Economia

COVID-19: misure ‘soft’ possono evitare un secondo picco

By ScientifiCult 20 Giugno 2020

Nuovo modello epidemico da economisti di Ca’ Foscari e Cambridge

COVID-19: MISURE ‘SOFT’ POSSONO EVITARE SECONDO PICCO

CONFERMA DA STUDIO CHE CONSIDERA I CASI ‘SOMMERSI’

In Lombardia e a Londra censita solo una minima parte dei casi.

Mascherine, distanze, igiene e isolamento degli infetti possono prevenire una nuova ondata di decessi

VENEZIA – Mascherine e distanziamento fisico possono sostituire il lockdown in modo efficace, scongiurando una seconda ondata dell’epidemia, in Lombardia come a Londra. Due economisti italiani sono giunti a questa conclusione considerando sia i dati ufficiali di contagi, guarigioni e decessi, sia i numeri, più difficili da stimare, dei casi non osservati (almeno il doppio di quelli censiti) e delle morti per Covid-19 non rilevate (il 35% in più del dato ufficiale in Lombardia, il 17% in più a Londra). Lo studio è stato pubblicato nei giorni scorsi su Covid Economics, una pubblicazione speciale del Centre for Economic Policy Research.

“Il modello epidemico che proponiamo è stimato in Lombardia e a Londra, due regioni particolarmente colpite dal virus – spiega Dario Palumbo, “Carlo Giannini” Fellow al Dipartimento di Economia dell’Università Ca’ Foscari di Venezia e coautore dello studio con Salvatore Lattanzio dell’Università di Cambridge – tiene conto anche degli stati non osservati e delle politiche sulla mobilità e prevede l’evoluzione della malattia in base a diverse politiche. Mostriamo come mitigare la probabilità di contagio con misure ‘soft’, riducendola fino al 20/40% rispetto a uno scenario senza misure, abbia effetti positivi paragonabili a quelli di un prolungamento del lockdown”.

Per i ricercatori, è evidente come le statistiche ufficiali abbiano sottostimato casi e decessi. Per questo, hanno elaborato un modello matematico che prevede quattro possibili stati delle persone rispetto all’epidemia (suscettibile, esposto, infetto e deceduto), ma introducendo per infetti, guariti e deceduti due tipologie: osservati e non osservati.

Alla fine del periodo su cui è stato testato il modello (9 aprile in Lombardia e 15 aprile per Londra), stimano che fossero stati contagiati il 5,7% dei lombardi e il 2% dei londinesi. Significa che i ‘non osservati’ sarebbero stati il doppio dei casi riportati dalle statistiche, che i guariti sarebbero stati tra le 20 e le 26 volte in più rispetto a quelli censiti e che il numero di decessi per Covid-19 sia stato sottovalutato del 35% in Lombardia e del 17% a Londra.

Grazie al modello, poi, gli economisti hanno calcolato scenari di progressivo riavvio della mobilità, ipotizzando una ripresa della circolazione delle persone fino al 75% del livello pre-pandemia.

“Senza alcuna misura di contenimento, vediamo inevitabile un secondo picco dell’epidemia e una ripresa dei decessi – afferma Palumbo – tuttavia, agendo sulla probabilità di contagio il secondo picco diventa meno probabile. In particolare, riducendo tale probabilità del 40% in Lombardia e tra il 20 e il 30% a Londra, il bilancio delle vittime torna in linea con quello di un lockdown permanente”.

La rimozione delle restrizioni del lockdown, dimostra la ricerca, non implica una ripresa della curva epidemica in presenza di politiche attive che promuovono la riduzione della probabilità di infezione come distanziamento fisico, mascherine, migliore igiene e isolamento dei casi infetti.

“Non adottare queste misure di mitigazione – conclude Palumbo – significa rischiare un secondo picco anche in scenari in cui il lockdown viene allentato in modo molto graduale, come avvenuto in Italia”.

Il metodo

La novità dello studio sta anche nella metodologia sviluppata dai due economisti, che a un modello epidemiologico di tipo SEIRD (Susceptible-Infected-Exposed-Recovered-Dead) applica una tecnica statistica chiamata Kalman Filtering, che in modo dinamico adatta le stime correggendole per ogni punto nel tempo anche per i casi non osservati. L’alternativa, più comune, è assumere che i casi ‘sommersi’ siano una certa proporzione fissa degli osservati. Aggiustare questo calcolo nel tempo riduce l’incertezza dei risultati.

Lo studio: https://cepr.org/sites/default/files/news/CovidEconomics18.pdf#Paper1

COVID-19 soft mascherine distanziamento sociale — Foto di Mohamed Hassan

Testo dall’Ufficio Comunicazione e Promozione di Ateneo Università Ca’ Foscari Venezia

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Biologia

Ibridazione lupo-cane in Europa: un rischio per la biodiversità

By ScientifiCult 15 Giugno 2020

Ibridazione lupo-cane in Europa: un rischio per la biodiversità

Un nuovo studio internazionale richiama l’attenzione dei paesi europei sul rischio di perdita dell’identità genetica delle popolazioni di lupo per effetto dell’ibridazione con il cane e promuove l’adozione di misure adeguate per la corretta gestione del fenomeno. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Biological Conservation

Il cane è un animale domestico associato all’uomo ma in condizioni ecologiche degradate può accoppiarsi con il lupo e produrre ibridi fertili. Questo fenomeno, se diffuso e con frequenza elevata, potrebbe portare alla perdita dell’identità genetica delle popolazioni di lupo, rischiando di condizionare l’ecologia, l’aspetto esteriore e il comportamento della specie, nonché i valori socioculturali e di conservazione a essa associati.

Grazie agli sforzi di conservazione che si sono susseguiti negli ultimi decenni, come la protezione legale e la tutela degli habitat naturali, il lupo ha spontaneamente ricolonizzato molte aree in Europa da cui era scomparso all’inizio del secolo scorso. Tale espansione però sta portando il lupo a stabilirsi in aree rurali in cui le probabilità d’interazione con i cani sono più elevate. Allo stesso tempo, il bracconaggio e il controllo numerico delle popolazioni di lupo, nei paesi dove consentito, possono portare alla dissoluzione sociale dei branchi, aumentando la probabilità di accoppiamenti misti.

La ricerca, guidata da Valeria Salvatori dell’Istituto di Ecologia applicata di Roma e supervisionata da Paolo Ciucci del Dipartimento di Biologia e biotecnologie della Sapienza, ha coinvolto anche diversi esperti internazionali che hanno documentato, nei paesi di propria competenza, l’eventuale presenza di ibridi e le risposte gestionali attuate. Lo studio, pubblicato sulla rivista Biological Conservation, ha evidenziato che ibridi tra lupo e cane sono presenti in tutte le popolazioni lupine d’Europa e che molti paesi, compresa l’Italia, non stanno intervenendo per monitorare né contrastare il fenomeno, come invece prescritto da trattati legalmente vincolanti a livello internazionale, come la Direttiva Habitats e la Convenzione di Berna.

Nella maggior parte dei paesi presi in esame, gli ibridi rappresentano ancora una piccola porzione della popolazione di lupo e ciò rende possibile programmare e realizzare interventi efficaci di prevenzione e controllo. Ciò che la ricerca ha però messo in luce è la mancanza di protocolli o standard operativi di riferimento a livello internazionale, che sono invece necessari per indirizzare gli interventi.

Dallo studio sono emersi ulteriori aspetti che destano preoccupazione negli esperti. In primo luogo, la mancanza di un monitoraggio sistematico dell’ibridazione in molti paesi europei, Italia inclusa, rende difficile la rilevazione dei casi e gli eventuali interventi per evitarne la diffusione su ampia scala.

In secondo luogo, la mancanza di tecniche di analisi confrontabili tra laboratori per identificare geneticamente gli ibridi fa sì che, ad oggi, lo stesso individuo potrebbe essere riconosciuto come ibrido o come lupo a seconda del laboratorio in cui vengono svolte le analisi sui campioni biologici. Questa eterogeneità non facilita un’adeguata analisi e mitigazione del fenomeno, sia a livello nazionale che comunitario.

“Gli ibridi tra lupo e cane – spiega Paolo Ciucci – sono fertili e a loro volta possono reincrociarsi con i lupi, diffondendo, con il progredire delle generazioni di reincrocio, varianti genetiche tipiche del cane all’interno del genoma lupino. Questo pone la questione di come stabilire una soglia oltre la quale gli ibridi non sono più da considerare come tali. In questi termini, non esiste ad oggi una definizione di ibrido che sia stata accettata a livello internazionale ed è questa la cosa più urgente da cui partire per poter dare risposte concrete sul fronte gestionale”.

In conclusione, gli autori della ricerca suggeriscono di includere nei trattati internazionali indicazioni più chiare sulla gestione degli ibridi e dei cani vaganti, evidenziando che gli ibridi tra lupo e cane vanno comunque protetti per legge e la loro gestione affidata alle sole autorità competenti: il fine è di evitare che avvengano casi di bracconaggio sul lupo, camuffati da interventi gestionali sulla base dell’incerta identificazione di individui ritenuti ibridi.

Riferimenti:

European agreements for nature conservation need to explicitly address wolf-dog hybridization – Valeria Salvatori, Valerio Donfrancesco, Arie Trouwborst, Luigi Boitani, John D.C.Linnell, Francisco Alvares, Mikael Åkesson, Vaidas Balysh, Juan Carlos Blanco, Silviu Chiriac, Dusko Cirovic, Claudio Groff, Murielle Guinot Ghestem, Djuro Huber, Ilpo Kojola, Josip Kusak, Miroslav Kutal, Yorgos Iliopulos…Paolo Ciucci – Biological Conservation (2020) https://doi.org/10.1016/j.biocon.2020.108525

Testo e immagine dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Medicina

Obesità e COVID-19: una relazione pericolosa

By ScientifiCult 14 Giugno 2020

Obesità e COVID-19: una relazione pericolosa

Un lavoro dei ricercatori di Università Politecnica delle Marche, Statale di Milano e Università di Brescia formula un’ipotesi sull’associazione tra obesità e conseguenze dell’infezione COVID-19.

obesità COVID-19 coronavirus — Foto di Gerd Altmann

Obesità e sovrappeso colpiscono oltre il 50% della popolazione europea e circa il 70% di quella degli Stati Uniti, configurandosi come una vera e propria pandemia che l’Organizzazione Mondiale della Sanità reputa responsabile di più di 3 milioni di morti all’anno. Questo dato impressionante merita oggi di essere letto in relazione all’epidemia di COVID-19.
Proprio nelle regioni del mondo dove l’obesità è più diffusa, infatti, la malattia che consegue all’infezione è caratterizzata da un elevato indice di mortalità. Inoltre, è stato osservato che nelle persone obese, anche in giovane età, questa nuova malattia infettiva ha un decorso più grave e comporta più frequentemente il ricorso alla terapia intensiva.

Il team guidato dal professor Saverio Cinti dell’Università Politecnica delle Marche (Ancona), un gruppo di ricercatori dell’Università degli Studi di Milano, guidati da Enzo Nisoli, docente del dipartimento di Biotecnologie Mediche e Medicina Traslazionale e i ricercatori dell’Università degli Studi di Brescia hanno proposto una nuova ipotesi patogenetica che può spiegare questa associazione non casuale. Il loro lavoro è stato pubblicato su International Journal of Obesity, del gruppo Nature.

L’ipotesi degli studiosi fa riferimento a decenni di studio condotti dagli stessi ricercatori sul tessuto adiposo dei soggetti obesi, studi dai quali sono scaturite interpretazioni fisiopatologiche e cliniche oggi accettate a livello internazionale. Ma soprattutto, gli studiosi hanno potuto formulare la loro nuova ipotesi grazie alle osservazioni al microscopio di campioni polmonari ottenuti da soggetti sovrappeso recentemente deceduti per COVID-19.
I campioni esaminati infatti presentavano evidenti embolie “grassose” – cioè costituite da gocce lipidiche – nel microcircolo polmonare. Questo tipo di embolia, nota anche con il termine inglese “fat embolism” è più frequentemente riscontrabile in soggetti politraumatizzati per gravi incidenti stradali, e deriva dalla fuoriuscita nel sangue di gocce lipidiche dalle ossa fratturate. Le embolie grassose possono interessare anche il microcircolo di altri organi e tessuti, oltre che i polmoni, provocando sintomi neurologici, cutanei o sistemici, fino a determinare una vera e propria “sindrome da embolia grassosa” o FES (Fat Embolism Syndrome).

“Come dimostrato dal nostro gruppo nel 2005 – afferma Saverio Cinti – il tessuto adiposo dei soggetti con obesità contiene molte cellule adipose morte, così che il grasso in esse contenuto fuoriesce nella matrice extracellulare e, almeno all’inizio, viene smaltito da cellule “spazzino” denominate macrofagi. I macrofagi non sono altro che cellule infiammatorie; dunque, il tessuto adiposo del soggetto obeso è un tessuto infiammato, caratterizzato da goccioline grasse che si accumulano nello spazio intracellulare e stimolano una risposta infiammatoria che cerca di eliminare le gocce stesse e riportare il tessuto alle condizioni normali“.

“Gli adipociti – aggiunge Alessandra Valerio dell’Università degli Studi di Brescia – esprimono sulla propria membrana cellulare il recettore ACE2 che favorisce l’entrata del virus SARS-CoV-2 e, per motivi ancora sconosciuti, tale recettore aumenta negli adipociti ipertrofici (giganti), tipici dei soggetti con obesità”. Tale entrata del virus favorirebbe la morte di un numero ancora maggiore di cellule adipose. Quindi, quello che sembra succedere è che oltre all’infiammazione del tessuto adiposo tipica dell’obesità, nel paziente COVID-19 si aggiungerebbe quella promossa dal virus; tale meccanismo amplificherebbe la fuoriuscita dalle cellule di residui grassi e, quindi, il rischio di embolie grassose.

Infatti, “i quadri polmonari che si trovano nei pazienti COVID-19 si manifestano spesso con lesioni bilaterali, proprio come quelle causate dalle embolie grassose che possono far seguito alle fratture multiple” commentano Antonio Giordano e Laura Graciotti dell’Università politecnica delle Marche. Tale ipotesi potrebbe avere importanti ripercussioni terapeutiche, oltre che patogenetiche.

“A questo proposito – aggiunge Enzo Nisoli dell’Università Statale di Milano – le nostre evidenze suggeriscono estrema cautela nell’affrontare terapeuticamente la polmonite da SARS-CoV-2 – particolarmente nei soggetti con sovrappeso e obesità”.

Gli interventi comunemente adottati nei pazienti con la sindrome da embolismo grassoso (tra cui l’ossigeno-terapia, l’eparina a basso peso molecolare, i cortisonici e altri farmaci antiinfiammatori) sono in parte sovrapponibili a quelli variamente messi in atto su base sperimentale in caso di COVID-19. In particolare, l’eparina è stata utilizzata nella FES con risultati contraddittori. Oltre all’effetto anticoagulante (arma a doppio taglio in quanto espone a rischio di emorragie, maggiormente in soggetti obesi con alterata coagulabilità del sangue) il farmaco stimola la lipasi, un enzima che favorisce il metabolismo dei grassi. Questo meccanismo potrebbe favorire lo scioglimento delle gocce lipidiche depositate nel polmone e in altri organi, ma anche liberare acidi grassi che peggiorerebbero lo stato infiammatorio. “Il quadro è molto complesso e la nostra ipotesi merita di essere ulteriormente approfondita” conclude Cinti.

Testo dall’Università Statale di Milano

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Medicina

Ipermemoria: un ricordo per ogni giorno. Nel cervello di “chi non dimentica” svelato il meccanismo che ordina la memoria

By ScientifiCult 9 Giugno 2020

Ipermemoria: un ricordo per ogni giorno. Nel cervello di “chi non dimentica” svelato il meccanismo che ordina la memoria

Un nuovo studio italiano, pubblicato sulla rivista Cortex, rivela l’esistenza di un’area cerebrale che permette alle persone dotate di ipermemoria autobiografica di “datare” i ricordi

Un nuovo studio interamente italiano e pubblicato sulla rivista Cortex ha rilevato cosa rende il cervello degli individui “ipermemori” capace di ricordare anche i più piccoli dettagli di ogni giorno della loro vita. Grazie all’analisi di questi individui sono state identificate le aree del cervello specificamente deputate a dare una dimensione temporale ai ricordi, organizzando quelle informazioni che nelle persone comuni restano memorie indistinte e sfocate.

La ricerca, condotta presso i laboratori della Fondazione Santa Lucia IRCCS di Roma, è stata coordinata dall’equipe composta dai ricercatori Patrizia Campolongo, Valerio Santangelo, Tiziana Pedale e Simone Macrì, e ha coinvolto la Sapienza Università di Roma, l’Istituto Superiore di Sanità e l’Università di Perugia.

Per realizzare lo studio è stato chiesto a 8 soggetti ipermemori, già protagonisti nel 2018 di un altro lavoro della stessa equipe di ricerca, di ricordare un evento molto lontano nel tempo, di circa 20 anni prima. L’attività neuronale di questi 8 soggetti è stata quindi rilevata in tempo reale attraverso la risonanza magnetica funzionale, una tecnica non invasiva che permette ai ricercatori di osservare il cervello in azione e identificarne le aree più attive durante il ricordo dell’evento passato. Al gruppo di ipermemori è stato affiancato un gruppo di controllo composto da 21 persone senza particolari abilità o deficit della memoria.

I ricercatori hanno poi utilizzato una tecnica molto innovativa, chiamata Multivoxel Pattern Analysis (MVPA) per verificare che la migliore rappresentazione neurale dei ricordi nelle persone ipermemori fosse associata al ruolo funzionale di specifiche aree del cervello.

“I risultati dell’indagine – spiegano gli autori – hanno mostrato che nel discriminare tra ricordi autobiografici vecchi e nuovi, per le persone con ipermemoria si rileva un’elevata specializzazione della porzione ventro-mediale della corteccia prefrontale del cervello, un’area che si ritiene sia deputata all’organizzazione delle funzioni cognitive superiori. Questa stessa regione del cervello sembra essere meno precisa nelle persone con una memoria normale, fino a farci “confondere” la dimensione temporale del ricordo, vecchio o nuovo”.

“La memoria autobiografica permette di rievocare esperienze relative a tutto l’arco della vita consentendoci di conferire una dimensione temporale e narrativa alla nostra esistenza – continuano gli autori – e qui per la prima volta al mondo sono stati studiati i meccanismi neurobiologici associati alla dimensione temporale dei ricordi tramite una metodologia innovativa e, soprattutto, in un gruppo di persone ‘speciali’”.

Il dato che emerge da questo nuovo avanzamento scientifico è cruciale, non solo per l’analisi delle doti speciali di queste persone, ma soprattutto per aprire nuove frontiere di ricerca per la neuroriabilitazione della memoria e per la ricerca sulle funzioni mnesiche, in pazienti con una lesione del sistema nervoso centrale.

“Comprendere i sistemi neurobiologici alla base dell’iper-funzionamento della memoria – concludono i ricercatori – fornisce importanti indicazioni su quali aree è necessario intervenire per stimolare il ripristino di un funzionamento adeguato della memoria in persone con deficit o lesioni neurologiche”.

Riferimenti:

Enhanced cortical specialization to distinguish older and newer memories in highly superior autobiographical memory – Valerio Santangelo, Tiziana Pedale, Simone Macrì, Patrizia Campolongo. – Cortex 2020 https://doi.org/10.1016/j.cortex.2020.04.029

Il testo viene congiuntamente da: Ufficio Stampa Sapienza Università di Roma, Ufficio Stampa Fondazione Santa Lucia IRCCS, Ufficio stampa Istituto Superiore di Sanità, Ufficio Comunicazione Istituzionale, Social media e Grafica Università degli Studi di Perugia

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Medicina

COVID-19: meno albumina, più rischio trombotico

By ScientifiCult 8 Giugno 2020

Un nuovo studio della Sapienza e del Policlinico Umberto I di Roma fornisce per la prima volta una interpretazione del rischio trombotico nei pazienti Covid-19, aprendo la strada a una identificazione precoce dei soggetti ad alto rischio e a nuove prospettive terapeutiche.

Eruzioni cutanee, gambe gonfie, cateteri ostruiti e morte improvvisa. La “tempesta” di coaguli di sangue è una complicazione letale in una buona percentuale di coloro che si ammalano gravemente di COVID-19.

Alcuni studi stanno iniziando a chiarire i meccanismi alla base di questa correlazione, ma fino a oggi la strategia terapeutica giusta per una guarigione era ancora lontana.

In un nuovo lavoro coordinato da Francesco Violi del Dipartimento di Medicina interna e specialità mediche e pubblicato sulla rivista Circulation Research, il team di ricercatori della Sapienza e del Policlinico Umberto ha osservato valori molto bassi di albumina sierica nei pazienti Covid-19 e ne ha quindi indagato, confermandola, una relazione con le complicanze trombotiche.

Partendo dall’assunto che, in qualsiasi condizione clinica, quando l’albumina nel sangue è inferiore a un certo livello – che corrisponde a <35g/L – il rischio di trombosi arteriosa e venosa aumenta, i ricercatori hanno verificato questi dati nei pazienti Covid-19. Lo studio, condotto su 73 pazienti ricoverati presso i reparti di Malattie infettive e di Terapia intensiva del Policlinico Umberto I, diretti rispettivamente da Claudio Mastroianni e Francesco Pugliese, ha dimostrato che i pazienti Covid-19, soprattutto quelli gravi o che andavano incontro a complicanze trombotiche, avevano valori di albumina più bassi, appunto, di 35g/L.

L’albumina è una importante proteina del sangue che svolge una potente attività antinfiammatoria grazie alla capacità di antagonizzare gli effetti dello stress ossidativo nel nostro organismo. L’importanza di queste funzioni è confermata dal fatto che quando vi è una riduzione dei livelli di albumina plasmatica, le cellule producono elevate quantità di radicali di ossigeno, portando a una attivazione incontrollata delle cellule fino alla loro morte.

“Il nostro lavoro – spiega Francesco Violi del Dipartimento di Medicina interna e specialità mediche della Sapienza e Direttore della I Clinica Medica del Policlinico – oltre a dare una interpretazione, fino a ora non chiarita, del rischio trombotico dei pazienti Covid-19, apre la strada a una identificazione precoce dei soggetti ad alto rischio e a nuove prospettive terapeutiche per ridurne le trombosi”.

Riferimenti:

Hypoalbuminemia, Coagulopathy and Vascular Disease in Covid-19 – Francesco Violi, Giancarlo Ceccarelli Roberto Cangemi, Francesco Alessandri, Gabriella d’Ettorre, Alessandra Oliva, Daniele Pastori, Lorenzo Loffredo, Pasquale Pignatelli, Franco Ruberto, Mario Venditti, Francesco Pugliese, and Claudio Maria Mastroianni – Circulation Research Jun 2020 https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.120.317173

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Università Sapienza di Roma

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Astronomia

I buchi neri? Sono come un ologramma

By ScientifiCult 5 Giugno 2020

Lo studio che lo dimostra mettendo insieme due teorie finora discordanti è stato pubblicato su Physical Review X

Sferici, lisci e semplici secondo la teoria della relatività o estremamente complessi e ricchissimi d’informazione come, seguendo le leggi quantistiche, diceva Stephen Hawking: su questi misteriosi oggetti cosmici una risposta univoca non c’è. Una nuova ricerca propone ora una soluzione al dilemma. Davvero sorprendente

buchi neri ologramma — Credits: Gerd Altmann da Pixabay

Tutti abbiamo negli occhi la prima incredibile immagine di un buco nero che ha fatto il giro del mondo circa un anno fa. Eppure, secondo una nuova ricerca targata Sissa, Ictp e Infn, i buchi neri sarebbero come un ologramma, dove tutte le informazioni sono ammassate su una superficie a due dimensioni capace di riprodurre un’immagine tridimensionale.

In questo modo questi corpi cosmici, come sostenuto dalle teorie quantistiche, potrebbero essere incredibilmente complessi e concentrare un’enorme quantità di informazione al proprio interno, come “il più grande hard disk che esista in Natura”, in due dimensioni. E questo senza contrapporsi alla relatività di Einstein che li vorrebbe in tre dimensioni, semplici, sferici, lisci, come si presentano in quella celebre immagine. Insomma, i buchi neri “appaiono” come non sono, proprio come gli ologrammi. Lo studio che lo dimostra, e che mette insieme due teorie finora discordanti, è da poco stato pubblicato su.

Il mistero dei buchi neri

Per gli scienziati, i buchi neri rappresentano un grosso punto interrogativo per diversi aspetti. Sono, per esempio, ottimi rappresentanti delle grosse difficoltà della fisica teorica nel mettere insieme i principi della teoria della relatività generale di Einstein con quelli della fisica quantistica quando si parla di gravità. Secondo la prima teoria sarebbero corpi semplici e senza informazione. Secondo l’altra, come sostenuto da Jacob Bekenstein e Stephen Hawking, sarebbero invece “i sistemi più complessi esistenti” perché caratterizzati da un enorme “entropia”, che misura la complessità di un sistema, e quindi con moltissima informazione al loro interno.

Il principio olografico applicato ai buchi neri

Per studiare i buchi neri, i due autori della ricerca Francesco Benini e Paolo Milan hanno utilizzato un’idea vecchia di quasi trent’anni ma ancora sorprendente detta “Principio olografico”. Raccontano i ricercatori: “Questo principio, rivoluzionario e un po’ controintuitivo, propone che il comportamento della gravità in una determinata regione di spazio si possa alternativamente descrivere in termini di un diverso sistema, che vive solo lungo il bordo di quella regione e quindi in una dimensione in meno. E, cosa più importante, in questa descrizione alternativa (detta appunto olografica) la gravità non compare esplicitamente. In altre parole, il principio olografico ci permette di descrivere la gravità usando un linguaggio che non contiene la gravità, evitando così frizioni con la meccanica quantistica”.

Quello che Benini e Milan hanno fatto in questo studio “è applicare la teoria del principio olografico ai buchi neri. In questo modo le loro misteriose proprietà termodinamiche sono diventate più comprensibili:
focalizzandoci sulla previsione che questi corpi abbiano una grande entropia, e osservandoli dal punto di vista della meccanica quantistica, si può descriverli proprio come un ologramma: sono a due dimensioni, in cui la gravità sparisce, ma riproducono un oggetto in tre dimensioni”.

Dalla teoria all’osservazione

“Questo studio” spiegano i due scienziati “è solo il primo passo verso una comprensione più profonda di questi corpi cosmici e delle proprietà che li caratterizzano quando la meccanica quantistica si incrocia con la relatività generale. Il tutto è ancora più importante ora, nel momento in cui le osservazioni in astrofisica stanno conoscendo un incredibile sviluppo. Basti pensare all’osservazione delle onde gravitazionali provenienti dalla fusione di buchi neri frutto della collaborazione LIGO e Virgo o, per l’appunto, quella del buco nero fatta dall’Event Horizon Telescope che ha prodotto quella straordinaria immagine. In un futuro vicino potremo forse mettere alla prova dell’osservazione le nostre predizioni teoriche riguardo la gravità quantistica, come quelle fatte in questo studio. E questo, dal punto di vista scientifico, sarebbe una cosa assolutamente eccezionale”.

Comunicato stampa sui buchi neri come ologramma dalla Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati

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Biologia

Il cammino dei mammiferi: a rischio la sopravvivenza di molte specie

By ScientifiCult 5 Giugno 2020

Un nuovo studio del Dipartimento di Biologia e Biotecnologie Charles Darwin della Sapienza ha valutato l’impatto delle attività umane sull’estinzione locale dei mammiferi negli ultimi 50 anni. Solo poche specie sono riuscite a trarre vantaggio dalla convivenza con l’uomo colonizzando nuove aree. Il lavoro è pubblicato su Nature Communications

mammiferi estinzione — Rinoceronte bianco, una delle specie il cui areale di distribuzione ha subito gli impatti maggiori dovuti alle attività antropiche.

L’impatto delle attività umane sull’ambiente, che ha avuto un notevole incremento a partire dagli anni ‘70 del secolo scorso con la terza rivoluzione industriale, sta alterando sensibilmente i processi ecologici alla base della vita sulla Terra.

Uno degli effetti principali dell’intensificarsi delle attività antropiche è la progressiva scomparsa di alcune specie autoctone, con risvolti drammatici sugli equilibri ecosistemici a esse associati. I mammiferi, in particolare, sono stati oggetto di importanti diminuzioni, con il 25% delle specie viventi ritenuto oggi a rischio di estinzione.

In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Communications, il team di ricercatori coordinato da Michela Pacifici del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin ha confrontato le distribuzioni di un campione rappresentativo di mammiferi terrestri negli anni ‘70 e oggi, riscontrando che circa il 75% di queste ha subito cambiamenti.

I ricercatori hanno inoltre individuato i fattori associati al declino e all’espansione dell’areale, ovvero della superfice normalmente abitata da una specie, includendo tra queste variabili sia quelle di natura antropica sia quelle legate alla biologia delle specie, come il peso e le strategie riproduttive.

“Abbiamo scoperto – spiega Michela Pacifici – che una specie su cinque ha subito contrazioni dell’areale di oltre il 50%. I principali responsabili sembrano essere l’incremento della temperatura globale, la perdita di aree naturali e l’aumento della densità umana, fattori che influiscono soprattutto su specie di grandi dimensioni come il rinoceronte bianco, l’elefante asiatico e l’antilope Addax”.

Comprendere quali variabili siano implicate nel declino dei mammiferi è fondamentale per focalizzare le azioni di conservazione necessarie, specialmente in considerazione delle molteplici minacce alle quali i mammiferi sono soggetti, incluso il cambiamento climatico.

“Studi precedenti – commenta Carlo Rondinini, coautore dello studio e coordinatore del Global Mammal Assessment, una partnership tra Sapienza e l’Unione internazionale per la conservazione della natura (Iucn) – evidenziano che le uniche specie in grado di spostarsi abbastanza velocemente per seguire il clima che cambia sono i grandi mammiferi. Da questo studio si evidenzia che proprio i grandi mammiferi hanno maggiormente sofferto l’azione diretta dell’uomo. Resta quindi fondamentale, per evitare la scomparsa dei grandi mammiferi, mettere in atto tutte le misure per consentire il loro spostamento naturale alla ricerca di ambienti adatti”.

Per quanto riguarda l’espansione di areale, i risultati dello studio evidenziano che le specie che ne hanno beneficiato sono in numero inferiore e che le variabili determinanti sono maggiormente legate alle caratteristiche intrinseche, favorendo le specie con tassi riproduttivi veloci, dieta generalista e massa corporea inferiore.

“Questo studio – aggiunge Moreno Di Marco, autore senior dello studio – dimostra ancora una volta che ci sono molte specie di mammiferi che declinano rapidamente in seguito alla pressione antropica, mentre poche specie riescono, per le loro caratteristiche biologiche, ad adattarsi ed eventualmente approfittare del cambiamento globale”.

“I nostri dati – conclude Pacifici – dimostrano che una percentuale elevata di mammiferi, tra cui molte specie carismatiche, sta scomparendo da zone in cui questi erano presenti fino a meno di 50 anni fa. Questo risultato allarmante evidenzia come sia di fondamentale importanza comprendere quali siano i fattori di rischio che hanno portato le specie a estinguersi localmente, in modo tale da agire in maniera proattiva e ridurre il rischio di ulteriori perdite”.

Riferimenti:

Global correlates of range contractions and expansions in terrestrial mammals – Michela Pacifici, Carlo Rondinini, Jonathan R. Rhodes, Andrew A. Burbidge, Andrea Cristiano, James E. M. Watson, John C. Z. Woinarski & Moreno Di Marco – Nature Communications volume 11, Article number: 2840 (2020) https://doi.org/10.1038/s41467-020-16684-w

https://www.nature.com/articles/s41467-020-16684-w

Testo e foto dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Astronomia

I buchi neri come fari sulla materia oscura

By ScientifiCult 4 Giugno 2020

I buchi neri come fari sulla materia oscura

Una nuova luce sulla strada della ricerca della materia ultraleggera dell’Universo arriva dai buchi neri. È quanto suggerisce lo studio del Dipartimento di Fisica della Sapienza pubblicato sulla rivista Physical Review Letters

buchi neri materia oscura — Il buco nero supermassiccio nel nucleo della galassia ellittica Messier 87 nella costellazione della Vergine. Si tratta della prima foto diretta di un buco nero, realizzata dal progetto internazionale Event Horizon Telescope. Foto modificata Event Horizon Telescope, CC BY 4.0

Le osservazioni sulla cosiddetta materia oscura del nostro Universo sono sempre più numerose e significative, ma sono ancora tante le incognite in questo affascinante campo della fisica moderna.

La particella elementare massiccia più leggera conosciuta in natura è il neutrino, con una massa qualche milione di volte più piccola di quella di un elettrone. Alcuni modelli di materia oscura hanno però suggerito l’esistenza di particelle elementari anche molto più leggere, le cui masse che possono essere miliardi di volte più piccole di quella di un neutrino.

Rilevare queste sfuggenti particelle è impossibile sulla Terra, a causa delle loro debolissime interazioni con la materia “conosciuta”, cosiddetta ordinaria.

In un nuovo lavoro recentemente pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, il team di ricercatori coordinato da Paolo Pani del Dipartimento di Fisica della Sapienza, ha identificato nei buchi neri un metodo innovativo per la ricerca di questa materia oscura ultraleggera.

I buchi neri possono amplificare radiazione in un certo range di frequenze generando un sorprendente effetto chiamato superradianza. Finora la superradianza e il suo segnale emesso in onde gravitazionali sono stati studiati solo per una certa famiglia di particelle con proprietà simili al fotone, per riprodurre onde elettromagnetiche, qui, per la prima volta sono stati applicati a particelle con proprietà simili al gravitone, trasformando i buchi neri in veri e propri “fari di onde gravitazionali”.

Secondo i ricercatori, se tali particelle esistono in natura e hanno una massa minuscola, potenzialmente qualsiasi buco nero nell’universo potrebbe emettere periodicamente onde gravitazionali a una data frequenza (direttamente correlata alla massa delle particelle di materia oscura), analogamente a uno strumento musicale che ripete sempre la stessa singola nota con cadenza regolare.

“Cercando questo segnale – commenta Paolo Pani – i rivelatori di onde gravitazionali come LIGO e Virgo (e la futura missione spaziale LISA, supportata da ESA e NASA) cercheranno la materia oscura ultraleggera in un nuovo regime, finora praticamente inesplorato. E forse, dopo tutto, la risposta al problema della materia oscura verrà proprio dai buchi neri”.

Lo studio è parte del progetto Marie Skłodowska Curie “FunGraW” (PI: Richard Brito) e del progetto ERC DarkGRA (PI: Paolo Pani) entrambi ospitati presso il Dipartimento di Fisica della Sapienza.

Riferimenti:

Black Hole Superradiant Instability from Ultralight Spin-2 Fields – Richard Brito, Sara Grillo, and Paolo Pani – Phys. Rev. Lett. 124, 211101 – Published 27 May 2020 DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.211101

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Economia

Condizionatore gonfia la bolletta del 42%, aumenta il rischio di povertà energetica

By ScientifiCult 3 Giugno 2020

CONDIZIONATORE GONFIA LA BOLLETTA DEL 42%,

AUMENTA IL RISCHIO DI POVERTÀ ENERGETICA

Studio di Ca’ Foscari e CMCC combina dati Ocse e Nasa di 8 paesi scoprendo una incidenza del raffrescamento sulle spese familiari superiore a quanto previsto da studi precedenti

condizionatore povertà — Immagine di Mohamed Hassan

VENEZIA, 03/06/2020 – L’uso del condizionatore gonfia notevolmente le bollette elettriche delle famiglie, con importanti conseguenze sulla loro “povertà energetica”. Lo rivela uno studio condotto da un gruppo di ricerca dell’Università Ca’ Foscari Venezia e del Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici (CMCC), appena pubblicato sulla rivista scientifica Economic Modeling.

Studi precedenti realizzati negli Stati Uniti stimano un incremento della spesa familiare per l’energia elettrica legata ai condizionatori intorno all’11%. Analizzando i dati socio-economici di famiglie residenti in altri paesi OCSE (Australia, Canada, Francia, Giappone, Olanda, Spagna, Svezia e Svizzera) e dati climatici della NASA, gli autori di questo nuovo studio hanno calcolato che, in media, l’uso del condizionatore porta a spendere fino al 42% in più per l’energia elettrica, rispetto a chi non ha il condizionatore.

Gli aumenti effettivi dipenderanno da quanti gradi centigradi in più le famiglie dovranno affrontare per via del cambiamento climatico. I consumi elettrici per raffrescamento saranno quindi un nuovo fattore destinato ad aumentare la povertà energetica legata all’elettricità, condizione in cui si trovano le famiglie che spendono più del 5% del loro reddito annuale in bollette elettriche.

Secondo il Buildings Performance Institute Europe, nel 2014 la povertà energetica toccava già il 10-15% delle famiglie europee. Lo studio appena pubblicato delinea invece una situazione ancor più preoccupante.

“Il concetto di povertà energetica, già oggetto di attenzione in Europa, è di norma legato alla possibilità di assicurarsi un livello adeguato di riscaldamento durante i mesi più freddi – spiega Enrica De Cian, professoressa di Economia ambientale a Ca’ Foscari e responsabile del team di ricerca del progetto ERC Energya che ha svolto lo studio. – I nostri dati, tuttavia, suggeriscono di allargare il concetto includendo il ruolo sempre più determinante del raffrescamento estivo. I nuclei familiari più poveri spendono già di norma una porzione ampia del loro budget in beni essenziali, come il cibo e l’elettricità. Quest’ultima voce dovrà aumentare per proteggere i più vulnerabili dal rischio di mortalità o da altri gravi problemi di salute durante le ondate di calore”.

Possedere l’aria condizionata comporta importanti conseguenze sia per la spesa energetica delle famiglie che dei Paesi, anche se permangono grandi differenze: negli Stati Uniti rappresenta l’11% del consumo energetico negli edifici mentre in Europa è solo l’1,2%.

“I dati che abbiamo analizzato rivelano che in Spagna il 18.5% delle famiglie spende più del 5% del proprio budget in elettricità – afferma l’economista cafoscarina. Queste percentuali sono generalmente più alte nei paesi freddi, arrivando al 24.2% in Svezia. In Francia e Svizzera troviamo numeri più bassi: 8% e 5% rispettivamente”. L’Italia non è stata analizzata perché non compresa nel dataset OCSE considerato in questo studio, ma “ci aspettiamo un andamento simile a Francia e Spagna, e lo stiamo verificando negli studi che stiamo svolgendo”.

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Chi usa il condizionatore e perché

“L’elemento innovativo di questo lavoro – afferma l’economista Teresa Randazzo, prima autrice dello studio – è che la nostra analisi empirica permette di tenere conto di fattori di scelta che sono di norma difficili da osservare e misurare, come la percezione personale del comfort termico, l’avversione al rischio o la consapevolezza ambientale”.

Lo studio evidenzia in effetti come varie caratteristiche degli individui e dei nuclei familiari portino – o meno – all’adozione dell’aria condizionata nelle case. Ad esempio, la presenza di minori in casa induce ad adottare e ad usare di più i condizionatori.

Ancora, gli individui più istruiti tendono a usare meno i condizionatori, suggerendo che sono più consapevoli dell’impatto dei loro consumi sull’ambiente. Allo stesso modo, le famiglie che sono più inclini al risparmio energetico tendono ad usare meno l’aria condizionata. Viceversa, le famiglie che posseggono numerosi elettrodomestici tendono ad usare di più i condizionatori.

“Vivere in aree urbane aumenta la probabilità che si adotti un condizionatore di 9 punti percentuali, un contributo importante, se paragonato al ruolo del clima o del reddito familiare, probabilmente dovuto al fenomeno delle isole di calore urbane”, spiega Malcolm Mistry, responsabile dei dati climatici per il progetto Energy-a, e coautore della ricerca.

L’analisi dei dati su famiglie e clima

Per capire meglio le dinamiche di adozione dell’aria condizionata nei paesi industrializzati e il suo impatto sul bilancio delle famiglie, anche alla luce dei cambiamenti climatici, i ricercatori di Energya hanno esaminato otto paesi OCSE di diverse latitudine: Australia, Canada, Francia, Giappone, Paesi Bassi, Spagna, Svezia e Svizzera.

I ricercatori hanno combinato le informazioni geo-codificate su 3.615 famiglie provenienti da dati dell’OCSE raccolti nel 2011, con dati storici sul clima. “La nostra rielaborazione dei dati climatici NASA-GLDAS calcola i cosiddetti Cooling Degree Days per gli ultimi 49 anni, un indicatore comunemente usato in letteratura per catturare l’intensità e la durata dei periodi particolarmente caldi e i corrispondenti bisogni di raffreddamento”, spiega Malcolm Mistry.

I trend nel mercato dei condizionatori

Spinte in gran parte dal settore residenziale, dal 1990 le vendite annuali dei condizionatori d’aria sono più che triplicate a livello mondiale, raggiungendo 135 milioni unità nel 2016, secondo gli ultimi dati dell’Agenzia Internazionale per l’Energia. La Cina è in testa, con 41 milioni di condizionatori nelle case private, seguita da 16 milioni negli Stati Uniti e circa 9 milioni sia in Giappone che in Europa. “Secondo il nostro studio, oltre al ruolo determinante del miglioramento del tenore di vita, i cambiamenti climatici aumenteranno i tassi di adozione dell’aria condizionata anche in Europa, con incrementi fino al 21% in Spagna e al 35% in Francia tra soli 20 anni” conclude la professoressa De Cian.

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Riferimenti

Link all’articolo su Economic Modeling: https://doi.org/10.1016/j.econmod.2020.05.001

Testo e grafico dall’Ufficio Comunicazione e Promozione di Ateneo Università Ca’ Foscari Venezia

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Genetica

Il topolino domestico delle Isole Eolie: uno straordinario modello evolutivo risultato di una amicizia millenaria con l’uomo

By ScientifiCult 30 Maggio 2020

Il topolino domestico delle Isole Eolie: uno straordinario modello evolutivo risultato di una amicizia millenaria con l’uomo

Lo studio firmato Sapienza identifica nel patrimonio genetico del piccolo animale il segreto per la comprensione degli intricati meccanismi legati alla comparsa di nuove specie I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Molecular Biology and Evolution

Secondo il calendario cinese, il 2020 è l’anno del Topo e la rivista Molecular Biology and Evolution ha voluto celebrare questo avvenimento dedicando una particolare attenzione scientifica agli studi sulla genetica evolutiva di ratti e topi.

Fra questi, è stato selezionato e pubblicato il lavoro del gruppo di ricerca coordinato da Riccardo Castiglia del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza, riguardante l’evoluzione in Mus domesticus, anche detto topolino delle case o topo domestico, nell’arcipelago delle Isole Eolie (Sicilia).

Lo studio, per mezzo di tecniche di sequenziamento genetico di ultima generazione (Next Generation Sequencing, NGS), ha analizzato da un nuovo punto di vista la straordinaria diversità cromosomica delle popolazioni del topolino delle case che vivono nell’arcipelago. La particolarità genetica di questo animale è il risultato di una millenaria convivenza con l’uomo che avrebbe avuto quindi un ruolo determinate nel suo processo evolutivo.

Il topolino domestico ha origine nel corso del Neolitico in Medio Oriente, come commensale dell’uomo che, a quel tempo, iniziava a vivere in comunità stanziali. Da lì, insieme al suo compagno di viaggio si è spostato arrivando nel Mediterraneo centrale circa 3.000 anni fa, durante l’Età del Ferro. Le Isole Eolie rappresentavano in quel periodo storico un crocevia di passaggio delle navi mercantili, una delle principali vie commerciali dell’ossidiana, il prezioso vetro nero vulcanico.

“Le isole – commenta Emanuela Solano, autrice dello studio – sono una fabbrica di variabilità genetica e rappresentano un vero paradiso per il biologo evoluzionista. Grazie alla collaborazione con l’Università di Konstanz, nel nostro lavoro abbiamo affiancato per la prima volta all’analisi dell’evoluzione cromosomica in Mus domesticus, che è il nostro ambito di ricerca da svariati anni, un approccio genome wide, basato sull’indagine dell’intero genoma”.

Così i ricercatori hanno osservato come il Mus domesticus abbia sviluppato, nel tempo e in molte delle aree che ha “colonizzato”, diverse mutazioni cromosomiche (dette traslocazioni Robertsoniane) da cui sono derivate le cosiddette razze cromosomiche, ovvero numerose popolazioni con numero cromosomico variabile. Nello specifico è stato evidenziato che tale diversità cromosomica si è originata all’interno dell’arcipelago e non deriva da colonizzazioni multiple da aree limitrofe, come invece si riteneva in precedenza.

Inoltre, sono stati dimostrati complessi meccanismi di ibridazione che hanno “rimescolato” le razze cromosomiche presenti sulle diverse isole per arrivare a nuove combinazioni cromosomiche.

“La presenza di razze cromosomiche – aggiunge Solano – rende il topolino un modello per gli studi volti a comprendere i meccanismi legati all’origine di nuove specie (la speciazione) e il ruolo delle mutazioni cromosomiche nella fertilità degli ibridi”.

“La risoluzione di questo complesso modello di evoluzione cromosomica – conclude Riccardo Castiglia – ha dimostrato che il topolino ha grandi “capacità evolutive” e che nella sua veste selvatica può rappresentare un occhio sull’evoluzione in tempi brevi, evidenziando, ogni volta che si va a fondo su questo argomento, aspetti sorprendenti. Rappresenta, quindi, un validissimo strumento per la comprensione degli intricati meccanismi che portano alla comparsa di nuove specie rappresentando un proxy per lo studio della biodiversità del pianeta”.

Riferimenti:

Reconstructing the evolutionary history of chromosomal races on islands: a genome-wide analysis of natural house mouse populations – Paolo Franchini, Andreas F Kautt, Alexander Nater, Gloria Antonini, Riccardo Castiglia, Axel Meyer, Emanuela Solano – Molecular Biology and Evolution https://doi.org/10.1093/molbev/msaa118

Testo sul topolino domestico delle Isole Eolie (Sicilia) dal Settore Ufficio stampa e comunicazione dell’Università Sapienza di Roma

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