Le affascinanti geometrie dei capsidi

I virus sono esseri affascinanti: sono l'entità biologica più abbondante in assoluto, hanno alcune delle caratteristiche degli esseri viventi ma non tutte, ancora non è chiaro come si siano evoluti: c'è chi dice a partire da plasmidi, chi dice che siano nati dalla degradazione del DNA di qualche cellula, chi ancora che si siano sviluppati quando il DNA come molecola non esisteva ma il patrimonio genetico degli esseri biologici era codificato solo tramite RNA.

I virus sono esseri estremamente mutevoli; sono obbligati a entrare in una cellula di un essere vivente per riprodursi, e questo li porta a mutare forma con molta frequenza: spesso il contatto con il patrimonio genetico di altri esseri viventi li porta ad acquisire nuove caratteristiche, che prima non avevano.

Osservati al microscopio elettronico a scansione la struttura che appare più evidente è quella del capside, l'involucro proteico che riveste e contiene l'acido nucleico del virus.

Moltissimi capsidi hanno una struttura a icosaedro, come quella dell'adenovirus nell'immagine.
L'icosaedro è una figura solida formata da 20 triangoli, che si incontrano in 12 vertici; non si può dire però che le facce dei capsidi dei virus siano delle figure piane, anzi.
A grandi linee, le si può paragonare a tante piccole superfici curve che si generano unendo tante facce a forma di esagono e di pentagono: una struttura chiamata poligono di Goldberg, che prende il nome dal matematico che per primo l'ha descritta, Michael Goldberg.

In molti batteriofagi, che hanno la caratteristica forma che si vede nella foto qui sotto, l'icosaedro è allungato: le facce laterali hanno una superficie maggiori rispetto a quelle superiori e inferiori e danno al virus una forma molto ben riconoscibile.


Molti altri capsidi hanno invece una struttura cosiddetta ad elica; l'acido nucleico è contenuto in un lungo tubo formato da filamenti di proteine intrecciati con una forma a spirale. Questo tipo di struttura è anche chiamata struttura aperta, perché a seconda della lunghezza della spirale il capside può essere più o meno grande.

Lo studio delle forme e delle strutture dei capsidi sta dando agli scienziati molti spunti di ricerca non solo in campo medico, ma anche nel campo della bioingegneria e della scienza dei materiali; la struttura dei capsidi ad elica, per esempio, ha fornito l'ispirazione per lo sviluppo di materiali flessibili, elastici ma resistenti allo stesso tempo. Per il momento le ricerche si concentrano su scala nanometrica, ma forse in un giorno non troppo lontano queste scoperte potranno essere utilizzate per migliorare la nostra vita di tutti i giorni.

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