Per contrastare la malaria gli scienziati cercano da tempo il modo di sfruttare il DNA delle zanzare per disinnescare il meccanismo del contagio.  Alcuni hanno provato a modificare il codice genetico degli insetti per evitare il passaggio della malattia, mentre altri hanno escogitato alcuni sistemi per rendere sterili le zanzare ed evitare così la loro proliferazione, soluzione che potrebbe però compromettere sensibilmente alcuni ecosistemi.

I ricercatori giapponesi hanno, invece, deciso di seguire una strada innovativa e ancora poco percorsa: utilizzare le zanzare per diffondere il vaccino nelle aree disagiate del mondo dove prosperano i principali focolai della malaria. Mentre mordono le loro prede, le zanzare utilizzano la loro saliva per evitare che il sangue si coaguli. Il team guidato da Shigeto Yoshida (Jichi Medical University, Giappone) ha così provato a inserire nella saliva delle zanzare un composto chimico in grado di stimolare una reazione immunitaria simile a quella indotta dal vaccino per la malaria.

La saliva è stata modificata intervenendo sul corredo genetico della Anopheles stephensi-a, il principale vettore della malattia. In una prima serie di test, i ricercatori hanno focalizzato la loro attenzione su SP15, un composto potenzialmente utile per sviluppare un vaccino contro la leishmaniosi. Nella saliva delle zanzare geneticamente modificate pare sia stata rilevata la presenza del composto. Alcune cavie di laboratorio vittime dei morsi delle zanzare hanno, inoltre, sviluppato gli anticorpi per contrastare SP15.

I livelli degli anticorpi si sono, però, rilevati bassi e forse insufficienti per evitare la comparsa della malattia in caso di contagio, scrivono gli autori dello studio da poco pubblicato sulla rivista scientifica Insect Molecular Biology. Seguendo il medesimo procedimento, il gruppo di ricerca ha anche realizzato alcune modifiche nel genoma delle zanzare per produrre un potenziale vaccino contro la malaria.

Il team giapponese ha dimostrato la possibilità di realizzare vaccini “volanti” tramite le zanzare, ma secondo numerosi detrattori la soluzione adottata troverà difficilmente un’applicazione reale. Il problema, al momento insormontabile, è costituito dall’esposizione al vaccino di ogni singolo individuo. Le zanzare non fanno certo distinzioni durante le loro battute di caccia, dunque singoli individui potrebbero ricevere centinaia di dosi di vaccino, mentre altri appena alcune decine insufficienti per indurre il loro organismo a produrre gli anticorpi per contrastare la malaria.

Oltre agli inconvenienti pratici, il nuovo sistema solleva non pochi interrogativi sul fronte etico. Le persone verrebbero vaccinate senza essere informate e senza avere la possibilità di rinunciare alla terapia. La soluzione potrebbe essere, invece, adottata per alcune patologie che colpiscono solamente gli animali, riducendo le epidemie nel bestiame per esempio. Nel frattempo, lunga vita alle zanzariere.

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Immaginate di essere un moscerino della frutta di tre millimetri e di dover affrontare le turbolenze causate dal rapido movimento della mano di un Homo sapiens, intento a liberarsi della vostra invadenza. La quantità d’aria spostata destabilizza notevolmente il vostro assetto, eppure in meno di un decimo di secondo riuscite a orientare le vostre ali, fare perno su una di esse e compiere un’inversione a U verso la salvezza. Qual è il segreto di tanta abilità?

Secondo una recente ricerca condotta presso la Cornell University, gli esemplari di Drosophila compiono buona parte delle loro acrobazie in aria grazie a una notevole serie di riflessi. Queste risposte rapide e involontarie permettono ai moscerini della frutta di calibrare al meglio la forza da impiegare nel movimento delle ali per affrontare le turbolenze, recuperare l’assetto ed evitare atterraggi disastrosi.

L’utilizzo di tre telecamere ad alta velocità, in grado dunque di cogliere un maggior numero di dettagli per arco di tempo rispetto alla vista umana, ha consentito ai ricercatori di approfondire le conoscenze sul volo di questi piccoli insetti. Lo studio dei video realizzati ha messo in evidenza come i moscerini siano in grado di compiere notevoli virate regolando l’inclinazione delle loro ali di pochissimi gradi. L’opera di aggiustamento dell’assetto avviene in continuazione all’impressionante ritmo di 250 modifiche al secondo.

In una successiva serie di esperimenti, i ricercatori hanno applicato sul dorso di ogni moscerino un minuscolo magnete. Attivando un campo magnetico nell’area di volo degli insetti, il team di ricerca poteva così modificare improvvisamente la traiettoria di volo dei moscerini. Nonostante la perturbazione indotta dai magneti, gli insetti hanno dimostrato di essere in grado di recuperare rapidamente il loro assetto originale con una notevole precisione. Una manovra repentina che, secondo i ricercatori, può essere solamente frutto degli ottimi riflessi dei moscerini ed avvenire dunque in automatico. Merito di due piccoli organi sensoriali che influenzano rapidamente il movimento delle ali.

I risultati della ricerca condotta presso la Cornell University sono stati da poco pubblicati sulla rivista scientifica PNAS. Lo studio non solo consente di conoscere meglio i segreti del volo dei moscerini della frutta, ma potrebbe fornire nuovi indizi per comprendere alcuni passaggi dell’evoluzione degli insetti volanti, che centinaia di milioni di anni or sono contribuirono a diffondere le specie vegetali sul nostro Pianeta attraverso l’impollinazione.

L’idea alla base del progetto è relativamente semplice e prevede la creazione di un perimetro impenetrabile per le zanzare, una sorta di zanzariera virtuale sorretta da una serie di pali. Su ogni palo viene collocata una fonte di luce LED che lavora nell’infrarosso e illumina un altro palo (alla distanza massima di 30 metri) rivestito da un materiale in grado di riflettere la luce verso lo fonte dove viene colta dall’obiettivo di una videocamera. La telecamera può così cogliere l’eventuale presenza di coni d’ombra nella luce di ritorno creati dalle zanzare in volo.

Quando un insetto volante entra nell’area di azione del dispositivo, il sistema invia un primo debole fascio di luce laser contro l’invasore per valutarne le dimensioni e la velocità del movimento delle ali. Tale soluzione consente di identificare le zanzare e lasciare in pace gli altri insetti innocui per l’uomo. Il livello di precisione è tale da consentire di distinguere anche tra zanzare di sesso maschile e femminile e di concentrare l’azione della contraerea sulle femmine, poiché sono le uniche che mordono l’uomo per rifocillarsi di sangue e trovare le energie per poi deporre le uova.

Identificato il target e appurato il campo libero, il sistema invia un fascio di luce laser maggiormente potente che colpisce la zanzara portandola rapidamente alla morte. L’intera operazione dura meno di un decimo di secondo. Il laser utilizzato è innocuo per l’uomo, ma al momento per precauzione il sistema funziona solamente in presenza dei coni d’ombra minuscoli creati dalle zanzare, mentre si arresta in presenza di ombre più estese come quelle proiettate dal corpo umano.

Il sistema in fase di sviluppo presso l’Intellectual Venture Lab appare forse un poco macchinoso, ma potrebbe rivelarsi un’utile alternativa ai sistemi attualmente utilizzati che prevedono l’impiego di deterrenti e insetticidi chimici o di difese passive spesso poco efficaci come zanzariere e tende. Sviluppato il dispositivo di base, i ricercatori cercheranno ora di ottimizzare i costi per la realizzazione del sistema, sperimentando nuove tipologie di laser per ridurre i consumi di energia e nuove batterie per estendere il più possibile l’autonomia della zanzariera laser.

Per sconfiggere la malaria sterminare le zanzare nei pressi delle aree abitate non sarà sufficiente. Un’altra sezione del laboratorio ha così deciso di mettere a punto una nuova sostanza tale da risultare più appetitosa per le zanzare rispetto al sangue umano. Una volta messa a punto, tale sostanza potrebbe essere inserita in apposite sacche rivestite da un materiale simile alla pelle umana per trarre meglio in inganno i famelici insetti. Il surrogato del sangue umano potrebbe inoltre contenere alcuni composti per rendere sterili le zanzare, riducendo così la proliferazione delle stesse in prossimità delle aree più popolose.

Trasmessa da alcuni vettori come le zanzare appartenenti al genere Anopheles, la malaria causa mediamente un milione di morti ogni anno. Ridurre le possibilità di rimanere preda di questi insetti potrebbe portare a una significativa riduzione delle centinaia di milioni di contagi che avvengono su base annua, specialmente nell’area dell’Africa tropicale.

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Lo scorso 16 novembre, l’equipaggio dello Shuttle Atlantis ha trasferito una teca contenente quattro bruchi sulla Stazione Spaziale Internazionale. Sopravvissuti all’avventuroso viaggio, i quattro bruchi sono andati regolarmente incontro alla metamorfosi trasformandosi in quattro colorate farfalle nonostante le condizioni di gravità ben diverse da quelle terrestri.

Coordinato dalla University of Kansas e da Bioserve Technologies, l’esperimento non si svolge solamente sulla ISS, ma anche ad alcune migliaia di chilometri più in basso, dove gli studenti delle scuole statunitensi partecipanti hanno replicato il test nelle loro classi. Tale condizione consentirà ai partecipanti di confrontare le dinamiche dello sviluppo e il comportamento delle farfalle in orbita con i loro gruppi di controllo creati a Terra in condizioni sostanzialmente standard.

Come si evince dai primi video forniti dagli organizzatori del progetto, le farfalle sulla Stazione Spaziale Internazionale godono di buona salute, ma faticano non poco nell’adattarsi alle condizioni di microgravità e alle dimensioni della teca. Il loro peso sulla ISS è inferiore rispetto a quello sulla Terra e ciò compromette la loro capacità di volare: gli esemplari compiono piccoli balzi seguendo il loro istinto, ma non riescono a mantenere un buon assetto per rimanere sospesi in aria a lungo.

Gli effetti dovuti alla microgravità sono tra i più studiati a bordo della ISS. Dal 2007, per esempio, sono stati avviati alcuni test per valutare le conseguenze della parziale assenza di gravità sugli esseri umani. Un modulo della Stazione sarà progressivamente dedicato allo studio degli effetti della microgravità sullo sviluppo e il metabolismo di vegetali e piccoli esseri viventi. L’obiettivo è raccogliere quanti più dati possibile per comprendere meglio alcune tematiche legate alla fisica, come la meccanica dei fluidi, e alcuni processi biochimici come la possibile formazione di nuove proteine assenti sulla Terra. Il batter d’ali delle farfalle è solo un inizio.

Culex quinquefasciatus (credit: entomology.ucdavis.edu)

L’entomologo Walter Leal insieme al ricercatore Zain Syed (University of California, Davis) ha scoperto che il nonanale è il potente agente semiochimico che attira le zanzare, indirizzandole verso le loro prede e un pasto sicuro a base di sangue. Come suggerisce il nome, con il termine “semiochimico” si è soliti indicare una sostanza chimica in grado di trasportare un messaggio (“semeion” in greco significa segno).

Le antenne della Culex quinquefasciatus, una delle zanzare maggiormente responsabili nella diffusione del virus del Nilo occidentale, sono molto sviluppate e hanno la capacità di intercettare concentrazioni molto basse di nonanale. Sulle antenne sono infatti collocati alcuni recettori molto sensibili che rilevano la presenza dell’agente semiochimico e guidano la zanzara verso la preda.

Gli uccelli migratori portano con loro il virus durante le migrazioni stagionali dall’Africa alle zone temperate. Quando le zanzare mordono i volatili infetti diventano a loro volta i vettori del virus, che viene poi trasmesso alle prede successive che possono essere altri uccelli, cani, gatti, pipistrelli, cavalli, scoiattoli, conigli e naturalmente esseri umani. Il virus ha così modo di disseminarsi rapidamente e le cifre lo dimostrano chiaramente: in dieci anni negli Stati Uniti sono stati rilevati oltre 29mila individui infettati dal virus e ben 1.147 pazienti sono morti a causa delle complicazioni sopraggiunte dopo aver contratto la patologia.

Per giungere all’importante scoperta, i ricercatori della UC Davis hanno dato vita a un’ampia ricerca sulle centinaia di composti prodotti naturalmente dal nostro organismo e da quelli dei volatili. Lo studio è stato svolto su 16 volontari appartenenti a diverse razze e gruppi etnici. Identificata le sostanze, il team di ricerca ha testato la loro compatibilità chimica con i recettori presenti sulle antenne delle zanzare, giungendo infine all’identificazione del nonanale.

Come riportano i ricercatori sulla rivista scientifica Proceedings of the National Academy of Science, il nonanale lavora in sinergia con l’anidride carbonica emessa durante la respirazione e in grado di attirare le zanzare. Leal e Syed hanno approntato alcune trappole per le zanzare diffondendo il nonanale e l’anidride carbonica. In una sola notte, i due sono riusciti a catturare circa 2mila esemplari di Culex. Le prove con trappole di controllo hanno fornito ulteriori conferme alla scoperta del team di ricerca: le trappole con nonanale combinato all’anidride carbonica hanno consentito di catturare il 50% di zanzare in più rispetto alle trappole con sola anidride carbonica.

L’importante scoperta potrebbe ora portare alla realizzazione di una nuova generazione di repellenti per tenere le zanzare alla larga. Un sollievo per le nostre notti estive, ma anche una grande occasione per contenere i contagi nelle aree più disagiate del Pianeta.

credit: Plos ONE

Un gruppo di ricercatori ha da poco confermato di aver identificato una nuova specie appartenente alla famiglia di ragni Nephilidae, noti per essere in grado di creare ragnatele estremamente ampie con un diametro che può raggiungere il metro di ampiezza. La nuova specie, identificata per la prima volta nel 2000 in una collezione e nel 2007 “sul campo”, è stata battezzata Nephila komaci e vive principalmente in Sudafrica e in Madagascar.

Le femmine di Nephila komaci possono essere fino a 10 volte più grandi degli esemplari maschi e possono raggiungere un diametro complessivo intorno ai 12 centimetri. Una disparità di genere molto marcata a tal punto da essere considerata senza pari tra tutti gli animali terrestri del globo.

Secondo gli autori della ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Plos ONE lo scorso 21 ottobre, le dimensioni delle femmine di Nephila komaci sarebbero aumentate nel tempo nel corso dell’evoluzione, mentre i maschi avrebbero mantenuto le loro dimensioni sostanzialmente invariate. Tale disparità è giustificata dalla necessità per le femmine di difendere loro stesse e la prole dai predatori.

Le dimensioni più grandi permettono, inoltre, agli esemplari di sesso femminile di ospitare un maggior numero di uova e dunque di aumentare le probabilità di proseguire la specie in un ambiente estremamente competitivo per la vita come l’habitat africano.

Drosophila melanogaster

Oltre a dormire molto profondamente durante la notte, solitamente i moscerini della frutta non disdegnano un bel riposino pomeridiano, una valida soluzione per conservare le energie ed evitare una eccessiva esposizione al sole nelle stagioni calde. Eppure, in alcune particolari circostanze, le femmine di Drosophila evitano la pennichella e si dimostrano iperattive durante tutto il pomeriggio.

Determinato a risolvere l’enigma, Elwyn Isaac (University of Leeds) ha studiato le abitudini del moscerino della frutta giungendo a una sorprendente conclusione: lo strano comportamento degli esemplari femminili si verifica solamente dopo l’accoppiamento. Gli spermatozoi del maschio contengono una molecola in grado di modificare per otto giorni circa le normali abitudini della loro compagna, che al posto del sonnellino provvede a ricercare il cibo e un luogo adatto nel quale deporre le proprie uova.

Per avere una controprova, Isaac ha fatto accoppiare alcuni moscerini sprovvisti del particolare peptide sessuale notando come in tal caso le femmine di Drosophila mantenessero le loro normali abitudini sonno/veglia. Secondo il ricercatore, la molecola sarebbe dunque in grado di scatenare un potente meccanismo chimico in grado di modificare una delle risorse più importanti per buona parte degli esseri viventi, il sonno, e di indurre le compagne dei moscerini ad esporsi al calore del sole e al pericolo dei predatori.

Il peptide sessuale viene prodotto dalle ghiandole del moscerino della frutta e si attacca alla coda degli spermatozoi. La sua presenza induce le femmine ad aumentare anche la produzione delle uova da 1 – 2 al giorno a un centinaio e inibisce l’accoppiamento con altri maschi per una decina di giorni circa. Secondo Isaac, la nuova funzione da poco scoperta del peptide sessuale, che impedisce nelle femmine fecondate il sonno pomeridiano e induce la ricerca di cibo e luoghi sicuri per i piccoli in arrivo, potrebbe costituire un’ulteriore garanzia per i maschi e la loro effettiva paternità dopo l’accoppiamento.

Ma che cosa c’entra tutto questo con la narcolessia? Per il team di ricerca guidato da Elwyn Isaac, la scoperta potrebbe consentire di approfondire le conoscenze sul funzionamento delle molecole che regolano il sonno anche negli esseri umani. Secondo le ultime ricerche, infatti, alla base della narcolessia vi sarebbe il malfunzionamento di uno di questi “interruttori” molecolari che impedisce al cervello di mantenere un regolare e costante ciclo sonno/veglia.

Del resto, il moscerino della frutta si rivela un “organismo modello” anche nello studio del sonno: la Drosophila melanogaster ha in tal senso un comportamento del tutto simile al nostro. Di notte i moscerini della frutta cadono in un sonno profondo dal quale è difficile destarli, assumono una posizione preferita mentre dormono, se tenuti svegli durante la notte dimostrano chiari segni di stanchezza il dì successivo, la caffeina li tiene svegli e gli antistaminici li lasciano intontiti. Ma sono forse più indietro di noi sui diritti per le loro compagne…

A volte i trucchi che utilizza la natura sono meno semplici da identificare e richiedono studi maggiormente approfonditi. E proprio osservando un fenomeno naturale, alcuni ricercatori hanno scovato un valido sistema per realizzare un nuovo adesivo che potrebbe rivelarsi molto utile in ambito sanitario.

Gli esemplari di  Phragmatopoma californica, una particolare specie di minuscoli vermi marini, impastano sabbia e frammenti delle conchiglie per realizzare delle elaborate strutture tubolari nelle quali trovare riparo dai predatori. Questi piccoli muratori dei sette mari producono un materiale estremamente colloso per tenere insieme le loro abitazioni costituito, principalmente, da una soluzione di ioni di metallo e generalmente da sette proteine dotate di una forte carica.

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Questa colla è in grado di unire tra loro due oggetti bagnati, i vermi marini agiscono forzatamente in acqua, e di far presa molto rapidamente, assicurando la tenuta dei materiali appena incollati.

Partendo da numerose osservazioni sul comportamento degli esemplari di Phragmatopoma californica e sul loro particolare adesivo, un gruppo di ricercatori ha riprodotto in laboratorio una serie di polimeri in grado di imitare le proteine utilizzate dai piccoli vermi marini. Un solo centimetro quadrato della nuova colla realizzata è in grado di sostenere il peso di circa 18 Kg. Essendo particolarmente adatta per l’utilizzo in condizioni di forte umidità, la nuova sostanza adesiva potrebbe presto essere utilizzata in ambiente sanitario per rendere più semplice e meno invasiva la ricomposizione delle ossa fratturate. Tutto merito di un piccolo muratore del mare.

Durante i loro periodi di riposo, gli scarafaggi e molte altre specie di insetti interrompono periodicamente la respirazione. Un vero e proprio enigma per gli entomologi, che da tempo cercano di capire la ragione di tale comportamento. Secondo alcuni ricercatori, chiudendo gli spiracoli – i piccoli condotti posti sull’esoscheletro per condurre l’ossigeno fino alle cellule – gli insetti riuscirebbero a contrastare l’evaporazione e dunque a non disidratarsi.

Per trovare un riscontro alle ipotesi formulate dagli entomologi, un gruppo di ricercatori ha collocato alcuni scarafaggi (Nauphoeta cinerea) all’interno di alcuni vasi di vetro nei quali sono stati generati differenti livelli di umidità nel corso di 5 settimane. Il team di ricerca ha così potuto osservare come gli insetti negli ambienti con scarsa umidità abbiano aperto i loro spiracoli con una frequenza pari al 40% rispetto agli individui ospitati in habitat maggiormente umidi.

Inoltre, gli scarafaggi negli ambienti con più umidità hanno perso molto meno peso rispetto ai loro colleghi alle prese con la siccità ricostruita in laboratorio. Un possibile indizio di una minore evaporazione dei loro liquidi.

Pubblicata sulla rivista scientifica Journal of Experimental Biology, la ricerca sembra dunque confermare quanto ipotizzato nel corso degli ultimi anni da numerosi entomologi. Interrompendo la respirazione, attraverso la chiusura dei loro spiracoli, gli scarafaggi e altri insetti simili sarebbero in grado di mantenere una maggiore idratazione, aumentando così le loro probabilità di sopravvivenza durante i periodi di forte siccità.

Una ricerca pubblicata diverso tempo fa sulla prestigiosa rivista scientifica Nature ha svelato una peculiarità davvero inaspettata dei bombi (Bombus terrestris) e di altri insetti impollinatori.

Per questi piccoli insetti, una corretta amministrazione delle energie diventa fondamentale per mantenere una buona autonomia, in grado di assicurare non solo il volo da fiore a fiore, ma anche un ritorno rapido e sicuro al favo. L’evoluzione ha quindi premiato quegli esemplari maggiormente predisposti a conservare energia, selezionando nuove generazioni costituite da elementi sempre più efficienti e autonomi.

Secondo il gruppo di entomologi che ha curato la ricerca, nel loro alacre lavoro di raccolta del polline, i bombi prediligono i fiori dalle corolle più calde, che consentono a questi insetti di spendere meno energie per mantenere alta la loro temperatura corporea.

Sempre secondo la ricerca pubblicata su Nature, questa curiosa predilezione dei bombi e di altre specie di api avrebbe spinto alcune specie di fiori a sviluppare particolari forme e colori per mantenere più a lungo il calore, rendendosi così più invitanti per gli insetti impollinatori in grado di riconoscere proprio dalla colorazione i fiori più caldi.