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Microscopici segnali
Venerdì 15 maggio 2009, ore 19,30Biblioteca Comunale Villa Mercede - via Tiburtina, 113 - Roma
I segnali biologici scandiscono la vita di tutti gli organismi viventi, ma i meccanismi precisi con cui avviene la loro trasmissione sono ancora oggetto di studio.
Ciascuna cellula contiene i geni necessari per svolgere molte funzioni, ma ne utilizza soltanto alcuni; una cellula ossea, ad esempio, utilizza geni importanti per il metabolismo del calcio, una ghiandolare usa i geni necessari a produrre un ormone, un linfocita produce anticorpi e così via. Le cellule si specializzano gradualmente nel corso dello sviluppo in risposta a segnali, che impegnano determinate cellule a svolgere un programma specifico.
Da molti anni, la ricerca biologica ha cercato di capire come i segnali si propaghino nella cellula e come trasmettano le informazioni ai geni all'interno del nucleo.
Dal punto di vista biochimico sono stati fatti grandi progressi nella comprensione di alcuni segnali, ma non di tutti. I segnali sono per lo più chimici. Per molte molecole, ad esempio per quelle che preparano la divisione della cellula in due cellule figlie, rimangono ancora poco comprese alcune domande fondamentali: come si muovono queste molecole all'interno della cellula? Come sanno dove si trova il nucleo? Come possono, a partire dal sito in cui sono sintetizzate, trovare la direzione giusta ed andare verso il nucleo? Quali sono le istruzioni che queste molecole seguono nello spazio? E, infine, cosa accade all'interno di una cellula quando si verificano errori o mutazioni in queste istruzioni? Gli sviluppi della microscopia permettono di affrontare sperimentalmente parte di queste domande.
In questo contesto la matematica può fornire uno strumento valido di indagine permettendo di simulare, con opportuni modelli, i processi biochimici. Questo ha come scopo di verificare la consistenza quantitativa di ipotesi biologiche, ma anche di sperimentare "virtualmente" nuove possibilità, simulando particolari condizioni, o alterandole in maniere che sarebbero impossibili sperimentalmente perché incompatibili con la vita stessa della cellula.
Negli ultimi anni queste simulazioni hanno cominciato a considerare il ruolo che in questi processi svolge la struttura spaziale. Per cui è possibile tenere conto delle distanze in gioco, della struttura interna della cellula e dei meccanismi reali di trasporto delle proteine dalla periferia della cellula verso il nucleo.
L'incontro della biologia con la matematica può quindi permettere di formulare nuove ipotesi e di esplorare possibilità che sfuggirebbero all'osservazione sperimentale. E' un settore di frontiera, un punto di incontro tra matematici, fisici e biologi, e i primi risultati cominciano ad arrivare.
Patrizia Lavia
Patrizia Lavia si è laureata in Biologia a Roma e successivamente ha lavorato al Medical Research Council ad Edimburgo. Attualmente è primo ricercatore all'Istituto di Biologia e Patologia Molecolari del CNR presso il Dipartimento di Genetica e Biologia Molecolare "Charles Darwin" all'Università La Sapienza di Roma. Dirige un gruppo di ricerca che si occupa della divisione cellulare, dei meccanismi molecolari che la regolano e delle alterazioni che possono insorgere in questo processo, causando proliferazione cellulare anomala e favorendo l'insorgere di tumori. Il gruppo cerca, inoltre, di identificare i geni che, nelle cellule trasformate, determinano la sensibilità o la resistenza a farmaci anti-tumorali. Le ricerche sono finanziate dall'Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro (AIRC). E' valutatore di progetti dell'Unione Europea nel settore Scienze della Vita.Roberto Natalini
Roberto Natalini è un matematico, e lavora come dirigente di ricerca presso l'Istituto per le Applicazioni del Calcolo "Mauro Picone" del CNR a Roma. I suoi principali interessi scientifici riguardano lo studio analitico e numerico delle equazioni alle derivate parziali (in realtà solo quelle iperboliche e paraboliche) e le loro applicazioni. Queste comprendono tra le altre cose: la biologia, la conservazione dei monumenti, il traffico e la gasdinamica. E' responsabile del gruppo per la divulgazione della Società Italiana di Matematica Applicata (SIMAI) (http://maddmath.simai.eu).torna alla pagina dei caffè matematici
