Scorpenidi: velenosi, mimetici e voraci.

Gli Scorpenidi appartengono all’ordine degli Scorpaeniformes e contano quattro famiglie: Tetraroginae, Triglidae, Scorpaenidae, Platycephalidae.

Sono comunemente detti Pesci Scorpione o Pesci Leone. Il primo appellativo fa riferimento al fatto che i raggi duri della pinna dorsale sono muniti di aculei, collegati a ghiandole velenifere presenti alla base della pinna stessa. Il veleno in generale è molto doloroso, ma solo poche specie sono letali per l’uomo. Il secondo appellativo è in relazione al fatto che le pinne pettorali, con lunghi raggi spiniformi spesso con espansioni di tessuto, vengono aperte a ventaglio ai lati del corpo e, come la criniera di un leone, contribuiscono ad aumentare notevolmente le dimensioni del pesce. Le pinne pettorali, oltre che per spaventare eventuali aggressori e per il movimento, possono essere usate per sollevare la sabbia del fondale e scovare le prede nascoste.

Pterois species (Photo courtesy of Simone Tilli)

La conformazione del corpo è schiacciata e tozza e, insieme alla colorazione, contribuisce a mimetizzarli con le rocce o con la barriera corallina. Il mimetismo, non è solo una tecnica di difesa, ma anche una tattica di caccia. Pazientemente nascosti sul fondale, aspettano i pesci di passaggio e li inghiottiscono balzando su di essi con la loro grande bocca spalancata.

Si nutrono prevalentemente di piccoli pesci e crostacei anche di grossa taglia. Gli Scorpenidi sono diffusi nelle acque dell’Oceano Indiano e Pacifico nonché del Mar Rosso. Vivono anche nelle zone dell’Arcipelago Indo-Australiano e in parte minima nel Mar Mediterraneo (Scorfani). Qualche specie è segnalata addirittura nei mari freddi.

Selwyn e colleghi hanno pubblicato a Dicembre 2017 uno studio sul percorso di introduzione accidentale nella zona Ovest dell’Oceano Atlantico del pesce leone rosso (red lionfish, Pterois volitans), originario dell’Indo-Pacifico. Lo scopo dello studio è quello di fornire informazioni utili per attuare misure preventive che evitino l’invasione di specie aliene in un dato habitat. I loro risultati, insieme a quelli presenti in altre pubblicazioni, sostengono l’ipotesi che siano stati introdotti nell’Atlantico in conseguenza del commercio per gli acquariofili. Il rilascio, in generale, può derivare da un singolo evento in unico luogo oppure può verificarsi in seguito a una combinazione di rilasci piccoli o grandi in zone diverse.

Gli sforzi per prevenire future invasioni di specie aliene dovute al traffico di animali dovrebbe essere focalizzato sull’educazione delle persone che acquistano animali esotici e poi se ne liberano perché non sono in grado di gestirli e sulla proibizione del rilascio in ambienti diversi da quello di origine, con adeguati premi per il rispetto delle regole e punizioni per le violazioni.

Selwyn JD, Johnson JE, Downey-Wall AM, Bynum AM, Hamner RM, Hogan JD, Bird CE. (2017) Simulations indicate that scores of lionfish (Pterois volitans) colonized the Atlantic Ocean. PeerJ 5:e3996 https://doi.org/10.7717/peerj.3996

 

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AMORE, SESSO ED EVOLUZIONE

Nel tentativo di rendere le Scienze più interessanti per i miei alunni adolescenti, in piena tempesta ormonale, ho cominciato a studiare alcune fonti bibliografiche che mi permettessero di avere un quadro complessivo sul ruolo che l’amore e la sessualità  hanno nella nostra vita e nell’evoluzione biologica degli organismi viventi.

In particolare mi sono concentrata su aspetti neurofisiologici. Infatti, come dice spesso un mio ex alunno adesso studente di medicina, il cuore non c’entra niente con l’amore: il battito cardiaco cambia solo a causa dell’eccitazione esercitata dal sistema simpatico. L’amore si sviluppa e si modifica nel cervello, nella sua parte più profonda, irrazionale ed evolutivamente antica, ossia il sitema limbico, il quale ovviamente si connette e si coordina con le altre parti del sistema nervoso.

Inoltre, studi antropologici indicano che molti comportamenti umani sono il frutto della nostra evoluzione e che la cultura e l’educazione (nurture) si aggiungono, ma non si sostituiscono completamente alla nostra identità di specie (nature).

Infine, non potevano mancare alcune teorie psicologiche che cercano di definire il sentimento dell’amore e le strategie per la felicità di coppia. Nella nostra specie, con un cervello particolarmente complesso, l’obiettivo non è semplicemente riprodursi, ma trovare, conquistare e conservare il più a lungo possibile il partner migliore, o come direbbe Darwin, il più adatto a ciascuno di noi!

L’argomento è estremamente vasto e complesso, ma ho provato a riassumere nelle seguenti presentazioni i concetti principali scoperti nelle mie letture.  

FONDAMENTALE: la bibliografia che ho utilizzato è riportata nell’ultima pagina delle presentazioni. Ricordate che nessun riassunto potrà mai sostituire il fascino e l’importanza di molteplici pensieri che si sviluppano e si collegano nella nostra mente grazie alla lettura dei libri!

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Mantova e il Parco Sigurtà……

LA FERMATA POETICA A MANTOVA, vicino alla Chiesa di San Sebastiano.

Zampe

Impronte

Passaggi

 

Esseri viventi

confondono le loro vite

sotto le brezze marine

del loro peso.

Si possono vedere i corpi

nella concreta assenza

delineata dalla sabbia.

Corpi

destinati ad asciugarsi

dalla salsedine dei loro respiri.

 

E ritornare alla sabbia

da cui sono venuti

PARCO SIGURTA’, vicino al Castelletto un passaggio della fratellanza

La Terra è un solo Paese

Siamo Onde dello stesso Mare

Foglie dello stesso Albero

Fiori dello stesso Giardino

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HEART OF THE SEA

“Heart of the sea”, oltre al titolo del film che racconta la nascita del romanzo Moby Dick, è anche il nome del gioiello che appare nel film “Titanic” di James Cameron.

Ed è assolutamente perfetto per il cristallo di solfato di rame che io e la mia classe 3H (indirizzo Scienze Applicate) del Liceo Scientifico “Niccolò Rodolico” abbiamo realizzato per un concorso di cristallografia indetto dal Dipartimento di Chimica dell’Università di Firenze.

Un regalo per l’anniversario del nostro blog di biologia marina.

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Mesler Bill e Cleaves II H. James. Breve Storia della Creazione. La ricerca dell’origine della vita, Bollati Boringhieri, 2016

Un testo irrinunciabile per gli appassionati di storia della scienza: scorrevole e avvincente come un romanzo storico, in cui si alternano innumerevoli protagonisti di grandi scoperte, spesso in conflitto e in competizione tra loro, che hanno influenzato le future generazioni di scienziati.

Gli autori sfiorano con eleganza e brevità le teorie scientifiche relative all’origine della vita, che potrebbero risultare difficoltose per alcuni e ripetitive per altri. L’obiettivo primario è che i lettori comprendano l’evoluzione del pensiero scientifico, in questo caso ostacolato dal fatto che l’argomento è di complessa soluzione e che si intreccia con notevoli implicazioni filosofiche e religiose.

Emerge la figura dello scienziato che non basa il suo lavoro esclusivamente sulla razionalità, ma che è dotato di immaginazione fino alla visionaria preveggenza, di passione, perseveranza e, a volte, di eccesiva ostinazione e autostima. Ovviamente, la scienza è un’attività umana. Quindi, anche se realizzata da menti eccezionali, ha tutta la forza e la debolezza degli uomini e delle donne che nei secoli hanno costruito il nostro sapere. Comunque, se si considera che siamo passati dall’idea della generazione spontanea alla biologia sintetica, attraverso l’esobiologia, possiamo ritenerci soddisfatti e pensare di essere riusciti a fare passi da gigante!

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I coralli sono romantici in pericolo

I coralli si riproducono prevalentemente per via asessuata mediante gemmazione dei polipi che costituiscono le colonie. Tuttavia, in una notte di Luna piena alla fine dell’estate, si riproducono per via sessuata liberando uova e spermatozoi nell’acqua di mare e lasciando alle onde e alla marea il compito di fare incontrare i gameti.

La riproduzione asessuata è un meccanismo efficiente, specialmente in caso di organismi sessili, dato che garantisce un rapido incremento numerico senza necessità di entrare in contatto con altri individui della stessa specie. Tuttavia ha uno svantaggio: la perdita di variabilità genetica dovuta alla clonazione degli individui. In un ambiente altamente instabile e rapidamente mutevole a causa di inquinamento, pesca intensiva e cambiamento climatico (aumento delle temperature e acidificazione delle acque), questa uniformità genetica è decisamente pericolosa perché limita le possibilità dei coralli di adattarsi all’ambiente.

La riproduzione sessuata, invece, grazie alla meiosi (crossing over in profase I e assortimento indipendente dei cromosomi omologhi in metafase I) e grazie alla fecondazione casuale tra gameti, assicura un’elevata variabilità genetica. La selezione naturale poi agisce da setaccio su tale variabilità e sceglie gli organismi più adatti alle situazioni contingenti. Tuttavia, anche questa via ha i suoi lati negativi, specialmente in considerazione della loro strategia riproduttiva a J. La fecondazione esterna per dispersione dei gameti, non garantisce un’elevata efficienza di fecondazione e le larve, sebbene molto numerose, sono abbandonate a loro stesse e sottoposte ad alti tassi di mortalità per predazione o altre cause.

I biologi marini sono in allarme a causa di tre eventi di sbiancamento dei coralli (bleaching) di portata globale che si sono verificati negli ultimi 20 anni: nel 1998, nel 2010 e nel 2014. E ovviamente, stanno cercando di correre ai ripari con tutti mezzi a loro disposizione, perché non c’è tempo da perdere.

Le tecniche comprendono, in particolare:

  1. Allevamento e trapianto di microframmenti di coralli.
  2. Fecondazione assistita, allevamento delle larve fino a uno stadio avanzato ed espianto in mare.
  3. Modulazione epigenetica, che consiste nel sottoporre i coralli a situazioni di stress, come temperature elevate, per indurre l’attivazione di geni che li rendano più resilienti.
  4. Selezione artificiale di varietà resistenti.
  5. Manipolazione genetica e selezione del microbioma simbionte dei coralli (batteri ed alghe).
  6.  Crioconservazione del germoplasma dei coralli.

Si tratta di tecniche che richiedono tempo e costi elevati, la cui fattibilità ed efficienza è ancora al vaglio, ma è confortante sapere che gli scienziati non stanno mai fermi con le mani in mano ad aspettare il peggio. Prevenire è sempre meglio che curare.

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Reblog da OggiScienza

ATTUALITÀ- Sono in tanti a essere debitori nei confronti di Folco Quilici: almeno due generazioni di naturalisti, sub, viaggiatori o semplici sognatori, in Italia e all’estero, sono cresciute guardando i suoi documentari o leggendo i suoi libri. Regista, sceneggiatore, fotografo e scrittore, Quilici è stato un pioniere della divulgazione, quella vera, costruita mettendo insieme indagine antropologica, […]

via Addio a Folco Quilici — OggiScienza

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LA SCELTA

Sto leggendo un libro molto interessante “The epigenetics revolution” di Nessa Carey (2011, Icon Books Ltd, UK), che ho comprato a Dublino in una libreria vicino al Trinity College. Non credo ne esista una traduzione in italiano, ma è molto chiaro e comprensibile anche in inglese, sia nel linguaggio che nel contenuto.

L’autrice fa luce su meccanismi genetici complessi che permettono di spiegare fenomeni biologici di grande attualità: cellule staminali, clonazione, malattie rare, variabilità fenotipica tra individui geneticamente identici come i gemelli monozigoti. Si tratta di una branca relativamente recente della genetica, chiamata epigenetica, che non studia le classiche variazione nella sequenza del DNA (mutazioni), ma si occupa di modifiche chimiche più fini sulle stesse basi azotate (metilazione della citosina in zone CpG) e sugli istoni (le proteine che permettono di compattare circa 2 metri di DNA dentro un nucleo di 10-6 m di diametro). Queste modifiche essenzialmente regolano l’espressione genica e sono alla base del differenziamento cellulare e dell’espressione fenotipica di un dato genotipo. Queste sorprendenti conoscenze stanno anche gettando una nuova luce sull’ereditarietà dei caratteri acquisiti, proposta da Lamarck, ma negata dalla Sintesi Moderna della Teoria evolutiva di Darwin e dalla genetica Mendeliana. Come suggerisce l’autrice, spesso la verità sta nel mezzo!

Questo è il riferimento per la recensione apparsa su “The Guardian”: https://www.theguardian.com/books/2011/aug/19/epigenetics-revolution-nessa-carey-review.

Il libro mi ha fatto pensare che la vita è solo una questione di scelte fortunate o sfortunate fin da quando siamo semplicemente uno zigote, cioè una cellula uovo fedondata da uno spermatozoo! E ho ricordato anche una splendida poesia di Robert Frost, che adoro e che ho scoperto grazie al film, “L’attimo fuggente”, la quale rappresenta una ennesima meravigliosa connessione tra ARTE e SCIENZA

THE WADDINGTON EPIGENETICS LANDSCAPE

Waddington

The Road Not Taken  Robert Frost (1874–1963). 

Two roads diverged in a yellow wood,

And sorry I could not travel both

And be one traveler, long I stood

And looked down one as far as I could

To where it bent in the undergrowth;

 

Then took the other, as just as fair,

And having perhaps the better claim,

Because it was grassy and wanted wear;

Though as for that the passing there

Had worn them really about the same,

And both that morning equally lay

In leaves no step had trodden black.

Oh, I kept the first for another day!

Yet knowing how way leads on to way,

I doubted if I should ever come back.

 

I shall be telling this with a sigh

Somewhere ages and ages hence:

Two roads diverged in a wood, and I—

I took the one less traveled by,

And that has made all the difference.

TRADUZIONE

Due strade divergevano in un bosco giallo
e mi dispiaceva non poterle percorrere entrambe
ed essendo un solo viaggiatore, rimasi a lungo
a guardarne una fino a che potei.

Poi presi l’altra, perché era altrettanto bella,
e aveva forse l’aspetto migliore,
perché era erbosa e meno consumata,
sebbene il passaggio le avesse rese quasi simili.

Ed entrambe quella mattina erano lì uguali,
con foglie che nessun passo aveva annerito.

Oh, misi da parte la prima per un altro giorno!
Pur sapendo come una strada porti ad un’altra,
dubitavo se mai sarei tornato indietro.

Lo racconterò con un sospiro
da qualche parte tra anni e anni:
due strade divergevano in un bosco, e io –
io presi la meno percorsa,
e quello ha fatto tutta la differenza.

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DISTANZA DA UN TEMPORALE

Ho letto che Ernest Rutherford, quando era un ragazzo, si divertiva a calcolare la distanza di un temporale dalla veranda della sua casa.

Se il temporale è in mare, la misura può essere sufficientemente accurata perché il suono non incontra ostacoli, come edifici o montagne, che possono deviarlo e falsare le distanze. In realtà, la velocità del suono cambia in base alla temperatura e alla umidità dell’aria e questo potrebbe influire sull’accuratezza del calcolo. Pertanto, dovreste ripetere la misura almeno tre volte usando fulmini e tuoni successivi. Inoltre, grazie ad una bussola e ad una carta geografica, potreste tracciare con una linea la direzione in cui si vede il lampo e aggiungere la distanza calcolata, individuando così l’estensione del temporale. Ovviamente, tenete sempre di conto la sicurezza dello sperimentatore e posizionatevi al riparo!

Si può sfruttare la differenza di velocità tra la propagazione della luce (3 x 108 m/s) e quella del suono (330 m/s), che determina il ritardo con cui si ode il tuono rispetto all’avvistamento del lampo.

In pratica, non appena si vede il lampo di luce si inizia a contare il tempo, possibilmente con un cronometro o altrimenti contando i secondi ad alta voce e iniziando da mille. Si ferma il conto non appena si ode il tuono. Considerando che il rumore del tuono viaggi ad una velocità costante di 330 m/s e che abbia avuto inizio in contemporanea al fulmine, la distanza tra noi e il temporale è data da:

Formula:        330 m/s * X secondi calcolati = Y metri

Esempio         330 m/s * 8 s = 2.640 metri

 Potrebbe essere un rimedio fisico-matematico contro la paura dei tuoni!

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Cronometri, orologi atomici e posizionamento satellitare

Come abbiamo già scoperto, la velocità di una nave e la latitudine possono essere determinate con strumenti che però hanno bisogno di misurare contemporaneamente il tempo in cui si effettuano i rilievi. Adesso vedremo che la determinazione dell’ora è fondamentale anche per completare il posizionamento in mare tramite la longitudine.

Nel 1530, lo scienziato olandese Rainer Gemma Frisius aveva indicato il modo per risolvere il problema della determinazione della longitudine. Se una nave avesse potuto determinare l’ora di un meridiano di riferimento (ad esempio quello del porto di partenza o quello dell’osservatorio di Greenwich, come avverrà dall’800 in poi) con un orologio di precisione a bordo e l’ora locale, con il rilevamento astronomico, avrebbe stabilito con facili calcoli la longitudine. Infatti, sapendo che un punto sulla superficie terrestre compie un angolo di 360° durante la rotazione terrestre in un periodo di tempo pari a 24h, si può calcolare che, andando verso est od ovest, una discrepanza di un’ora tra le due posizioni del meridiano di riferimento e della nave indica uno spostamento in longitudine di 15°(= 360°/24h) e di 900 miglia marine (= 15° * 60 miglia marine).

Inizialmente, i marinai utilizzavano le clessidre per misurare il tempo, come abbiamo visto in abbinamento al solcometro, ma la loro misura del tempo lasciava ovviamente molto a desiderare. Dato che l’errore anche di un solo minuto al giorno significava un miglio marino fuori rotta, fu chiaro il ritardo giornaliero accumulato nel viaggio della durata di diverse settimane sarebbe stato potenzialmente letale. Serviva uno strumento di alta precisione che perdesse meno di 3 secondi al giorno: un cronometro marino, che letteralmente in greco significa “misuratore del tempo”. Christian Huygens e Robert Hooke nella seconda metà del’600 avevano introdotto il pendolo e il bilanciere a molla negli orologi, migliorandone la precisione. Ma quello che funzionava sulla terraferma non aveva la stessa efficienza in mare. Gli ingranaggi di un orologio dovevano sopportare variazioni di temperatura e umidità, la salsedine e il movimento su una nave in tempesta, mantenendo la dovuta precisione.

Nel ‘700 John Harrison vinse di fatto questa sfida tecnologica come ha descritto magistralmente Dava Sobel in “Longitudine. Come un genio solitario cambiò la storia della navigazione” (Rizzoli, 2017). Egli costruì 4 originali e diversi cronometri marini (H1, H2, H3, H4), che attualmente sono esposti presso il National Maritime Museum di Greenwich insieme all’H5 e al K1 (Kendall 1), entrambe copie dell’H4, eseguite da Harrison stesso e da Larcum Kendall, un orologiaio londinese. Harrison si dedicò a questa impresa per tutta la vita, introducendo molteplici accorgimenti tecnici innovativi che permisero di superare gli ostacoli al funzionamento in mare di un normale orologio. Lo scopo era vincere il Longitude prize, un premio in denaro di 20.000 sterline che l’Inghilterra aveva stanziato nel 1714 con il Longitude Act per chi avesse risolto il problema della determinazione della longitudine. Questo probabilmente rappresenta il primo finanziamento per la ricerca scientifica della storia e, allo stesso tempo, la vicenda di Harrison rappresenta l’ennesimo caso di mancato riconoscimento dei meriti scientifici di un uomo straordinario. La Commissione per la Longitudine, che doveva attribuire il premio, gli riconobbe solo metà del merito, e quindi metà della somma prevista. In realtà, Harrison era riuscito nell’impresa, ma il suo orologio era molto costoso e difficilmente riproducibile per la difficile realizzazione. Quindi, di scarsa utilità per le mire espansionistiche dell’Inghilterra che possedeva una flotta considerevole da equipaggiare con i cronometri.

Altri seguirono l’esempio di Harrison qualche anno più tardi. Il francese Pierre Le Roy e gli inglesi Thomas Earnshaw e John Arnold gettarono le basi per lo sviluppo su scala industriale del cronometro da marina. Questo era quello a cui mirava il Longitude Act: una produzione in serie di strumenti affidabili, in grado di perfezionare l’arte della navigazione e di rendere sicure le vie degli oceani.

Successivamente il quarzo ha permesso la costruzione di cronometri da marina incredibilmente precisi e attualmente i satelliti geostazionari permettono di stabilire la posizione di una nave con un errore di pochi metri, superando così le difficoltà del rilevamento ottico, e montando a bordo orologi atomici. Questi congegni, che con la loro tolleranza inferiore a un secondo ogni 1000 anni, hanno raggiunto prestazioni straordinarie, hanno anche consentito di verificare la teoria della relatività di Einstein e hanno costretto gli scienziati a definire il secondo come “l’intervallo di tempo in cui un atomo di Cesio compie 9.192.631.770 transizioni tra due livelli energetici”.

  • Dava Sobel “Longitudine. Come un genio solitario cambiò la storia della navigazione”. Rizzoli, 2017.
  • Sergio Giudici “Fare il punto”. Mondadori Università, 2016.

 

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