Video from NASA JPL:
How do we get to Mars?
Is Mars really red?
Wednesday, 23 November 2011
Friday, 18 November 2011
Thursday, 17 November 2011
Seed dispersal and Space exploration! (ITA)
"Come i denti di leone ci insegnano a volare"
La disseminazione é quel processo o insieme di processi che determinano l’allontanamento dei frutti o dei semi dalla pianta madre e determina la potenziale distribuzione territoriale delle nuove piante nell’ambiente. Senza disseminazione molte specie si estinguerebbero rapidamente. Le piante sono per lo più prive di mobilità e rimangono nello stesso posto per tutta la vita, basandosi sulla dispersione dei semi per trovare condizioni di vita favorevoli.
Ci sono vari motivi per cui la dispersione dei semi è parte integrante della sopravvivenza di una specie vegetale. Ridurre la concorrenza e colonizzare zone favorevoli sono solo due esempi: piante che crescono in aree sovraffollate dovranno competere per le risorse, e i semi caduti più lontani avranno più possibilità di successo.
Le piante hanno evoluto sistemi per sfruttare animali, vento e acqua, per muoversi, o in altri casi sono le piante stesse che lanciano i propri semi lontano. Esse hanno evoluto strutture specifiche e strategie vincenti per massimizzare l’utilizzo delle risorse ambientali. Alcuni semi hanno ali per planare; i denti di leone sono dotati di un piccolo ombrello e lo usano come paracadute; i semi di acero volano come leggeri "elicotteri". Ma il vento non è l'unico metodo, i semi possono chiedere passaggi ad animali, e percorrere con loro molte miglia, o navigare per fiumi e oceani con le correnti. I semi possono essere lanciati dalle piante madri con quella che prende il nome di “dispersione balistica”: un esempio notevole è l'albero dinamite (Hura crepitans L.), che può scagliare i propri semi a 100 metri di distanza grazie alle tensioni elastiche che si sviluppano nel frutto durante la maturazione.
Tutte queste strategie, testate e sviluppate nel lungo corso evolutivo, sono una pura meraviglia e le piante sono gli ingegneri esperti che le hanno progettate.
Uno dei primi successi biomimetici ispirati ai meccanismi di dispersione dei semi è il velcro, progettato emulando i piccoli ganci dei semi di Arctium spp.
La natura fornisce un database meraviglioso da cui prendere in prestito idee, concetti e disegni e la biomimetica nasce proprio con lo scopo di trovare soluzioni ai problemi ingegneristici grazie al trasferimento tecnologico di soluzioni semplici provenienti dal mondo biologico. L’elevata affidabilità che caratterizza queste soluzioni biologiche sta nel fatto di essere il risultato della lunga evoluzione della vita sulla terra, e la crescente attenzione che questa nuova disciplina sta avendo a livello europeo, risiede nella produttiva combinazione di competenze ingegneristiche e biologiche, che insieme contribuiscono allo sviluppo di applicazioni, dall’alta tecnologia alla vita quotidiana.
L’Advanced Concepts Team dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) (http://www.esa.int/gsp/ACT/index.htm) sta, tra le altre cose, studiando i meccanismi di dispersione dei semi per estrarre nuove idee e concetti utili ai fini dell’esplorazione spaziale: metodi di locomozione derivanti dai cespugli rotolanti del deserto, trivelle ispirate dai semi che si auto-sotterrano e piccoli paracaduti presi in prestito dai denti di leone. Se le piante sono riuscite a colonizzare ogni angolo della Terra con i propri semi, perché noi non possiamo provare a prendere qualche spunto da loro per l’esplorazione del sistema solare?
http://www.georgofili.info/detail.aspx?id=643
http://www.esa.int/gsp/ACT/bio/index.htm
La disseminazione é quel processo o insieme di processi che determinano l’allontanamento dei frutti o dei semi dalla pianta madre e determina la potenziale distribuzione territoriale delle nuove piante nell’ambiente. Senza disseminazione molte specie si estinguerebbero rapidamente. Le piante sono per lo più prive di mobilità e rimangono nello stesso posto per tutta la vita, basandosi sulla dispersione dei semi per trovare condizioni di vita favorevoli.
Ci sono vari motivi per cui la dispersione dei semi è parte integrante della sopravvivenza di una specie vegetale. Ridurre la concorrenza e colonizzare zone favorevoli sono solo due esempi: piante che crescono in aree sovraffollate dovranno competere per le risorse, e i semi caduti più lontani avranno più possibilità di successo.
Le piante hanno evoluto sistemi per sfruttare animali, vento e acqua, per muoversi, o in altri casi sono le piante stesse che lanciano i propri semi lontano. Esse hanno evoluto strutture specifiche e strategie vincenti per massimizzare l’utilizzo delle risorse ambientali. Alcuni semi hanno ali per planare; i denti di leone sono dotati di un piccolo ombrello e lo usano come paracadute; i semi di acero volano come leggeri "elicotteri". Ma il vento non è l'unico metodo, i semi possono chiedere passaggi ad animali, e percorrere con loro molte miglia, o navigare per fiumi e oceani con le correnti. I semi possono essere lanciati dalle piante madri con quella che prende il nome di “dispersione balistica”: un esempio notevole è l'albero dinamite (Hura crepitans L.), che può scagliare i propri semi a 100 metri di distanza grazie alle tensioni elastiche che si sviluppano nel frutto durante la maturazione.
Tutte queste strategie, testate e sviluppate nel lungo corso evolutivo, sono una pura meraviglia e le piante sono gli ingegneri esperti che le hanno progettate.
Uno dei primi successi biomimetici ispirati ai meccanismi di dispersione dei semi è il velcro, progettato emulando i piccoli ganci dei semi di Arctium spp.
La natura fornisce un database meraviglioso da cui prendere in prestito idee, concetti e disegni e la biomimetica nasce proprio con lo scopo di trovare soluzioni ai problemi ingegneristici grazie al trasferimento tecnologico di soluzioni semplici provenienti dal mondo biologico. L’elevata affidabilità che caratterizza queste soluzioni biologiche sta nel fatto di essere il risultato della lunga evoluzione della vita sulla terra, e la crescente attenzione che questa nuova disciplina sta avendo a livello europeo, risiede nella produttiva combinazione di competenze ingegneristiche e biologiche, che insieme contribuiscono allo sviluppo di applicazioni, dall’alta tecnologia alla vita quotidiana.
L’Advanced Concepts Team dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) (http://www.esa.int/gsp/ACT/index.htm) sta, tra le altre cose, studiando i meccanismi di dispersione dei semi per estrarre nuove idee e concetti utili ai fini dell’esplorazione spaziale: metodi di locomozione derivanti dai cespugli rotolanti del deserto, trivelle ispirate dai semi che si auto-sotterrano e piccoli paracaduti presi in prestito dai denti di leone. Se le piante sono riuscite a colonizzare ogni angolo della Terra con i propri semi, perché noi non possiamo provare a prendere qualche spunto da loro per l’esplorazione del sistema solare?
http://www.georgofili.info/detail.aspx?id=643
http://www.esa.int/gsp/ACT/bio/index.htm
Friday, 11 November 2011
Damping by branching: a bioinspiration from trees
Bioinsp. Biomim. 6 (2011) 046010 (11pp) Download the pdf here
Abstract
Man-made slender structures are known to be sensitive to high levels of vibration due to their
flexibility which often cause irreversible damage. In nature, trees repeatedly endure large
amplitudes of motion, mostly caused by strong climatic events, yet with minor or no damage
in most cases. A new damping mechanism inspired by the architecture of trees is identified
here and characterized in the simplest tree-like structure, a Y-shaped branched structure.
Through analytical and numerical analyses of a simple two-degree-of-freedom model,
branching is shown to be the key ingredient in this protective mechanism that we call
damping-by-branching. It originates in the geometrical nonlinearities so that it is specifically
efficient to damp out large amplitudes of motion. A more realistic model, using flexible beam
approximation, shows that the mechanism is robust. Finally, two bioinspired architectures are
analyzed, showing significant levels of damping achieved via branching with typically 30% of
the energy being dissipated in one oscillation. This concept of damping-by-branching is of
simple practical use in the design of very slender and flexible structures subjected to extreme
dynamical loadings.
Abstract
Man-made slender structures are known to be sensitive to high levels of vibration due to their
flexibility which often cause irreversible damage. In nature, trees repeatedly endure large
amplitudes of motion, mostly caused by strong climatic events, yet with minor or no damage
in most cases. A new damping mechanism inspired by the architecture of trees is identified
here and characterized in the simplest tree-like structure, a Y-shaped branched structure.
Through analytical and numerical analyses of a simple two-degree-of-freedom model,
branching is shown to be the key ingredient in this protective mechanism that we call
damping-by-branching. It originates in the geometrical nonlinearities so that it is specifically
efficient to damp out large amplitudes of motion. A more realistic model, using flexible beam
approximation, shows that the mechanism is robust. Finally, two bioinspired architectures are
analyzed, showing significant levels of damping achieved via branching with typically 30% of
the energy being dissipated in one oscillation. This concept of damping-by-branching is of
simple practical use in the design of very slender and flexible structures subjected to extreme
dynamical loadings.
A naturally occurring nanomaterial from the Sundew (Drosera) for tissue engineering
Bioinsp. Biomim. 6 (2011) 046009 (8pp) Download the pdf here
Abstract
In recent years advances have been made in the design of novel materials for tissue
engineering through the use of polysaccharides. This study evaluated the ability of a naturally
secreted polysaccharide adhesive from the Sundew (Drosera capensis) as a support for cell
growth. The Sundew adhesive has several advantages including its high elasticity and
antibiotic nature. By coating glass cover slips with the Sundew adhesive, a network of
nanofibers was generated that was capable of promoting attachment and differentiation of a
model neuronal cell line, PC-12. We also demonstrated the potential of this material for
repairing bone and soft tissue injuries, by testing attachment of osteoblasts and endothelial
cells. Finally, it was determined that the Sundew biomaterial was stable through testing by
atomic force microscopy and prolonged cell growth. This work has proven the capabilities of
using a nanomaterial derived from the Sundew adhesive for the purpose of tissue engineering.
Abstract
In recent years advances have been made in the design of novel materials for tissue
engineering through the use of polysaccharides. This study evaluated the ability of a naturally
secreted polysaccharide adhesive from the Sundew (Drosera capensis) as a support for cell
growth. The Sundew adhesive has several advantages including its high elasticity and
antibiotic nature. By coating glass cover slips with the Sundew adhesive, a network of
nanofibers was generated that was capable of promoting attachment and differentiation of a
model neuronal cell line, PC-12. We also demonstrated the potential of this material for
repairing bone and soft tissue injuries, by testing attachment of osteoblasts and endothelial
cells. Finally, it was determined that the Sundew biomaterial was stable through testing by
atomic force microscopy and prolonged cell growth. This work has proven the capabilities of
using a nanomaterial derived from the Sundew adhesive for the purpose of tissue engineering.
Thursday, 3 November 2011
Resurrection plants
from How Plants Work.com :
One of the main problems for plants when they colonized terrestrial environments on Earth nearly a half billion years ago was how to survive the dryness.
Resurrection plants, however, display the remarkable ability to survive near total desiccation (less than 5% relative water content), which causes them to appear dead. But when rehydrated, these plants can be revived. Hence, they are often referred to as “resurrection plants”.
Probably the most well-known is the species Selaginella lepidophylla
Briefly, the onset of water loss apparently sets into motion a series of cellular events that can be summarized as follows:
Dehydration –> Activation of “desiccation-related” genes –> (1) Alterations in metabolism and (2) Production of “protective” proteins
(1) Alterations in metabolism: (a) accumulation of protective solutes such as sucrose, trehalose, and proline that stabilize proteins and cellular membranes, (b) production of antioxidant compounds (such as galloylquinic acids), and (c) biochemical alterations in membrane and cell wall composition.
(2) Production of “protective” proteins such as “dehydrins” and “expansins” that help preserve the structural integrity of intracellular organelles and the cell walls.
References
1. Moore, J.P., et al. (2006) “Response of the Leaf Cell Wall to Desiccation in the Resurrection Plant Myrothamnus flabellifolius.” Plant Physiology Vol. 141, pp. 651–662.
2. Layton, B.E., et al. (2010) “Dehydration-induced expression of a 31-kDa dehydrin in Polypodium polypodioides (Polypodiaceae) may enable large, reversible deformation of cell walls.” American Journal of Botany Vol. 97, pp. 535-544.
3. Moore, J.P., et al. (2009) “Towards a systems-based understanding of plant desiccation tolerance.” Trends in Plant Science Vol. 14, pp. 110-117.
And this amazing plants are at the basis of a long-term thermostabilization process to preserve vaccines,
here some more details:
http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/interviews/interview/1281/
http://stm.sciencemag.org/content/2/19/19ra12.abstract
http://www.dailymail.co.uk/health/article-322568/Vaccine-breakthrough-revolutionise-Third-World-health.html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17661683
One of the main problems for plants when they colonized terrestrial environments on Earth nearly a half billion years ago was how to survive the dryness.
Resurrection plants, however, display the remarkable ability to survive near total desiccation (less than 5% relative water content), which causes them to appear dead. But when rehydrated, these plants can be revived. Hence, they are often referred to as “resurrection plants”.
Probably the most well-known is the species Selaginella lepidophylla
Briefly, the onset of water loss apparently sets into motion a series of cellular events that can be summarized as follows:
Dehydration –> Activation of “desiccation-related” genes –> (1) Alterations in metabolism and (2) Production of “protective” proteins
(1) Alterations in metabolism: (a) accumulation of protective solutes such as sucrose, trehalose, and proline that stabilize proteins and cellular membranes, (b) production of antioxidant compounds (such as galloylquinic acids), and (c) biochemical alterations in membrane and cell wall composition.
(2) Production of “protective” proteins such as “dehydrins” and “expansins” that help preserve the structural integrity of intracellular organelles and the cell walls.
References
1. Moore, J.P., et al. (2006) “Response of the Leaf Cell Wall to Desiccation in the Resurrection Plant Myrothamnus flabellifolius.” Plant Physiology Vol. 141, pp. 651–662.
2. Layton, B.E., et al. (2010) “Dehydration-induced expression of a 31-kDa dehydrin in Polypodium polypodioides (Polypodiaceae) may enable large, reversible deformation of cell walls.” American Journal of Botany Vol. 97, pp. 535-544.
3. Moore, J.P., et al. (2009) “Towards a systems-based understanding of plant desiccation tolerance.” Trends in Plant Science Vol. 14, pp. 110-117.
And this amazing plants are at the basis of a long-term thermostabilization process to preserve vaccines,
here some more details:
http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/interviews/interview/1281/
http://stm.sciencemag.org/content/2/19/19ra12.abstract
http://www.dailymail.co.uk/health/article-322568/Vaccine-breakthrough-revolutionise-Third-World-health.html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17661683
Wednesday, 2 November 2011
L'utopia tranquilla delle piante - The calm utopia of plants
sorry, in Italian only from the
Stefano Mancuso
"Le piante hanno comportamenti sofisticati ed evoluti, una vita sociale meravigliosamente ricca e, in generale, una affascinante complessità che per millenni è rimasta sepolta sotto la loro apparente immobilità.
Mitezza contro violenza, fissità contro movimento, autotrofia contro eterotrofia, lentezza contro velocità: piante e animali sono il risultato di scelte evolutive opposte. Praticamente inermi, alla base della catena alimentare, eppure capaci di colonizzare la Terra fino a rappresentarne il 98% della biomassa, nella vita delle piante esiste un’idea utopistica e rivoluzionaria, che ne rende avvincente e imprevedibile il loro studio. Unici organismi viventi realmente "verdi" (in tutti i sensi), hanno evoluto strategie di comportamento così diverse da quelle degli animali da essere per noi una fonte inesauribile di originalissimi insegnamenti. Senza l’aggressività e prepotenza degli animali, senza la pressante necessità di uccidere per sopravvivere, le piante sono la realizzazione terrena del discorso della montagna: sono loro i miti che un giorno erediteranno la terra."
Watch the video here:
http://www.festivalscienzalive.it/site/home/conferenze/utopia-tranquilla-delle-piante.html
Festival della Scienza di Genova
October 28, 2011Stefano Mancuso
"Le piante hanno comportamenti sofisticati ed evoluti, una vita sociale meravigliosamente ricca e, in generale, una affascinante complessità che per millenni è rimasta sepolta sotto la loro apparente immobilità.
Mitezza contro violenza, fissità contro movimento, autotrofia contro eterotrofia, lentezza contro velocità: piante e animali sono il risultato di scelte evolutive opposte. Praticamente inermi, alla base della catena alimentare, eppure capaci di colonizzare la Terra fino a rappresentarne il 98% della biomassa, nella vita delle piante esiste un’idea utopistica e rivoluzionaria, che ne rende avvincente e imprevedibile il loro studio. Unici organismi viventi realmente "verdi" (in tutti i sensi), hanno evoluto strategie di comportamento così diverse da quelle degli animali da essere per noi una fonte inesauribile di originalissimi insegnamenti. Senza l’aggressività e prepotenza degli animali, senza la pressante necessità di uccidere per sopravvivere, le piante sono la realizzazione terrena del discorso della montagna: sono loro i miti che un giorno erediteranno la terra."
Watch the video here:
http://www.festivalscienzalive.it/site/home/conferenze/utopia-tranquilla-delle-piante.html
Intelligenza di sciame e robotica - Swarm intelligence and robotics
sorry, in Italian only from the
Marco Dorigo
Festival della Scienza di Genova
October 28, 2011Marco Dorigo
La swarm intelligence è la disciplina che studia sistemi naturali e artificiali composti da un gran numero di agenti che coordinano le loro attività in modo distribuito e utilizzando esclusivamente informazione locale.
Protagonista dell’incontro è la swarm robotics , disciplina che si occupa del design, della costruzione e del controllo di sistemi robotici che seguono i principi della swarm intelligence. In particolare, il pubblico è qui accompagnato alla scoperta di due importanti progetti europei: Swarm-bots e Swarmanoid.
In Swarm-bots, i robot considerati sono macchine autonome, chiamate s-bot, che si muovono sul terreno e che possono attaccarsi l'uno all'altro per mezzo di una pinza. In questo modo gli s-bot possono aggregarsi in un robot fisicamente più capace e riescono ora a eseguire compiti che vanno al di la delle capacità originariamente pensate per i singoli.
Il progetto Swarmanoid prevede invece che le idee sviluppate in Swarm-bots siano estese al caso di sistemi di robot autonomi eterogenei. Ovvero di automi che possono in questo modo agire nelle tre dimensioni.
(Interessanti filmati di robot Filmati di robot in azione e voci esperte vi accompagnano alla scoperta dell’affascinante mondo dei robot e della swarm intelligence)
watch the video here
http://www.festivalscienzalive.it/site/home/conferenze/conferenza-intelligenza-di-sciame-robotica.html
Protagonista dell’incontro è la swarm robotics , disciplina che si occupa del design, della costruzione e del controllo di sistemi robotici che seguono i principi della swarm intelligence. In particolare, il pubblico è qui accompagnato alla scoperta di due importanti progetti europei: Swarm-bots e Swarmanoid.
In Swarm-bots, i robot considerati sono macchine autonome, chiamate s-bot, che si muovono sul terreno e che possono attaccarsi l'uno all'altro per mezzo di una pinza. In questo modo gli s-bot possono aggregarsi in un robot fisicamente più capace e riescono ora a eseguire compiti che vanno al di la delle capacità originariamente pensate per i singoli.
Il progetto Swarmanoid prevede invece che le idee sviluppate in Swarm-bots siano estese al caso di sistemi di robot autonomi eterogenei. Ovvero di automi che possono in questo modo agire nelle tre dimensioni.
(Interessanti filmati di robot Filmati di robot in azione e voci esperte vi accompagnano alla scoperta dell’affascinante mondo dei robot e della swarm intelligence)
watch the video here
http://www.festivalscienzalive.it/site/home/conferenze/conferenza-intelligenza-di-sciame-robotica.html
Tuesday, 1 November 2011
Slime mould designs Tokyo rail network
It is a quite old paper, but I find it nice!
"Physarum polycephalum, consists of a membrane-bound bag of protoplasm and, unusually, multiple nuclei. It can be found migrating across the floor of dark, damp, northern-temperate woodlands in search of food such as bacteria. It can grow into networks with a diameter of 25cm."
"As it explores the forest floor, it must constantly trade off the cost, efficiency and resilience of its expanding network"
"They found that many of the links the slime mould made bore a striking resemblance to Tokyo’s existing rail network. For P. polycephalum had not simply created the shortest possible network that could connect all the cities, but had also included redundant connections that allow the creature (and the real rail network) to have resilience to the accidental breakage of any part of it. P. polycephalum’s network, in other words, had similar costs, efficiencies and resiliencies to the human version."
"Physarum polycephalum, consists of a membrane-bound bag of protoplasm and, unusually, multiple nuclei. It can be found migrating across the floor of dark, damp, northern-temperate woodlands in search of food such as bacteria. It can grow into networks with a diameter of 25cm."
"As it explores the forest floor, it must constantly trade off the cost, efficiency and resilience of its expanding network"
"They found that many of the links the slime mould made bore a striking resemblance to Tokyo’s existing rail network. For P. polycephalum had not simply created the shortest possible network that could connect all the cities, but had also included redundant connections that allow the creature (and the real rail network) to have resilience to the accidental breakage of any part of it. P. polycephalum’s network, in other words, had similar costs, efficiencies and resiliencies to the human version."
To read the full story : The Economist
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