{"id":18139,"date":"2015-09-01T07:23:18","date_gmt":"2015-09-01T05:23:18","guid":{"rendered":"http:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=18139"},"modified":"2015-09-01T07:30:14","modified_gmt":"2015-09-01T05:30:14","slug":"la-grande-danza-delle-goccioline-colorate","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=18139","title":{"rendered":"La grande danza delle goccioline colorate"},"content":{"rendered":"

\"Dancing<\/a><\/p>\n

\u00c8 una scena cos\u00ec tipica ed al tempo stesso, dannatamente affascinante: il ricercatore dottorato\u00a0all’Universit\u00e0 di Stanford, posto sotto la supervisione di un assistente di bioingegneria, che scruta attentamente dentro a un microscopio nel laboratorio. Alla ricerca di… Correlazioni, punti d’interesse, loci<\/em> e nessi significativi. Siamo nel 2009. Ma mentre aumenta la concentrazione, ad un tratto, costui si rende conto di qualcosa. <\/em>Un fatto chiaro e lampante, da tempo immemore sotto gli occhi di ciascuno, ma che tuttavia nessuno, almeno a quanto gli \u00e8 dato di sapere, si \u00e8 mai dato la briga di commentare. N\u00e9 soprattutto studiare e\/o pubblicare, fatto ancor pi\u00f9 interessante dal suo punto di vista. Cos\u00ec alza gli occhi, si guarda intorno, e mentre aspetta di rimettere a fuoco il mondo delle cose in proporzione, improvvisamente\u00a0esclama: “Prof, le gocce sembrano\u00a0vive!”\u00a0Ed\u00a0\u00e8 tutta una questione di contesto. Perch\u00e9 dal punto di vista dell’uomo della strada, una simile affermazione poteva\u00a0essere soltanto interpretata come la battuta di un’ubriaco, o al limite, l’osservazione di un qualcosa di ovvio e rinomato. Ma basta mettere\u00a0quattro, cinque lacrime\u00a0sopra una superficie liscia e non permeabile, per rendersi conto che non \u00e8 esattamente cos\u00ec. A meno che detto piano di lavoro sia il metallo di una padella, riscaldata al di sopra del punto di ebollizione, un fluido giace nel suo luogo, grosso modo immobile, finch\u00e9 non\u00a0transita immancabilmente verso\u00a0un altro stato di materia. Questa \u00e8 la dura legge della gravit\u00e0. Mentre in quel caso specifico, meraviglia della meraviglie, sopra un vetrino privo di caratteristiche particolari, una ventina di puntini s’inseguivano e scostavano l’un l’altro, parevano dei microbi in una coltura di Pasteur. Fenomeno, questo, certamente\u00a0degno di essere studiato, almeno nell’opinione del supervisore, al punto che l’intero laboratorio, negli ultimi anni, ha dedicato una parte del suo tempo alla risoluzione di questo “mistero”.\u00a0La cui genesi\u00a0probabilmente, soprattutto per chi ha la chimica nel sangue e nella mente, era gi\u00e0 per sommi capi molto chiara. Ma che del resto, una volta dimostrata, approfondita e reso controllabile, poteva trovare un’applicazione nella costruzione di superconduttore o pannelli solari autopulenti. Per non parlare della cosa pi\u00f9 importante: creare una simulazione istantaneamente comprensibile, e attraente, dell’origine stessa della vita sulla Terra.
\nIl nome dell’istigatore accidentale dello studio, il ricercatore ancora fresco dei suoi studi, \u00e8 Nate Cira, mentre il suo supervisore di ruolo e\u00a0capo laboratorio \u00e8 Manu Prakash, il tipo di scienziato che, come afferma nel suo profilo ufficiale presso il sito dell’universit\u00e0<\/a>, “lascia che sia l’istinto e la\u00a0curiosit\u00e0 a guidarlo.” I due hanno quindi ottenuto la partecipazione di\u00a0un terzo elemento, il giovane\u00a0collega\u00a0Adrien Benusiglio. Nel corso dei ritagli di tempo ricavati tra quelli che erano sicuramente studi dalle applicazioni pi\u00f9 immediate, i tre hanno impugnato quindi altrettante pipette di precisione, iniziando a mettere alla prova i vari fluidi a disposizione in questo strano e nuovo sport. \u00c8 importante notare che nell’esperimento originario di Cira, come anche\u00a0nel video di apertura, ciascuna goccia fosse composta essenzialmente di due tipi di molecole distinte: una parte d’acqua, un’altra di\u00a0glicole propilenico (1,2-propandiolo) componente basilare di molti coloranti per il cibo, medicinali e disinfettanti. Ed andava rintracciata proprio\u00a0in questa commistione di elementi, essenzialmente, l’origine della questione. Perch\u00e9 come per l’appunto dicevamo, tutti i fluidi sono soggetti ad evaporazione, ma non tutti allo stesso ritmo. Ci\u00f2 che succede quindi nella goccia “mista” \u00e8 che il glicole propilenico tende a scappare via per primo trasformandosi in gas, anche a temperatura ambiente, scegliendo come via di fuga la parte bassa della goccia, dove le pareti sono pi\u00f9 sottili. Mentre l’acqua, in conseguenza di tale tendenza, pur mantenendo un peso superiore,\u00a0si ritrova in alto, generando turbolenze non indifferenti. Questo, quindi, causa il movimento. Ma non spiega la questione ancor pi\u00f9 affascinante: perch\u00e9 le gocce sembrano, letteralmente, cercarsi tra di loro, o\u00a0in altri\u00a0casi paiono respingersi a vicenda?<\/p>\n

<\/p>\n

Il fenomeno \u00e8 stato descritto, nell’articolo a supporto proposto presso il sito dell’Universit\u00e0 di Stanford, come una sorta di chemiotassi artificiale. Ora, questo\u00a0termine si riferisce in genere al metodo di locomozione impiegato da molti dei principali organismi procarioti e eucarioti, troppo piccoli per disporre di una qualsivoglia forza muscolare, per non parlare di un cervello o di organi sensoriali. Ma che tuttavia, raramente falliscono nella ricerca di un punto di interesse, sia questo del cibo (nel caso delle amebe) una cellula da infettare (se parliamo di batteri) oppure un intruso nell’organismo (dal punto di vista dei globuli bianchi). Ci\u00f2 avviene grazie ad un sistema puramente automatico, per cui il micro-organismo ruota costantemente su se stesso e tende ad avanzare, ma lo fa tanto maggiormente, nel momento in cui si trova innanzi all’ente di esistenza che gli \u00e8 maggiormente affine. E cos\u00ec avveniva pure per le goccioline, con l’obiettivo di trovare le loro simili e letteralmente, unirsi a loro. \u00c8 una questione certamente suggestiva: la turbolenza causata dal gradiente di evaporazione dei due fluidi contenuti in ciascuna, infatti, risulta sufficiente a generare un vero e proprio vortice di umidit\u00e0, che assume in tutto e per tutto le caratteristiche di un campo di forza. Quando due di queste emanazioni, con le relative gocce, finiscono quindi per incontrarsi, possono avvenire due cose: attrazione o respingimento. A decidere quale delle due situazioni debba verificarsi, sar\u00e0 volta per volta\u00a0una\u00a0delle forze principali che contribuiscono al presente stato delle cose, ovvero la tensione di superficie.<\/p>\n

\"Tears<\/a>
L’utente di YouTube Dan Quinn spiega molto bene l’effetto Marangoni nel suo video sul fenomeno delle “lacrime di vino”.<\/figcaption><\/figure>\n

Succede infatti, ed \u00e8 un’osservazione che prende il nome dal fisico italiano Carlo Marangoni (1840-1925) che non tutti i fluidi abbiano al stessa tendenza a rimanere uniti, e che il gradiente di questo valore, in due o pi\u00f9 sostanze messe in contatto tra di loro possa causare un qualche tipo di azione e\u00a0reazione. Provate ad esempio a mettere, in un piatto fondo da cucina, un sottile strato d’acqua. E a far galleggiare sopra di esso una certa quantit\u00e0 di particelle indipendenti, ad esempio\u00a0dei granuli di pepe. Immettete quindi, al centro del sistema, una singola goccia di un qualche fluido\u00a0detergente o detersivo, sostanze dotate in genere\u00a0di una tensione di superficie inferiore alla media. Ci\u00f2 che osserverete, a questo punto, se le caratteristiche chimiche sono idonee, \u00e8 un’istantaneo spostamento\u00a0dei vostri granuli verso il bordo del piatto, ciascuno istantaneamente attratto dai margini dello stesso, dove permane la maggiore concentrazione di acqua ancora pura, e quindi dotata di un maggior potere di attrazione. Pensate che questa tendenza \u00e8 tanto forte da sfidare addirittura, in determinate circostanze, l’eterno potere della gravit\u00e0. Basta infatti osservare a lungo un bicchiere di vino (maggiore \u00e8 la gradazione alcolica, meglio \u00e8) per notare il formarsi di uno strato di goccioline nella parte del bicchiere immediatamente superiore alla linea di galleggiamento, le quali pur tendendo continuamente a scendere, si riformano, ancora e poi di nuovo.
\nTale tendenza, osservata per la prima volta dal fisico\u00a0James Thomson nel 1855, viene normalmente associata ai termini “lacrime” o “gambe” del vino, ed \u00e8 dovuta all’effetto dell’evaporazione dell’alcol, che tende a mutare in gas pi\u00f9 rapidamente nelle regioni periferiche\u00a0del bicchiere, dove l’azione capillare aveva portato al formarsi di un velo di umidit\u00e0 sulle pareti dello stesso. Qui, tuttavia, invece che tendere a tornare subito verso il basso, il liquido finisce per attrarre se stesso ed accumularsi, per il semplice fatto che nel centro del bicchiere la tensione di superficie risulta inferiore. Soltanto quando ciascuna goccia\u00a0sar\u00e0 quindi\u00a0sufficientemente grande, e pesante, questa ricadr\u00e0 verso il basso, contribuendo alla creazione della sua prossima sorella, in un ciclo continuo di rigenerazione. E in questo comportamento, essenzialmente, si pu\u00f2 trovare lo stesso principio delle goccioline dell’Universit\u00e0 di Stanford.<\/p>\n

\"Dancing<\/a>
Presso il canale di Francis Villatoro, invece, \u00e8 presente un catalogo piuttosto completo della serie di prove\u00a0compiute con le gocce colorate a Stanford, tra cui labirinti, macchine pi\u00f9 o meno complesse, gare di velocit\u00e0. Gli spazi all’interno dei quali venivano fatte muovere erano generalmente delle semplici linee tracciate con il pennarello, sufficientemente a rilievo sul vetrino da condizionare il movimento microscopico degli elementi.<\/figcaption><\/figure>\n

Perch\u00e9 non \u00e8 effettivamente il colore di ciascuna goccia, come forse saremmo portati a pensare per analogia coi videogame della serie Puyo-Puyo, la ragione per cui due gocce si attraggono o respingono a vicenda, ma la diversa concentrazione di\u00a0glicole propilenico in ciascuna di esse, volutamente\u00a0codificata in base alla tonalit\u00e0 selezionata. Cos\u00ec, i tre scienziati hanno osservato nel corso degli ultimi 3 anni come le gocce con lo stesso rapporto tra alcol ed acqua fossero pi\u00f9 affini a loro stesse, e rifiutassero automaticamente le loro “nemiche” pur non essendo in alcun modo vive, programmate o intelligenti. Tutto ci\u00f2 che \u00e8 piccolo, fin dalla notte dei tempi, tende ad aggregarsi. Perch\u00e9 soltanto questo pu\u00f2 garantire in qualche modo la sua sopravvivenza. Non vi ricorda nulla, tutto ci\u00f2? Quando sul pianeta la forma di vita pi\u00f9 sviluppata era un singolo microbo flagellato, che tendeva a correre verso il cibo, ovvero microbi\u00a0pi\u00f9 piccoli, e fuggire dai suoi predatori,\u00a0a loro volta pi\u00f9 grandi di lui. Finch\u00e9 tale antenato di tutti noi, per qualche motivo poco chiaro, non decise che esisteva una terza via, ovvero cercare delle creature che fossero grandi soltanto leggermente meno di\u00a0lui. Assieme alle quali, unirsi. Per crescere a dismisura, diventando infine un protozoo. E dal protozoo, la lumaca. Dalla lumaca, prima o poi, la medusa…<\/p>\n

\"Agar.io\"<\/a>
Una versione interattiva (estremamente divertente) dello studio di Stanford pu\u00f2 essere ritrovata nel videogioco online gratuito Agar.io, in cui il giocatore \u00e8 chiamato a guidare una goccia colorata verso le sue simili, mangiandole e crescendo a dismisura. Come nella versione scientifica dell’esperimento, il colore di ciascun elemento non ha effetto sulle sue capacit\u00e0 di fagocitazione, permettendo ai giocatori di scegliere tra una vasta serie di avatar, tra cui bandierine, cani o personaggi storici di vario tipo.<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

\u00c8 una scena cos\u00ec tipica ed al tempo stesso, dannatamente affascinante: il ricercatore dottorato\u00a0all’Universit\u00e0 di Stanford, posto sotto la supervisione di un assistente di bioingegneria, che scruta attentamente dentro a un microscopio nel laboratorio. Alla ricerca di… Correlazioni, punti d’interesse, loci e nessi significativi. Siamo nel 2009. Ma mentre aumenta la concentrazione, ad un tratto, … Leggi tutto<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[229,231,91,1156,78,147,841,110],"class_list":["post-18139","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news","tag-chimica","tag-esperimento","tag-fisica","tag-fluidi","tag-scienza","tag-stati-uniti","tag-universita","tag-videogiochi"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18139","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=18139"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18139\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":18148,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18139\/revisions\/18148"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=18139"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=18139"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=18139"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}