La moda di 5.000 anni fa: recenti studi sugli indumenti di Ötzi

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Il Trinity College di Dublino, in collaborazione con il Centro studi EURAC di Bolzano, ha analizzato le pelli degli indumenti indossati da Ötzi, la mummia del Similaun, nel venticinquesimo anniversario del suo ritrovamento.

La mummia di Ötzi, ritrovata nel 1991 nella zona del Giogo di Tisa in Val Senales, è una delle più studiate al mondo per il suo particolare processo di mummificazione naturale e la presenza di abiti e oggetti. Ötzi visse durante l'Età del Rame e, probabilmente, era un cacciatore appartenente a una cultura agro-pastorale.

Recentemente grazie al sequenziamento e alle analisi del DNA mitocondriale, è stato possibile determinare a quali animali appartenessero le pelli cucite insieme per produrre i suoi indumenti.

A occuparsi del progetto è stata anche Valeria Mattiangeli. Milanese di origine, ha studiato biologia con una tesi sul comportamento dei daini e ha conseguito un dottorato in genetica delle popolazioni, finanziato dall’Unione Europea. Oggi lavora presso il Laboratorio di genetica molecolare del Trinity College di Dublino, laboratorio specializzato nello studio del DNA antico.

La ricercatrice si è resa disponibile a "incontrare" in videoconferenza gli studenti della 5°A (sezione di potenziamento scientifico) del liceo classico Tito Livio di Milano per illustrare come si è svolta l'analisi e quali sono stati i risultati ottenuti.

Com'è possibile studiare il DNA di un reperto di oltre 5000 anni?
Il DNA antico, frammentato e corto a causa della degradazione a cui è soggetto nel corso del tempo, viene integrato e amplificato tramite avanzate tecniche di sequenziamento, in modo tale da poter ottenere un genoma il più completo possibile.

Come si possono identificare gli animali da cui furono ricavate le pelli?
E’ necessario prelevare dalle pelli campioni biologici da cui estrarre il DNA, che viene poi comparato, tramite processi di allineamento, a genomi di varie specie animali presenti nelle banche dati del DNA, al fine di determinare la specie di appartenenza.

Perché è stato utilizzato il DNA mitocondriale e non quello nucleare?
A causa della degradazione naturale dovuta al trascorrere del tempo non sempre è possibile utilizzare il DNA nucleare, che permetterebbe di ottenere un maggior numero di informazioni. Il processo di ricostruzione del genoma attraverso il DNA mitocondriale risulta più semplice in quanto esso, oltre a essere presente in più copie (in una cellula sono presenti più mitocondri, mentre il nucleo è uno solo), è molto più corto.

Quanto tempo richiede uno studio di questo tipo, dalla raccolta del campione al sequenziamento?
Durante le analisi, il rischio di contaminazione del DNA è molto alto, perciò è necessario dedicare parte del tempo alla pulizia degli strumenti e a ricoprire ogni parte del corpo del ricercatore con appositi indumenti. Ogni campione va fotografato e classificato, affinché ne rimanga traccia anche dopo l'utilizzo. La fase di estrazione del DNA richiede circa tre giorni [A1]. Invece la macchina di sequenziamento è molto più rapida e impiega “solo” otto ore a svolgere il lavoro [A2]. Una volta ottenuta la sequenza del DNA, questa va allineata o confrontata con altre sequenze di riferimento per determinarne la provenienza.

Quali sono stati i risultati delle vostre analisi?
Le analisi hanno evidenziato che per gli indumenti erano state utilizzate pelli di cinque animali diversi: alcuni domestici come vitello, capra e pecora, altri selvatici come capriolo e orso. Ad esempio, i gambali erano costituiti da pelli di capra e pecora cucite insieme; il cappello, di pelle di orso; la faretra, di pelle di capriolo. Tutte le pelli, cucite insieme con maestria con tendini di animali e fili d'erba, erano state trattate con grassi animali per la concia.

E se gli indumenti di Ötzi fossero stati realizzati con la pelle di un animale estinto, come lo avreste identificato?
E’ possibile comparare il DNA sequenziato con quello di un animale estinto se quest’ultimo è presente in una banca dati del DNA. Altrimenti si può ipotizzare quale fosse la sequenza del genoma di un organismo di cui non esistono più esemplari, partendo da alcuni frammenti e allineandoli con quelli dell’animale più vicino dal punto di vista filogenetico.

Gli studi sugli indumenti di Ötzi ci dicono che apparteneva a una comunità di cacciatori esperti: le pelli utilizzate per realizzare la faretra e il cappello, infatti, appartengono ad animali di due specie selvatiche difficili da cacciare. Inoltre, in base alle informazioni ottenute sugli animali cacciati è possibile formulare ipotesi sui territori di provenienza e sullo stile di vita della comunità di cacciatori.

L'uomo venuto dal ghiaccio si dimostra ogni giorno una fonte inesauribile di conoscenze e informazioni: attraverso lo studio di Ötzi dialoghiamo col passato proiettandoci verso il futuro.

[A1] Una volta estratto il DNA va “preparato per il sequenziamento (library prep) e questo procedimento richiede 1-2 giorni.
[A2] Nel caso specifico di Ötzi è stato usato un sequenziatore “rapido” che ha prodotto dati (circa 20milioni di sequenze di 65bp) in 8 ore. Questo va bene per il mtDNA. Quando però si usa il DNA nucleare sono necessarie molte più sequenze. Si usano quindi sequenziatori più potenti gestiti da società. In quel caso si ottengono 200 milioni di sequenze di circa 100bp e ci mettono anche 3-4 settimane. Se si pensa che i nostri campioni contengono solo una percentuale di DNA endogeno (cioè del campione, il resto è contaminazione) che può variare da 0.1 a 70%. Fate un po’ voi i conti di quant sequenze di 100bp ci vogliono per avere tutto il genoma umano sequenziato. Tenendo conto che per essere sicuri nel caso di varianti (cambio di nucleotide) si cerca di avere più sequenze allineate allo stesso punto!

Newsletter #issue 3, 2017

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Arte e scienza

Antonio Canal, detto il Canaletto, Campo santi Giovanni e Paolo, 1738 ca, olio su tela, 46,4x78,1 cm, Londra, Royal Collection. Prestato da Sua Maestà Elisabetta II e visibile nella mostra “Bellotto e Canaletto. Lo stupore e la luce”, dal 25 novembre 2016 al 5 marzo 2017 alle Gallerie d’Italia, Piazza della Scala, Milano

  • All'ingresso della mostra "Bellotto e Canaletto, lo stupore e la luce" alle Gallerie d'Italia di Milano si può ammirare la camera ottica portatile appartenuta (forse) a Canaletto. Come utilizzavano questo oggetto Antonio Canal, detto Canaletto, e Bernardo Bellotto, suo nipote e allievo? Come ha influito l'ottica sulla rappresentazione artistica della realtà? [Scienza in Rete, Marco Capovilla]
  • La prima descrizione di una camera obscura è attribuita allo scienziato arabo musulmano Ibn al-Haytham, conosciuto in Occidente con il nome latino di Alhazen. Nel suo libro Kitab al-Manazir (Libro dell'ottica) rivoluzionò la teoria della luce. Probabilmente l'ostilità della religione musulmana verso la rappresentazione figurativa, impedì a Alhazen di realizzare un dispositivo basato sui principi che aveva scoperto. [Scientific American; David Biello]
  • David Hockney, pittore e fotografo inglese, e Charles Falco, fisico sperimentale, elaborarono nel 2000 una teoria secondo la quale l'arte occidentale ha ricevuto un contributo fondamentale dalle conoscenze scientifiche sull'ottica negli ultimi 400 anni. [BBC; David Hockney's Secret Knowledge]
  • Che impatto ha avuto la rappresentazione fotografica della realtà sulla scienza? Secondo David Bower gli ha conferito maggiore autorevolezza e senso di oggettività. [Science News, Bruce Bower]
  • Nel libro "Visual Strategies" Felice Frankel guida gli scienziati a un uso efficace delle immagini, soprattutto fotografiche, per raccontare la propria attività di ricerca. [MIT News; David L. Chandler]

Ricerca scientifica nell'era di Trump

Art Whght House Moon. Credit: The Cancer Letter Issue 6, 12 Febbario 2016.

  • L'eredità della presidenza Obama per il mondo della ricerca scientifica è notevole: la Precision Medicine Initiative, il Cancer Moonshot e molto altro. Visione e tempismo secondo Alberto Mantovani. [Scienza in Rete, Alberto Mantovani]
  • Se Barack Obama nel 2009 promise di restituire alla scienza un posto di rilievo nell'agenda politica, Trump si è mosso nella direzione opposta. Almeno finora. Gli scienziati americani hanno fatto sentire la loro voce sui social media durante la cerimonia di insediamento di venerdì 20 gennaio con l'hashtag #UsofScience [Vox, Julia Belluz]
  • In quanti modi Trump può intervenire sulla ricerca scientifica? Il riassunto nell'infografica pubblicata da Nature.  [Nature News, Lauren Morello]

Etica della scienza / Politica della ricerca

Credit: Protasov AN's Portfolio Credit: Shutterstock.

  • La ricerca interdisciplinare premia in termini di visibilità ma diminuisce la produttività. Questo il risultato dello studio di Erin Leahey, sociologa della scienza all'università dell'Arizona. [LSE Impact Blog, Erin Leahey]
  • Una nuova minaccia alla credibilità della comunicazione scientifica: le riviste "predatorie". Queste riviste pubblicano articoli a pagamento, spesso senza sottoporli a processi di peer-review. Il settore economia e management è il più colpito da questo fenomeno. Tutti i dettagli in uno studio pubblicato dalla Scuola Superiore Sant'Anna. [lavoce.info; Manuel F. Bagues, Mauro Sylos Labini e Natalia Zinovyeva]
  • Graham Coop, un genetista della UC Davis, ha deciso di non pubblicare su nessuna rivista un suo contributo caricato su biorXiv, l'archivio di pre-print in area biologica. La sua scelta è dovuta da una parte al fatto che si trattava di un commento a un articolo e non conteneva un risultato veramente originale, dall'altra alla presenza dei commenti on-line da parte degli utenti di biorXiv. Si chiama pre-peer-review e minaccia di sostituire il processo di peer-review più tradizionale. Cosa ne pensano gli scienziati? Ecco il dibattito che si è svolto (ovviamente) su Twitter. [Nature Research Highlights; Dalmeet Singh Chawla]
  • Al Rochester Institute of Technology nascono due programmi di alta formazione per dottorandi e post-doc con problemi di udito. La diversità nella comunità dei ricercatori biomedici aumenta la qualità della ricerca e ne arricchisce l'agenda. [Science; Gerry Buckley, Scott Smith, James Dearo, Steve Barnett, Steve Dewhurst]
  • Come i decisori politici possono sfruttare le conoscenze accademiche nell'era della post-verità? Nel libro "Evidence-Based Policy Making in the Social Sciences: Methods that Matter" Gerry Stoker e Mark Evans si rivolgono a studenti e practitioners, passando in rassegna strumenti non tradizionali per basare le decisioni politiche sulle evidenze scientifiche. [LSE Impact Blog; David Burton]

Miscellanea

Credit: Associazione Cittadini per l'aria.

  • Si terrà a Milano nell'Aula Magna dell'Università Statale il convegno "RespiraMI. Air Pollution and our Health". Due giorni, il 27 e 28 gennaio, dedicati a un dibattito tra esperti e rappresentanti dell'OMS sugli effetti dell'inquinamento atmosferico sulla salute, in particolare su quella delle categorie più vulnerabili. [RespiraMi]
  • Un gruppo di scienziati svedesi e americani, ha realizzato tramite stampa 3D un microscopio alimentato da uno smartphone in grado di effettuare analisi del DNA e diagnosticare così alcuni tipi di tumori. Il dispositivo potrebbe essere prodotto al costo di 500 dollari, diventando sostenibile per chi offre assistenza sanitaria nei Paesi in via di sviluppo. [BBC Technology; Leo Kelion]
  • La Cina ha inaugurato la scorsa settimana la Dalian Coherent Light Source, un Free Electron Laser. La particolarità della facility cinese è la lunghezza d'onda dei fotoni prodotti, inferiore ai 200 nm. Viene chiamata vacuum ultraviolet light ed è particolarmente adatta a studiare atomi e molecole all'interno di un gas. La ricerca alla Dalian Coherent Light Source potrebbe aiutare a capire come gli aerosol nocivi alla salute si formano e si degradano nell'atmosfera. [Science; Dennis Normile]
  • 3L'11 gennaio scorso il primo fascio di elettroni ha percorso l'anello acceleratore di SESAME, il laboratorio costruito ad Amman in Giordania da una collaborazione senza precedenti tra scienziati provenienti dai Paesi del Medio Oriente, tra cui Iran, Israele, l'autorità Palestinese, Pakistan e Cipro. [Nature; Elizabeth Gibney]