Scoperto un "nuovo stato della materia" negli occhi dei polli

I componenti degli occhi dei polli si dispongono nella retina secondo uno schema che ricorda un nuovo stato di aggregazione della materia, spiegando così le straordinarie capacità visive degli uccelli e aprendo la strada a nuove tecnologie.

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Foto © Joseph Corbo e Timothy Lau, Washington University. |

La retina è la sede dei bastoncelli e di una grande varietà di coni, indispensabili al cervello per la percezione dei colori. Studiando la vista dei polli, i ricercatori della Washington University guidati da Yang Jiao hanno fatto una scoperta sorprendente: i cinque differenti tipi di coni della loro retina sono distribuiti secondo uno schema disordinatamente iperuniforme (disordered hyperuniformity, com'è indicato nella pubblicazione dello studio), mai osservato prima in studi biologici.

Negli studi sulla vista degli uccelli ci si era finora limitati all'analisi di piccole sezioni della retina, che mostra l'atteso schema casuale dei singoli componenti (i vari tipi di coni, in questo caso). L'analisi sull'intera retina ha però fatto emergere uno schema inatteso, osservato finora solamente a livello atomico (mentre qui si parla di strutture biologiche complesse) nel plasma e nell'elio liquido (-269 °C), ossia sostanze che si trovano in un particolare stato di aggregazione della materia e si comportano contemporaneamente come solidi (cristalli) e come liquidi.

 

Stati di aggregazione

La classificazione convenzionale degli stati della materia in funzione delle sue proprietà meccaniche a seconda dello stato in cui si trova. Quelli comuni e tradizionali sono: solido, liquido, aeriforme (gassoso). La scienza moderna ne aggiunti diversi nuovi: plasma (stato di aggregazione della materia nei fulmini e nelle stelle), ghiaccio (in dodici differenti stati), superfluido (elio a temperature prossime allo zero assoluto) e poi supercritico, supersolido, fortemente simmetrico, materia strana, materia degenere, plasma di quark e altri ancora che hanno significato nelle teorie e nei laboratori di fisica.

La similitudine. I cinque tipi di coni hanno dimensioni differenti. La loro disposizione consente alla retina di sfruttare le proprietà dei cristalli nel mantenere uniforme la densità pur con elementi che hanno le stesse proprietà fisiche dei liquidi. Per i polli, come per tutti gli uccelli, la vista è essenziale e i ricercatori ritengono che con questa inattesa soluzione, inedita nel mondo animale, l'evoluzione abbia dato loro gli strumenti per mantenere inalterata l'integrità della retina e contemporaneamente percepire luce e colori.

Ogni tipo di cono può disporsi in una serie di schemi che, analizzati singolarmente, sono ovvi. È invece dall'insieme degli schemi di disposizione che emerge un ordine molto complesso (uniform disarray), dove ogni singolo cono sembra essere circondato da un'area che contribuisce alla disposizione spaziale dei coni dello stesso tipo. È questa la iperuniformità mai osservata prima: uno schema insospettabile in piccola scala rivelato però dall'osservazione d'insieme, da cui deriva l'associazione con un nuovo stato della materia.

Prima che la scoperta gettasse nuova luce sulle capacità visive dei polli (e degli uccelli), le strutture iperuniformi erano candidate allo sviluppo di circuiti ottici speciali. Questa ricerca costringerà probabilmente gli scienziati a rivedere le conoscenze sui sistemi biologici, con prospettive ancora tutte da scoprire.

 
5 marzo 2014 | Raymond Zreick