa senza vita”, e, allora penso che abbia le traveggole. Per cominciare, la bellezza che vede lui è accessibile a chiunque e quindi anche a me, credo. Non avrò un senso estetico raffinato come il suo, ma sono comunque in grado di apprezzare la bellezza di un fiore. Per di più vedo nel fiore molte cose che lui non riesce a vedere. Posso immaginare le cellule, là dentro, e i complicati meccanismi interni, anch’essi con una loro bellezza. Non esiste solo la bellezza alla dimensione dei centimetri, c’è anche su scale più piccole, nella struttura interna, o nei processi. Il fatto che i colori dei fiori si siano evoluti per adescare gli insetti impollinatori, ad esempio, è interessante: significa che gli insetti vedono i colori. E allora uno si chiede: il senso estetico dell’uomo vale anche per le forme di vita inferiori? Perché è estetico? Domande affascinanti che mostrano come una conoscenza scientifica in realtà dilati il senso di meraviglia, di mistero, di ammirazione suscitati da un fiore. La scienza può solo aggiungere; davvero non vedo come e che cosa possa togliere."

Non rimane che augurare buone feste a tutti, pensando alla bellezza, alla scienza e all'amore.