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Una scala percettiva per comprendere le dimensioni delle cellule e dei loro componenti

13/07/2017

Le dimensioni della macchina si capiscono in relazione agli oggetti che la circondano
Le dimensioni della macchina si capiscono in relazione agli oggetti che la circondano

Quanto è grande una cellula? E’ piccola! E le cose che ci stanno dentro? Ancora più piccole!
Non è facile, per noi esseri umani, destreggiarci tra Angstrom, micrometri e nanometri.

In un articolo pubblicato in questo mese su Nature Methods, Monica Zoppè, dell’istituto di Fisiologia Clinica, espone un’idea, un trucco, semplice ma efficace, che potrebbe aiutare tutti noi a comprendere in modo percettivo le dimensioni in gioco in un ambiente che per noi è talmente piccolo da essere, di fatto, impercettibile.

Infatti, per noi esseri umani, è facile distinguere tra millimetri e chilometri: i caratteri di libri e quotidiani sono stampati con un tratto inferiore al millimetro, e a volte le nostre vite possono essere condizionate da oggetti anche più piccoli di un millimetro: per esempio, le lendini di pidocchio (tra 0.3 e 0.8 mm) sulla testa dei nostri bambini ci attiva immediatamente a prendere i provvedimenti del caso. All’altro estremo, se siamo in un punto panoramico, il nostro sguardo può spaziare per alcune decine di chilometri, una distanza che possiamo percorrere a piedi in una giornata. Sappiamo indovinare con buona approssimazione quante arance ci stanno in un sacchetto, quanti ravioli in un piatto, e quante persone nuotano in piscina, anche a colpo d'occhio.

E’ molto più difficile, anche per gli ‘addetti ai lavori’, farsi un’idea precisa di quanto DNA ci sta in una cellula, quanti mitocondri e quanti ribosomi. Pur avendo a disposizione misurazioni precise, per esempio sapere che una cellula può avere un diametro di 15 micrometri, un nucleo di 5 e che la doppia elica del DNA è spessa circa 2 nanometri, non ci aiuta nell’immediato.

L’idea che ha ispirato il lavoro, semplice ma rivelatrice, è che se immaginiamo di poter rimpicciolire di dieci milioni di volte (Ten Million Times, TMT), le dimensioni della cellula diventano improvvisamente corrispondenti a quelle del nostro mondo abituale. Oppure, viceversa, possiamo pensare di espandere le dimensioni cellulari di dieci milioni di volte. E’ questa l’idea della ‘scala percettiva’, cioè quella di utilizzare un ‘fattore di scala’ uniforme, che riporti le dimensioni degli oggetti piccolissimi a quelle della nostra vita abituale e ci porti a percepire che, in un nucleo grande come il Colosseo di Roma, ci possono stare 20mila chilometri di DNA, il cui diametro è di circa 2 cm, tanto quanto un tubo per innaffiare.

Se si opera questa trasformazione, si vede che la cellula diventa un ambiente paragonabile ad un grande lago, le cui acque pullulano di ‘animaletti’ (le proteine) di dimensioni tra quelle di un topolino e quelle di una balena. Inoltre ci rendiamo conto di quanto sia fitta la rete di filamenti di actina e di microtubuli, che, nella scala percettiva TMT, corrispondono rispettivamente a grosse corde con diametro di qualche cm, e a tubi che possono ricordare (quanto a dimensioni) tubature di 25 cm, lunghe fino a qualche centinaio di metri. Vediamo infine che in questo ambiente son compresi edifici, grandi come stadi e piccoli come baracche, dalle forme più strane e convolute: sono nuclei, mitocondri, lisosomi e tanti altri organelli fondamentali per la vita cellulare.

L’adozione della scala percettiva condurrà ad una migliore comprensione della biologia cellulare e molecolare, e potrà aprire a nuovi sviluppi di ricerca.

Per informazioni:
Monica Zoppè
mzoppe@ifc.cnr.it

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