Come funziona

Se il recettore (olfattivo) non sta nel naso -If the receptor is not in the nose

Posted by

0

What is real? How do you define real? If you are talking about what you can feel, what you can smell, what you can taste and see, then real is simply electrical signals interpreted by your brain. This is the world that you know (The Matrix, 1999).

senses

Quand’è che un odore diventa tale? Parafrasando un detto noto, potremmo dire l’odore sta nel naso – e nel cervello – di chi annusa. Senza addentrarci negli aspetti filosofici della questione, possiamo ragionevolmente affermare che la realtà esiste “indipendentemente” dalla nostra percezione, però, diventa per noi “reale” grazie ai nostri sensi, con i quali possiamo percepirla, seppur spesso in modo sfuggevole, soggettivo e ingannevole. E allora, in quest’ottica, quando un odore diventa un odore?

La percezione olfattiva è il risultato di processi fisiologici, cognitivi e psicologici, che si svolgono principalmente nel nostro cervello e ci permettono di definire alcune sensazioni come odorose. Il naso da solo non farebbe molto se non fosse ben cablato e non avesse un sistema efficiente per comunicare al cervello le informazioni ricevute. Per cui, un odore, diventa davvero tale quando, dopo essersi legato a specifici recettori nel nostro naso, viene “rielaborato” nella nostra testa. Sembra banale dirlo ma, se i recettori per le molecole odorose si trovassero su altre cellule, in altre parti del nostro corpo, noi non sentiremmo alcun odore.

La cosa intrigante, ma che può confondere alcuni, è che però alcuni recettori olfattivi si trovano davvero anche in altre parti del corpo. Come mai?

Si chiamano recettori olfattivi ectopici, perché appunto localizzati in parti esterne al naso – a dirla tutta, sono stati trovati “fuori posto” anche alcuni recettori per il gusto – e non si tratta di anomalie e disfunzioni, come pure potrebbe accadere. I ricercatori li hanno trovati in diversi organi e tessuti: lingua, polmoni e altri tratti delle vie respiratorie, su alcune cellule della muscolatura liscia dei bronchi, reni, pancreas, milza, testicoli, spermatozoi, cervello, sangue, pelle.

In alcuni casi, evidenze sperimentali indicano o suggeriscono possibili funzioni, per altri si è appena iniziato a capire e a ipotizzare a cosa possano servire.

È stata abbastanza studiata, per esempio, la funzione del recettore “hOR 17-4”, scovato sugli spermatozoi e studiato da Marc Spehr e colleghi già nel 2003. Questo recettore, espresso anche nel naso, risponde a una molecola chiamata bourgeonal, un’aldeide aromatica il cui odore richiama quello del mughetto, e per questo usata infatti anche in profumeria. Che ci fa questo recettore sugli spermatozoi?

La sua presenza è stata confermata negli ultimi anni anche da altri studi scientifici, che hanno trovato anzi altri recettori in diverse parti dello spermatozoo: testa, “collo” , coda. L’ipotesi principale, anche se non ci sono ancora prove dirette, è che questi recettori svolgano una funzione chemotattica, cioè contribuiscano all’attrazione dello spermatozoo verso molecole chimiche rilasciate dalla cellula uovo, e quindi facilitando la fecondazione. Tuttavia, anche se con test in vitro si è visto che il recttore risponde al bourgeonal, non sono ancora state isolate molecole specifiche dalle cellule uovo che possano agire nello stesso modo su quel recettore.

image description

From Flegel et al., Front. Mol.Biosci., 2015

 

Un altro dato curioso, ottenuto dai ricercatori nel 2010 testando la molecola bourgeonal su 500 soggetti adulti, 250 maschi e 250 femmine, è che in questo studio i maschi sono risultati più sensibili delle donne: percepivano questa molecola a concentrazioni molto piu basse rispetto alle donne (13 parti per bilione negli uomini, 26 ppb nelle donne). Il come e il perché di questo fatto non è ancora del tutto chiaro.

Recettori olfattivi ectopici, dicevamo, sono stati isolati in diversi tessuti e in certi casi si pensa abbiano un ruolo nel riconoscimento di sostanze chimiche importanti per il metabolismo cellulare o la comunicazione tra cellule. Nel caso dei recettori trovati nel pancreas, per esempio, un’ipotesi è che possano contribuire al controllo del rilascio di insulina, ma non è ancora stato accertato.

Di fatto la comunicazione tra cellule e la regolazione delle funzioni fisiologiche di tessuti e organi avviene in buona parte attraverso sofisticati meccanismi che coinvolgono molecole chimiche usate come “messaggeri”. Dal momento che i recettori olfattivi sono fatti per riconoscere molecole chimiche – normalmente gli odori nel naso – è ragionevole pensare che alcuni di essi possano essere espressi anche in altre parti del corpo per riconoscere altre molecole chimiche importanti per le funzioni dei tessuti in cui sono espressi. Questo non deve però trarre in inganno e far pensare che anche quei recettori, espressi in altre parti del corpo, servano in qualche modo a “sentire” gli odori. Per capirci: immaginiamo il recettore olfattivo nel naso come una serratura che può essere aperta (cioè attivato) da una chiave (la molecola odorosa). Questa serratura si trova, diciamo, su una porta d’ingresso e quindi il risultato della sua “attivazione” sarà far entrare e uscire le persone da casa. Ma di serrature ce ne sono tanti tipi, e non solo sulle porte: possono trovarsi anche su finestre, valigette, scatole, armadietti e via dicendo. La funzione specifica della serratura non cambia o cambia poco– c’è un meccanismo che fa “scattare” un’apertura – ma il risultato finale, una porta che si apre e gente che entra, un armadietto in cui vengono riposte delle cose, una valigetta per trasportare degli oggetti, decisamente cambia. Perciò, così come aprendo la serratura di un cassetto non possiamo aspettarci come effetto finale l’ingresso o l’uscita di persone, analogamente, dall’attivazione di un recettore olfattivo, scovato per esempio nelle cellule epiteliali, non potremo aspetterci una sensazione olfattiva.

Come dicevamo all’inizio, un odore diventa un odore nella nostra testa dopo che una cascata di messagi chimici e segnali elettrici porta l’informazione attraverso strutture, specializzate per quello, dal naso al cervello.

E, però, è sempre grazie agli affascinanti meccanismi del nostro cervello-mente che possiamo immaginare, come poetica ispirazione, di poter annusare e sentire gli odori non solo col naso ma con tutto il nostro corpo.

 

If the Olf-receptor is somewhere else

When an odor becomes an odor? When do we smell what we smell? What we know about reality – aside from philosophical issues – comes from our senses; it exists independently from us, but somehow, we can say, it becomes “real” to us thanks our senses.

About smell, we can say an odor becomes an odor in our head, that is when a molecule, after binding the receptors in our nose, sends a message to our brain, which processes it, and the odor becomes a smell perception. Without this pathway we could not smell any odor. If the odorant receptor would be somewhere else, in our body, we could not have any smell perception.

However, we do have some odorant receptors outside our nose, expressed in other organs and tissue. Why?

Scientists have found ectopic odorant receptor – odorant receptors expressed not in the nose – in many tissues: lung, spleen, pancreas, heart, testis, sperm, and skin. However their function is in most of cases still under discussion.

One of the most studied is the receptor “hOR 17-4”. This odorant receptor is present in the nose, and in sperm. Marc Spehr and colleagues discovered already in 2003 that it can be activated by the compound bourgeonal, an aromatic aldehyde which smells like lily of the valley, and therefore used often in perfumery as well. Why on heart sperm should express such receptors? This and other studies suggest these odorant receptors (meanwhile scientists find other odorant receptors on sperm) can help sperm, through a chemotactic mechanism, to find their way to the egg during fecundation. There is still no direct prove of that, and so far no physiological odorants emitted by the egg has been isolated yet, so scientists are still working on it in order to clarify the details of such fascinating mechanism.

In general, an odorant receptor is made to detect chemicals, and since often cell-to-cell communication in our body happens via chemicals, released and detected by cells, it makes sense that, in certain cases, our body evolved systems which use also odorant receptor in other tissues to detect substances. That does not mean we can “sense” and smell with such ectopic receptors of course, but their function aside their “conventional” job in the nose remain an intriguing mechanism and a scientific open field of research.

An odor becomes an odor in our head, and we cannot really “smell” with the full body. But still, we do it, every time we let our inspiration and our minds float aside an odor perception.

Bonus

These receptors seems to be quite conserved among species and scientist found them not only in humans

Lo spinacio “sniffa” esplosivo *-* Bionic spinach to sniff explosives

Posted by

0

 

Avevamo già parlato di roditori addestrati a stanare esplosivi e inseriti in alcuni progetti per bonificare i campi dalle mine anti-uomo; e se invece si usassero gli spinaci?

L’ingegnere chimico Michael Strano e il suo gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha messo a punto una tecnologia per trovare la presenza di esplosivi nel suolo usando le piante di spinaci come “detector”. L’approccio, chiamato nanobionica vegetale, è quello di inserire nelle piante nanoparticelle (piccole cioè pochi miliardesimi di metro) capaci di dare loro capacità che normalmente non avrebbero; in questo modo i ricercatori hanno sviluppato un modo per usare le piante come rilevatori di sostanze chimiche e molecole presenti negli esposivi, ma potenzialmente si potrebbe applicare anche per rilevare sostanze inquinanti.

Gli scienziati hanno inserito nelle foglie delle piante di spinacio (Spinacia oleracea) nanotubi di carbonio a parete singola che permettono alla pianta di riconoscere molecole specifiche, chiamate composti nitroaromatici, come l’acido picrico, presenti negli esplosivi. Queste molecole di solito hanno un odore caratteristico, quello che, per esempio, gli animali sono addestrati a riconoscere. In questo caso invece sono le piante a individuarle: quando le molecole disciolte nel terreno vengono captate, come avviene normalmente, dalle radici della pianta, i nanotubi di carbonio presenti sulle foglie emettono un segnale fluorescente visibile con una camera agli infrarossi. La fotocamera può essere integrata in un normale smartphone e il sistema può funzionare con modalità wireless, mandando una mail allo sperimentatore appena viene ricevuto un segnale dalla pianta.

 

 Bionic spinach to “sniff” explosives

 

Spinach-leaves as a “nose” able to detect explosives are a promising new technology that could soon help people to get rid of underground unexploded mines and explosives.

Engineers at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) managed to insert in spinach plant sensors able to detect chemicals compounds present in explosives and emit a fluorescent signal. The plant nanobionics allows researchers to insert in plants nanoparticles that give them non-native function, as explains the project leader Michael Strano. With this approach, scientist embedded spinach plant leaves (Spinacia oleracea) with nanotubes (Single-Walled Carbon Nano Tube) which can detect the presence of nitroaromatic compounds, like picric acid (2,4,6-trinitrophenol –TNP) used in explosives, from the groundwater that plants normally uptake with their roots. The technology works with wireless network and an infrared camera which can be connected to a normal smartphone. When the camera detects a signal from the plant, the user gets an alert email.

Bonus

Summer digest I

Posted by

0

Annuso cose, sniffo gente

 

Mentre tra un esperimento e l’altro lavoro a un paio di progettini di cui vi parlerò a tempo debito e che mi tengono al momento un po’ lontana dal blog (abbiate pazienza), vi propongo un concentrato estivo con un paio di aggiornamenti freschi freschi dal mondo della ricerca, e qualche appuntamento sparso su arte e cultura dell’olfatto.

 

  • L’antibiotico l’avevamo sotto al naso

O meglio dentro al naso, bisognerebbe dire, grazie al batterio Staphylococcus lugdunensis. Andreas Peschel con i colleghi dell’università di Tubingen, in Germania, ha appena pubblicato su  Nature una scoperta promettente: S. Lugdunensis produce una molecola chiamata lugdunina (in inglese lugdunin, non sono certa della traduzione italiana) che inibisce la crescita di un altro batterio, lo Staphylococcus aureus restistente alla meticillina. Questo batterio, nella sua forma normale, vive nel naso di una persona su tre, mentre il ceppo resistente alla meticillina si trova in due persone su cento. Può capitare che il batterio riesca a raggiungere il sistema circolatorio e, diffondendosi grazie al flusso sanguigno, causi gravi infezioni. I ricercatori ora hanno scoperto (187 i pazienti esaminati per questo studio), che se nel naso ci vive anche S. Lugdunensis le probabilità di Staphylococcus aureus di proliferare sono sei volte meno rispetto a chi non ha S. Lugdunensis, perché la lugdunina inibisce S. Aureus. La molecola è efficace contro le infezioni anche sulla pelle dei topi e i ricercatori sperano ora di arrivare un antibiotico efficace contro i ceppi di Staphylococcus aureus restistente alla meticillina per l’uomo.

  • Test olfattivi per diagnosticare l’Alzheimer

Questa settimana si è svolto a Toronto il congresso della Alzheimer’s Association dove sono stati presentati due studi della Columbia University per sviluppare test affidabili per la diagnosi precoce dell’Alzheimer. Uno dei primi sintomi di questa malattia, ma anche del Parkinson e di alcune altre demenze senili, è la perdita dell’olfatto. I ricercatori hanno condotto su pazienti sessantenni test olfattivi di riconoscimento di odori comuni come caffè, fumo e altri odori casalinghi. Le capacità di riconoscere gli odori si sono rivelati buoni predittori delle abilità di memoria e cognitive. I pazienti con difficoltà a riconoscere gli odori avevano tre volte più probabilità degli altri di avere anche problemi di memoria. Questi risultati sono anche in accordo con il secondo studio, fatto su 397 ottantenni, in cui i test olfattivi erano buoni predittori dello sviluppo di demenza.

  • Un recettore olfattivo “super-sensibile”

Come funzionino esattamente i recettori olfattivi e come facciano le molecole odorose a interagire con essi è ancora un bel cavillo per i ricercatori. Anche perché certi recettori sono molto specifici e riconoscono solo un odore, altri riconoscono diverse molecole. Alcuni ricercatori dell’Institute of Genetics dell’Università di Colonia, e dell’Istitute of Complex Systems del Research Center Jülich, sempre in Germania, hanno fatto alcuni esperimenti per capire meglio come funziona e come è fatto il recettore per la cadaverina (sì una delle responsabili della puzza putrescente di cadaveri e carcasse) TAAR13c. Hanno riprodotto il recettore in diverse versioni, ciascuna con specifiche mutazioni nei punti in cui si pensa interagisca e leghi la molecola. Ci sono due punti principali di interazione, uno sul lato esterno del recettore e uno interno. I ricercatori hanno scoperto che il sito interno se mutato faceva perdere del tutto al recettore la capacità di legarsi all’odore. Il sito esterno invece, se eliminato, rendeva il recettore molto più sensibile alla molecola. Secondo i ricercatori questo sito esterno agisce come una “porta-sensore” che regola e limita l’accesso al sito interno. I risultati, pubblicati su Scientific Reports, mostrano un nuovo meccanismo di funzionamento di questo specifico recettore (ma magari anche di altri simili) e gli scienziati pensano abbia avuto un vantaggio evolutivo visto che la cadaverina è un odore socialmente importante nel mondo animale.

  • Osmodrama Festival 2016 – Berlino

Smeller 2.0 è un organo di odori elettronico progettato dall’artista Wolfgang Georgsdorf. Pesa circa una tonnellata e mezza e ha 64 canali per gli odori che permettono di immettere nella stanza odori secondo una sequenza preordinata. In occasione dell’Osmodrama Festival rimarrà installato nello spazio della St. Johannes Evangelist Church dal 15 luglio fino al 18 settembre. Osmodrama è un progetto interdisciplinare per sviluppare performance con gli odori: possono essere le sequenze di odori da sole ad andare in scena o in combinazione con altre arti: musica, letteratura, danza. Esperienze multisensoriali che raccontano storie. Uno storytelling con odori e profumi, che è poi il workshop tenuto da Wolfgang Georgsdorf a cui parteciperò settimana prossima, non vedo l’ora! Vi racconterò tutti i dettagli al mio ritorno, intanto se vi va, potete esplorare il sito del Festival e programmare una gitarella 😀

  • Smell Festival in Puglia

Chi invece volesse fare un’immersione nella macchia mediterranea e abbinare il caldo torrido, terribile e meraviglioso della Puglia (ve l’ho già detto vero che è la mia regione natale?) a un’immersione nel mondo dei profumi, dal 5 al 10 agosto, tra il Castello Dentice di Frasso di Carovigno e la riserva naturale di Torre Guaceto (BR), si svolge la prima edizione estiva dello Smell Festival. Tra i vari appuntamenti ci saranno anche i laboratori dei miei maestri: Luigi Cristiano terrà due workshop di profumeria artigianale, sabato mattina sull’accordo ambra, una delle fragranze definite “orientali”, e domenica pomeriggio sul Chypre, uno degli accordi più classici e antichi; Martino Cerizza domenica mattina terrà il workshop ‘Di terra, di cielo, di mare’ sulla composizione di una fragranza ispirata gli odori del paesaggio mediterranei.

Per chi ama invece gli aspetti sociali e antropologici degli odori, sabato 6 agosto alle 18.00, Gianni De Martino, l’autore di Odori e Viaggi e Profumi (nel caso cerchiate ispirazioni per letture estive) terrà la conferenza ‘Non c’è fumo senza dei: note sui rituali aromatici’. Infine per chi ama i profumi e ed è curioso di sapere qualcosa sulla storia della profumeria italiana segnalo altri due incontri con Ermano Picco, blogger e esperto di profumi: sabato alle 20.30 ‘Rubini: fragranze dal futuro anteriore’, dove racconterà la nascita di Fundamental, profumo lanciato lo scorso anno Esxence e di cui mi sono perdutamente innamorata; e domenica alle 19.00 dove incece parlerà della profumeria italiana a cavallo tra gli anni Trenta e gli anni Sessanta.

  • Installazione odorosa a Manifesta 11

A Zurigo dal 11 giugno al 18 settembre si svolge la biennale europea di arte contemporanea. Tra le opere esposte merita quella di Mike Bouchet: 80 tonnellate di scultura fatta con rifiuti organici umani (pipì, pupù e varie per capirci) e un odore che si sente da lontano e all’apertura della mostra ha fatto un po’ trasecolare i curatori. Orribilmente ipnotica. Me l’hanno raccontata per ora, ma dovrò testarla col mio naso.

20160613mikebouchet_promo1

Mike Bouchet, “The Zurich Load”, presso il Migros Museum of Contemporary Art. Credit: Camilo Brau, 2016.

 

Passate una buona estate.

 

Lo strano caso di ‘Scella Pezzata

Posted by

1

Ovvero sul perché le donne sanno di cipolla e gli uomini di formaggio, un classico di stagione

 

Henri Matisse, Odalisque with Arms Raised, (of Henriette Darricarrière), 1923, National Gallery of Art, Washington, D.C.

Henri Matisse, Odalisque with Arms Raised, (of Henriette Darricarrière), 1923, National Gallery of Art, Washington, D.C.

 

 

La pelle. L’organo più esteso del nostro corpo, ci copre, ci avvolge, ci protegge. Sulla nostra pelle passa il mondo, e lo sappiamo perché possiamo toccarlo, sentirlo sotto i polpastrelli, dietro le ginocchia, sulle labbra, tra gli alluci. Caldo, freddo, liscio, ruvido, spigoloso, soffice, tagliente, morbido, appiccicoso, bagnaticcio. La pelle parla prima di noi, parla alla pelle che ci sfiora, parla agli occhi che ci guardano, parla al naso che ci respira. E che odorini.

L’epidermide è un habitat ricco e variegato in cui vive una moltitudine di microrganismi: batteri e funghi lavorano in simbiosi con il nostro organismo, ci fanno stare bene, e ci danno quell’aroma in più. Ci sono ancora diverse questioni aperte su come la nostra pelle si sia evoluta, su quando esattamente abbiamo smesso di esser pelosi come la maggiorparte degli altri animali, e su quando abbiamo iniziato a sudare come sudiamo.

Il sudore è un fenomeno affascinante: ci ha permesso di essere attivi e operativi durante il giorno, al caldo, mentre la maggiorparte degli altri animali doveva aspettare la sera e il fresco per darsi alle proprie attività. La pelle a un certo punto ha perso i peli e si è dotata di efficienti ghiandole sudoripare importanti per la termoregolazione. Per mantenere costante la temperatura corporea quando siamo esposti ad alte temperature, il corpo rilascia una soluzione acquosa salina che, evaporando, sottrae calore al corpo e lo raffredda. Siccome questo sistema in certe condizioni funziona meglio della pelliccia di altri animali, l’uomo si è adattato a diversi tipi di clima e, come dicevamo, è diventato attivo anche durante le ore più calde del giorno: faceva più caldo, ma c’erano meno predatori in circolazione.

Abbiamo due tipi di ghiandole sudoripare, in media tra i 2 e i 4 milioni: le ghiandole eccrine, sparse un po’ su tutto il corpo, secernono una soluzione acquosa ipotonica ricca principalmente di urea, cloro, sodio e potassio e intervengono come dicevamo nella termoregolazione; le ghiandole apocrine invece sono associate ai bulbi piliferi e secernono nel dotto pilifero, insieme alle ghiandole sebacee, una sostanza ricca di lipidi, proteine e acidi organici. Il sudore implica quindi alcune cose: soprattutto tra le pieghe della nostra pelle, e dove siamo un po’ più pelosetti, si crea un microclima umido favorevole alla proliferazione di diversi tipi di batteri. Questi batteri si nutrono delle sostanze presenti nel sudore e rilasciate soprattutto dalle ghiandole apocrine, le metabolizzano trasformando queste molecole e rilasciandone altre di scarto. Il frutto di questo metabolismo è un bouquet di molecole dall’odore piuttosto pungente. E una delle sedi principali di questa amena attività sono le ascelle, dove Staphylococcus epidermidis è il batterio più abbondante insieme a diverse specie di Corynebacteria e altri Staphylococci.

 

X2604-G-17

sudore ascellare

spigliatoio

caprone

Perché ai bimbi le ascelle non puzzano? Le ghiandole aprocrine si sviluppano con la pubertà, e siccome sono loro dicevamo a produrre la maggiorparte delle sostanze di cui si cibano i batteri, il sudore dei bambini sarà meno puzzoso.

Se ci fate caso anche il sudore di quando facciamo un’intensa attività fisica non ha un odore molto forte perché è prodotto principalmente dalle ghiandole eccrine ed è fondamentalmente una soluzione salina inodore. Al massimo sarà un po’ salato. Viceversa, il sudore di quando siamo nervosi è molto più puzzolente perché in situazioni di stress si attiva il sistema nervoso simpatico che tra le altre cose stimola il rilascio di secreto dalle ghiandole apocrine. E questo sì che è cibo succulento per i batteri.

Nel sudore sono stati identificati circa 200 componenti, alcuni dei quali sono precursori di molecole con odori caratteristici. Tra questi ci sono due molecole, un acido grasso volatile (l’acido (R)/(S)-3-idrossi-3-metilesanoico o  (R)/(S)-HMHA), e un tiolo volatile ((R)/(S)-3- metil-3-sulfanilesano-1-olo o (R)/(S)-MSH) in diverse percentuali negli uomini e nelle donne. Nel sudore ascellare di maschi e femmine ci sono infatti alcune differenze, oltre a quelle individuali, dovute soprattutto alle caratteristiche delle molecole di cui si nutrono i batteri. Probabilmente la differenza è dovuta anche a fattori genetici e ormonali, fatto sta che il metabolismo da parte dei batteri di queste due sostanze porta a odori diversi: nel caso degli uomini, dove c’è più produzione dell’ acido grasso, si ha un odore più vicino al formaggio; nel caso delle donne invece siccome la molecola dominante di partenza è un tiolo, cioè una molecola con zolfo, il prodotto finale saprà più di composto solforato, tipo cipolla insomma.

 

Bonus

Wangechi Mutu, The Original Nine Daughters (detail), 2012. Series of 9 etchings, Paper size 19 x10 inches each, image size 15 x 7 inches. Edition of 30 + 11 APs. Couortesy of the Artist and Pace Editions,

Wangechi Mutu, The Original Nine Daughters (detail), 2012. Series of 9 etchings.

Woman with Blond Armpit Combing Her Hair by the Light of the Stars

Joan Miro, Woman with Blond Armpit Combing Her Hair by the Light of the Stars, 1940.

 

 

 

Per questo post ho consultato:

  • Troccaz et al., Gender-Specific Differences between the Concentrations of Nonvolatile (R)/(S)-3-Methyl-3-Sulfanylhexan-1-Ol and (R)/(S)-3-Hydroxy-3-Methyl-Hexanoic Acid Odor Precursors in Axillary Secretions. (2009) Chemical Senses.
  • Bawdon et al., Identification of axillary Staphylococcus involved in the production of the malodorous thioalcohol 3-methyl-3-sufanylhexan-1-ol. (2015) FEMS Microbiology Letters.
  • James et al., Microbiological and biochemical origins of human axillary odour. (2012) FEMS Microbiology Ecol.

Save

Il fiore (che sa di) cadavere

Posted by

1

po’

Allora diciamolo subito, anche perché, secondo voi, se lo hanno soprannominato “fiore-cadavere” (corpse flower) quale tripudio di aromi potrà mai sprigionare?

E ora pensate a chi lo scoprì.

Siamo nel 1878 e il botanico italiano Odorado Beccari si trova nel mezzo della foresta pluviale di Sumatra. Immaginatevi l’atmosfera umida e satura di odori tropicali, di fiori carnosi e selvaggi dall’aroma intenso, ma tutto sommato tollerabile o piacevole. Poi a un certo punto Odoardo inizia a sentire qualcosa, un tanfo rancido, tanto che pensa di trovarsi nelle vicinanze di una carcassa, una scimmia morta, vai te a sapere. E cosa fai, senti un odore del genere e non vai a vedere di cosa si tratta?

Seguendo questa scia pestilenziale il nostro Odoardo però di bestie morte non ne trova. Si imbatte invece in una roba un po’ surreale: un fiore di proporzioni gigantesche. Una base rosso vinaccia dal cui centro si erge uno stelo massiccio. Si chiama Titan Arum, ma in latino, vezzosi, hanno pensato bene di chiamarlo Amorphophallus titanum.

Si tratta per la precisione di un’infiorescenza a spadice, cioè non è un fiore solitario, ma un insieme di fiori in questo caso senza ramificazioni. Ed è la più grande al mondo. Per convenienza in gergo comune lo chiamiamo “fiore”.

Beccari

Botanist Odoardo Beccari.

 

Diverse specie di Arum hanno come profilo odoroso acidi esteri, p-cresolo, indolo e 2-heptanone – quello che, per capirci, sa un po’ di banana, ma è anche tra i componenti del mix di odori del gorgonzola, e viene, infatti, usato anche come aroma alimentare; il 2-heptanone è inoltre un feromone prodotto dalle ghiandole salivari delle api, e pare abbia anche un effetto anestetico:le api lo usano per stordire i parassiti eventualmente presenti nell’alveare ed eliminarli.

Ma tornando al nostro fiore gigante, perché sta puzza? L’odore è uno degli stratagemmi evolutivi che i fiori hanno sviluppato per attrarre gli insetti impollinatori. Però mica tutti sono attratti da robe vive, anzi. Mettetevi nei panni di un insetto “spazzino”, o di uno di quelli che si ciba di carogne o che ha bisogno di un bel posticino accogliente per deporre le uova. Niente meglio di un bel anfratto di carne putrescente con quel magico microclima generato dalla decomposizione e dall’attività di una moltitudine di batteri e parassiti che, digerendola, la trasformano, liberano anidride carbonica (CO2), altri gas e sostanze di cui le larve potranno nutrirsi. Di conseguenza a molti fiori conviene emettere aromi il più possibile simili a cose marcescenti.

E ora mettetevi nei panni di una pianta che deve sopravvivere e riprodursi in un ambiente estremamente competitivo come la foresta pluviale, dove mediamente gli insetti impollinatori sono piuttosto distratti da numerosi altri odori e per giunta l’aria circola poco per via dell’umidità e degli alberi alti che creano come un “tetto” di vegetazione rendendo l’aria ancora più “ferma”. In un ambiente del genere hai voglia tu a profumare, gli odori circolano a fatica e di insetti si rischia di non beccarne molti. Come l’ha risolta il nostro Titan arum? Con un mix letale.

Intanto il gigantismo, non è l’unico per la verità, ma è un elemento importante. Lo spadice centrale può tranquillamente raggiungere i tre metri di altezza. Gli scienziati hanno poi scoperto che è termogenico, cioè produce calore. Ma non un teporino così, la punta dello spadice raggiunge temperature di circa 36 gradi centigradi, comparabili alla temperatura interna di una persona, che è di 37 gradi. Come funziona? a cicli regolari lo spadice si riscalda e questo calore agisce in due modi: primo, aiuta a sprigionare gli odori che se già di loro sono pestilenziali immaginate col caldo; secondo, l’aria intorno e sopra lo spadice in questo modo si riscalda e, riscaldandosi, va verso l’alto facendosi largo tra gli strati di aria più fredda. Si generano in questo modo dei moti convettivi che portano aria calda e puzzolente verso l’alto. E così gli odori riescono a diffondersi più lontano.

La base del fiore inoltre, con il suo colore rosa scuro richiama l’aspetto della carne e quindi invita gli insetti ad avvicinarsi. Il tutto per cercare di attirarne il più possibile e ottimizzare i tempi e le risorse. Questo lavoro è energeticamente molto dispendioso e il fiore, infatti, dura al massimo 48 ore. Una volta andato, per il prossimo ci possono volere degli anni.

flower

Infiorescenza di Titan arum di 3.06 m, Giardino botanico di Bonn, 2003. Questa stessa pianta eccezionalmente nel 2006 produsse tre infiorescenze e gli scienziati potere farene accurate osservazioni sul fenomeno della termogenesi. (Bartlott et al., 2008, Plant Biology).

 

 

 

Tra le principali classi di odori identificati in diverse specie troviamo composti caratteristici di gas nauseabondi tipo petrolati; rancidi tipo formaggio; carne putrefatta, odori fecali; odori di pesce avariato e urina; odori speziati o che ricordano il cioccolato; odori di frutta.

 

 

 

 

In diversi giardini botanici è possibile trovarne degli esemplari anche se sono molto difficili da far crescere e ogni volta che una di queste delizie sboccia, c’è una movimentazione generale di botanici e scienziati che devono cogliere l’attimo per poterne studiare la biologia, e del pubblico che accorre curioso per snasare. Tra le recenti c’è stata Alice (perché a una pianta del genere non vuoi dare un nome?) sbocciata nel  Chicago Botanic garden a settembre 2015.

E niente, l’ho già aggiunta alla lista delle cose da fare almeno una volta nella vita: snasare sto fiore assurdo. Voi no?

The corpse flower

 

Let’s make it clear from the beginning, if they call it ‘corpse flower’ there is a reason.

And now, imagine being the first person who found it.

We are in the 1878 and Italian botanist Odoardo Beccari is exploring the raining forest in Sumatra: a walk through all kind of green, a rich atmosphere, lush and highly humid, full of odors coming from the vegetation. At a certain point a strange scent has been catching Odoardo, an unusual smell like something rotten. He thinks there must be a monkey-carcass somewhere nearby or something similar…

In such situation you don’t go straight ahead to see what is going on, do you?

Odoardo starts to follow the putrid scent, but It turns out what he finds is not the remaining of a dead animal, but something way more interesting, and astonishing: a three-meters tall flower standing in front of him.

It is called Titan Arum, Amorphophallus titanum in Latin, which comes from ancient Greek and means άμορφος – amorphos, “without form, misshapen” and φαλλός – phallos, “phallus”, and “titan”, “giant”. The plant, from the Araceae family, consists of a smelly spadix of flowers wrapped by a spathe (a leaf-like bract), and it is the largest unbranched inflorescence in the world, though commonly named giant “flower”. And it stinks. Heavily and deadly.

 

I was like last summer, August 2016, to get the blooming of a corpse flower in Frankfurt at the Palmengarden. Credit: perfecsenseblog.

I was lucky last summer, August 2016, to get the blooming of a corpse flower in Frankfurt at the Palmengarden. Credit: perfecsenseblog.

 

Some species of Amorphophallus have an odor profile rich of chemical compound like cresol and indole (like human feces), and 2-heptanone, which smells like banana. Interestingly, 2-heptanone is also a bee-pheromone and it has anesthetic-effect: it is produced in the salivary-glands of the bees and used to knock-down intruders and send them out from the beehive.

Other characteristic odors of the plant include trimethylamine, which smells like rotting fish, isovaleric acid, a cheese-smell also similar to used sweaty socks, benzyl alcohol, like floral scent, and several others ketones, esters and dimethyl oligosulphides.

Why the plant needs such odors?

Plants often use scent to attract pollinators, but what if the pollinators love rotting stuff? There is a bunch of parasites and insects that use rotten flesh to depose their eggs and grow well in the special “microclimate” generated by decomposing bacteria and small animals. Therefore for a certain plants it is useful to be stinking. Actually they evolved a stinking strategy, along with a reddish aspect of the spathe in order to pretend to be a decaying animal or a piece of rotten flesh. In this way they can mislead pollinators like carrion beetles and blowflies that get attracted by the putrid smell.

But there is more, the plant is thermogenic, meaning it heats up. Imagine being a plant in the middle of the jungle. You have many competitors for pollinators. To overcome this problem, the plant heats up to 36 degrees – close to the internal temperature of human body! – allowing the air in the surrounding to move up creating convection currents. In other words, the air close to the spadix – the smelly part of the plant – catches the odors and warms up because of the plant-temperature; therefore she travels to the upper levels sending the putrid call far away for the pollinators to come. Clever.

On the other hand this work is demanding for the plant, which needs lot of energy. Therefore the flower usually last around 48 hours. Two days of crazy putrid exhalation, short, but intense.

The plant is relatively difficult to grow and botanical gardens all around the word are in a sort of competition for the Titan Arum to bloom. And from times to times pops up an alert from one of them: the stink-bomb is about to bloom.

Bonus



Su Pinterest trovate una galleria di foto bellissime.

References

W. Barthlott, J. Szarzynski, P. Vlek, W. Lobin & N. Korotkova, (2008). A torch in the rain forest: thermogenesis of the Titan arum (Amorphophallus titanum). Plant Biology ISSN 1435-8603.

G.C. Kite, W,L.A. Hetterscheid, M.J. Lewis, P.C. Boyce, J.Olleton, E. Cocklin, A. Diaz, and M.S.J. Simmonds (1998). Inflorescence odours and pollinators od Arum and Amorphophallus (Araceae). In S.J. Owens and P.J. Rudall (Editors). Reproductive biology, pp295-315. Royal Botanic gardens, Kew.

Parliamo insieme di olfatto

Posted by

0

Incontriamoci a Verona per esplorare puzze, odori e aromi

tsc2-600x323

Un odore può essere verde, caldo, speziato, scintillante, acuto, avvolgente, putrido, fiorito, fruttato, luminoso o tenebroso. Sappiamo sempre riconoscere e dare un nome agli odori che sentiamo? Cosa accade nel nostro naso – e nel nostro cervello – quando annusiamo qualcosa? Ma soprattutto, che cos’è un odore? Il primo weekend di marzo, se ancora non avrete altro in programma, potreste fare un salto a Verona, dove parlerò proprio di questo.

Perugia Officina Scienza Tecnologia (POST), una fondazione di comune e provincia di Perugia per promuovere e divulgare la scienza, ha fatto un progetto di divulgazione scientifica itinerante ispirato ai temporary shop – cioè negozi temporanei aperti in aree dove una specifica marca non ha distribuzione. L’idea dei Temporary Science Center, progetto sostenuto dal MIUR, è quella di creare dei centri della scienza temporanei in aree in cui non ci sono, un’opportunità per avvicinare il pubblico alla scienza con incontri, conferenze, caffè scientifici, percorsi didattici per le scuole e laboratori interattivi per adulti e bambini.

La prima tappa sarà a Verona, da sabato 20 febbraio a sabato 5 marzo, nella sala espositiva Renato Birolli, un ex macello comunale, in pieno centro città. Da lunedì a giovedì lo spazio sarà dedicato alle scuole, con percorsi didattici e laboratori, mentre dal venerdì per tutto il weekend ci sarà l’apertura al pubblico, con ingresso libero.

Sabato 5 marzo, dale 15.30 alle 17.15, come vi dicevo farò un intervento sul senso dell’olfatto, aromi, odori e puzze, seguito alle 17.30 da una degustazione di vini guidata – lì io più che altro assaggerò insieme a voi 😀 – a cura di Stefania Pompele (Terra Uomo Cielo). L’ingresso è libero, ma conviene prenotare:

Attività didattiche e laboratorio “sensorialità e vino” su prenotazione.
Info line: 347/6086340
Prenotazione attività didattiche: 075/5736501

Gli incontri si svolgeranno nell’area espositiva Renato Birolli, via Macello, 17 (Verona).

Cliccate sull’immagine per ingrandire e leggere il programma completo.

Un aroma divino – terza parte

Posted by

1

O sugli effetti del cioccolato

Consumandone una decina di kg pro capite, chilo più chilo meno, testa più testa meno, all’anno (dato del 2011), gli svizzeri sono in cima alla lista internazionale di chi mangia più cioccolato. Subito seguiti da tedeschi e inglesi. Correlazione curiosa, gli svizzeri hanno anche il più alto numero di premi Nobel.

 

Screen-Shot-2012-11-20-at-4.46.58-PM1

 

Questa correlazione è venuta fuori da uno studio pubblicato (sì succede anche nelle migliori famiglie) sul New England Journal of Medicine nel 2012 e di cui si è un po’ parlato in rete e su diverse riviste vista la faccenda piuttosto esotica. Intanto specifichiamo subito una cosa fondamentale: una correlazione tra due eventi o due fenomeni NON implica necessariamente un rapporto di causa-effetto tra i due; è come osservare che durante il corso dell’anno i picchi del consumo dei gelati e degli annegamenti si registrano entrambi ad agosto, e da questo dedurre che il consumo di gelati causi l’aumento degli annegamenti (ma a quel punto uno potrebbe fare anche la deduzione inversa e pensare sia l’aumento del numero di annegamenti a far aumentare il consumo di gelati, sai te, a scopo consolatorio :D). Eppure in fallacie logiche di sto tipo ci si casca in continuazione. Ad ogni modo, gli svizzeri il cioccolato e i premi Nobel dicevamo.

In questo studio gli autori si sono messi a cercare i fattori che aumentano la probabilità di prendere un premio Nobel – come se ci fosse una ricetta per ingegno e creatività, vabbé. Al cioccolato viene spesso attribuito un ruolo benefico per una serie di funzioni dell’organismo, tra le quali vedi un po’, quelle cognitive perché contiene flavonoli. Da questa osservazione – pure lei non proprio dimostrata – il volo pindarico degli autori a vedere se quindi c’è una relazione tra il consumo di cioccolato e appunto i premi Nobel. Qui arriva il dato statistico sugli svizzeri: sono quelli con più premi Nobel e che mangiano più cioccolato di tutti; deduzione: deve essere il cioccolato che fa vincere i premi Nobel (a me intanto date una dose di Xanax per favore). Che uno in un primo momento quasi quasi dice perché no? Perché, intanto il concorso di eventi e fattori che portano a un premio Nobel sono molti di più e non sempre ovvi e, quindi, semplificazioni così grossolane proprio non si possono fare; e poi il metodo con cui è stato fatto il confronto: una per tutte, per confrontare due gruppi – in questo caso i “vincitori di premi Nobel” e i “mangiatori di cioccolato” – bisogna quanto meno che i due gruppi siano confrontabili, mentre in questo caso i due gruppi non lo sono affatto: quello “premi Nobel” era composto da tutti i vincitori dal 1900 al 2011, mentre quello “consumatori di cioccolato” includeva solo quelli di quattro anni a partire dal 2002. E poi, come dicevamo, il fatto che tra i due eventi osservati ci sia una correlazione, non significa che uno sia causa dell’altro. Potremmo fare un gioco e vedere quante correlazioni simili a questa riusciamo a trovare. E potremmo considerare che di flavonoidi sono ricchi anche il the e il vino per esempio. Chissà quanti Nobel si nascondono dietro ai bevitori di un certo livello 😀

Del cioccolato si dicono davvero tante cose: aiuta a concentrarsi, è antidepressivo, è un po’ come una droga, è afrodisiaco, è tossico per alcuni animali. C’è qualcosa di vero in queste affermazioni?

Nel cioccolato ci sono più di quattrocento composti, molti dei quali contribuiscono a determinare il suo caratteristico aroma, e diversi nutrienti e sostanze che, in certe dosi, possono effettivamente avere degli effetti fisiologici. Importante: quali dosi? Dire, per esempio, che il cioccolato contiene ferro – affermazione vera – di per sé non è molto informativa. Quanto ne contiene? E qual è la quantità minima giornaliera necessaria al corpo umano? La Società Italiana di Nutrizione Umana (se ne parla anche qui a proposito di fantomatici nutrienti nel sale rosa) consiglia alle donne in gravidanza di assumerne circa 27 mg al giorno, 18 mg alle altre donne adulte, 10 mg al giorno agli uomini adulti. 100 g di cacao contengono circa 10,5 mg di ferro, per cui sì possiamo affermare che effettivamente il cacao ha, per noi, un ottimo contenuto di ferro. Ora fate voi i conti: se voleste avere un apporto giornaliero di ferro decente solo dal cacao, ne dovreste mangiare ogni giorno circa 100 g, che corrispondono su per giù al peso di una stecca di cioccolato. Ricordate però che il cioccolato in stecca non è cacao puro, quindi ne dovrete mangiarne un po’ di più. E tenete presente che ha un elevato contenuto calorico: il cacao è fatto per circa 55% di grassi, durante la preparazione, come vi avevo raccontato la scorsa volta, buona parte del burro di cacao viene separato, ma non tutto. Inoltre spesso nella produzione delle barrette di cioccolato si aggiunge altro burro di cacao. Valutate voi quanto mangiarne.

E gli antiossidanti invece? Anche di questi il cacao ne ha diversi, soprattutto polifenoli come catechine e loro derivati oligomerici. Di alcune di queste sostanze si è osservato effettivamente un aumento nel sangue in seguito ad assunzione di cioccolato nero, in animali di laboratorio. Per l’uomo come al solito non è da escludere un certo beneficio, ma di nuovo, quanto cioccolato devo mangiare per avere questo beneficio?

Figure_7(1).png

 

Nel cioccolato ci sono anche teobromina (l’albero di cioccolato si chiama Theobroma cacao) e caffeina, alcaloidi con un effetto eccitante del sistema nervoso centrale. La teobromina soprattutto ha diversi effetti fisiologici e in alcuni esperimenti i ricercatori hanno osservato che l’assunzione ripetuta per 7 giorni di una dose di 500mg/Kg di peso corporeo, faceva diminuire la produzione di sperma, nei ratti. Gli umani possono permettersi di assumerne un po’ di più: un uomo per raggiungere la stessa dose dovrebbe consumare una cosa come circa 50 barrette di cioccolato al giorno. La dose letale di teobromina per l’uomo è invece stimata intorno ai 1000 mg/Kg di perso corporeo. In una stecca di 100 g di cioccolato al latte ci sono circa 200 mg di teobromina. Diciamo che un uomo del peso di 70 Kg se volesse suicidarsi mangiando cioccolato dovrebbe prepararsi una merenda con 35 kg di cioccolato al latte, magari qualcosina meno se ama il fondente.

alcaloidi

Diverso è il discorso per altri animali, come i cani di piccola taglia. Per loro, siccome la metabolizzano molto lentamente, la dose tossica di teobromina è di circa 100mg/kg di peso corporeo, cioè per un cagnetto di 10 kg una barretta di cioccolato può essere pericolosa e dare vomito, diarrea e tachicardia.

In passato era diffusa l’idea che il cioccolato potesse dare l’emicrania. L’indiziato principale era la feniletilamina, ma quella contenuta nel cacao pareva non essere sufficiente a dare alcun effetto fisiologico. Facendo degli esperimenti in doppio cieco, gli scienziati notarono un’altra cosa: l’assunzione di cioccolato era spesso associata a situazioni di stress e ciclo mestruale. E’ molto probabile quindi che la causa dei mal di testa fosse lo stato fisiologico e/o di stress dei soggetti, condizioni in cui però spesso si ha voglia di cioccolata e di altri cibi gratificanti. Infatti è dimostrato da numerosi studi sul craving a la compulsione a mangiare cioccolato, che il consumo di cioccolato ha un effetto psicologico e placebo nell’ alleviare lo stress.

Quando gli spagnoli portarono il cacao in Europa iniziò a circolare la voce che fosse un potente afrodisiaco, e questa nomea il cioccolato ce l’ha ancora, insieme all’idea possa avere altri effetti psicotropi. Nel 1983 lo psichiatra Michael Liebowitz, della Columbia University, pubblicò pure un libro, The chemistry of love. Nel libro sosteneva che triptofano e feniletilamina, di nuovo, fossero i responsabili di questo effetto. Il triptofano, è un aminoacido dal cui metabolismo si forma un neurotrasmettitore, la serotonina, coinvolto nella regolazione del tono dell’umore; e la feniletilamina, è un composto attivo con struttura simile alle anfetamine, e nel cervello agisce aumentando gli effetti della dopamina, coinvolta nelle sensazioni di piacere e benessere. La feniletilamina, in effetti, nel cioccolato è presente in concentrazioni di 0.4-6.6 microgrammi per grammo di cioccolato (1 microgrammo= 0.001 grammo), che potrebbero anche bastare a produrre degli effetti fisiologici. C’è pero un dettaglio da considerare. Il cioccolato, una volta mangiato, come tutti i cibi, viene digerito e durante questo processo alcuni enzimi specializzati, le monoamino ossidasi (MAO), metabolizzano le sostanze come appunto la feniletimanina. Di conseguenza, una volta digerito il cioccolato, di feniletilamina e triptofano, al cervello ne arrivano ben pochi. Non conosco le vostre abitudini, ma a meno che non assumiate il cioccolato in altri modi, se lo mangiate potete escludere eventuali effetti afrodisiaci, psicotropi e di altra natura. E poi il fatto che sia buono non è sufficiente? 😀

 

Bonus

A proposito di buono, poi non vi ho detto se alla fine a me il cioccolato di Modica è piaciuto oppure no.

L’ho provato in diverse varianti, tutte più o meno sul 75%, ‘liscio’ e aromatizzato al peperoncino, carruba, nero d’avola, gelsomino, nocciole, con sale. E sì l’ho rivalutato, mi è piaciuta la consistenza un po’ ruvida e il fatto che i sapori arrivino più “spezzati”. D’altra parte una delle differenze principali rispetto al fondente è proprio il fatto che non si sciolga immediatamente in bocca in modo omogeneo: le granulosità del cacao e dei grani di zucchero indugiano sulla lingua pungolandola un tantino mentre gli aromi si sprigionano in modo più scontroso, sembra quasi che ognuno, lo zucchero, il cacao, gli altri aromi, vogliano andarsene ognuno per fatti suoi, eppure restano insieme. Un po’ come una lotta feroce tra due che però si amano. Di tutti il mio preferito è stato quello al sale, figuriamoci. Lo provi, ti fa un effetto un po’ strano, sorpresa che non capisci bene, aspetta vah ne assaggio ancora un pezzettino, e poi, mah magari ancora un ciccinino, poi basta eh…

 

Per questo e i post precedenti sul cioccolato mi sono documentata qui:

 

E qui le bellissime infografiche di Compound Interest

 

Problemi di gas

Posted by

0

Ovvero di mutande antiodore e battaglie giapponesi

 

Divieto_di_scoreggiare

Sono inglesi. E eleganti come un peto inodore, che è poi il motivo per cui le hanno inventate. Rimanete seri, respirate e capiamo di cosa si tratta.

Le Fartfiltering (letteralmente traducibile come “filtrascoregge”) sono mutande fatte con materiali assorbi-odori pensate, come è facile intuire, per evitare la puzza in caso di aerofagia. Ce ne sono di diversi tipi e il modello base ha un tassello centrale, ad altezza sedere, con carboni attivi. La ricerca per creare indumenti antiodore è piuttosto avanzata e in commercio si trovano ormai un sacco di prodotti dai calzini alle mutande appunto.

Il loro funzionamento si basa spesso sul carbone attivo che, semplificando un po’, agisce catturando le molecole di odore sulla propria superficie con legami deboli, chiamati forze di Wan der waals. Ecco perché l’estensione della sua superficie, porosa, è importante per renderlo efficace: cioè più superficie è a contatto con l’aria o l’acqua, più odori assorbe. E viene usato infatti anche nei sistemi per purificare l’aria e l’acqua.

E la flatulenza invece da cosa è prodotta? Durante la digestione i cibi vengono sminuzzati meccanimente e digeriti da enzimi specializzati, per permettere ai singoli costituenti di essere assorbiti dall’organismo. Quindi proteine, grassi e carboidrati vengono ridotti nei loro componenti più semplici. Non tutte le parti dei cibi che mangiamo sono però digeribili, alcune di queste, come nel caso dei legumi o delle crucifere (cavoli e broccoli per esempio) o del lattosio per chi non ha l’enzima lattasi, vengono digeriti solo in parte, il resto prosegue il transito intenstinale e viene attaccato da batteri la cui attività metabolica produce gas.

I gas intestinali sono principalmente metano, idrogeno, e composti solforati come il solfuro di idrogeno e il metanetiolo, parenti insomma di quelli responsabili anche di altre puzze. Questi composti furono isolati in uno studio del 1998 (ma ce ne sono anche altri) pubblicato sulla rivista scientifica di gastroenterologia Gut, in cui i ricercatori analizzarono direttamente le flatulenze di un gruppo di volontari. Vi racconto in breve come hanno fatto, tanto so che ve lo state chiedendo (o forse no 😀 ).

L’esperimento fu condotto su un gruppo di 16 vlontari, dieci uomini e sei donne, di età compresa tra i 18 e i 47 anni, senza precedenti problemi gastrointestinali. Tredici di loro la sera prima del test mangiarono 200 grammi di fagioli, mentre gli altri, che facevano da controllo di riferimento, mangiarono normalmente. I campioni di gas furono presi tramite un tubo rettale fatto a posta (brevettato) e collegato a una sacca raccogli gas impermeabile. Poi l’analisi con gas-cromatografo e spettometria di massa diede come risultato: solfuro di idrogeno, solfuro di dimetile e metanetiol, tra le molecole principali. Due esperti fecero poi l’analisi sensoriale e delle proprietà organolettiche dei campioni – si’, annusarono i campioni confrontandoli con quelli di controllo se ve lo state chiedendo. I ricercatori osservarono anche una differenza tra le puzzette di maschi e femmine: i maschi producevano più gas, ma quello delle donne aveva concentrazioni di solfuro di idrogeno più alte, erano più potenti insomma, anche se bisogna notare che visto il numero limitato di soggetti queste stime sono indicative.

 

Bonus

Parliamo di arte giapponese. C’è un’antica pergamena, di artista anonimo, chiamata He-Gassen 屁合戦, ossia “battaglia di peti”, e riproduce per l’appunto diversi personaggi impegnati in questa fine lotta. Risalente al periodo Edo (1603-1868 d.c.), probabilmente secondo alcune interpretazioni voleva essere un messaggio di denuncia sociale contro certi malcostumi e perdita di antichi valori. A me fa pensare il fatto che risalga al periodo in cui ebbe massimo sviluppo una delle arti tradizionali giapponesi legata agli odori: il Kodo, cioè larte di ascoltare gli incensi. La sensibilità olfattiva della cultura giapponese è infatti molto spiccata e nel corso dei secoli ha dato luogo a un’arte raffinata e unica nel suo genere, il Kodo appunto, molto diversa dal modo occidentale di apprezzare e usare i profumi. Ma questa è un’altra storia…

chi04_01029_p0014 chi04_01029_p0006 chi04_01029_p0019 chi04_01029_p0022 chi04_01029_p0033

 

Da molecola a odore

Posted by

0

Mentre riorganizzo gli appunti e i pensieri del dopo congresso vorrei condividere con voi alcune riflessioni nate da uno degli interventi a cui ho assistito.

Stuard Firestein, professore alla Columbia University, ripropone un problema non banale: cosa fa di una molecola un odore? perché non tutte le molecole hanno un odore? e perché a volte molecole molto diverse tra loro sanno della stessa cosa?

Si tratta, se vogliamo, anche di una questione metodologica, perché si ripercuote sui criteri che decidiamo di adottare per classificare gli odori. Quali caratteristiche prendere in considerazione? Ci possiamo focalizzare sull’identità chimica di una molecola, su come è fatta, ma rischiamo però perdere di vista il suo significato biologico, ovvero il cosa fa. O possiamo concentrarci su caratteristiche più edonistiche e legate alla percezione. Rimane comunque un po’ di confusione: un colore è freddo o caldo, una nota acuta o grave, e un odore?

Per secoli filosofi e scienziati hanno provato a classificare gli odori in vario modo. Linneo (1756) nel suo Systema naturae li classificava in sette classi:

  1. Aromaticos, come il garofano per esempio
  2. Fragrantes, come i fiori
  3. Ambrosiacos, vedi il musk
  4. Alliaceos, come l’aglio appunto
  5. Hircinos, tipo l’odore di capra
  6. Tetros, dato da certi insetti (presente le cimici?)
  7. Nauseous, sul genere di carne putrefatta e simili

Col passare del tempo numerosi studiosi si resero conto di come fosse difficile raggruppare gli odori in poche classi, e che classificazioni simili a quelle di altri domini sensoriali, come per esempio i colori, primari e secondari, con gli odori avevano senso solo fino a un certo punto. Hendrik Zwaardemaker (1857-1930), che tra l’altro inventò un aggeggio (per quei tempi) come l’olfattometro (1888), identificò 30 diverse classi di odori. Scoprì pure un altro fatto: alcuni odori una volta mischiati tra loro si annullano. Ossia un odore previene la percezione di un altro odore. Sono coppie di Zwaardemaker, per esempio:

·        Acido butirrico – odore rancido- e olio essenziale di ginepro;

·        Scatolo – presente nelle feci – e l’olio di cedro;

·        Ammoniaca – odore di urina- e l’olio di rose.

 

Negli anni Cinquanta del secolo scorso Cerbelaud fu il primo a redarre una classificazione a uso e consumo dei profumieri dividendo gli odori in 45 classi. Pochi anni dopo, 1968, Harpeer fa un’ulteriore classificazione individuando 44 classi e compiendo una meticolosa opera di nomenclatura e classificazione includendo anche puzze e odori specifici di cibi e bevende. Questa lista nel 1978 viene estesa da Dravnieks a 146 odori, che in realtà corrispondono ad altrettanti descrittori olfattivi. In questo modo diventa più facile individuare “per confronto” le differenze tra due odori.

Tuttavia il problema rimane, prendiamo queste due molecole chimicamente diverse:

  • 5-alfa-androst-15-en-3 lafa-ol
  • 2-ethyl-4- (2,2,3-trimethyl-cyclopent-3- en 1-R-yl)-2E-buten-1-ol

Ecco, queste due robe qui sanno entrambe di sandlwood 😀

Come è possibile?

Prendiamo invece queste due molecole alifatiche, molto simili tra loro:

  • Hexil acetato
  • Heptil acetato

Queste due sanno una di banana e una di pera.

Ecro_Firestein_2015-09banana

Perché?

È quello che appunto ci chiediamo.

Una delle cose che restano ancora da capire è come funzioni il codice combinatorio molecole-recettori olfattivi. Nei roditori ci sono circa 1100 recettori, nell’uomo quasi 400. Ogni neurone olfattivo esprime un solo recettore, ma questo non significa che ogni recettore riconosce solo una molecola e finita lì. Ci sono alcuni recettori più specifici, ma sono la minoranza, nella maggior parte dei casi un recettore può riconoscere molecole diverse, con diversa affinità. E molecole diverse possono legarsi a diversi recettori. Questo è il motivo per cui si parla di codice combinatorio, ed ecco perché è importante capire quali caratteristiche di una molecola sono essenziali per uno specifico odore.

Una via di indagine, proposta da Firestein, è quella – detta in soldoni – di procedere con uno screening che integri l’aspetto puramente chimico con quello biologico: date una serie di molecole vado a vedere quale è il o i gruppi funzionali o la parte strutturale che mi dà lo stesso effetto biologico. È un metodo usato in chimica medica e per studiare l’attività farmacologica dei composti e si basa sull’idea di bioisosterismo, ossia di molecole con effetti biologici simili.

C’è anche da considerare un’altra cosa: un odore di per sé non esiste. C’è una molecola che si lega ai recettori olfattivi nel nostro naso, questi trasformano il segnale chimico in un segnale nervoso che arriva al cervello dove le informazioni vengono integrate e ci danno una percezione: l’odore.

Volendo andare un po’ sul filosofico verrebbe da dire che l’odore sta nel naso di chi annusa…

 

Bonus

La ricerca scientifica è fatta per lo più di esperimenti malriusciti. Non è quasi mai un percorso lineare ma procede a salti e tentativi, e non si procede quasi mai da soli: è la comunità scientifica che lavorando su un tema specifico porta avanti la baracca, ogni pubblicazione scientifica aggiunge un tassello a ciò che già si conosceva, magari contraddicendo altri dati, magari approfondendo alcuni aspetti. Difficilmente c’è ‘La scoperta scientifica” cosi’ come siamo abituati a immaginarla, ma una serie di osservazioni e dati che contibuiscono a chiarire aspetti specifici di un problema generale, per esempio come funziona o come avviene un certo meccanismo biologico.

In tutto questo come dicevo c’è tutto un mondo, quello dei fallimenti. Stuard Firestein, dopo averci parlato dell’importanza dell’ignoranza, esce ora con il secondo libro: Failure.

 

failure

Bella di notte*

Posted by

1

Sul perché la Petunia profuma quando gli altri dormono

 

Questo è un periodo bellissimo: rientro a casa a tarda sera mentre l’aria trasuda odori. Non sono più quelli freschi e frizzantini della primavera, questi sono odori di donna piena, odori caldi e un po’ sgualciti, inebriano e ti mettono a tuo agio. Cammino sotto il cielo lucido ancora azzurrino, ché qui il sole tramonta tardi, non vuole allontanarsi, come se sapesse cosa lascia: il profumo dei fiori notturni.

Alcuni fiori sbocciano in piena notte, nottambuli di professione adescano gli impollinatori che si muovono col favore delle ombre. Emettono il loro profumo secondo fasi precise, regolate dal ritmo circadiano e sincronizzate con le ore di veglia degli animali impollinatori. Senza di essi infatti queste piante non potrebbero riprodursi. Come siano regolati geneticamente questi meccanismi non è però ancora del tutto chiaro.

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Washington (Seattle, USA) ha appena pubblicato sulla rivista scientifica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) uno studio che mostra come un gene responsabile del ritmo circadiano della petunia regola anche la produzione e il rilascio del suo profumo. I ricercatori del gruppo di Takato Imaizumi, hanno infatti scoperto che in Petunia hybrida il gene phLHY (Late Elongated Hypocotyl), coinvolto nella regolazione dei ritmi circadiani della pianta, influenza l’espressione dei geni responsabili della produzione delle molecole odorose.

Il profumo di Petunia hybrida è dovuto principalmente a un gruppo di composti organici volatili, benzenoidi e fenilpropanoidi, derivati dalla fenilalanina. Questo processo di produzione e assemblaggio è regolato dal gene ODO1. I ricercatori hanno ora scoperto che il gene del ritmo circadiano phLHY è attivo soprattutto al mattino e inibisce l’attivazione di ODO1, e quindi la produzione di profumo. Quando di notte l’attività di phLHY diminuisce, ODO1 viene disinibito e il fiore rilascia il suo odore. Siccome questi due geni sono presenti in quasi tutte le piante con fiori, gli scienziati pensano di estendere la loro ricerca per capire se questo meccanismo valga in generale anche per le altre piante.

 

Avevo preso una pianta di petunie nere, black velvet, proprio qualche tempo fa e l’avevo messa senza pensarci troppo sul comò in camera da letto. D’altra parte sono anch’io un po’ un animale notturno.

 

 

Photo credit / source: online.wsj.com

Photo credit / source: online.wsj.com

 

 

* Nota: Il titolo è liberamente ispirato, Bella di notte è comunque un fiore notturno, ma non è una petunia.

 

Bonus