Se la zanzara perde il fiuto (per l’uomo)

Una mutazione e la zanzara non riconosce più l’odore umano

Una zanzara Aedes aegypty mentre banchetta sul braccio (o con il braccio?) di Leslie Vosshal. Credit: L.Vosshal, Rockefeller University

Una zanzara Aedes aegypty mentre banchetta sul braccio (o con il braccio?) di Leslie Vosshal.
Credit: L.Vosshal, Rockefeller University

Generalmente le femmine di zanzara sono di buon appetito e non fanno troppo le schizzinose nello scegliere chi pungere per nutrirsi. Ci sono però due specie, Anopheles gambiae e Aedes aegypty, con gusti un po’ più elaborati e una speciale predilezione per gli umani. Pare infatti che l’odore della pelle, il calore corporeo e l’anidride carbonica (CO2) emessi dai nostri corpi costituiscano un mix irresistibile per questi insetti. Che fortuna.
La questione è ancora più seria di quanto possa sembrare poiché Anopheles gambiae a Aedes aegypty sono pericolosi vettori di malaria e Dengue (febbre emorragica).  In diversi laboratori si studia da tempo la biologia di queste zanzare cercando di capire quali siano i meccanismi molecolari che regolano il funzionamento dei loro chemorecettori e in base a cosa riescono distinguere e scegliere le loro prede. Il gruppo di ricerca di Leslie Vosshal della Rockefeller University di New York ha appena pubblicato sulla rivista scientifica Nature i risultati di una ricerca dalla quale è emerso che un corecettore olfattivo, chiamato orco, svolge un ruolo importante nella capacità di queste zanzare di distinguere l’odore degli esseri umani da quello di altri animali. I ricercatori hanno inoltre scoperto qualcosa di più sul funzionamento del repellente DEET (N,N-Diethyl-meta-toulamide).

L’olfatto delle zanzare e “la prova di coraggio”

Avevo assistito proprio lo scorso autunno a una conferenza della Vosshal durante la quale esponeva parte dei risultati di questo studio e descriveva il metodo sperimentale utilizzato: il ricercatore offre il proprio braccio alle zanzare “normali” (wild type e eterozigoti) e a quelle con il recettore mutato in diverse condizioni sperimentali e osserva il comportamento alimentare degli insetti  (qui il video). Mi ha colpita devo dire; naturalmente il procedimento è molto più rigoroso e complicato di come ve l’ho appena descritto, quindi andiamo un po’ più a fondo.
Il sistema olfattivo degli insetti comprende diverse famiglie di chemorecettori tra le quali i recettori per gli odori (ORs), proteine localizzate sulla superficie della membrana cellulare dei neuroni olfattivi. Queste proteine sono formate da diverse subunità organizzate in domini che attraversano la membrana formando un canale che si apre in seguito al legame con la molecola chimica-stimolo. Questa struttura implica che ci siano parti della proteina che sporgono verso l’esterno della cellula e altre verso il suo interno. E qui arriviamo alla parte che ci interessa: c’è una particolare subunità sul lato extracellulare, chiamata orco, che agisce da co-recettore. Cioè per attivare il recettore olfattivo è necessario attivare anche orco. I ricercatori si sono fatti una domanda: se si introduce una mutazione in questa parte della proteina in modo da alterare la funzione di orco, le zanzare saranno ancora in grado di riconoscere le loro prede? Il loro olfatto quanto rimarrà compromesso? Per rispondere hanno quindi condotto diversi esperimenti.

Orco agisce in sinergia con la CO2

Il gruppo della Vosshal ha come prima cosa introdotto una mutazione in orco e ha testato le capacità di distinguere gli odori nelle zanzare normali e in quelle con mutazione. Da questi primi esperimenti come ci si aspettava è risultato che i recettori delle zanzare normali e di quelle eterozigoti rispondono agli odori significativamente di più rispetto a quelli delle zanzare mutate omozigoti, confermando che orco svolge un ruolo importante  nella risposta agli odori (come era stato riportanto anche per moscerino della frutta Drosophila melanogaster). I ricercatori hanno quindi proceduto con dei test comportamentali: in un primo set di esperimenti per capire se l’olfatto fosse stato compromesso o meno le zanzare sono state messe in una teca di vetro da dove potevano scegliere tra due “stanze” in cui erano presenti due diversi composti: da una parte miele, dall’altra glicerolo, una sostanza inerte e inodore ma di consistenza simile alla prima. Anche in questo caso le zanzare con la mutazione, sia maschi che femmine, non facevano differenza tra miele e glicerolo, diversavemente da quelle normali che sceglievano il miele.
Dal momento che le femmine di zanzara per garantire lo sviluppo delle proprie uova hanno bisogno di un “extra” energetico, che si procurano cibandosi di sangue, e che la caccia avviene seguendo l’odore, gli scienziati hanno poi voluto testare le capacità olfattive delle zanzare con la mutazione in orco alle prese con la scelta del pasto e hanno fatto un’interessante scoperta: esponendo i due gruppi di zanzare, quelle normali e quelle con la mutazione, all’odore umano e a un altro odore “sconosciuto”, le prime preferivano l’odore umano. Se però insieme all’odore umano era presente CO2, altra molecola normalemente emessa dal corpo umano, ecco che allora le zanzare mutate entravano in crisi e non erano più capaci di distinuere l’odore umano. Questi risultati hanno fatto pensare a un effetto sinergico della CO2 e del corecettore orco nella risposta agli odori. Si sono quindi chiesti se questo meccanismo si ripercuota in qualche modo anche sulla capacità di distinguere l’odore di diversi mammiferi dal momento che queste zanzare mostrano una predilezione per gli esseri umani.

Meglio un umano o un un porcellino d’india?

In questo esperimento alle zanzare A. Aegypti veniva offerta la scelta tra un porcellino d’India, che pure di solito non disdegnano, e un braccio umano: anche in questo caso le zanzare mutate in presenza di CO2 entravano in confusione e non sapevano più distinguere i due odori animali, diversamente da quelle normali che si fiondavano sul braccio umano. La mutazione sembra quindi alterare in qualche modo la capacità di distinguere gli odori.
È stata fatta poi un’altra interessante scoperta: queste zanzare mutate sono insensibili al repellente DEET: gli scienziati in particolare hanno osservato che le zanzare mutate non vengono tenute alla larga da questo repellente, tuttavia sono sensibili alla prova-gusto, cioè in seguito a contatto diretto con la pelle cosparsa di DEET restano a digiuno. È emerso cioè che affinché l’azione repellente del DEET sia efficace è necessario che il sistema olfattivo delle zanzare sia integro, tuttavia l’azione repellente da contatto è indipendente dalla funzionalità di orco. Questo suggerisce che l’attività repulsiva di questo composto agisca su diversi canali sensoriali. Riportando le parole della Vosshal: ”come scienziata mi fa diventare matta l’idea che da 60 anni si usi il DEET come repellente per gli insetti ma ancora non si conosca con quale meccanismo agisca” (qui il podcast per ascoltare l’intervista a Nature).

Con questo studio si capito un po’ meglio il ruolo del corecettore orco nel sistema olfattivo della zanzara Aedes aegypty. I ricercatori hanno inoltre raccolto importanti informazioni utili allo sviluppo di nuovi e più efficaci repellenti utili nel prevenire le punture di zanzare vettori di malattie infettive.

Per approfondire:

Matthew DeGennaro, Carolyn S. McBride, Laura Seeholzer, Takao Nakagawa, Emily J. Dennis, Chloe Goldman,
Nijole Jasinskiene, Anthony A. James & Leslie B. Vosshall, 2013. Orco mutant moschitoes lose strong preference for humans and are not repelled by volatile DEET. Nature letters doi: 10.1038.

Elissa A. Hallem and John R. Carlson, 2006. Coding odors by a receptor repertoire, Cell doi:10.1016.

Skinner, W. A., Tong, H., Pearson, T., Strauss, W. & Maibach, H. Human sweat components attractive to mosquitoes. Nature 207, 661–662 (1965)

Ditzen, M., Pellegrino, M. & Vosshall, L. B. Insect odorant receptors are molecular targets of the insect repellent DEET. Science 319, 1838–1842 (2008)

L’invisibile linguaggio dell’olfatto

TAASTESCIENCEFINAL2752-232x232Via World Science Festival

Si è appena aperta l’edizione 2013 del World Science Festival. È un evento che si svolge a New York ogni anno con l’intento di avvicinare il pubblico alla scienza, gli incontri coprono sempre gli argomenti più attuali e dibattuti e sono di altissimo livello. Inoltre per chi è lontano sul sito sono disponibili un sacco di video interessanti e lo streaming di numerosi interventi. Proprio oggi si sta svolgendo la sessione The taste of science dove importanti ricercatori specializzati nello studio dei sensi chimici parlano di gusto e dei suoi risvolti culinari.

Io intanto vi lascio con il video di un’edizione precedente in cui si parla naturalmente di olfatto. Enjoy!

Espansione in tre step

È stato l’olfatto a guidare lo sviluppo del cervello?

C’è un fatto sul quale numerosi paleontologi e neurobiologi si interrogano da un pezzo ed è come ha fatto il cervello dei mammiferi a evolversi? E soprattutto, perché le aree del cervello hanno dimensioni e proporzioni così diverse tra loro? Numerosi studi mostrano che in generale passando da una specie animale all’altra le dimensioni delle diverse aree cerebrali sono “in scala” con la massa totale del cervello, tutte eccetto una: il bulbo olfattivo. Nei vertebrati questa struttura, che rappresenta la prima postazione cerebrale per la decodifica degli odori, ha dimensioni che variano certo, ma non in proporzione alle dimensioni complessive del sistema nervoso centrale. Per capirci, secondo questo schema per un “cervello grande” ci si aspetterebbe di trovare anche un bulbo olfattivo “grande”, e invece no. Ad esempio, perché il bulbo olfattivo dei roditori è così grosso rispetto al nostro? Roba da non dormirci.

mouse_bulbImmagine dall’alto di un cervello di topo, la freccia indica il bulbo olfattivo

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Schema dell’evoluzione del cervello a partire dai cinodonti (in rosso è rappresentato il bulbo olfattivo).
Credit: Rowe et al. Science, 2011

Un sistema imprevedibile

Le dimensioni in verità non sono l’unico fattore per il quale il sistema olfattivo continua a lasciare i ricercatori spiazzati: nel mondo animale andando dai molluschi agli insetti, dai vermi ai vertebrati vi è una strabiliante convergenza per la quale vi sono alcune strutture o schemi di funzionamento comuni ed estremamente conservati nelle specie, ad esempio:

  • i recettori olfattivi sono proteine-G associate alla membrana cellulare
  • la via di trasduzione del segnale odoroso segue uno schema a due step
  • la prima stazione nervosa che riceve il segnale dai neuroni olfattivi ha un’organizzazione glomerulare

Altro fatto ancora da capire è perché nella corteccia olfattiva sembra non esserci nessun tipo di organizzazione topografica che ne rispecchi in qualche modo il funzionamento, come avviene con altri sistemi sensoriali, e gli scienziati stanno cercando di capire quale possa essere la chiave di lettura (e decodifica appunto). C’è infine un’altra questione, se da un lato la struttura generale del sistema olfattivo è piuttosto conservata, dall’altro lato il numero di geni che codificano per i recettori olfattivi tra diverse specie è estremamente variabile. Nei mammiferi i geni che codificano per i recettori olfattivi rappresentano la più grande famiglia multigenica del genoma, ma in ogni caso il numero di recettori olfattivi passando da una specie all’altra (invertebrati compresi) non segue schemi ovvi: il verme Caenorhabditis elegans ha circa 1500 diversi chemorecettori, il moscerino Drosophila melanogaster ne ha 130, l’uomo ha circa 350 recettori mentre il topo un po’ più di 1000. Che cosa significa? Non si sa.

Vari possibili scenari

I ricercatori hanno formulato a partire dai dati sperimentali in loro possesso diverse ipotesi che stanno cercando di verificare con nuovi esperimenti. La domanda principale come si diceva all’inizio è: perché il sistema olfattivo sembra essersi evoluto diversamente dagli altri e perché le dimensioni del bulbo olfattivo non seguono la regola generale?
Una possibilità potrebbe essere nella funzione primaria che noi attibuiamo al senso dell’olfatto, ossia riconoscere e distinguere gli odori. Lucia Jacobs in uno studio pubblicato sulla rivista scientifica PNAS ha formulato l’ipotesi che inizialmente la funzione primaria dell’olfatto non fosse tanto legata al bisogno di discriminare gli odori quanto a quella di usarli per orientarsi nello spazio, chiamata “funzione di navigazione”. Se questo fosse vero le diverse dimensioni del bulbo risponderebbero a queste esigenze e, semplificando, specie con comportamenti “esplorativi”, che quindi si muovono molto in cerca di cibo o per necessità di fuga dai predatori, avrebbero sviluppato ad esempio un bulbo con dimensioni maggiori rispetto a specie meno esplorative o che si sono evolute prediligendo altri sistemi sensoriali per questo scopo, vedi vista ed ecolocazione. In base a questa ipotesi l’esigenza di orientarsi usando “mappe sensoriali” basate sulla disposizione degli odori nello spazio avrebbe esercitato la necessaria pressione affinché il cervello si sviluppasse nella direzione che ha preso. Questo avrebbe favorito anche lo sviluppo dell’ippocampo e della memoria associativa come conseguenza dell’organizzazione delle informazioni sensoriali in moduli associativi. Ovvero, mi oriento nello spazio basandomi su una mappa mentale nella quale ho memorizzato determinate zone dello spazio in cui mi muovo associandole a odori caratteristici che quindi ricordo e riconosco. Si tratta ancora solo di un’ipotesi, ma sicuramente interessante.

Evoluzione a tre step

Un altro studio, su Science, suggerisce che significativi aumenti delle capacità olfattive hanno segnato e in qualche modo guidato le tappe principali dell’evoluzione del cervello dei mammiferi.
In questa ricerca è stato possibile applicare per la prima volta una scansione ai raggi X ad alta risoluzione di alcuni crani fossili, questo ha permesso di avere dati precisi sulla loro superficie interna, altrimenti non accessibile a meno di rompere il cranio stesso, e quindi risalire alla forma del cervello che ci stava dentro. Dalle ricostruzioni e dagli studi comparartivi del cranio fossile di due animali mammaliformi, Morganucodon e Hadrocodium, risalenti all’inizio del Giurassico, stiamo parlando cioè di quasi 200 milioni di anni fa,  è emerso che probabilmente l’evoluzione del cervello dei mammiferi è avvenuto in tre tappe principali. Partendo dai primi rettili che non avevano organi di senso particolarmente sviluppati e pure a coordinazione motoria non erano messi molto bene, si sono distaccati due rami principali che hanno portato rispettivamente ai mammiferi e agli uccelli. Nei mammiferi lo sviluppo di aree cerebrali più complesse pare sia stato guidato da un acuirsi del senso dell’olfatto e da un’espasione del cervelletto, deputato appunto alla coordinazione motoria. In una seconda fase le dimensioni complessive del cervello sarebbero aumentate di circa 50% e avrebbero riguardato di nuovo soprattutto bulbo olfattivo e cervelletto, ma anche gli emisferi cerebrali, come conseguenza di una più raffinata capacità di integrare gli stimoli sensoriali e motori.
Infine secondo gli autori  della ricerca si può individuare una terza fase dell’evoluzione del cervello dei mammiferi che ha visto un’ulteriore aumento delle capacità di elaborare gli stimoli odorosi. In questo periodo si osserva infatti un aumento del 10% dell’epitelio olfattivo e alcuni importanti modifiche alla struttura delle ossa craniche e del setto nasale. Inoltre il numero di geni per i recettori olfattivi si espande e aumenta il numero di recettori, le capacità olfattive insomma migliorano, e di molto.

F1.largeDimensioni relative di bulbo olfattivo, emisferi, medulla e cervelletto in rettili, uccelli e mammiferi
Credit: N. Kevitiyagala/Science

Sullo sviluppo degli uccelli a riguardo si hanno meno informazioni, ma i reperti fossili e i dati a disposizione suggeriscono che già i dinosauri più vicini a loro presentavano emisferi cerebrali e cervelletto più sviluppati, mentre il bulbo olfattivo era piuttosto ridotto. Cosa sia successo nel mezzo ancora non è chiaro.

Più si studia più aumentano le domande…

Vagabonding olfattivo

esposizioni-ficcanaso-in-borgo

Finalmente una bella mostra sull’olfatto: “Ficcanaso in borgo” è un’esposizione interattiva di puzze e odori aperta dal 21 marzo al 13 maggio 2013 ad Ascona presso Casa Serodine:

“Ficcanaso” è un viaggio fra più di 100 diversi odori che accompagna i visitatori alla scoperta di uno dei sensi meno conosciuti ma tra i più affascinanti: dalla fisiologia dell’olfatto alla chimica degli odori, dalle fragranze di piante e animali, fino ai profumi, il naso dei visitatori è messo alla prova, deliziato ma a volte anche turbato da insolite fragranze! È possibile giocare con le puzze più disgustose, magari apprezzandone per una volta l’utilità, deliziarsi con profumi di fiori facendo riemergere ricordi e vissuti, sperimentare come si creano i profumi e accorgersi degli odori del nostro corpo, per coglierne l’unicità. Seguendo la scia di profumi di animali e piante provenienti da tutto il mondo, fra essenze, puzze nauseabonde e raffinati profumi, “Ficcanaso” accompagna i visitatori, in punta di naso, fra giochi e curiosità alla scoperta di qualcosa in più su di sé, sul mondo e sul nostro cervello.

Purtroppo non so se riuscirò a visitarla, ma se ci andate fatemelo sapere 🙂

Inoltre per chi volesse cimentarsi nelle composizioni olfattive a Genova sono ancora in corso gli Atelier tenuti da Caterina Roncati e Marika Vecchiattini:

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Segnatevi infine sul calendario le date dal 21 al 26 maggio 2013 perché a Bologna ci sarà lo Smell Festival, tema di quest’anno l’effimero. Il festival proporrà numerosi incontri e laboratori per mettere alla prova il proprio naso e deliziarsi con profumi e aromi. Edificante.

Google Olezzo

Ovvero un pesce d’aprile d’autore

google nose_cane bagnato

Eh sì quei burloni di Google anche questa primavera non ci hanno fatto mancare il lancio di un’altra strabiliante funzione, perché certo ci hanno tolto Google Reader (e questa è amara realtà), ma ci hanno dato Google Nose (Google Olezzo nella versione italiana), rigorosamente BETA e autenticamente, interamente bufalina nella sua disarmante verosimiglianza.

Il naso di Google che cosa fa? Ti consente finalmente di fare ricerche per odori e annusarli. Vuoi sentire come è l’odore della foresta pluviale? Oppure stai guardando la nuova Maserati Ghibli e vuoi sentire che odore hanno i suoi interni? Vai su Google Olezzo e imposti la tua ricerca. Il sistema si rifà a un database di 15 milioni di “odorbyte” dai quali il programma seleziona l’odore che stai cercando e grazie a un’avanzata tecnologia lo riproduce, così puoi annusarlo attraverso il desktop del tuo computer o dispositivo mobile.

PS. In caso di puzze particolarmente moleste niente paura, Google ha pensato a tutto: con l’opzione “ricerca sicura” avrete sniffate tranquille.

Sniffate subacquee

Annusare facendo bolle col naso

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C’è una talpa che ha un naso strano, ma strano sul serio. L’hanno chiamata talpa dal naso a stella (Condylura cristata) e, diciamolo, non è proprio una gran bellezza, ma nasconde qualità sorprendenti. Infatti sarà pure mezza cieca, ma è capace di  annusare e seguire scie odorose anche sott’acqua, cosa che essendo un mammifero non è proprio scontata (avete mai provato a dare una bella tirata di naso stando sott’acqua? Ecco). “Naso a stella” è un animale originario della costa orientale del Nord America ed è un mammifero semiacquatico, cioè predilige habitat acquitrinosi, fa spesso tana vicino a piccoli corsi d’acqua, stagni e paludi nei quali ama sguazzare in cerca di cibo. Per poter stanare le proprie prede anche in immersione ha sviluppato una tecnica decisamente raffinata: fa bolle con il naso.
È chiaro che essendo un mammifero per respirare ha bisogno di aria e questo implica che gli odori, per essere percepiti, devono trovarsi nell’aria inspirata dal momento che i recettori olfattivi si trovano nel naso. Nell’acqua ciò non sarebbe possibile, ma Condylura cristata per ovviare al problema quando è immersa in cerca di cibo produce col naso delle bolle che poi inspira di nuovo. La bolla esposta nel’ambiente acquoso permette alle molecole odorose che vi sono disperse di diffondere facilmente al suo interno. In questo modo quando la bolla viene risucchiata nel naso, gli odori arrivano all’epitelio olfattivo e vengono percepiti dall’animale. Possiamo assimilare le bolle a un retino “cattura-molecole” che viene soffiato dal naso e poi risucchiato al ritmo del respiro.

kenneth Catania, fig.1

Credit: Kenneth Catania

Questa scoperta risale a pochi anni fa, quando nel 2006 il biologo Kenneth Catania, della Vanderbilt University di Nashville, negli Stati Uniti studiando le capacità sensoriali del naso della Condylura cristata, notò che questa quando era sott’acqua appresso a una preda faceva bolle col naso. Questi studi all’inizio avevano come scopo quello di caratterizzare meglio le capacità di discriminazione tattile del naso della talpa. Questo organo rappresenta infatti per Condylura cristata prima di tutto un sensibilissimo apparato senso-motorio che la aiuta a orientarsi e a identificare rapidamente le prede. Dire rapidamente in realtà è solo un eufemismo perché questa talpa, che si ciba principalmente di vermiciattoli e altri piccoli invertebrati, mangia a una velocità sconcertante. Anche perché per saziarsi, di vermetti ne deve mangaire un bel po’ e non può permettersi di perdere tempo a sceglierli: il suo naso, “a stella” per l’appunto, è formato da 11 coppie di piccole escrescenze digitiformi con le quali esplora l’ambiente e che le consentono di individuare rapidamente il cibo. In questo modo riesce a setacciare circa 13 diverse zone contemporaneamente acciuffando e ingerendo 8 vermi insieme in meno di due secondi. Che animale affascinante. Il suo naso è uno degli organi di senso più sensibili conosciuti, è dotato di circa 25.000 meccanocettori (per un paragone, sulla nostra mano ce ne sono circa 17.000) e le informazioni tattili arrivano al cervello più velocemente di quanto impieghi a rielabolarle: difatti nel beccare la direzione giusta la talpa non è molto precisa, ma compensa con la velocità. I due piccoli tentacoli inferiori sono quelli maggiormente innervati, l’animale capisce in circa 25 millesimi di secondo se ha trovato qualcosa di commestibile, a quel punto lo aggancia con i due incisivi anteriori e lo ingerisce.

bocca talpa naso a stella

Credit: Kenneth Catania

Per le sue osservazioni Catania ha usato una camera ad alta velocità (500 frames al secondo), solo in questo modo è stato possibile osservare movimenti tanto rapidi, e accorgersi delle bolle. Il passo successivo quindi è stato capire a cosa effettivamente servissero: in uno degli esperimenti chiave Catania ha costruito un percorso sott’acqua posizionando le prede in zone protette da una grata metallica che impedisse al naso della talpa di entrare in contatto diretto con esse, ma con una maglia abbastanza larga da permettere alle bolle del naso di passare. In questo modo il ricercatore ha osservato che con il solo fiuto le talpe riuscivano a individuare il cibo con una percentuale di successo del 85%, considerevole.

Ai ricercatori è venuto poi il dubbio che anche altri mammiferi acquatici potessero aver sviluppato la stessa strategia. La scoperta? Anche il Sorex palustris, una specie di toporagno, fa le bolle sott’acqua.

Questa scoperta è stata importante per chiarire un passaggio-chiave dell’evoluzione sfatando la precedente idea che l’adattamento alla vita acquatica avesse portato i mammiferi  a rinunciare definitivamente ai piaceri di una sana sniffata. Se questo è vero ad esempio per i cetacei, che per trovare le prede usano l’ecolocazione, e per i baffuti pinnipedi, che localizzano il cibo sott’acqua con le vibrisse e si accontentano di usare il naso solo una volta emersi, la talpa dal naso a stella e il toporagno acquatico dimostrano come si sia evoluta anche una stategia diversa.

Come dire c’è un’alternativa a tutto…

Per approfondire:

Sarah Marriott, Emily Cowan , Jacob Cohen and Robert M Hallock, Somatosensation, Echolocation, and Underwater Sniffing: Adaptations Allow Mammals Without Traditional Olfactory Capabilities to Forage for Food Underwater, Zoological Science 30(2):69-75. 2013.

Kenneth C. Catania, Olfaction: Underwater ‘sniffing’ by semi-aquatic mammals, Nature 444, 1024-1025, 2006.

Kenneth C. Catania, Star-nosed moles. Curr Biol 15: 863–864, 2005.

Kishida T, Kubota S, Shirayama Y, Fukami H,  The olfactory receptor gene repertoires in secondary-adapted marine vertebrates: Evidence for reduction of the functional proportions in cetaceans, Biol Lett 3: 428–430, 2007.

Perché abbiamo due narici?

Trovo che questo video sia fatto molto bene (è in inglese ma è facile da seguire): agile e per nulla noioso in meno di dieci minuti dà una bella panoramica sul senso dell’olfatto e su come funziona.

Enjoy!

Odori… spaziali

Galactic Center Region in X-rays from Chandra
Source: Hubblesite.org

Un misto di carne bruciata e polvere da sparo, questo pare sia l’odore dello Spazio. A dispetto dell’idea romantica che possiamo avere di un viaggio attorno alla Terra, dei pianeti e degli infiniti spazi siderali, stando alle testimonianze degli astronauti lassù, al di là delle nuvole, non deve esserci proprio un gran profumo.
Chiariamo però prima una cosa, non è possibile semplicemente andare in missione e una volta in orbita metter fuori il naso e dare una bella sniffata. Per ovvi motivi legati anche all’assenza di atmosfera in quelle condizioni non si può respirare, figuriamoci mettersi ad annusare in giro. Quindi come si fa a sapere che odori girano nello spazio? Bisogna basarsi su misure indirette. La principale fonte di informazioni sono le analisi chimico-fisiche e il rilevamento degli elementi chimici presenti nello spazio intorno all’orbita terrestre, o in altre aree di interesse.

L’odore intorno alla terra

Come dicevo gli astronauti affermano spesso che dopo un’escursione nello Spazio quando rientrano nella navicella spaziale e tolgono il casco sentono un odore caratteristico. Posto che solitamente il vocabolario a disposizione per descrivere gli odori è sempre un po’ limitato e che si tratta di sensazioni difficili da descrivere, è comunque ricorrente la percezione di un odore metallico, di polvere da sparo o simile a quello che si sente in alcune officine e misto a puzza di carne bruciata.
Secondo gli astronomi questo odore è dovuto principalmente alle molecole di idrocarburi policiclici aromatici, sostanze prodotte durante le combustioni incomplete. Sulla Terra sono inquinanti atmosferici che derivano per esempio dalla combustione di carburanti fossili, ma possono essere prodotti anche dalla cottura ad alta temperatura di alcuni cibi, ad esempio se si fa cuocere troppo a lungo a carne sulla griglia; da qui probabilmente la sensazione simile a quella del bacon o della carne bruciata riportata dagli astronauti. Ma le combustioni avvengono anche durante la morte delle stelle, eventi esplosivi che liberano queste sostanze nello spazio dove continuano a vagare. Quando gli astronauti rientrano nella stazione aerospaziale portano con sé residui di queste molecole che, rimaste adese alle tute,  in seguito all’attrito con l’aria nella navicella generano quel caratteristico odore. Altro che polvere di stelle. Come spiega l’astrofisico Luis Allamandola, direttore del Astrophysics and Astrochemistry Lab presso il NASA Ames Research Center, è anche interessante osservare che “l’odore” del nostro sistema solare presenta alcune peculiarità: esso è particolarmente pungente perché ricco di carbonio e povero di ossigeno. Un odore insomma simile a quello che si sente quando si ha la macchina ingolfata.

La via lattea sa di lampone?

Quello che descriviamo come odore è il risultato dell’interazione tra molecole chimiche e i recettori nel nostro naso. Di conseguenza in base alla sua composizione chimica una sostanza avrà un determinato odore. Questo significa anche che in zone diverse dello Spazio, con diverse percentuali di elementi chimici, ci saranno probabilmente odori diversi.
Nel 2009 ad esempio, da uno studio di rilevamento degli elementi presenti nella nube Sagittarius B2, al centro della Via Lattea, è emerso che quest’angolo della nostra galassia potrebbe avere un’odore molto simile a quello di lampone. L’astronomo Arneau Belloche e i suoi colleghi del Max-Planck Institute for radio Astronomy di Bonn, in collaborazione con la Cornell Univerisity di New York, hanno analizzato le radiazioni elettromagnetiche emesse da Sagittarius B2. Poiché queste radiazioni dipendono dal tipo di molecole presenti nella zona considerata sono un po’ come delle impronte digitali e permettono risalire all’identità chimica dello spazio in quella regione. Dall’analisi dei dati rilevati è risultata così un’elevata percentuale di una sostanza chiamata formato di etile, un estere responsabile per esempio dell’odore del rum e, in parte, di quello dei lamponi.

Il formato di etile è un estere prodotto dalla reazione di etanolo e acido formico.Credit:  Benjah-bmm27 (public domain, Wikipedia).

Il formato di etile è un estere prodotto dalla reazione di etanolo e acido formico.
Credit: Benjah-bmm27 (public domain, Wikipedia).

Ora, sicuramente affermare che al centro della Via Lattea c’è odore di rum e lampone è un po’ esagerato, anche perché gli odori come noi li sentiamo sono il risultato della combinazione di tutte le molecole presenti in quello che annusiamo. Però chissà, volendone ricostruire l’aroma a partire dai suoi componenti chimici, vista l’alta percentuale di formato di etile, della nube Sagittarius B2 si otterrebbe probabilmente un odore con una nota dominante appunto di lampone.

Riprodurre l’odore dello Spazio: la Nasa si rivolge ai profumieri

Passando alle cose più pratiche, al di là del fatto che nella via Lattea possa o meno esserci odore di lampone, gli astronauti in missione si trovano a dover avere a che fare con un odore, sicuramente non piacevole, di bacon bruciato misto a gasolio e chissà cosa altro. Ecco perché alla NASA hanno pensato di migliorare il training degli astronauti esponendoli alle condizioni estreme della vita in una stazione in orbita, odori compresi.
Steve Pearce è un chimico creatore di fragranze che vista la sua esperienza è stato chiamato dalla NASA qualche anno fa con lo scopo di ricreare una puzza che si avvicinasse il più possibile a quella sentita dagli astronauti in orbita. Pearce ha effettivamente una certa esperienza nella creazione di puzze improbabili, anzi impossibili: è sua infatti l’installazione Impossible smells dove il chimico aveva ricreato una serie di odori appunto impossibili o inestistenti e uno di questi era l’odore della stazione spaziale russa Mir. La cosa interessante nella creazione di questo odore fu tenere conto di un dettaglio importante: gli astronauti portavano con sé in missione la vodka. Di conseguenza dopo aver bevuto sapevano di vodka anche il loro respiro e le traspirazioni corporee. L’odore riprodotto era quindi quello di piede sudato misto a alcol e gasolio. Inebriante. Dopo una performance simile alla NASA hanno pensato che Pearce fosse la persona giusta a cui rivolgersi per ricreare un odore adatto all’addestramento degli astronauti. Al momento il progetto sembra però essere fermo, non si sa se abbiano rinunciato all’impresa o sia solo questione di tempo.

Intanto i più curiosi possono optare per una candela “profumata”: le menti di Think Geek infatti hanno prodotto da poco una candela profuma-ambiente all’odore di Spazio. Non sto a dirvi che ovviamente la proverò, vi farò poi sapere come è andata :D.

PS. Per gli amanti degli intrugli casalinghe e delle sane bevute vi lascio una ricetta a tema 😉

“La Guida galattica per gli autostoppisti […] dice che la miglior bevanda alcolica che esista è il Gotto Esplosivo Pangalattico. Dice che quando si beve un Gotto Esplosivo Pangalattico si ha l’impressione che il cervello venga spappolato da una fetta di limone legata intorno a un grosso mattone d’oro. La Guida dice anche quali sono i pianeti su cui servono i migliori Gotti Esplosivi Pangalattici, quanto costano l’uno, e quali sono le organizzazioni volontarie che possono aiutare il bevitore a disintossicarsi. La Guida insegna perfino come ci si può preparare da soli il Gotto.

Prendete una bottiglia di Liquore Janx, dice. Riempitevi un bicchiere.

Poi versatevi una dose d’acqua dei mari di Santraginus V. Ah, quell’acqua di mare santraginese!, dice la Guida. Ah, quei pesci santraginesi!!!

Fate sciogliere tre cubi di Mega-gin di Arturo nella mistura (che dev’essere opportunamente ghiacciata, altrimenti il benzene in essa contenuto va perso).

Aggiungetevi quattro litri di gas delle paludi falliane, in ricordo di quei felici autostoppisti che sono morti di piacere nelle Paludi di Fallia.

Sul retro di un cucchiaio d’argento fate galleggiare una dose di estratto d’Ipermenta Qualattina, dall’odore e dal sapore dolci, pungenti, mistici.

Aggiungete il dente di una Tigre del Sole Algoliana. Guardatelo dissolversi e diffondere il fuoco dei Soli di Algol nel cuore della bevanda.

Spruzzate un po’ di Zamfour.

Aggiungete un’oliva.

Bevete… ma … con molta attenzione… (Douglas Adams, Guida galattica per autostoppisti)

Riconoscersi a naso

Come riconosciamo il nostro odore

Giornata intensa, un corri corri fino a sera quando, tornati a casa, compiamo quel gesto meraviglioso di togliere i vestiti e metterci comodi. È in quel momento, mentre ci stiamo sfilando la maglia a braccia alte e ascelle spalancate che cogliamo il nostro io più profondo. Una sola sniffata è sufficiente, ci crogioliamo giusto un attimo nel nostro odore, un ghigno a metà tra il compiaciuto e il tramortito e poi via sotto la doccia. Affascinante. Eppure che cosa sia a permetterci di distinguere il nostro odore da quello degli altri non è ancora chiaro.

Continua (su Quarantadue)

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Credit: Wikipedia.

 

PS. Poi certo c’è sempre chi si fa un po’ prendere la mano…

Prove generali: un profumo puzzoso

Allora faccio subito outing: oltre ad avere una passione smodata e una curiosità scientifica per tutti gli odori, amo le fiabe. Esse sono capaci di restituirci emozioni e sensazioni allo stato nativo. Se permettiamo loro di guidarci, le fiabe ci riportano nei territori in cui le nostre fantasie e i nostri sensi si incontrarono per la prima volta. Ecco perché ho deciso di inaugurare questo blog con la storia di un bimbo e del suo naso.


Scritta da Alba Maria Calicchio, illustrata da Nicoletta Azzolini, narrata dalla voce di Antonio de Matteo.