Dal planetarium al simularium: il computer come mezzo di rappresentazione della realtà

Mi hanno sempre affascinato i planetari e ne ho visti alcuni davvero molto belli, soprattutto negli Stati Uniti. Si racconta che il primo a costruirne uno sia stato Anassimandro di Mileto, addirittura nel VI secolo a. C., dunque più di 2500 anni fa. Il tentativo di riprodurre la volta celeste su una sfera ha quindi una storia molto lunga e oggi si possono ammirare anche alcuni planetari in Italia, anzi devo ripromettermi di visitarne un po' nelle mie scorribande in treno per la penisola. I planetari moderni però sono soprattutto disponibili online o con app che possiamo installare sugli smartphone di ultima generazione. Una delle caratteristiche più interessanti dei planetari che oggi sono realizzati mediante software dedicati è la possibilità di vedere non soltanto la volta celeste e riconoscere la costellazione che stiamo ammirando in una notte stellata, ma anche poter realizzare un ingrandimento della porzione di cielo a cui siamo interessati e guardare più da vicino pianeti bellissimi come Giove e Saturno, per esempio. I dettagli con cui oggi possiamo ammirare questi corpi celesti sono frutto delle conoscenze che si sono accumulate nei secoli e soprattutto negli ultimi decenni. Qualcosa di simile però sta accadendo anche in biologia, sia per quanto riguarda i metodi che consentono di ottenere immagini dirette dell'interno della cellula, sia per i software dedicati alla visualizzazione di molecole, proteine e complessi macromolecolari. Molto recentemente è stato messo a punto e proposto un Simularium, ovvero un software che permette a tutti di visualizzare i risultati delle simulazioni, proprie o altrui.

Quelli che... il calcio

No, non sto parlando della celebre trasmissione degli anni '90 di Fabio Fazio, ma di un gruppo di ricerca dell'Università di Verona che ha da poco pubblicato un lavoro molto interessante dedicato a una proteina che lega il calcio, la calmodulina. Mi piace parlarne per vari motivi, ma il più importante di questi è la capacità di mettere insieme diverse tecniche, sperimentali e computazionali, per cercare di rispondere a domande di interesse biomedico legate, per giunta, a malattie rare. Se infatti risulta abbastanza facile ottenere finanziamenti per studiare malattie molto diffuse e, tra queste, in particolare le malattie tipiche dei paesi più ricchi del nostro martoriato pianeta, molto più complicato è ottenere fondi per studiare patologie che si presentano molto raramente nella popolazione. Queste malattie sono tuttavia molto importanti, non solo perché causano sofferenza ad altri esseri umani (e, di questi tempi, è sempre bene ricordare che dovremmo cercare di dedicare la nostra vita ad alleviare le sofferenze altrui, non a causarle), ma anche perché ci permettono di comprendere meccanismi che potrebbero presentarsi in forme molto simili in malattie meno rare di quelle da cui siamo partiti.

Omicron: incontro ravvicinato!

Già. Questa volta il mio personalissimo blog diventa ancora più personale, perché prendo spunto dal mio personalissimo incontro ravvicinato con la variante Omicron. L'immagine qui a lato però è un avviso: anche se per me si è tradotto in una semplice e fastidiosa faringite di qualche giorno e ricordo raffreddori ben peggiori, Omicron non è un semplice raffreddore, ma una variante del famoso Sars-Cov-2, il virus responsabile della Covid-19. Anzitutto: non ho la più pallida idea di dove io possa averlo preso. Sono ipocondriaco e da due anni ormai disinfetto la spesa e qualunque oggetto entri in casa, mi lavo le mani anche al solo pensiero di aver toccato qualcosa, indosso mascherine ffp2 quando sono a teatro o a un concerto di musica classica, non vado a mensa con i miei colleghi, non tocco le maniglie e, se sono costretto a farlo, mi lavo le mani... e niente: una mattina mi son svegliato con il mal di gola. In farmacia mi hanno detto che il tampone non era necessario: "Eh ma guardi, non esiste mica solo il Covid, lei ha una semplice faringite!". Il giorno dopo, constatata la persistenza del mal di gola, ho comprato uno dei tamponi fai-da-te al supermercato (quelli da 5 euro, per intenderci), mi sono trasformato nella persona che Antonella Viola vorrebbe che fossi, e mi sono auto-tamponato. Risultato: due tacche! Ora, nella mia ipocondria, un mal di gola di due giorni aveva già scatenato malattie letali che ancora devono trovare una collocazione sull'enciclopedia medica, per cui paradossalmente mi sono sentito esclamare "ah vabbè è solo il covid!". Ad ogni modo ho chiamato il medico, ho prenotato un tampone ufficiale che ha confermato la positività e mi sono isolato in casa con la mia faringite che dopo circa 4-5 giorni è passata del tutto, lasciandomi completamente asintomatico e con una grande capacità di concentrazione. Ne ho approfittato per lavorare, sì, ma anche per documentarmi sul mio indesiderato ospite. Qui di seguito quanto sono riuscito a capire.

Buoni propositi per il 2022

Il momento dell’anno è quello adatto per i buoni propositi, che poi probabilmente non manterremo, ma vale comunque la pena farne anche solo per tracciare una rotta: da dove veniamo e dove andiamo con la biofisica computazionale in questo 2022? Niente di tutto quello che racconterò in questo post ha la pretesa di essere esaustivo o anche solo di fornire una previsione per ciò che accadrà in questo anno: le sorprese (belle o brutte che siano) sono sempre all’orizzonte e non è detto che le previsioni giungano a compimento durante il 2022. Un anno è, in fondo, un periodo troppo breve di fronte al progresso scientifico che va avanti da millenni, con tante strade, spesso tortuose, passi in avanti, passi indietro e ritorni inaspettati. In questo post post-capodanno ho quindi deciso di raccontarvi un po’ quali sono le sfide della biofisica computazionale in questo anno che è appena cominciato e che, speriamo, possa riportarci una qualche forma di ripresa dei contatti umani in serenità.

Notizie dal Pentagono!

No, nessun timore: non c’è stato un attacco hacker da parte degli attivisti di QAnon. Il pentagono a cui mi riferisco non è quello con sede nei dintorni di Washington, DC, ma la proteina α7 della famiglia nAChR rappresentato in questa immagine e che ha sede nei nostri neuroni e nelle giunzioni neuromuscolari. Il nome completo della famiglia nAChR sarebbe recettore nicotinico per l’acetilcolina, ma non ha a che fare soltanto con la nicotina. Del resto, la nicotina non crea dipendenza a caso, ma proprio perché interagisce con alcuni dei nostri meccanismi neuronali. In particolare, la proteina α7, il nostro pentagono, è implicata nella regolazione della capacità dei neuroni di far crescere le loro sinapsi (i collegamenti fra i neuroni), una funzione che va sotto il nome di plasticità neurale e che ci consente di sviluppare sempre nuove connessioni aumentando la nostra profondità e capacità di pensiero. E’ importante ricordare che se l’età comunque uccide i neuroni e quindi perdiamo un po’ dell’hard disk di quando eravamo giovani, la plasticità neurale non sembra subire troppo il peso degli anni e, inoltre, sembra anche progredire se opportunamente stimolata: del resto, a parte le malattie neurodegenerative, è abbastanza diffusa l’osservazione che studiare, imparare, trovare nuovi stimoli permette di invecchiare decisamente meglio! Ma non finisce qui: il pentagono è coinvolto anche in alcune forme di schizofrenia, nella malattia di Alzheimer e anche nello sviluppo di alcune forme tumorali. Per giunta, molto recentemente, è stato inserito tra i possibili contatti della famiglia nAChR con il famigerato virus Sars-Cov2… come se ci fosse bisogno di altro per convincerci che valesse la pena studiarlo. E un ulteriore studio tutto italiano sul pentagono è stato recentemente pubblicato sul Journal of Chemical Information and Modeling.

Traguardi: il milestoning spiegato facile facile

Non so quanti ricorderanno questo gioco della MB, un concentrato di anni '80: lo pubblicizzavano come l'emozionante gioco della vita, con una serie di traguardi che i giocatori dovevano raggiungere per conseguire la felicità, che poi consisteva in un guadagno sfrenato di soldi (erano gli anni '80, eh?). Le pedine erano delle automobiline in cui si inserivano dei piolini azzurri o rosa (naturalmente in virtù del sesso biologico dei giocatori). I piolini rosa e azzurri erano solo uno dei diversi aspetti che, con lo sguardo di oggi, sarebbero quantomeno controversi. Ce n'erano però altri che proprio non potevo sopportare. Uno di questi era la scelta tra lavoro e studio, come se le due cose fossero antitetiche: mah! Ho sempre pensato (anche da ragazzino degli anni '80) che lo studio fosse un'opportunità, non una scelta da opporre al lavoro, anzi se mai avrebbe potuto migliorare le condizioni di qualunque lavoro con una preparazione adeguata... E sapete che c'è? Lo penso ancora. La peggiore di tutte però restava l'imposizione del matrimonio e la pioggia di figli che il matrimonio comportava. Il gioco non era male, ma questa visione della vita mi stava parecchio stretta anche prima che trasformassi la mia stessa vita in questo gran mulinare di attività in cui per il matrimonio non saprei né vorrei trovare spazio. Questo gioco mi è tornato in mente leggendo una serie di articoli sul metodo del milestoning, che in italiano tradurrei appunto con "Traguardi". Ed è del milestoning che vorrei parlare questo mese, cercando di spiegarlo in modo facile. O almeno ci provo.

Le mutazioni che verranno...

L'enorme campagna vaccinale, ormai mondiale, ci sta facendo pian piano tornare verso una nuova forma di normalità, che somiglia molto alla vita come la ricordavamo prima di questa terribile pandemia. Siamo però tutti molto preoccupati per le varianti di questo virus e, in effetti, al momento stiamo combattendo contro la cosiddetta variante delta, anche se sono già state scomodate altre lettere dell'alfabeto greco. Esiste un metodo per stabilire quali potrebbero essere le prossime varianti e non trovarsi impreparati di fronte ad esse? E' la domanda a cui hanno cercato di rispondere Savvas Polydorides e Georgios Archontis dell'Università di Nicosia, nella bellissima isola di Cipro. Il loro articolo è stato pubblicato su un numero speciale del Biophysical Journal, dedicato a come la comunità dei biofisici ha accolto la sfida del Covid-19. E' il secondo della serie, perché un primo numero era già stato pubblicato circa un anno fa. E' un numero in cui si parla praticamente di quasi ogni aspetto legato al Covid-19, con tutti i possibili metodi sperimentali e computazionali, inclusi alcuni contributi sulla decontaminazione delle ormai familiari mascherine.