giovedì 17 dicembre 2015

Ore d'Orrore II – Zombie (parte 2)

Ben ritrovati, miei piccoli esperimenti di laboratorio malriusciti. Spero che abbiate fatto una buona scorta di sale, perché oggi continueremo il nostro discorso sugli zombie.
A questo proposito, dato che il vostro caro dottore è sempre uno scienziato, si chiede per l’appunto se la scienza sia in grado di giustificare o smentire la loro esistenza, ma soprattutto, in caso positivo, come riuscire a fronteggiarli e a fermare un'apocalisse zombie...





Ore d’Orrore
“Ci sono molte buone ragioni per avere paura del buio”

“Ragazze, ho una notizia buona e una cattiva. La buona è che i vostri ragazzi sono morti. La cattiva è che sono qui.” (dal film Dimensione Terrore)

L’Esperimento della Rana Zombie
Se prendete delle cosce di rane spellate (attenzione: devono essere fresche) e vi gettate sopra del sale, queste cominceranno a scalciare. Orrore, sono tornate in vita!
Il muscolo è un trasduttore, ovvero un dispositivo che converte un segnale di input in uno di output. Un esempio è il clacson, che converte la pressione della mano (input) in un suono (output). Il muscolo converte energia potenziale (chimica) in energia meccanica (cinetica), dove l’input è un comando inviato dal sistema nervoso centrale (SNC) e l’output è la contrazione muscolare.
Perché il sistema funzioni adeguatamente devono però esserci alcune disposizioni base: i) l’energia deve essere fornita in continuo; ii) dev’esserci un sistema di controllo (il SNC); iii) la contrazione dev’essere regolata, in termini di forza, durata e intensità; iv) dev’essere possibile un ritorno alla situazione iniziale. Il muscolo può solo tirare, non spingere, quindi dev’essere adeguatamente antagonizzato, il che è dato dalla combinazione di muscoli scheletrici (volontari), muscoli lisci e cardiaci (involontari).
Per far avvenire la contrazione di un muscolo, il cervello trasmette il comando a partire dai motoneuroni della corteccia motoria lungo gli assoni (una sorta di cavo bioelettrico che si diparte dalle cellule nervose) fino alla giunzione neuromuscolare. Tra l’interno e l’esterno delle cellule la concentrazione degli ioni è differente: all’interno è maggiore quella di K+ e Mg2+, all’esterno quella di Na+ e Ca2+. La situazione è mantenuta in questo stato perché le cellule sono protette da una membrana che impedisce il passaggio degli ioni, e questo squilibrio genera una differenza di potenziale elettrico alla membrana.
Dato l’input, l'informazione viene trasmessa per mezzo di variazioni nel potenziale lungo l’assone, fino alla giunzione neuromuscolare.
Giunti qui, la terminazione della fibra nervosa (sinapsi) rilascia un neurotrasmettitore, una molecola che va a legarsi a un recettore, una specifica proteina posta sulle membrane cellulari. Avvengono allora una serie di processi all’interno della cellula che culminano nell'apertura di canali nella membrana, attraverso cui possono passare specifici ioni, per esempio Na+. A ciò consegue una variazione del potenziale elettrico, e questo è un segnale per trasmettere l’informazione di compiere determinate operazioni.
Il muscolo è costituito da un insieme di proteine dette contrattili, ovvero che possono elongarsi e contrarsi, organizzate in fasci. In dei sacchetti (reticoli sarcoplasmici) è sequestrato Ca2+, che una volta dato il segnale, viene liberato e va ad agire sulle proteine muscolari. La contrazione avviene in particolare per mezzo di due di queste, actina e miosina, quando a seguito dell’impulso neuromuscolare, avviene la scissione della giunzione di testa dell’actina che scivola sulla miosina (cioè il tutto “si restringe”).
Terminata l’operazione, il muscolo deve rilassarsi, cioè tornare alla situazione iniziale; viene allora dato un altro segnale che inverte l’intero processo. Ca2+ deve venire sequestrato e l’attivazione di questo meccanismo richiede energia, cosa che negli organismi viventi è data da alcuni composti, quali per esempio l’ATP. Perché venga sintetizzato all’interno delle cellule, è necessario glucosio (dall’alimentazione), ossigeno (dalla respirazione), un sistema di scambio elettronico (catena respiratoria) e un sistema di scambio protonico (ciclo di Krebs). A questo punto il sistema actina-miosina ritorna nella situazione iniziale, vengono ristabilite le concentrazioni di partenza degli ioni e il potenziale alla membrana torna al valore iniziale, in attesa di un altro impulso.
Se per caso mancasse questa bioenergia, cosa che per esempio succede alla morte dell’organismo, Ca2+ rimarrebbe accumulato nel muscolo, che resterebbe quindi contratto. Questo è detto rigor mortis.
Avrete ormai capito come mai l’aggiunta del sale (NaCl) abbia fatto contrarre le zampe di rana: l’animale è morto, ma le giunzioni neuromuscolari sono ancora intatte, per cui viene attivato il meccanismo come se l’animale fosse ancora vivo.

La Morte
Una definizione esatta di morte: cessazione permanente e irreversibile delle attività vitali di un organismo, in particolare degli apparati circolatorio, respiratorio e nervoso. Perciò la tanatologia individua tre momenti di morte: cardiaca, respiratoria e cerebrale.
La morte è progressiva, non uniforme: non tutte le cellule di un organismo muoiono nello stesso momento, in quanto dipende dal fabbisogno bioenergetico della singola cellula. Sono perciò state individuate tre diversi fasi distinte e successive del morire: morte relativa (cessazione delle attività vitali, ma è possibile un intervento di rianimazione), morte intermedia (cessazione delle funzioni vitali, ma sussistono attività di tipo cellulare: è la cosiddetta morte clinica o legale), morte assoluta (cessazione di qualunque attività cellulare, iniziano i processi di dissoluzione dell’organismo).
La cessazione delle attività vitali porta a una serie di trasformazioni nell’organismo (i “segni della morte”): raffreddamento corporeo (la temperatura si abbassa fino a quella dell’ambiente esterno, in circa 24 ore), disidratazione (i liquidi evaporano dal corpo, cosa che fa anche abbassare la temperatura corporea), acidificazione (dovuta alla cessazione della respirazione, inizia quasi subito e dura poche ore), ipostasi (il sangue non circola più, quindi per effetto della gravità ristagna), rigor mortis (che comincia 2-3 ore dopo la morte e si completa nelle 12-24 ore successive, per poi scomparire progressivamente nelle successive 48 ore).
Con morte apparente si intende la perdita di coscienza e sensibilità generale, unita a un’immobilità corporea con apparente cessazione dell’attività cardiaca e respiratoria: il soggetto sembra quindi morto. Questa manifestazione può dipendere da diversi fattori patologici, quali letargia isterica, commozione cerebrale, sincope, folgorazione, assideramento, intossicazioni da alcol o droghe. La legge prescrive di tenere in osservazione il cadavere per almeno 24 ore ed è necessario accertare la totale assenza di attività elettrica via ECG per almeno 20 minuti. Dopo questo tempo, o è morto o risorge come zombie.

Epidemiologia
Come si diventa zombie? Secondo la tradizione è dovuto a stregoneria. Il cinema propende invece per una spiegazione scientifica: una radiazione sconosciuta (La Notte dei Morti Viventi), un gas tossico (Il Ritorno dei Morti Viventi), un virus (The Walking Dead). A prescindere dalla causa, la condizione è trasmissibile come contagio.
Nel film Il Ritorno dei Morti Viventi (1985), gli zombie sono diversi, in quanto sono veloci, aggressivi e dotati di parola; è a esso che è dovuta la credenza popolare, abbastanza diffusa, secondo cui gli zombie nello specifico mangino il cervello. Di ciò viene data un’interessante motivazione, ovvero che gli zombie necessitino dei neurotrasmettitori contenuti nel cervello per ovviare a una condizione di dolore cronico post-mortem. Nel cervello vengono infatti prodotti i neuropeptidi, alcuni dei quali sono una sorta di morfina endogena.
Il classico modo per uccidere uno zombie è quello del colpo alla testa: dato che non respirano e sono privi di circolazione, la funzionalità dello zombie è puramente talamica; se lo si colpisce alla testa si può distruggere l’ipotalamo, che tra le tante cose controlla anche l’appetito.
In base a uno studio matematico del 2009 condotto dalle Università di Carleton e Ottawa, la strategia migliore per fronteggiare un’apocalisse zombie è di tipo offensivo, piuttosto che stabilire zone di quarantena; inoltre lo sviluppo di una cura sarebbe inutile, in quanto sarebbe troppo lenta rispetto alla velocità di infezione, che procede con progressione geometrica. Perciò sul lungo periodo, tutti gli umani diverrebbero zombie o sarebbero morti.
C’è però un fatto di cui tenere conto. Popolarmente c’è la credenza secondo cui gli zombie siano immortali. In effetti questo non può essere vero, in quanto col passare del tempo, a causa dei fenomeni di autolisi e putrefazione che continuano a proseguire anche dopo la resurrezione, i tessuti sarebbero sempre più necrotizzati, tanto da impedire l’assorbimento di nutrienti; in questo la mummia è quindi avvantaggiata dal fatto di essere perfettamente imbalsamata e conservata. Inoltre gli zombie non respirano, quindi è anche impedito il corretto funzionamento della catena respiratoria; il risultato è quindi quello di bloccare nuovamente la funzionalità neuromuscolare per una carenza bioenergetica. Infine, dato che il cuore non batte, non c’è circolazione, quindi il sangue si raccoglierebbe alle estremità, accelerando la necrotizzazione dei tessuti e impedendo allo zombie di muoversi.
Questo è un punto a loro sfavore: la vita post-mortem degli zombie è di breve durata. C’è dunque speranza di riuscire a sopravvivere a un’apocalisse zombie.

Per oggi è tutto, cari abitatori delle tenebre. Il vostro dottore vi da appuntamento alla prossima settimana per la terza parte dell’articolo, dove parleremo degli zombie da un punto di vista sociologico. Nel frattempo, potete leggervi questi racconti a tema...

10 commenti:

  1. Mi sono un po' perso nelle tua lunga dissertazione chimica, ma mi sono ripreso nel finale, nel quale ho scoperto con interesse che la tecnica di sparare alla testa di uno zombi ha una sua perfetta logica.
    Curioso l'esperimento con le rane... ma funziona solo con le rane?

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    1. La mia lunga dissertazione chimica è in effetti il riassunto di un riassunto... in un buon testo di fisiologia quello che ho scritto in queste righe verrebbe trattato in non meno di 60 pagine.
      L'esperimento con la rana si può anche fare con un polipo: l'importante è che sia fresco.

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  2. la vita post-mortem degli zombie è di breve durata
    fan quasi pena così :D

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    1. Beh, è un sollievo: c'è almeno speranza di sopravvivere a un'apocalisse zombie. :)

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    2. ...son decisamente rassicurata! ^_^
      Grande post, al solito curatissimo e interessante. Fanno un po' effetto quelle zampette, eh :P

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    3. Dovresti vederlo fare col polipo, che si mette a ondeggiare i tentacoli...

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  3. Leggendo questo articolo mi hai fatto ripassare fisiologia, anatomia e patologia generale,ti faccio i miei complimenti :P
    In realtà puoi fare l' esperimento delle rane anche con altri cadaveri freschi e quando fai una necropsia talvolta riesci a vedere ancora i muscoli (cuore compreso) tremare leggermente.
    Le tempistiche invece dipendono anche dalle condizioni (idem per i 3 mortis: rigor mortis, livor mortis e algor mortis), ma nonostante la complessità e vastità dell' argomento sei stato bravissimo :)

    Mi chiedo solo cosa facciano all' Università di Carleton e Ottawa tutto il giorno per dedicarsi a studi sull' apocalisse zombie...

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    1. Pensa che c'è anche un ricercatore che ha pubblicato un libro sulla fisiologia zombie...

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    2. Voi due assieme mi fate paura....

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    3. Marco, non ci posso crede...
      TOM, Marco è il cervello, un po' fuori ma normale :) è di me che bisogna avere paura perchè queste cose le metto in pratica :P

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