Un gruppo di studenti e studentesse ha redatto un vademecum destinato agli studenti universitari contenente consigli e strategie per sfruttare al massimo la didattica a distanza e per affrontare al meglio lo studio durante queste settimane di isolamento  

Una ricerca, pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica Briefing in Bioinformatics, condotta da Piero Fariselli, professore del Dipartimento di Scienze Mediche dell’Università di Torino, in collaborazione con Cristian Taccioli, Luca Pagani e Amos Maritan dell'Università di Padova ha permesso di spiegare l'origine della seconda legge di Chargaff e di teorizzare un approccio fisico per descrivere l'evoluzione del DNA.

La maggior parte degli organismi viventi utilizza il DNA a doppio filamento per tramandare il proprio codice genetico alle generazioni future e questa informazione biologica è il principale mezzo attraverso cui agisce l'evoluzione. Tuttavia, all'interno del DNA, esistono delle particolari simmetrie che risultano difficilmente spiegabili attraverso la sola teoria evolutiva della selezione naturale.

Il team di ricerca ha sviluppato un modello matematico in grado di spiegare la più famosa di queste simmetrie: la seconda regola di Chargaff. Nel 1968, il biochimico Erwin Chargaff scoprì che sul singolo filamento di una molecola di DNA a doppia elica, il numero di adenine era pressoché identico al numero di timine, e allo stesso modo il numero di citosine era molto simile a quello delle guanine. Questo, ha rappresentato per più di 50 anni uno dei misteri più enigmatici della biologia, poiché, fino ad oggi, non era mai stato chiarito il principio dietro il quale si nascondeva una così regolare e simmetrica distribuzione delle basi azotate sul singolo filamento. 

“La seconda legge di Chargaff - spiega Piero Fariselli, professore del Dipartimento di Scienze Mediche dell’Università di Torino - a differenza della prima regola di Chargaff, che portò alla comprensione della struttura a doppia elica del DNA, non è giustificata da nessun processo evolutivo. Negli ultimi decenni molti gruppi di ricerca hanno tentato di chiarire il motivo di tale simmetria, ma nessuno è mai stato in grado di ottenere predizioni valide. Attraverso una collaborazione multidisciplinare che ha coinvolto biologi e fisici teorici, siamo riusciti nell'intento di spiegare l'origine della seconda legge di Chargaff e di teorizzare un approccio fisico per descrivere l'evoluzione del genoma. Le caratteristiche strutturali della doppia elica del DNA e la consapevolezza del ruolo cruciale che ha l'entropia in ogni processo fisico, ci hanno permesso di risolvere finalmente questo enigma”.

L’idea dei ricercatori è che il materiale genetico, come ogni sistema nell’universo, evolva verso uno stato di disordine crescente - entropia - in modo tale da raggiungere un equilibrio e quindi una maggiore stabilità strutturale. I risultati mostrano come i ri-arrangiamenti genomici che massimizzano l'entropia siano favoriti durante l'evoluzione dei viventi perché stabilizzano la molecola di DNA.

“Molto spesso - continua Fariselli - viene scambiato il concetto di casuale con quello di uniforme. Il caso può produrre strutture molto complesse. Per esempio, se un cannone sparasse sassi dalla cima di una montagna in tutte le direzioni in modo casuale, si troverebbero sassi più frequentemente nelle valli che in cima ai monti circostanti. Questo è un processo casuale che per effetto della forza di gravità genera addensamenti inspiegabili guardando dall’alto e senza conoscerne l’origine. Analogamente, molte delle simmetrie che si riscontrano nelle sequenze del DNA hanno origine casuale, ma appaiono eccezionali a causa dell’interazione della doppia elica”.

“Abbiamo introdotto un nuovo paradigma tale per cui l'energia libera della doppia elica è il primo obiettivo su cui agiscono le forze evolutive per modellare la struttura del genoma. Il DNA viene spesso definito come un libro - spiega Fariselli - in cui l'inchiostro rappresenta l'informazione biologica codificata dalle basi azotate. Con il nostro lavoro poniamo l’enfasi anche sulla carta del libro. Le eccezioni a questa tendenza potrebbero, inoltre, offrire l’opportunità futura di misurare il contenuto energetico dell’evoluzione”.

Questo lavoro potrebbe avere anche un impatto sulle più moderne tecnologie in ambito biotecnologico e fornire in futuro approfondimenti cruciali nei campi della ricerca incentrati sulla comprensione della struttura dei genomi e sulla loro evoluzione. 

Premessa

Questo momento di grande difficoltà, che ha ormai assunto estensione mondiale, sta palesando la fragilità del modello di sviluppo adottato da anni a livello globale. Allo stesso tempo, è sempre più evidente che per trovare soluzioni a problemi complessi sia necessaria una reale collaborazione di tutte le comunità e istituzioni, ad ogni livello: individuale, locale, nazionale ed internazionale. In tale contesto, ora più che mai, sono fondamentali politiche e azioni in grado di delineare strategie nazionali di ricostruzione sul medio e lungo periodo orientate ai 17 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell’Agenda 2030.

La strada da percorrere per uscire dall’emergenza può assumere una duplice prospettiva: da un lato vi è la possibilità di cominciare un percorso virtuoso che metta insieme le istanze economiche del post-emergenza con il progetto del Green Deal Europeo allo scopo di accelerare la transizione verso un modello sostenibile di sviluppo; dall’altro vi è il rischio che per uscire dall’emergenza si lasci eccessiva libertà d’azione, dando addirittura una spinta in senso contrario rispetto allo sviluppo sostenibile. In questo snodo così delicato della storia del Paese e del mondo, la Rete delle Università per lo Sviluppo sostenibile (RUS) vuole mettere a disposizione le proprie competenze per promuovere e avviare un percorso virtuoso verso la sostenibilità del Paese.

Oggi più che in passato, le Università hanno il compito, e il dovere, di promuovere una cultura nuova, di essere da modello e da stimolo per i contesti sociali e territoriali, affinché tutti possano comprendere che la sostenibilità non è un "lusso" che coinvolge e impatta su pochi ma che può e deve divenire opportunità per la promozione umana e sociale, veicolo essenziale attraverso il quale possano essere perseguiti e garantiti a tutti diritti, capabilities, inclusione, futuro.

Nella consapevolezza che l’attenzione all’emergenza sanitaria non cancella la severa crisi ambientale e sociale globale ma anzi l’aggrava, la RUS considera l’Agenda 2030 una bussola capace di indicare chiaramente la direzione da seguire per una ripresa che permetta di rafforzare la resilienza delle persone, delle comunità e dei territori.

Per far fronte all’emergenza e assicurare continuità alla didattica e alle altre attività universitarie, gli Atenei hanno fatto un balzo tecnologico e organizzativo senza precedenti in pochi giorni, fornendo una straordinaria dimostrazione di resilienza e di capacità di trasformazione che sarebbe auspicabile non andassero perdute: gli Atenei devono essere capaci di cambiare e di adattarsi pur mantenendo la loro natura e identità. Questa crisi, infatti, sta insegnando a tutti i componenti della comunità universitaria (docenti, personale tecnico e amministrativo, studenti e studentesse...) come sia necessario andare oltre i rigidi steccati disciplinari per accogliere e valorizzare l’approccio transdisciplinare, in grado di immaginare e porre in essere percorsi educativi, didattici e di ricerca olistici e integrati. Le conoscenze settoriali, da sole, non bastano per decifrare e comprendere la complessità attuale; al contrario, serve un approccio sistemico, che coinvolga e che ponga in dialogo generativo tutti i settori della conoscenza e della società civile (pubblica amministrazione, mondo del lavoro, mondo dell’impresa, terzo settore, istituzioni educative...), con un'attenzione a garantire equilibrio tra i diversi aspetti ambientali, economici e sociali.

Gli obiettivi

Consapevoli di tali premesse ed esigenze, la RUS intende mettere a disposizione del Paese la propria caratteristica e forza principale, l’essere Rete per:

• sostenere insieme una visione di futuro che abbia al centro uno sviluppo autenticamente sostenibile, supportato dalle competenze che il sistema universitario può fornire al Paese, e non solo; in questo contesto fare rete significa anche mettere a sistema competenze e servizi di terza missione in grado di promuovere politiche di riconversione produttiva;
•  promuovere un processo di trasformazione culturale che, ad ogni livello, possa accompagnare a ripensare gli attuali stili di vita, di produzione e di consumo; a ridefinire delle politiche attente all’ambiente e alle persone; a limitare le disuguaglianze intra e intergenerazionali; a contrastare i cambiamenti climatici e la perdita di biodiversità. L’educazione è, come la stessa Agenda 2030 sottolinea, il principale strumento affinché tale trasformazione possa divenire concreta;
• ripensare i processi formativi, valorizzando il capitale umano e l’importanza dell’apprendimento per tutti e per tutta la vita. Si dovranno rivedere i metodi, gli strumenti, i tempi e la valutazione degli stessi processi educativi. Bisognerà fare in modo che tutte le istituzioni formative italiane (scuole, università, accademie, enti di formazione...) riscoprano il loro valore e la loro missione educativa, puntando sullo sviluppo delle competenze, anche di quelle trasversali, e non tanto o solo sul trasferimento delle conoscenze e dei saperi;
• abilitare le persone a futuri diversi rispetto a quello verso il quale ci stiamo dirigendo. Un approccio olistico, trasversale e inter e transdisciplinare dovrà, negli opportuni tempi e modi, divenire la norma e non l’eccezione alla formazione.

Le proposte

La RUS, accogliendo il modello della civic university e facendo leva sui principi della Terza Missione e sulle competenze di cui è portatrice, si propone di:

1. diventare un Think tank per la resilienza del Paese, un organismo indipendente che sia di supporto alla politica e agli amministratori nella definizione di interventi e di azioni locali e regionali a sostegno della Strategia Nazionale per lo Sviluppo Sostenibile e dell’Agenda 2030. Il Piano nazionale di attuazione del Manifesto che i Rettori hanno firmato a Udine lo scorso maggio 2019 e che sarà pubblicato nel Rapporto 2020 della Rete, continene già molte indicazioni su come il processo di transizione sia attuabile, affinché, come la stessa Agenda 2030 recita, “nessuno venga lasciato indietro”;
2. collaborare ai tavoli di lavoro nazionali, attraverso l’attività dei propri Gruppi di Lavoro (Cambiamenti Climatici, Cibo, Educazione, Energia, Inclusione e Giustizia Sociale, Mobilità, Rifiuti), facilitando la definizione e l’attuazione di progetti sostenibili in campo ambientale, tecnologico, economico, sociale e di governance. I materiali che ciascuno dei Gruppi di Lavoro ha elaborato possono offrire alle altre Istituzioni, Enti e Associazioni locali e nazionali un supporto scientifico e relazionale a vantaggio della crescita sostenibile dei territori;
3. dar vita ad “unità locali di resilienza” e trasformazione a partire dalle quali le Università potranno fornire il supporto tecnico-scientifico e culturale necessario per effettuare analisi prospettiche di tipo ex-ante, attività di monitoraggio e di valutazione ex-post dei progetti e delle politiche implementate, mettendo a sistema quanto attuato e armonizzandolo con i target dell’Agenda 2030 e con gli indicatori del Benessere Equo e Sostenibile che impattano maggiormente sulla vita del Paese e dei cittadini;
4. contribuire alla creazione di spin-off accademici o/e all’istituzione di corsi di studi avanzati, supportando sia le amministrazioni pubbliche che il mondo dell’impresa e del lavoro nella individuazione di quelle conoscenze, sia teoriche che pratiche, basate sui principi della sostenibilità, necessarie per poter affrontare i cambiamenti culturali, tecnologici ed organizzativi che la società e l’economia italiana  dovranno gestire nei prossimi mesi ed anni, per uscire dall’attuale crisi e prevenirne di nuove;
5. contribuire alla costruzione di un laboratorio a rete per offrire servizi integrati di qualificazione di nuovi prodotti/processi a supporto della fase di post-COVID-19, anche con l’obiettivo di scambiarsi le esperienze della gestione della crisi e mettere a fattor comune i benefici e i risultati conseguibili a livello regionale.

In conclusione

Siamo convinti che l’esperienza maturata dalle Università in questo periodo di difficoltà e di emergenza rappresenti un bagaglio prezioso, un esempio di laboratorio trasformativo, fondamentale per affrontare le sfide future con sguardo positivo e costruttivo, in linea con gli Obiettivi dello Sviluppo Sostenibile dell’Agenda 2030. Per poter traghettare i territori verso scenari di sviluppo sostenibile, le Università devono essere messe in grado di rafforzare il proprio impegno in termini di didattica, ricerca, technology transfer, public and social engagement e human resource development sui temi dell’Agenda 2030. Solo accrescendo e rendendo sistemiche e sistematiche le conoscenze, le competenze e le best practice e mettendo a disposizione del Paese e dei suoi territori le competenze trasversali di cui le Università sono portatrici e custodi, la nostra epoca potrà essere ricordata finalmente “per il risveglio di una nuova riverenza per la vita, per la risolutezza nel raggiungere la sostenibilità, per l'accelerazione della lotta per la giustizia e la pace, e per la gioiosa celebrazione della vita” (Earth Charter, 2000).

f.to la Presidente, il Comitato di Coordinamento, i Coordinatori dei Gruppi di Lavoro della Rete delle Università per lo Sviluppo sostenibile

17 aprile 2020

Il lavoro interdisciplinare permette di esplorare gli effetti delle strategie di controllo attuate dal Governo e dalla Regione variando la risposta della popolazione a tali restrizioni. E considera non solo il numero di individui positivi al COVID-19 ma anche il numero di casi non rilevati

Tre gruppi di ricerca di diverse discipline dell’Università di Torino hanno sviluppato un modello computazionale per studiare la diffusione dell’epidemia da Coronavirus 2019 (COVID-19) nella Regione Piemonte. Il modello, usando i dati di sorveglianza raccolti dal Ministero della Salute e dalla Protezione Civile, permette di esplorare gli effetti delle strategie di controllo attuate dal Governo e dalla Regione Piemonte variando la risposta della popolazione a tali restrizioni.

Questo lavoro interdisciplinare nasce dalla collaborazione di tre gruppi di ricerca, due afferenti al Dipartimento di Informatica e uno al Dipartimento di Scienze Mediche: gruppo di Quantitative Biology (riferimenti Dr Marco Beccuti, Dr Francesca Cordero), gruppo di Modellistica Quantitativa e Valutazione delle Prestazioni di Sistemi (rif. Prof. Matteo Sereno); gruppo di Epidemiologia (rif. prof. Lorenzo Richiardi, prof.ssa Milena Maule).  

Il modello proposto considera non solo il numero di individui positivi al COVID-19 ma anche il numero di casi non rilevati (soggetti asintomatici), che possono potenzialmente infettare il resto della popolazione favorendo la rapida diffusione del coronavirus 2 nella regione Piemonte. La frazione dei casi non rilevati è infatti essenziale nella diffusione COVID-19.

«Mediante il nostro studio – spiegano i ricercatori - vengono eseguite analisi che provano a rispondere a quesiti del tipo: “Qual è l’impatto sulla diffusione dell’epidemia nel caso in cui la percentuale di infetti asintomatici è pari al doppio, triplo, etc. del numero di infetti diagnosticati?”. I risultati ottenuti mostrano che la risposta della popolazione alle varie restrizioni governative risulta efficace nel contenimento della diffusione dell’epidemia COVID-19 indipendentemente dal numero di soggetti asintomatici presenti nella comunità». 

I modelli computazionali utilizzano i computer per studiare e simulare il comportamento di sistemi complessi permettendo di migliorare le conoscenze del sistema in studio e valutare le politiche di gestione da adottare. In ambito epidemiologico, i modelli computazionali possono essere utilizzati per lo studio di politiche di contenimento e gestione dell’epidemia. Le ricerche alla base del lavoro fanno un ampio utilizzo delle infrastrutture di calcolo a disposizione dell' Università degli Studi di Torino (Centro di Competenza sul Calcolo Scientifico - C3S - Università di Torino e HPC4AI).

Il lavoro attuale è uno studio preliminare sottomesso per la pubblicazione (e quindi a revisione da parte della comunità scientifica) su un'importante rivista scientifica, BMC Medicine. I tre gruppi svilupperanno analisi simili per altre Regioni italiane e verranno valutate le possibili strategie per l’allentamento delle misure di controllo.