venerdì 17 febbraio 2017

Api robot: anno zero

Estinzione api

L'estinzione delle api è un rischio che il pianeta sta davvero correndo. Le soluzioni sarebbero due: o gli scienziati riusciranno ad arrestare il declino delle api oppure, nel caso accadesse il peggio, bisognerà sostituire le api con i robot in quelle coltivazioni agricole che necessitano dei preziosi insetti per impollinare le piante. Da anni si sta pensando allo sdoganamento di sciami di robot insettoidi ma finora si era visto solo nei film. Un esempio è quello delle api robot che appaiono in un episodio della terza stagione di Black Mirror. Fantascienza a parte, i robot appena sviluppati da un gruppo di scienziati giapponesi non hanno le sembianze di insetto ma sono comunque capaci di impollinare un fiore e dare, quindi, origine ai frutti. Questo vuol dire che adesso nel complicato e forse utopico mondo delle api robot si comincia a fare sul serio.

Negli ultimi anni, più o meno dal 2006 le api nel mondo stanno subendo una morìa che sembra inarrestabile. I motivi sono molteplici e nessuno di essi è responsabile singolarmente del declino che sta interessando soprattutto l’ape del miele (Apis mellifera). L’accusa verte su alcuni pesticidi usati in agricoltura, come i neonicotinoidi, ma anche sui fattori climatici e sui parassiti come l’acaro Varroa. Se le api si estinguessero davvero, considerando che vengono usate in agricoltura per impollinare la maggior parte della frutta e verdura che finisce nei nostri piatti si avrebbe un crollo della produzione alimentare notevole, con un impatto economico di centinaia di miliardi di euro. In California la sola industria delle mandorle si serve di 35 miliardi di api e 1.8 milioni di alveari per impollinare 3mila miliardi di fiori che daranno altrettante mandorle. Ma il problema è anche ecologico: senza le api rischierebbero l'estinzione tutte quelle specie vegetali non coltivate che dipendono da questi insetti per riprodursi.



Insomma, nel caso accadesse l'irreparabile i robot volanti sembrerebbero l'unica speranza di sostituire le api nelle coltivazioni. Sotto questo aspetto i robot impollinatori sviluppati dal team giapponese rappresentano un punto di svolta: sono i primi nel loro genere e sono stati sviluppati grazie all’utilizzo di materiali chiamati gel ionici liquidi (ILG). I gel ionici sono dei sali liquidi studiati dieci anni fa dallo scienziato giapponese Eijiro Miyako per vedere se potessero essere usati come conduttori elettrici, ma poi Miyako fallì nel tentativo. Una curiosa particolarità di questi gel è che non si degradano né evaporano a distanza di anni, al contrario dei gel convenzionali che sono ricchi di acqua, evaporano e si seccano. Proprio in virtù di questa caratteristica dei materiali lo stesso Miyako ha preso parte alla ricerca che ha dato finalmente un senso ai suoi vecchi studi: spalmati sui robot, i gel sono molto efficaci nel catturare il polline e depositarlo sui fiori da impollinare.

«Prima siamo riusciti a far attaccare il polline su formiche della specie Formica japonica trattate con i gel e depositate sui fiori della specie Tulipa gesneriana», scrivono gli autori nell’articolo pubblicato sulla rivista Chem. «Poi – continuano i ricercatori – siamo riusciti a impollinare i fiori della specie Lilium japonicum usando robot volanti equipaggiati con peli di animali impregnati di ILG». In natura, infatti, sono proprio le pelurie degli insetti o i peli degli animali a trasportare il polline (lo "spermatozoo" delle piante) ai fiori con i pistilli (gli organi femminili del fiore dove risiede l’ovulo da fecondare che darà poi origine ai frutti). A detta dei ricercatori, nei loro esperimenti i peli di origine animale si sono dimostrati nettamente più efficienti nel trasportare il polline rispetto alle microfibre sintetiche come il nylon. I piccoli robot "pelosi", dotati di 4 eliche, larghi 4.2 centimetri e alti 2.2 centimetri, hanno quindi depositato sui fiori il polline che ha poi sviluppato il tubetto pollinico, la protuberanza che di fatto insemina il pistillo. Questo significa che i mini-droni possono rendersi artefici di un’impollinazione completa.

Via BioPills

Immagine: cortesia Eijiro Miyako. 

lunedì 13 febbraio 2017

Guida alla mostra del DNA e della genetica a Roma

Mostra del DNA a Roma.

La tanto attesa mostra del DNA e della genetica ha finalmente aperto le porte ai visitatori presso il Palazzo delle Esposizioni di Roma, cioè nella stessa struttura che ha ospitato la Mostra dei numeri e la mostra Il mio pianeta dallo spazio pochi anni fa. Il titolo esatto dell’allestimento è DNA. Il grande libro della vita da Mendel alla genomica. L’apertura al pubblico è iniziata il 10 febbraio e l’ingresso sarà possibile fino al 18 giugno 2017.

Ad accogliere i visitatori all’ingresso interno c’è una poesia, stampata sul muro, dello scrittore Aldous Huxley sulla fecondazione e il viaggio degli spermatozoi verso l’ovulo.

Entrando, la prima sala è un piccolo spazio dalle mura nere tappezzate di lettere A, G, T e C colorate e luminose. Sono le iniziali di Adenina, Guanina, Timina e Citosina, le componenti chimiche che formano il DNA e quindi il codice, il programma, senza il quale la vita sulla Terra non esisterebbe.

Alla seconda sala si accede oltrepassando un possente tendone che si apre su una stanza dedicata a quel genio che era Gregor Mendel, un monaco vissuto nell’Ottocento e che, malgrado non fosse stato ancora scoperto il DNA, intuì l’esistenza dei geni e il loro meccanismo di trasmissione ereditaria nelle piante di pisello. Non a caso, in questa stanza è allestita una piccola aiuola centrale dove spunta qualche verde piantina.

Le stanze dedicate a Mendel sono tre in tutto. In una di queste c’è un bel giochino a forma di flipper, uno spazio interattivo come ce ne sono altri nel percorso della mostra. Il giochino consiste nel vedere come, dai geni di due piante di pisello incrociate tra loro, vengono fuori diverse varietà di piantine figlie. Semplificando, è un po’ come vedere la probabilità che, da un uomo con gli occhi azzurri e una donna con gli occhi verdi, nasca un figlio con gli occhi azzurri o verdi.

Dopo le stanze di Mendel, la mostra comincia a fare sul serio. Forse troppo, nel senso che le parti scritte sono davvero tante, col risultato che l’esposizione diventa molto descrittiva. I concetti espressi sono interessanti ma sono tanti, e non sempre comprensibili dopo una lettura veloce per chi non mastica la biologia. A ogni modo, chi non vuole leggere tutto ha la possibilità di informarsi e divertirsi in altro modo grazie ai numerosi video – che spesso sostituiscono le parti scritte – e agli spazi interattivi. Tra questi c’è il vero pezzo forte della mostra: il bosco dei cromosomi.

Mostra del DNA a Roma

Il DNA è racchiuso nel nucleo delle cellule, ed è suddiviso in blocchi chiamati cromosomi. Nel bosco dei cromosomi le persone si trovano dentro al nucleo di una cellula umana e possono camminare tra i cromosomi che spuntano da terra come alberi luminosi. L’esperienza è davvero suggestiva. In fondo alla sala c’è un grande video a parete comandato da un piccolo schermo touch screen dove i visitatori possono selezionare il singolo cromosoma o anche una parte di esso. Al resto ci pensa il computer, che visualizza sulla parete i dettagli del cromosoma o del gene che si trova nella posizione toccata. 

Mostra del DNA a Roma

Vale la pena sostare nel bosco dei cromosomi e godersi il divertimento. Una volta usciti da lì, il percorso della mostra va avanti ancora per molto, affrontando praticamente tutti gli aspetti della genetica. Ecco quindi che ci si imbatte nella sala delle clonazioni, dove tutti gli animali che sono stati clonati dall'uomo, a partire dalla pecora Dolly, sono rappresentati in gesso con le loro dimensioni reali.

Dopo la stanza delle clonazioni ci si ritrova su una grande balconata quadrata dove si può fare una scorpacciata di testi e video che trattano gli argomenti più disparati: terapia genica, staminali, trasposoni, biologia sintetica, medicina rigenerativa, malattie genetiche, ogm, epigenetica e polizia scientifica. Questa, insomma, è la fase dell'approfondimento: la mostra è organizzata proprio come un libro.

Mostra del DNA  a Roma

Sopravvissuti alla carrellata di letture, immagini, video e giochi a go go, i visitatori si imbattono in due stanze dedicate a un paio di interessanti applicazioni della genetica: la paleontologia e la già citata polizia scientifica. Tra le due sale c’è una bella riproduzione di una scena del crimine, quella dell’omicidio di Giacinto Azzurretti, un personaggio fortunatamente inventato per l’occasione.  

Mostra del DNA  a Roma

In definitiva, la mostra è molto ricca. Si capisce l’immenso lavoro che c’è dietro. Diciamo che soddisfa gli interessi più disparati. Chi vuole divertirsi può farlo guardando i video e giocando con gli spazi interattivi. Ma anche chi vuole sapere qualcosa di più sulla genetica avrà pane per i suoi denti. Queste persone, però, sono avvisate: c’è veramente tanta roba da leggere, forse è meglio concentrarsi sugli argomenti che interessano di più. Al resto ci pensano i video.

 Mostra del DNA a Roma

Chi non sapesse nulla, ma proprio nulla, di genetica, magari sarebbe meglio se si leggesse qualcosa sul DNA prima di comprare il biglietto. In questo resoconto viene spiegata qualche nozione base, sperando di aiutare qualche sprovveduto. A pensarci bene, comunque, forse la mostra è un po’ complessa per i bambini, ma con l’aiuto di un adulto può diventare facilmente comprensibile e divertente. State dietro ai vostri figli, insomma, guidateli, e rispondete a tutte le loro curiosità. Alla fine ne sarà valsa la pena.

venerdì 10 febbraio 2017

Bat Bot, il pipistrello robot del California Institute of Technology



Pesa appena 93 grammi e le sue ali simulano per forma e funzionalità quelle di un pipistrello. Gli scienziati del California Institute of Technology (Caltech), principali autori del prototipo, lo hanno chiamato semplicemente Bat Bot. È dotato di un paio di ali flessibili composte essenzialmente da una membrana ultrasottile – meno di un millimetro – fatta con un materiale derivato dal silicone.

I ricercatori del Caltech – insieme ai colleghi della University of Illinois – hanno così detto definitivamente addio ad altri materiali come il nylon, non abbastanza deformabili, dando vita a una straordinaria “creatura” il cui meccanismo è ampiamente descritto sulle pagine della rivista Science Robotics.

Per poter essere piazzato sul mercato, il Bat Bot necessita ancora di qualche accorgimento. Per esempio c'è bisogno di incrementare la durata della batteria e applicare componenti elettronici più resistenti agli urti che, inevitabilmente, possono infierire sull’animale meccanico.

I robot volanti ispirati al pipistrello offrono una migliore efficienza energetica dovuta al fatto che l’elasticità delle membrane utilizzate amplifica il battito d’ali. Quando il Bat Bot muove le ali, le membrane alari si deformano e si riempiono d’aria. Poi, grazie alla loro elasticità, le ali tornano alla forma iniziale, si appiattiscono, e spingono l’aria amplificando la potenza del battito.




Questo nuovo design può essere molto utile per sviluppare robot volanti da far planare in ambienti dove l’utilizzo dei classici droni a elica, decisamente più pesanti, comporterebbe il rischio di colpire duramente oggetti o persone causando danni o feriti.

Via BioPills

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