Il sincrotrone che legge gli insetti

Come la luce di Diamond svela segreti millenari della biodiversità

Cos’è un sincrotrone?

Un sincrotrone è un gigantesco acceleratore di particelle che produce luce di sincrotrone, ovvero fasci di fotoni – principalmente raggi X – ad altissima intensità e risoluzione. Questa luce viene poi convogliata in beamline (linee di luce) per studiare materiali, tessuti, minerali  e oggi anche insetti.

Il Diamond Light Source, in funzione dal 2007, è il principale laboratorio di luce di sincrotrone del Regno Unito e uno dei più avanzati al mondo. Con oltre 30 beamline attive, ha applicazioni che vanno dalla medicina ai beni culturali. Ma negli ultimi anni ha rivolto un’attenzione particolare a un mondo molto più piccolo e molto più affollato: gli insetti.

Entomologia e raggi X: una nuova alleanza

Gli insetti sono il gruppo di esseri viventi più numeroso sulla Terra: si stimano oltre 10 milioni di specie, ma la scienza ne ha descritte solo una frazione. Eppure questi piccoli organismi svolgono ruoli fondamentali negli ecosistemi: impollinano, decompongono, nutrono, controllano le popolazioni di altri animali.

Il problema? Molti di essi sono ancora sconosciuti, altri stanno scomparendo più velocemente di quanto possiamo studiarli. Serve una rivoluzione.

Ed è qui che il Diamond Light Source entra in gioco. Utilizzando una tecnica chiamata ptychografia a raggi X coerenti, i ricercatori possono creare modelli 3D ultra dettagliati di insetti, senza distruggerli, con una risoluzione di nanometri – mille volte più fine del diametro di un capello.

Dalla falena al fossile: esempi che cambiano la scienza

1. Falene che “ascoltano” i pipistrelli

Uno degli studi più affascinanti ha riguardato alcune specie di falene notturne, i cui ricettori acustici sulle ali possono “assorbire” fino al 70% degli ultrasuoni emessi dai pipistrelli predatori. Usando il sincrotrone, i ricercatori hanno scoperto la struttura nanomeccanica di queste membrane, che assorbono il suono con la stessa logica dei materiali acustici più avanzati. Un esempio perfetto di bioispirazione per il design di nuovi sistemi audio passivi o indumenti insonorizzanti.

2. Fossili preistorici in 3D

Grazie alla tomografia di fase a raggi X, il team ha analizzato anche fossili di insetti e artropodi vecchi di oltre 500 milioni di anni, provenienti da depositi cambriani. In uno dei casi più eclatanti, sono stati ricostruiti i sistemi nervoso e circolatorio di un’antica larva, un dettaglio mai visto prima. Questi dati aiutano a risolvere i nodi evolutivi che separano insetti, crostacei e aracnidi.

Una fabbrica di dati sulla biodiversità

Il Diamond ha sviluppato un sistema completamente automatizzato per digitalizzare insetti in 3D. Un braccio robotico, soprannominato “bugbot”, può scansionare centinaia di esemplari al giorno. Le immagini vengono poi elaborate e archiviate in banche dati digitali, accessibili da ricercatori di tutto il mondo.

In pratica, si sta creando una “biblioteca visiva della biodiversità”. Un progetto visionario che, con l’ausilio dell’intelligenza artificiale, potrebbe accelerare di dieci volte la scoperta di nuove specie e la classificazione tassonomica.

Un Impatto concreto per la conservazione

Molte specie di insetti sono sentinelle ecologiche: il loro stato di salute è direttamente collegato a quello degli ecosistemi. Se spariscono le api, crollano le impollinazioni. Se scompaiono i coleotteri, si accumulano i rifiuti vegetali. Eppure, il cambiamento climatico, l’urbanizzazione e l’agricoltura intensiva stanno decimando questi esseri viventi silenziosi.

La sinergia tra fisica, entomologia e AI non è più solo accademica: è uno strumento vitale per anticipare crisi ecologiche, proporre politiche di conservazione più intelligenti e monitorare il declino delle specie con strumenti oggettivi.

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