file volti Mafte di Philip R. Christensen Sconfinati deserti, pianure costellate di laghi, giganteschi vulcani e imponenti ghiacciai. L'ultima ondata di missioni verso il Pianeta Rosso ci rivela un mondo la cui passata diversità ambientale non ha nulla da invidiare a quella della Terra alti di coloro che amano il deserto sono attratti dal- la sua spoglia semplicità. A me, invece, interessa la sua complessità. Le rocce dell'Arizona occidentale, la regione degli Stati Uniti dove lavoro, raccontano una storia geologica tra le più intricate della Terra. Gli stra• ti di calcari carbonatici, arenarie siltose, sabbie quar- —".... zose e lave solidificate mostrano che negli ultimi 600 milioni di anni quest'area è stata prima un mare caldo e poco profondo, poi una L'ALBA AD ARABIA TERRA, guardando in direzione est verso Utopia palude fangosa, poi un vasto e caldissimo deserto, poi ancora una calotta glacia- Planitia: questa rappresentazione artistica, ricostruita in base alle le e quindi di nuovo un mare. Le eruzioni vulcaniche formarono isole, che furono riprese orbitali, mostra i margini di Vastitas Borealis, un grande bassopiano dove un tempo l'acqua fuoriuscita dagli antichi canali sospinte verso l'interno per oltre 150 chilometri lungo immense faglie; gli strati di potrebbe essersi raccolta in piccoli laghi. Verso il centro, il Sole proietta roccia si ribaltarono, riscaldandosi fino a produrre marmo e quarzite. Infine, feno- i primi raggi sul bordo occidentale del cratere Lyot. meni di sollevamento ed erosione diedero origine al paesaggio desertico di oggi. Sedimenti ricchi di solfati depositati dall'acqua Sabbia in strati fini, depositata dal vento Sabbia in strati grossolani, depositata dal vento Sabbia incoerente Burns Cliff è un affioramento roccioso esplorato da Opportunity. La parete è una parte del bordo del cratere Endurance. Le ce in alto sono ricche di solfati (in rosso e lo nel riquadro in falsi colori), forse ositati in un'alternanza di fasi umide e secche. Sotto vi sono strati a granulometria fine e grossolana: una mescolanza (in verde) di ematite, minerale depositato in ambiente acquoso, e basalti, facilmente degradati dall'acqua. Sembra che si tratti di antiche dune di sabbia, in genere asciutte, ma situate in un ampio bacino idrico. Il fondo del cratere è ricoperto di sabbia basaltica (in blu). Una ricostruzione geologica così dettagliata è stata a lungo Due luoghi, due aspetti L'AUTORE Il secondo rover, Opportunity, ha toccato la superficie mar- impossibile da effettuare, per Matte. Poi, nell'arco di un paio PHILIP R. CHRISTENSEN insegna all'Arizona State University a Tennpe, ziana nelle pianure di Terra Meridiani. La scelta di questo sito ha di generazioni, il Pianeta Rosso è passato da semplice puntino Nel gennaio 2004 la NASA ha fatto scendere due rover in due ed è uno dei maggiori esperti della composizione della superficie mar- segnato una nuova fase nella storia dell'esplorazione del sistema nel cielo notturno a una terra di vulcani imponenti, letti fluviali località marziane molto diverse tra loro. Carichi di videocamere ziana. Il suo gruppo ha messo a punto gli strumenti per l'infrarosso solare: prima di allora, il punto in cui inviare una sonda non era prosciugati, antichi laghi e pianure laviche battute dai venti. Ma e spettrometri per determinare la composizione del suolo e delle delle missioni Mars Global Surveyor, Mars Odyssey e Mars Exploration mai stato scelto per la sua composizione mineralogica. Le pri- anche se è chiaro che Matte ha avuto una delle storie più ricche rocce, i rover Spirit e Opportunity sono andati ad aggiungersi Rover. Nel 2003 la NASA gli ha conferito l'Exceptional Scientific me missioni verso Matte avevano determinato la composizione e interessanti di tutto il sistema solare, gli scienziati sono riusciti alla piccola flotta di sonde in orbita intorno a Marte per dare una Achievement Medal per le sue osservazioni di Marte nell'infrarosso. della superficie in termini di elementi chimici, ma per identi- a ricostruirne solo i passaggi più schematici, discutendo per anni risposta alla domanda centrale della geologia marziana: qual è Dalla metà degli anni novanta si dedica anche allo studio di problemi ficare i minerali - i composti e le strutture cristalline formati intorno a interrogativi generali, quali stabilire se un tempo sia stato il ruolo dell'acqua? Spirit è sceso nel cratere Gusev, un sito ambientali e urbanistici sulla Terra con osservazioni dallo spazio. da questi elementi - si è dovuto attendere il Thermal Emission stato «caldo e umido», come la Terra, oppure «freddo e asciutto», scelto per la sua morfologia: le immagini ottenute dall'orbita Spectrometer (TES), lo strumento che ho progettato per Mars e desolato come la Luna: quasi che la storia di un intero pianeta mostrano una valle, Ma'adim, che sfocia nel cratere, come se un Global Surveyor, l'orbiter della NASA, che ha raggiunto il piane- si possa ridurre in uno slogan. tempo Gusev fosse stato un lago. ta nel 1997. Nelle mappe mineralogiche che abbiamo preparato Negli ultimi dieci anni, però, siamo entrati nella terza grande All'inizio, in realtà, il sito è apparso piuttosto deludente. in base ai dati del TES, Terra Meridiani spiccava per l'elevata era dell'esplorazione marziana, dopo le osservazioni al telescopio Spirit non trovava traccia della passata presenza di acqua. abbondanza di ematite cristallina. • Sono cinque le missioni attualmente all'opera su Ma rte: tre del XIX secolo e le ricognizioni delle sonde degli anni sessanta Ciò che vedeva erano rocce vulcaniche composte, secondo gli Questo ossido di ferro, piuttosto comune sulla Terra, si for- orbiter, tra cui la sonda europea Mars Express, che stanno e settanta. Le missioni più recenti hanno permesso di rilevare la spettrometri, da olivina e pirosseno; dato che questi minera- ma attraverso vari processi, la maggior parte dei quali richiede cartografando la topografia e la composizione mineralogica topografia del pianeta, di determinarne la composizione minera- li si degradano in presenza anche di una minima quantità di acqua. Uno è la precipitazione da fluidi circolanti in strati di del pianeta con una precisione che un tempo era possibile logica, di ottenere immagini della superficie con dettaglio suffi- acqua liquida, era impossibile che le rocce fossero state esposte sedimenti; un altro è la deposizione e la deidratazione di compo- solo per la Terra, e due rover al suolo. ciente a interpretare i processi geologici, e di correlare dati orbi- a quantità d'acqua significative nei tre miliardi di anni trascorsi sti di ferro idrati come la goethite, un minerale rosso-brunastro • Prima di queste missioni, le principali prove dell'antica tali e osservazioni ravvicinate del suolo. Oggi Matte è finalmente dall'eruzione che le ha formate. Ma quando Spirit ha risalito le che si trova in molti suoli desertici. Le rocce ricche di ematite di presenza di acqua liquida su Marte erano di tipo morfologico: un luogo che si può studiare con i metodi della geologia, usando Columbia Hills, che sovrastano il sito di atterraggio, la situa- Terra Meridiani sembravano formare strati sottili e facilmente lineamenti del terreno che possono essere indicativi, ma le rocce, i minerali e la morfologia per raccontarne la storia. zione si è fatta più interessante. erodibili; il fatto che poggiassero sopra la superficie più antica, sostanzialmente ambigui. Ora le prove sono di natura Ciò che abbiamo scoperto è che nella sua storia Matte ha cono- Il rover ha scoperto abbondanza di sali di zolfo; a quanto fortemente craterizzata, faceva pensare a depositi sedimentari; minerale (come la presenza di ossidi di ferro e di solfati) sciuto un'incredibile diversità di processi e condizioni. Il pianeta pareva, le rocce vulcaniche erano state frantumate in piccoli inoltre esse colmavano canali e altri avvallamenti preesistenti, e strutturale (sferule e ondulazioni nelle rocce), e non che stiamo cominciando a conoscere ha ospitato una grande varie- grani e poi cementate insieme dai sali, un processo che potrebbe segno che forse si erano depositate in ambiente acquoso anziché lasciano dubbi sul fatto che almeno il sito di arrivo del rover tà di ambienti: da quelli completamente aridi ad altri molto umidi, chiamare in causa la percolazione dell'acqua attraverso le roc- aver ricoperto le irregolarità del terreno come potrebbero fare le Opportunity è il fondo di un antico lago. ad altri ancora ricoperti di neve e ghiaccio. Le etichette semplici- ce, oppure reazioni tra acido solforico e i minerali già presenti ceneri vulcaniche o la polvere trasportata dal vento. • Tuttavia la storia geologica di Marte varia enormemente, stiche non gli si adattano più. Invece di chiederci se Matte fosse in esse. Nonostante questo indizio dell'esistenza di acqua, però, Pochi giorni dopo l'arrivo su Matte, Opportunity conferma- e in maniera bizzarra, in siti diversi e per diversi periodi. «caldo» o «freddo», ci domandiamo fino a che punto sia stato caldo anche quelle rocce contenevano quantità significative di olivina va che un tempo la pianura di Terra Meridiani era sommersa Gran parte del pianeta non ha mai visto una goccia o umido, per quanto tempo e dove. E le prime risposte riguardano e pirosseno. Sembra proprio che negli ultimi miliardi di anni dall'acqua. Il rover ha individuato subito affioramenti di rocce d'acqua, e anche altre strutture geologiche, come i proprio la questione che spinge tanti di noi a studiare il Pianeta l'acqua abbia svolto un ruolo secondario anche in quello che un sedimentarie stratificate, le prime mai viste su Marte. Queste vulcani, mostrano un'inattesa diversità. Rosso: la sua capacità di ospitare la vita, oggi o in passato. tempo potrebbe essere stato inetto di un lago. rocce erano così ricche di solfati - il 30-40 per cento del peso 44 LE SCIENZE 445 /settembre 2005 www.lescienze.it LE SCIENZE 45 - che solo l'evaporazione di acqua contenente elevate quantità analoghe strutture osservate sulla Terra, le rocce di Burns Cliff contengono anch'essi rocce stratificate ricche di questo minerale; Sulla Terra le andesiti si formano, tipicamente, quando l'acqua di zolfo poteva giustificarne l'esistenza. A Gusev i solfati non hanno impiegato centinaia di migliaia o forse milioni di anni per forse erano laghi separati. contenuta in una zolla tettonica in subsidenza si mescola con erano neppure lontanamente così abbondanti. L'ematite for- formarsi. I grani sferici di ematite potrebbero essere stati generati In parole povere, è come se i due rover fossero arrivati su due rocce sotterranee fuse. La possibile esistenza di andesiti su Marte mava piccole sfere (soprannominate «mirtilli») del diametro di in seguito, a partire da fluidi ricchi di ferro che circolavano nei pianeti completamente diversi: uno più arido di qualsiasi deserto solleva parecchi interrogativi. Potrebbe indicare che il mantello 1-5 millimetri, incorporate negli strati di roccia e sparpagliate sedimenti. Per la prima volta su Marte, gli scienziati hanno stu- terrestre, l'altro una terra di mille laghi. Ma queste sono le uniche marziano è più umido di quello terrestre o che le lave più recenti al suolo. diato un affioramento sotto diversi punti di vista, proprio come possibilità, oppure la geologia di Marte è ancora più variegata? si sono formate a temperature o pressioni diverse rispetto ai Il più grande affioramento esplorato da Opportunity, battezza- fanno i geologi sulla Terra. I due siti, distanti tra loro migliaia di chilometri, offrono una basalti antichi. Va detto che, secondo alcuni scienziati, le presun- to Burns Cliff, sembra costituito da una serie di dune sabbiose che Persino la morfologia di Terra Meridiani, uno dei paesaggi panoramica completa della composizione delle rocce e dell'at- te andesiti sarebbero in realtà basalti «mascherati»: una nebbia un tempo erano state bagnate da acqua superficiale e sotterranea. più piatti mai osservati su qualunque pianeta, ricorda quella di tività dell'acqua su Marte? Per scoprirlo, gli scienziati hanno acquosa o acida potrebbe reagire con i minerali e dare origine Molti dei grani in esse presenti erano solfati formati dall'evapo- un fondo lacustre. La quantità di ematite rilevata dall'orbita fa riesaminato i dati ottenuti dalle sonde in orbita. a uno strato superficiale simile ad andesite. Probabilmente, per razione di acqua stagnante, che forse si trovava nelle aree piane pensare che fosse un grande lago o un piccolo mare isolato. risolvere la questione, sarà necessario attendere studi dettagliati (definite playa, o spiagge) tra una duna e l'altra. A giudicare dalle Parecchi crateri a sud e a ovest del deposito principale di ematite Una mondo di lava di queste rocce. Lo strumento TE S ha una risoluzione spaziale piuttosto bassa: Negli ultimi otto anni, il TES aveva scoperto che le rocce e le un pixel corrisponde a vari chilometri, perciò la reale diversità DOV'ERA L'ACQUA MARZIANA sabbie marziane sono composte quasi interamente dai minerali della mineralogia marziana ha cominciato a manifestarsi solo nel vulcanici feldspato, olivina e pirosseno: i componenti del basal- 2001, quando THEMIS, una videocamera per infrarosso messa Questo panorama del cratere Eagle, dove è arrivato to. Nella primavera 2004, la sonda Mars Express dell'Agenzia a punto dal mio gruppo per un'altra sonda della NASA, Mars Opportunity, mostra quantità variabili di ematite, un spaziale europea, tra i cui sette strumenti vi è lo spettrometro Odyssey, ha iniziato a cartografare il pianeta con una risoluzio- minerale associato ad ambienti acquosi; la sua abbondanza cresce dal blu al rosso. Le chiazze blu in primo piano, del per osservazioni nel visibile e nell'infrarosso OMEGA, (alla cui ne di 100 metri. Infine, le indagini di OMEGA hanno rivelato diametro di un metro, progettazione hanno contribuito anche ricercatori italiani del- una varietà di composizione delle rocce ignee che rivaleggia con sono i segni lasciati dai l'Istituto nazionale di astrofisica), ha confermato l'ampissima quella della Terra. rimbalzi del rover durante l'atterraggio. Le zone diffusione di questi minerali, specificandone la distribuzione. Vicino all'equatore marziano c'è un vulcano del diametro di bianche sullo sfondo L'olivina è esposta per oltre 4,5 chilometri al di sotto della super- 1100 chilometri, Syrtis Major, alla cui sommità si trova una serie sono affioramenti rocciosi ficie sulle pareti del sistema di canyon della Valles Marineris, e di caldere, le strutture che si formano quando i crateri vulcanici come El Capitan (nel riquadro); a un esame compare su tutta l'estensione delle pianure equatoriali, compreso collassano. La composizione di Syrtis Major è principalmente dettagliato, si sono il fondo dei canali. basaltica, ma i suoi fianchi sono punteggiati da coni e colate rivelati depositi di solfati La scoperta del basalto non è stata una sorpresa. Questa roccia laviche costituiti da lave vetrose, ricche di silice, chiamate daciti. ed ematite originatisi in ambiente acquoso. ricopre anche buona parte della Terra e della Luna; la lava che Questo tipo di roccia ha origine nelle camere magmatiche sotto- I «mirtilli» sono sferule del diametro di pochi millimetri sparse erutta dai vulcani delle Hawaii e dall'Etna è basaltica. È un tipo stanti i vulcani. Via via che il magma si raffredda, i primi minerali su tutto il sito di arrivo. La loro elevata concentrazione su questa di lava primordiale - formata nella prima fase di fusione del che cristallizzano sono l'olivina e il pirosseno, che sono ricchi di roccia, battezzata «coppa di frutta» (qui in falsi colori) ha mantello del pianeta - e sulla Terra fuoriesce continuamente in ferro e magnesio, depositandosi sul fondo della camera, mentre il permesso al rover di misurarne con esattezza la composizione: sono costituite da ematite, che probabilmente precipitò dall'acqua corrispondenza delle dorsali medio-oceaniche, generando nuovo magma rimanente è arricchito di silice e alluminio e dà origine a nei pori dei sedimenti, su un fondo lacustre. fondo marino. daciti. I picchi centrali di diversi crateri sui fianchi di Syrtis Major Più singolare è stata invece un'altra scoperta. Mentre le rocce sono di granito, una roccia ancora più ricca di silice che potrebbe dei terreni antichi, fortemente craterizzati, sono risultate basalti- essersi formata per separazione cristallina spinta o per rifusione che, quelle più recenti dei bassopiani dell'emisfero boreale asso- a grande scala di basalti più antichi. migliano a un tipo di lava più evoluto, l'andesite: contengono I ricercatori ne hanno dedotto che questo vulcano attraversò 1 centimetro più vetro, più minerali silicatici, ovvero minerali in cui i metalli molte fasi di sviluppo. In un primo momento le eruzioni di lava sono legati a silicio e ossigeno, e minori quantità di minerali basaltica provenienti dal centro generarono l'edificio vulcanico. Le immagini al microscopio mostrano mirtilli nel suolo ricchi di ferro. Man mano che si evolveva chimicamente, il magma si ritirò dal- (a sinistra) e inglobati in una roccia chiamata Upper Dells (sopra). Quest'ultima è percorsa da numerosissimi strati di spessore millimetrico, la cui forma è un indizio inequivocabile della deposizione in acqua fluente. _ MARTE È MENO ATTIVO che in passato, ma non è un pianeta morto. Nelle Aram Chaos è un cratere d'impatto che, come il sito di arrivo di Opportunity, è ricco di ematite. Le temperature notturne, misurate dall'orbiter Mars Odyssey, indicano la consistenza del terreno: le riprese del Mars Express sembra di vedere ghiacciai recenti che scorrono zone tiepide (in rosso) sono rocce, quelle fredde (in blu) sono polvere e sabbia. attraverso catene montuose e crateri (a sinistra), mentre il Mars Odyssey Le rocce piatte nel centro del cratere (in arandone) appaiono come sedimenti di un fondo lacustre. ha individuato depositi di neve (frecce al centro e a destra). La neve La zona solcata da fratture verso sud indica che il terreno cedette improvvisamente, forse in seguito alla fuoriuscita di acqua accumulata sotto la superficie. potrebbe aver originato l'acqua che ha scavato canali recenti (a destra). Per i microrganismi marziani, gli accumuli di neve sarebbero un habitat propizio. 46 4? LE SCIENZE 445 /settembre 2005 www.lescienzeit LE SCIENZE È SCOCCATA L'ORA DI MARSIS opo un'attesa durata oltre un anno, a luglio è finalmente caratteristica unica di MARSIS sono anche le sue antenne, una Dentrato in funzione sulla sonda europea Mars Express il radar delle quali dotata di due sottilissimi bracci lunghi 20 metri.II MARSIS [Mars Advanced Radar for Subsurface and lonosphere radar effettua anche un'analisi della ionosfera del Pianeta Rosso, Sounding). Realizzato da Alenia Spazio per l'Agenzia spaziale misurando la densità globale degli elettroni e come influisce su di italiana (ASI) sotto la guida scientifica di Giovanni Picardi, essa il vento solare. dell'Università «La Sapienza» di Roma, e in collaborazione MARSIS è il primo radar di questo tipo a cercare acqua nel con il Jet Propulsion Laboratory della NASA, MARSIS è uno dei sottosuolo. Un radar a penetrazione è stato sperimentato una due strumenti del Mars Express «firmati» dall'Italia (l'altro è sola volta in precedenza, nel corso di una delle missioni Apollo. PSF, lo spettrometro ideato da Vittorio Formisano, dell'Istituto Tra qualche mese, inoltre, la sua opera sarà integrata da un di fisica dello spazio interplanetario del CNR) e forse quello su altro radar italiano, SHARAD, uno strumento simile e anch'esso cui si appuntano le maggiori speranze. Il suo obiettivo, infatti, ideato da Giovanni Picardi per conto dell'ASI, ma dotato di una è scoprire se, e dove, al di sotto della superficie di Marte si risoluzione molto più alta. Partito a bordo della sonda NASA Mars nascondono grandi estensioni d'acqua allo stato liquido: laghi, o Reconnaissance Orbiter, (MR0) andrà a «guardare» in dettaglio addirittura oceani, sotterranei. (anzi, con dettaglio maggiore di qualunque strumento mai usato Il radar, che sfrutta una tecnica molto simile a quelle usate intorno a Marte) le aree studiate da MARSIS. sulla Terra nella ricerca di giacimenti petroliferi, analizza l'eco di riflessione delle onde radio per caratterizzare la struttura del R- sottosuolo, distinguendo tra terreno secco, ghiacciato e umido. 1 I suoi segnali radio a bassa frequenza possono penetrare fino alla profondità di cinque chilometri; convertiti in forma digitale NILI PATERA, una regione presso la sommità del gigantesco vulcano APOLLINARIS PATERA, un vulcano ampio ma di altezza modesta, ha eruttato ed elaborati dal sottosistema elettronico a bordo della sonda, Syrtis Major, contiene sia lave basaltiche antiche (in blu) sia coni e flussi lave di composizione differente, e potrebbe essere la fonte della cenere dovrebbero restituirci una mappa della distribuzione dell'acqua dacitici più recenti (in rosso). Le dune di sabbia (in arancione) sono una scoperta da Spirit 350 chilometri più a sud. I depositi vulcanici sono e del ghiaccio negli strati superiori del sottosuolo di Marte. Una mescolanza dei due tipi. Il vulcanismo marziano è più complesso, dal punto stati profondamente incisi dall'acqua. Le sonde in orbita hanno rilevato di vista chimico, di quanto gli scienziati si attendessero. smottamenti attivi in quest'area. la camera sottostante la vetta, facendo sì che il terreno cedesse lo del terreno sovrastante. Una parte dell'acqua si raccolse in un alterati dall'acqua. Anche a Terra Meridiani le sabbie basaltiche in quel punto e alimentando eruzioni sui fianchi. I vulcani di laghetto nel cratere, dando origine agli strati di sedimenti che sono sovrapposte ai sedimenti lacustri, a indicazione del fatto Marte, quindi, oltre a essere enormi, sono anche sorprendente- contengono ematite. che il sito è totalmente arido da 2 o 3 miliardi di anni. Esistono mente complessi. Anche le zone più basse di Valles Marineris presentano rocce letti di laghi e fiumi, ma l'acqua potrebbe averli occupati solo per ricche di ematite in strati sottili e facilmente erodibili, corrispon- breve tempo. È possibile che fosse quasi sempre allo stato solido, E cadrà una pioggia leggera denti al tipo di sedimenti che normalmente vengono deposita- e che si sciogliesse solo di tanto in tanto per poi gelare di nuovo. ti in acqua stagnante. Queste rocce, e altre presenti in tutta la Tuttavia i planetologi non sanno ancora spiegare come mai un Ciò che Marte non ha è importante quanto ciò che ha. Il quarzo fascia equatoriale, sono ricche di solfati, indizio inequivocabile pianeta generalmente così arido potesse essere ricco di acqua in è comune sulla Terra, ma estremamente raro su Marte, a indica- di sedimenti di ambiente acquoso. È possibile che i laghi siano determinati luoghi e periodi. zione del fatto che il granito, dal quale si forma, non è una roc- andati incontro a numerosi episodi di riempimento, evaporazione cia comune. Inoltre non vi sono indizi dell'esistenza di minerali (e forse congelamento) e disseccamento. Oltre agli antichi letti Il pianeta dalle lunghe stagioni metamorfici, come ardesia o marmo, che si producono quando lacustri vi sono regioni incise da fitte reti di canali, apparente- le rocce vulcaniche o sedimentarie sono soggette a pressioni o mente creati da piogge e dallo scorrimento di acqua in superficie. L'attenzione dei ricercatori tende a concentrarsi sul passato temperature elevate. La conseguenza principale è che su Marte `.1 Alcuni ricercatori hanno ipotizzato che su Marte vi fossero grandi di Marte, ma due novità hanno riacceso l'interesse per lo studio non ci sono processi tettonici capaci di trasportare le rocce a oceani: le immagini e i dati topografici permettono di delineare della sua attività attuale. La prima è il crescente consenso sul grandi profondità (dove vengono riscaldate e compresse) e poi di linee di costa e piatti fondi oceanici. fatto che nel recente passato il pianeta sia stato geologicamente riportarle in superficie. minerali associati all'acqua, le argille, a conferma dell'ipotesi Nel complesso queste scoperte forniscono solide prove del fat- attivo. La maggior parte dei grandi vulcani e delle pianure lavi- Sulla Terra vi sono grandi depositi di rocce carbonatiche, come che il pianeta fosse in gran parte asciutto. Questa osservazione è to che l'acqua marziana fu stabile, in regioni isolate e per brevi che è antica - risale alla prima metà della storia marziana - ma il calcare, formatisi per precipitazione in oceani caldi, ricchi di in accordo con la diffusa presenza di minerali che non tollerano periodi. Quali furono i fattori che le permisero di accumularsi la mancanza di crateri dovuti a impatti di meteoriti sulle colate anidride carbonica. Supponendo che Marte un tempo fosse più l'acqua, come l'olivina e il pirosseno. e rimanere in questi siti? L'ipotesi che gode di maggiore cre- laviche di regioni come Athabasca fa pensare che esse siano caldo e umido, i planetologi pensavano di trovarvi spesse strati- In questo senso, ciò che Spirit ha scoperto a Gusev è più dito chiama in causa una combinazione di calore geotermico, giovani (geologicamente parlando), formate cioè da eruzioni che ficazioni carbonatiche, ma non ne è stata individuata nessuna. rappresentativo del Pianeta Rosso rispetto alle osservazioni di elevate concentrazioni di sali (che abbassano la temperatura di avvennero non molti milioni di anni fa. Alcuni ricercatori hanno Questo significa che gli eventuali oceani dovevano essere freddi, Opportunity a Terra Meridiani. Tuttavia questo sito non è l'unico congelamento) e uno strato protettivo di ghiaccio. Grandi impatti tentato di individuare punti caldi attivi, di origine vulcanica o oppure temporanei, o ancora coperti di ghiaccio, ma comunque nel quale siano visibili laghi dall'orbita. Aram Chaos, un cratere meteoritici potrebbero avere occasionalmente riscaldato e reso geotermica, nelle immagini notturne nell'infrarosso, ma finora sfavorevoli alla formazione di carbonati. La polvere onnipresen- del diametro di 280 chilometri, ha un canale di effiusso ed è riem- più densa l'atmosfera. non ne è stato osservato alcuno. Sembra che Marte si sia ormai te sul pianeta in realtà contiene piccole quantità di carbonati, pito da rocce stratificate che contengono ematite. Giganteschi Ma l'idea che Marte sia stato un pianeta di tipo terrestre sembra raffreddato a un punto tale che il vulcanismo è molto raro, seb- che però si sono probabilmente formati per interazione diret- blocchi di roccia sono disseminati sul fondo del cratere: sembra ormai bocciata. L'impressione dominante che si ricava dalla map- bene occasionalmente vi sia emissione di lava in superficie. ta con vapore acqueo nell'atmosfera anziché con acqua liquida che in questo luogo sia avvenuta una catastrofica fuoriuscita patura mineralogica globale è quella di una superficie antica, i cui La seconda novità è la scoperta che Marte ha colossali riserve alla superficie. Su Marte, inoltre, è rara anche un'altra classe di d'acqua proveniente da poco sotto la superficie, che causò il crol- minerali vulcanici originari si conservano ancora, scarsamente di acqua allo stato solido che cambiano posizione nel pianeta a 48 LE SCIENZE 445 /settembre 2005 www.lescienzeit LE SCIENZE 49 seconda delle variazioni climatiche. Innanzitutto, a entrambi i dai poli verso l'equatore, formando accumuli di neve in super- poli vi sono depositi di ghiaccio, o di sedimenti ricchi di ghiac- ficie dai quali possono fuoriuscire rivoli di acqua corrente. Oggi cio, dello spessore anche di diversi chilometri, che si estendono le medie latitudini si stanno riscaldando e la copertura nevosa su un'area che è quasi il doppio della superficie dell'Arizona. Le è in gran parte scomparsa. Se il modello delle glaciazioni è misurazioni di temperatura nell'infrarosso, eseguite negli anni corretto, la neve dovrebbe ricomparire nel corso dei prossimi settanta, dimostrarono che la calotta boreale è fatta di ghiac- 25.000-50.000 anni. cio d'acqua, ma non individuarono la composizione di quella La storia della scienza marziana è un po' come la favola del australe. La temperatura superficiale di quest'ultima corrispon- cieco che descrive un elefante: la geologia sembra variare a de a quella del ghiaccio di anidride carbonica, ma è possibile seconda di dove si guarda.11Pianeta Rosso è estremamente varie- che sotto di esso vi sia ghiaccio d'acqua? Le recenti misurazio- gato, con un presente sorprendentemente dinamico e un passato ni di temperatura compiute da THEMIS hanno rivelato che il complesso, e persino contraddittorio. Le sue rocce vulcaniche ghiaccio d'acqua affiora in certi punti, sicché la risposta sembra sono diversificate quanto quelle terrestri, e le manifestazioni del- essere affermativa. l'acqua variano in modo estremo. Nelle prime fasi della sua storia Alle riserve d'acqua già note si aggiunge ora il ghiaccio sot- Marte ha avuto vasti specchi d'acqua e forse persino vere piogge, terraneo scoperto dal Gamma Ray Spectrometer e dall'High eppure le sue rocce antiche conservano tuttora minerali che si Energy Neutron Detector a bordo di Mars Odyssey. Questi stru- degradano facilmente in ambiente umido. Il clima è freddo e sec- menti misurano raggi gamma e neutroni, che si producono co, ma il rover Opportunity è sceso sul fondo di un antico mare, quando i raggi cosmici collidono con gli atomi del suolo. La a dimostrazione del fatto che un tempo le condizioni climatiche distribuzione di energia dei fotoni gamma e dei neutroni rivela erano molto diverse. Oggi l'acqua liquida è instabile, ma solchi Nelle prime fasi della sua storia Marte ha avuto vasti specchi d'acqua e forse persino vere piogge la composizione elementare del suolo fino a una profondità e canali si sono formati recentemente e potrebbero continuare a di diversi metri. Per esempio l'idrogeno assorbe fortemente i formarsi tuttora. neutroni, cosicché una carenza di queste particelle implica la La diversità ambientale da luogo a luogo come da un'epoca presenza di idrogeno al di sotto della superficie, con tutta pro- all'altra è uno degli indicatori più promettenti per la biologia babilità contenuto nella molecola H20. Nelle due fasce situate marziana, dato che offre un ricco ventaglio di ambienti dove tra i 60 gradi di latitudine e i poli, sembra che l'acqua costituisca avrebbe potuto svilupparsi la vita. Per periodi prolungati, l'acqua oltre il 50 per cento del suolo. Un'abbondanza di ghiaccio così è stata abbondante nei laghi, anche se in modo intermittente, e elevata non può derivare dalla semplice diffusione di vapore potrebbe essere esistita abbastanza a lungo da consentire l'evolu- acqueo atmosferico nei pori del suolo: il ghiaccio deve essersi zione di esseri viventi dalla materia inanimata. Ed è possibile che depositato in forma di neve o brina. ancora oggi esistano microrganismi che rimangono in ibernazio- Anche alcuni peculiari lineamenti morfologici che si osservano ne nei periodi freddi e si attivano quando le condizioni climatiche alle medie latitudini indicano l'esistenza di ghiaccio. In entrambi diventano favorevoli. I banchi di neve residui, i canali e regioni gli emisferi, tra i 30 e i 50 gradi di latitudine sono presenti terreni analoghe saranno luoghi eccellenti dove inviare future missioni incisi da solchi ravvicinati, che potrebbero formarsi quando, a robotiche a caccia di forme di vita. P causa di un riscaldamento, il ghiaccio evapora, facendo sì che il suolo si spacchi. Un secondo tipo di deposito, che si trova in PER APPROFONDIRE avvallamenti riparati sui pendii freddi rivolti verso i poli, è uno CHRISTENSEN RR., MORRIS R.V., LANE M.D., BANDFIELD J.R. e MALIN strato di materiale dello spessore anche di dieci metri: il possibile M.C., Global Mapping of Martian Hematite Minerai Deposits: Remnants residuo di neve quasi pura. Una delle scoperte più notevoli è of Water-Driven Processes on Early Mars, in «Jou rnal of Geophysica I quella di piccoli canali alle medie latitudini che sembrano assai Research», Vol. 106, pp. 23.873-23.885, 2001. poco erosi, forse incisi da acqua sorgiva, dalla fusione di ghiaccio prossimo alla superficie o dallo scioglimento a partire dal basso CHRISTENSEN PHILIP R. e altri, Morphology and Composition of the di banchi di neve. Surface of Mars: Mars Odyssey THEMIS Results, in «Science», Vol. Tutte queste strutture in relazione con l'acqua fanno pensare 300, n. 5628, pp. 2056-2061, 27 giugno 2003. che, come sul nostro pianeta, anche su Matte ci sia un ciclo di Spirit at Gusev Crater, numero speciale di «Science», Vol. 305, n. glaciazioni. L'inclinazione dell'asse del Pianeta Rosso oscilla 5685, pp. 793-845,6 agosto 2004. fino a 20 gradi nell'arco di 125.000 anni. Quando l'inclinazione è piccola, i poli sono i luoghi più freddi del pianeta e, dato che vi Opportunity at Meridiani Planum, numero speciale di «Science»,Vol. cade più neve di quanta ne evapori, alla fine del ciclo il risultato 306, n. 5702, pp. 1697-1756, 3 dicembre 2004. è la produzione di un accumulo di ghiaccio. Con l'aumentare SQUYRES S., Roving Mars: Spirit, Opportunity, and the Exploration of dell'inclinazione, i poli ricevono più luce solare e si riscaldano, the Red Planet, Hyperion, 2005. a spese delle medie latitudini. L'acqua tende dunque a migrare 50 LE SCIENZE 445 /settembre 2005 c)r)-y-ir) Dai programmi di controllo alla ricerca su farmaci e vaccini, le nuove strategie per sconfiggere una malattia vecchia quanto l'uomo • di Valentina Murelli 11.1 L DOPO IL CROLLO DEL REGIME. Un paziente ricoverato nel sanatorio per tubercolotici di Bugnaksk, nella Repubblica del Dagestan, una delle 21 repubbliche della Federazione Russa. Iniziata dopo il collasso dell'URSS, la recrudescenza della TBC nei paesi dell'ex blocco sovietico ha toccato il massimo nel 2000, con 132.000 nuovi casi. --"W"-- el 1989, al quartier generale dell'Organizzazione mondiale della Sanità (OMS) di Ginevra, lo staff dedicato alla Sembra invece stabilizzarsi la situazione nei paesi dell'ex tubercolosi era composto di due sole persone: oggi sono un centinaio. Una differenza che illustra il passaggio da Unione Sovietica, la regione europea più colpita dalla ricom- un'epoca in cui si riteneva vicina l'eliminazione di questa malattia infettiva presente da sempre nella storia del- parsa della malattia nei primi anni novanta, a causa del deterio- l'uomo, a una caratterizzata invece dalla necessità di affrontarne la ricomparsa. Secondo il rapporto 2005 sulla ramento delle condizioni socioeconomiche e sanitarie seguito al crollo del sistema politico. Dopo il picco del 2000, in cui si tubercolosi pubblicato dall'OMS nel marzo scorso, circa un terzo della popolazione mondiale (due miliardi di per- registrarono 132.000 nuovi casi, si sta assistendo a una gra- sone) è infettato da Mycobacterium tuberculosis, il batterio responsabile della patologia. Nel 2003 ci sono stati duale riduzione dell'incidenza, da imputare però soprattutto al 8,8 milioni di nuovi casi in tutto il mondo, e sono morte di tubercolosi 1,7 milioni di persone: circa 5000 al giorno. declino nel settore carcerario, mentre è in crescita il numero di casi nella popolazione generale, in particolare tra i bambini. Queste cifre impressionanti sono giustificate dal fatto che tori come l'immigrazione da paesi a elevata prevalenza della Mycobacterium tuberculosis (M. tb.), insomma, non accenna in realtà la tubercolosi non se n'è mai andata. A indurre a non malattia, la diffusione dell'infezione di 111V (il principale fattore ancora a lasciarsi sconfiggere, sia perché si diffonde preferen- considerarla più come una minaccia era stato il netto declino di rischio per lo sviluppo di tubercolosi attiva) e la comparsa zialmente in aree geografiche e gruppi sociali in cui è difficile di casi registrato nei paesi sviluppati a partire dagli anni set- di forme resistenti ai farmaci. Sovrapposte a queste cause vi intervenire, sia perché molte delle sue caratteristiche ostacolano tanta. Eppure, nelle statistiche epidemiologiche, la TBC con- sono poi altre condizioni sociali predisponenti, come l'estrema la realizzazione di strumenti terapeutici e preventivi definiti- tinuava a rappresentare la prima causa di morte per malattia povertà e l'assenza di una dimora fissa o la condivisione di spazi vamente efficaci. infettiva al mondo: un primato sottrattole dall'AIDS solo in sovraffollati caratterizzati da scarsa igiene. La situazione fu anni recenti. «Ad alimentare queste statistiche erano soprattutto giudicata talmente preoccupante che nel 1993 l'OMS dichiarò la Un organismo molto particolare i paesi in via di sviluppo», afferma Mario Raviglione, direttore tubercolosi un'emergenza globale, e nell'agenda dei summit del del programma StopTB lanciato dall'OMS nel 1998. «Grazie al G8 fu inclusa l'elaborazione di strategie per controllarla. Innanzitutto, M. tb. è un microrganismo molto «lento»: gli miglioramento delle condizioni sanitarie, alla disponibilità di A più di dieci anni di distanza, però, il quadro epidemiologico occorre un giorno intero per completare un ciclo di replica- terapie farmacologiche e ai programmi di assistenza, invece, il non è ancora rassicurante. Nel 2003, il tasso di incidenza glo- zione e la coltura in vitro di colonie visibili richiede almeno ricco Nord sembrava ormai immune dalla tubercolosi e poteva bale, cioè il numero di nuovi casi nella popolazione (si veda due settimane, con considerevole allungamento dei tempi per permettersi di ignorarne l'esistenza». l'illustrazione a pp. 58-59), ha mostrato una crescita dell'uno l'identificazione diagnostica basata sull'isolamento da campio- L'equivoco è durato fino alla fine degli anni ottanta, quando per cento, nonostante la stabilizzazione o addirittura la lieve ni biologici. In secondo luogo, il bacillo della tubercolosi ha negli Stati Uniti, in alcuni paesi dell'Europa settentrionale come riduzione in cinque delle sei regioni in cui l'OMS ha suddiviso il un rivestimento esterno straordinariamente robusto. La parete Olanda e Norvegia e poi in tutta l'area corrispondente al blocco pianeta (Africa, Sudest asiatico, Pacifico occidentale, America, cellulare - la struttura che in tutti i batteri riveste la membrana sovietico, il numero di casi segnalati ha ricominciato a crescere. Europa, Mediterraneo orientale). per conferire rigidità alla cellula - è infatti a sua volta rivestita A New York, per esempio, nel 1992 il numero di pazienti affetti L'eccezione è rappresentata dall'Africa, dove l'incidenza conti- da altri tre strati, costituiti da arabinogalattano, acidi micolici da TBC risultava triplicato rispetto a 15 anni prima. nua a crescere rapidamente, raggiungendo proporzioni allarman- a catena lunga e molecole di natura cerosa, che rendono la Tre le cause principali di questo rientro in scena, in un con- ti nei paesi ad alta prevalenza di AIDS come Botswana, Burundi, cellula impermeabile, resistente e difficilmente attaccabile dagli testo in cui l'eccessiva fiducia nel futuro aveva portato allo Etiopia, Gabon, Mozambico, Zambia e altri ancora. In queste aree, antibiotici. smantellamento dei servizi assistenziali di base, vi sono fat- fino al 70 per cento delle persone di 30 anni può essere infetto. Il rivestimento esterno contiene inoltre lipoarabinomannano, Bacillo vs. os ite: un eciuilibrio a modulazione fine 9 Nello sviluppo della tubercolosi polmonare (ma il meccanismo è L In caso di soprawento della moltiplicazione batterica, le nell'attivazione dei macrofagi sono in particolare i linfociti T CD4+ analogo anche per altre sedi) si possono distinguere quattro stadi: chemochine secrete dai macrofagi attraggono dal circolo (gli stessi colpiti dall'infezione da HP/. ematico al sito dell'infezione monociti attivati, che si differenziano L'espressione delle molecole MHC è regolata da citochine lnalazione dei bacilli, che raggiungono gli alveoli polmonari in macrofagi e ingeriscono i batteri senza tuttavia distruggerli proinfiammatorie (promotrici) e antinfiammatorie (inibitrici): i 1dove sono ingeriti dai macrofagi. L'invasione delle cellule del (fase simbiotica]. micobatteri possono quindi ridurre l'attivazione dei macrofagi sistema immunitario è mediata dal legame tra diversi recettori Da due a quattro settimane dopo l'infezione si sviluppano altri attraverso la produzione di citochine antinfiammatorie. presenti sulla loro superficie e molecole della parete cellulare 3due tipi di risposte dell'ospite, dando luogo alla formazione di I linfociti T stimolati si aggregano nel centro della lesione batterica. A questo punto, o i macrofagi riescono a contenere lesioni granulomatose: una di danno tessutale e una di attivazione inducendo la neutralizzazione dei bacilli senza ulteriore la crescita dei batteri al loro interno, oppure questi ultimi si dei macrofagi mediata da linfociti T antigene-specifici. distruzione tessutale, per cui il materiale necrotico assume moltiplicano e ne provocano la lisi. La risposta di danno tessutale, attivata da vari prodotti batterici, una consistenza morbida, di tipo caseoso. Anche dopo la La distruzione dei micobatteri awiene per opera di enzimi distrugge i macrofagi non attivati e provoca necrosi solida nel cicatrizzazione, bacilli vitali possono rimanere dormienti proteolitici e idrolasi acide all'interno di strutture specializzate centro del tubercolo: l'ambiente necrotico inibisce la crescita all'interno dei macrofagi o della zona necrotica per anni o anche costituite dalla fusione tra fagosomi e lisosomi. Altre funzioni dei batteri. A questo punto, alcune lesioni possono cicatrizzare pertutta la vita del paziente. battericide comprendono la produzione di intermedi reattivi per fibrosi e calcificazione, mentre altre vanno incontro a Nella minoranza dei pazienti infetti, la risposta di attivazione dell'ossigeno o dell'azoto e la morte per suicidio cellulare ulteriore evoluzione e in questo caso diventa critica la risposta 4dei macrofagi è debole e la crescita dei batteri può essere [apoptosi) del macrofago. L'attività macrofagica è mediata da immunitaria cellulo-mediata. inibita solo da un'intensificata risposta di danno tessutale. La numerose citochine, come il fattore di necrosi tumorale alfa (TNFa), I macrofagi locali sono attivati dalle linfochine rilasciate dai linfociti lesione si allarga, la parete bronchiale e i vasi sanguigni sono che induce l'attivazione dell'apoptosi. T in seguito a stimolazione da parte di antigeni batterici, a loro volta invasi e distrutti e si formano cavità in cui i batteri si moltiplicano. I micobatteri possono però opporre agli attacchi risposte protettive presentati a diversi tipi di linfociti da varie molecole del maggior Il materiale caseoso si liquefa e viene drenato dai bronchi: i bacilli come l'inibizione della fusione tra lisosomi e fagosomi o il rilascio di complesso di istocompatibilità (MHC) di classe I e II espresse sulla si diffondono così nelle vie aeree e da qui, attraverso l'escreato, recettori solubili che bloccano il TNFa. superficie di macrofagi e altre cellule immunitarie. I più coinvolti nell'ambiente circostante. DOLOROSA ECCEZIONE. [Africa è l'unica regione del mondo in cui l'incidenza della tubercolosi, anziché stabilizzarsi o diminuire, continua ad aumentare. 54 LE SCIENZE 445 /settembre 2005 www.lescienze.it LE SCIENZE 55 un lipopolisaccaride coinvolto nell'interazione tra il patogeno e colari condizioni contingenti, come si è verificato per esempio convincere un paziente a non interrompere il trattamento alla LE RAGIONI DELL'EVOLUZIONE l'ospite e quindi nell'abilità del microrganismo di sopravvivere nell'ultimo decennio nell'ex Unione Sovietica, l'OMS ha sta- scomparsa dei sintomi, ancora più difficile è convincere a segui- a lungo all'interno dei macrofagi dell'ospite stesso. bilito una serie di linee guida che costituiscono la cosiddetta re la terapia chi non si è ancora ammalato». Dalle peculiarità di M. tb. e dall'equilibrio che riesce a instau- strategia DOTS (Directly Observed Treatment Short Course) (si C'è comunque un caso in cui la strategia DOTS basata sulla a storia evolutiva del nostro sistema immunitario e rare con i meccanismi di difesa dell'ospite discendono poi le veda il box qui sotto). terapia farmacologica standard è del tutto inefficace: quello della Ll'insufficiente conoscenza di come interagisca con certi caratteristiche della malattia, che si trasmette comunemente Secondo il già citato rapporto dell'OMS, tra il 1995 e il 2003 tubercolosi multiresistente ai farmaci (MDR-TB), la forma della agenti infettivi. Sono queste le due motivazioni per cui, per via aerea, attraverso le goccioline di saliva emesse da un 17,1 milioni di pazienti sono stati trattati nell'ambito di un malattia resistente sia all'isoniazide sia alla rifampicina ed even- secondo Rolf Zinkernagel, premio Nobel per la medicina nel individuo affetto da malattia conclamata quando parla, tossisce programma DOTS e, alla fine del 2003, il 77 per cento della tualmente anche ad altri chemioterapici. 1996, non abbiamo ancora un vaccino contro la tubercolosi. o starnutisce. popolazione mondiale viveva in paesi coperti da questa strate- La multiresistenza è invariabilmente il risultato della monote- Ma anche contro l'AIDS, la malaria, la schistosomiasi, la Solo il 10 per cento degli individui infetti sviluppa tuberco- gia. «In generale - commenta Raviglione - il bilancio è positi- rapia: in un regime multiterapico, la comparsa di resistenza a un leishmaniosi eccetera. «Il punto chiave — afferma Zinkernagel losi attiva, mentre nel restante 90 per cento il sistema immu- vo: il DOTS ha funzionato molto bene in Perù, che infatti oggi farmaco non è un problema, poiché ce ne sono altri in grado di — è che l'evoluzione non ha previsto difese efficienti per nitario dell'ospite è in grado di contenere l'infezione per tutta non è più considerato un paese a elevato carico di tubercolosi. uccidere i bacilli. Se invece viene somministrato un solo farmaco malattie croniche dell'età adulta». Al contrario, il nostro la vita. Inoltre, la malattia si manifesta (in genere a livello pol- Buoni risultati si sono ottenuti in Marocco, in Uruguay, in Cile, per volta si corre il rischio di selezionare popolazioni successive sistema immunitario offre una protezione eccellente contro monare ma con il possibile coinvolgimento di altre sedi come in Medio Oriente, a Cuba. Nei grandi paesi asiatici, partiti in di batteri resistenti. infezioni acute che uccidono in breve tempo e magari si ossa, pleura o meningi, oppure la diffusione a tutto l'organismo) ritardo, la copertura ha cominciato da poco ad aumentare. Il trattamento previsto in caso di MDR-TB è meno efficace, contraggono nei primi anni di vita. In questi casi, la principale di solito entro uno o due anni dall'infezione. È però possibile Come sempre, il problema è l'Africa, soprattutto per la con- più tossico e molto più lungo (18-24 mesi): solo il 56-88 per arma di difesa è costituita dagli anticorpi neutralizzanti, che i bacilli rimangano più a lungo dormienti nei macrofa- comitanza dell'infezione da HIV. In questo contesto sarebbe cento dei pazienti HIV negativi risponde bene alla cura e il che impediscono l'ingresso del virus nella cellula ospite, gi dell'ospite, per poi riattivarsi al primo abbassamento delle opportuna una chemioterapia preventiva, ma se non è facile rischio di ulteriore fallimento è 80 volte più elevato che in caso ostacolando la fusione delle particelle infettive con la difese immunitarie, per esempio in età avanzata, in condizioni membrana cellulare. «Sono di malnutrizione oppure in presenza di altre patologie, prima I CINQUE PUNTI DEL DOTS armi talmente importanti che la fra tutte l'AID S. madre le passa al feto durante Ed è proprio la capacità di M. tb. di riattivarsi anche dopo la gravidanza, per proteggerlo moltissimi anni uno dei motivi per cui la ricerca di un nuovo Per evitare che particolari condizioni socioeconomiche o di durante i primi mesi di vita, quando farmaco antitubercolare, ripresa negli ultimi quindici anni dopo altra natura favoriscano l'abbandono della terapia da parte è ancora immuno-incompetente». decenni di stallo, è ancora una sfida complessa. Se può essere dei pazienti, l'OMS ha varato i programmi DOTS [Directly Del resto, ciò che interessa facile ottenere molecole in grado di distruggere il micobatterio Observed Treatment Short Course), che si basano sulle la natura è il raggiungimento in vitro, altro è riuscire a vincere la sua capacità di rimanere seguenti linee guida: della generazione successiva, dormiente all'interno dell'ospite. •impegno dei governi interessati a sostenere attivamente la e per migliaia di anni gli uomini lotta alla tubercolosi; hanno avuto figli a un'età molto Tra successi e resistenze •disponibilità di laboratori che permettano la diagnosi precoce, intorno ai 15 anni, per precoce della malattia attraverso l'analisi microscopica cui l'importante era soprawivere Il regime terapeutico d'elezione utilizzato a partire dagli anni dell'escreato; fino ai 25-30 anni. Le infezioni settanta per la cura della tubercolosi è il cosiddetto «regime •uso di un regime corto standardizzato in tutto il paese, con croniche come la tubercolosi, corto», che prevede un trattamento farmacologico della durata osservazione diretta dell'assunzione del farmaco da parte del invece, sono poco rilevanti dal di sei mesi suddiviso in due fasi. La prima, detta «battericida», paziente almeno per i primi due mesi; punto di vista evolutivo, perché comporta la somministrazione per due mesi di quattro chemio- •efficace sistema di approwigionamento dei farmaci; in genere colpiscono quando la terapici (isoniazide, rifampicina, pirazinamide ed etambutolo) •presenza di monitoraggio costante dei progressi del funzione riproduttiva è già stata e ha il compito di uccidere rapidamente il maggior numero di trattamento. UN BATTERIO ANTICO COME L'UOMO. Una sezione a falsi colori del bacillo portata a termine. «Il sistema immunitario reagisce anche bacilli vitali presenti nell'organismo, annullando l'infettività Mycobacterium tuberculosis fotografata al microscopio elettronico. contro queste patologie — spiega il premio Nobel — ma mai in del paziente. La seconda, detta «di sterilizzazione», prevede la modo sufficiente a debellarle del tutto. Gli agenti infettivi di somministrazione per quattro mesi di rifampicina e isoniazide queste malattie sono in genere scarsamente citopatici, cioè e consente l'eliminazione dei batteri persistenti non uccisi in non distruggono le cellule che li ospitano, riuscendo così a precedenza, riducendo il rischio di ricaduta. soprawivere a lungo e arrivando a uccidere molto lentamente, «Il regime corto aderisce alle due regole d'oro della terapia in 10, 200 30 anni». Ma proprio perché il microrganismo antitubercolare: l'uso contemporaneo di più farmaci per evitare rimane protetto all'interno delle cellule dell'ospite, non l'insorgenza di ceppi resistenti e una durata del trattamento può essere attaccato dagli anticorpi neutralizzanti e il sufficiente a garantire la sterilizzazione dell'ospite. In assenza di meccanismo di protezione richiede anche l'intervento dei resistenza, la probabilità di guarigione garantita da questo siste- linfociti T attivati. Con conseguenze fondamentali sulla ma raggiunge il 97-98 per cento», spiega Mario Raviglione. nostra capacità di produrre vaccini. «Tutti i vaccini che Nonostante sia decisamente più breve dei trattamenti da 12- funzionano bene (vaiolo, varicella, tetano, poliomielite] 24 mesi in uso negli anni precedenti, anche il regime corto pone conferiscono protezione attraverso la stimolazione della però problemi di compliance, cioè di adesione del paziente alla produzione di anticorpi neutralizzanti. Viceversa, tutti terapia. In paesi molto poveri o privi di supporto sociale e di quelli che non funzionano (AIDS, tubercolosi, lebbra e molte strutture sanitarie adeguate, per esempio, il paziente può non malattie parassitarie], non sono efficaci perché non sono in essere motivato a seguirla fino in fondo, anche perché i sintomi grado di stimolare l'altra componente essenziale della difesa scompaiono dopo le prime settimane. Per ridurre questo rischio dell'ospite, e cioè l'immunità linfocita T-dipendente». e quello di abbandono dell'approccio multiterapeutico in parti- 56 LE SCIENZE LE SCIENZE 5? Due miliardi di contagi, un'infezione al secondo imr~IMII ~m_ I cAid 3111111111111111~ Ogni secondo, in qualche Incidenza di tutte le forme di TBC parte del mondo, 111 0-24 il bacillo E 25-49 E 50-99 della tubercolosi E 100-299 contagia un'altra persona E 300 o più E assenza di dati (numero di casi per 100.000 abitanti) Se non è sottoposta a cure, ogni persona ammalata di TBC contagia in media altre 10-15 persone ogni anno In questo momento, un terzo della popolazione mondiale nel suo complesso è infettato -911 Piir__ yr dal bacillo della TBC ....., ., i 9r i TRE MILIONI DI CASI NEL SUDEST ASIATICO QUASI DUE MILIONI DI VITTIME ALL'ANNO IN ASSOCIAZIONE CON L'AIDS SOGGETTI A RISCHIO Il maggior numero di casi di TBC si riscontra iSecondo le stime, nel 2003 la TBC ha ucciso iA condannare l'Africa è la combinazione Una persona positiva al virus dell'AIDS Il 5-10 per cento di coloro nel Sudest asiatico (3.062.000, pari al 35 1,75 milioni di persone. Anche in questo letale tra TBC e HIV, e contagiata dal bacillo della TBC ha molte per cento del totale). Tuttavia, l'incidenza caso, mentre il numero più alto di decessi è che costituisce il principale fattore singolo più probabilità di ammalarsi di tubercolosi. che sono stati infettati dalla TBC pro capite della malattia nell'Africa avvenuto nel Sudest asiatico (617.000], il dell'aumento dell'incidenza La TBC è una delle principali cause si ammala o diventa contagioso subsahariana è quasi il doppio, con 350 casi tasso di mortalità più elevato si è riscontrato della tubercolosi nel continente. di morte delle persone sieropositive, ogni 100.000 abitanti rispetto ai 190 in Africa (78 morti ogni 100.000 abitanti responsabile del 13 per cento delle morti in qualche momento della sua vita dell'Asia sudorientale. rispetto ai 38 del Sudest asiatico]. perAIDS a livello mondiale. di ceppi sensibili. La situazione, inoltre, è ancora più grave per QUALE VACCINO? i pazienti sieropositivi. I farmaci di seconda linea impiegati (cicloserina, kanamicina, amikacina, etionamide, protionamide), risalgono agli anni cin- uel che non manca al settore della ricerca di vaccini quanta e sono stati presto abbandonati proprio per la loro tossi- Qantitubercolari è l'elevato numero di opzioni possibili: oltre cità. E, a differenza di quanto accade nella terapia classica, dove ai vaccini in grado di prevenire completamente l'infezione l'intero trattamento costa ormai meno di dieci dollari, si tratta sono infatti necessari anche vaccini che impediscano la anche di farmaci molto costosi. «Per questo - racconta Ravi- progressione di infezioni latenti o vaccini immunoterapeutici glione - il gruppo di lavoro sulla MDR-TB dell'OMS nel 1999 che affianchino i trattamenti farmacologici. Si può puntare, ha fondato il Green Light Committee, che è riuscito a ottenere inoltre, a strategie dirette sia a chi non è mai entrato in contatto dalle poche aziende produttrici un prezzo più basso, passando con M. tb. sia a chi è già stato sensibilizzato (per infezione o da 15.000 a 1000-3500 dollari per ciclo». vaccinazioni precedenti]. Molto ampio è, infine, il panorama delle possibili categorie di vaccini, elencate nella tabella Le molecole del futuro seguente, insieme ad alcuni esempi attualmente in fase di e la sfida dei vaccini sperimentazione clinica. La soluzione definitiva di questa situazione, però, risiede pro- Categoria di vaccino In sperimentazione clinica babilmente nella disponibilità di nuovi farmaci efficaci contro Vaccini BCG ricombinanti che rBCG30: BCG modificato la MDR-TB e così potenti da ridurre la durata del trattamento e esprimano antigeni genetica mente per migliorare la compliance del paziente. immunodominanti di M. tb. l'espressione dell'antigene A lungo l'attività di ricerca e sviluppo è stata praticamente e/o citochine 85A, una proteina di M. tb. in grado di indurre una forte ferma, anche per mancanza di interesse da parte delle case far- risposta immune in uomini e maceutiche verso una malattia dimenticata: quasi a vent'anni animali. Nel 2004 è partito fa risalgono le ultime «novità» del settore, cioè i fluorochinoloni un trial clinico di fase I come l'ofloxacina e la ciprofloxacina. Si tratta in realtà di far- nell'uomo maci sviluppati per altre patologie e poi ritenuti adatti anche Ceppi di M. tb. vivi, attenuati per il trattamento della tubercolosi (un procedimento definito Ceppi di altri micobatteri non M. vaccae, in test su pazienti di «scambio terapeutico»). patogeni affetti da tubercolosi Oggi i fluorochinoloni classici sono effettivamente impiegati polmonari e in pazienti in alcuni casi di MDR-TB, ma non è ancora chiaro se possono sieropositivi davvero offrire un vantaggio rispetto alle terapie tradizionali. NUOVE ARMI CONTRO LA TBC. Un ragazzo ammalato di tubercolosi assistito «Certo il BCG è facilmente criticabile», afferma Christine Size- Vettori virali o batterici che MVA85A: vettore virale che Negli ultimi 15 anni, però, sia l'avanzamento della ricerca di base esprimano antigeni esprime l'antigene 85A di M. dalla madre nell'ospedale di Gauhati, in India. Secondo un rapporto del more, responsabile della TB, Leprosy and other mycobacterial - con il completamento, per esempio, della sequenza del genoma micobatterici tb. Risultati preliminari governo indiano, nel paese ogni anno oltre 400.000 persone muoiono di disease section del NIAID. «Eppure, la sua eventuale sostitu- di M. tb. - sia la creazione di collaborazioni tra istituzioni acca- immunodominanti dimostrano una certa tubercolosi. Tuttavia, l'India ha adottato la strategia DOTS che attualmente è zione con un nuovo vaccino contro la tubercolosi polmonare demiche, organizzazioni internazionali, fondazioni pubbliche o efficacia sia in individui già accessibile al 70 per cento della popolazione, pari a 740 milioni di persone. dell'adulto potrebbe addirittura porre un problema etico. Oltre a vaccinati con BCG sia in private e compagnie farmaceutiche (le cosiddette public-private proteggere contro gravi forme tubercolari dell'infanzia, infatti, individui non vaccinati partnership) hanno dato nuovo impulso al settore. anche in questo caso la ricerca ha ricominciato a crescere solo il BCG è efficace contro la lebbra e sembra avere effetti benefici Alcune nuove molecole hanno dimostrato in esperimenti Vaccini a subunità, basati in MTB72f: basato sulla fusione nell'ultimo decennio. L'unico vaccino finora disponibile, il su altre vaccinazioni infantili. Ecco perché la maggior parte particolare su antigeni di due differenti proteine di condotti in vitro e su modelli murini una potente attività batte- bacillo Calmette-Guérin (BCG), dal nome dei suoi due realiz- delle ricerche in corso riguarda preferenzialmente strategie vac- proteici di M. tb. M. tb. ricida e un'elevata efficacia nei confronti di ceppi sia sensibili zatori, è stato sviluppato agli inizi del XX secolo da un ceppo cinali di potenziamento del BCG stesso». Vaccini a DNA sia multiresistenti, e sono finalmente pronte per affrontare la virulento di Mycobacterium bovis, attenuato attraverso ripetuti Ciò che è ora davvero importante è capire se l'apparente sperimentazione clinica sull'uomo. Il pirrolo LL-3858, il deri- passaggi in coltura. decadimento nel tempo dell'efficacia protettiva del BCG dipen- vato dell'etambutolo SQ-109 e il PA-824 (derivato da un anti- Il BCG è stato somministrato per la prima volta nel 1921 e da da suoi difetti o piuttosto da una modificazione della risposta tumorale e molto efficace anche contro micobatteri in stato PER APPROFONDIRE si stima che da allora l'abbiano ricevuto più di un miliardo di dell'ospite, il che richiederebbe non tanto un nuovo vaccino di dormienza), per esempio, dovrebbero entrare nella prima persone: oggi non è più utilizzato negli Stati Uniti e in molti quanto una nuova strategia. ANDRIES K., e altri, A diarylquinoline drug active on the ATP syntha- fase di sperimentazione clinica entro il 2005, mentre si stan- se of Mycobacterium tuberculosis, in «Science», n. 307, pp. 223- paesi europei, ma continua a esserlo nei paesi in via di sviluppo Come già nel caso dei farmaci, anche nel settore vaccina- no ancora completando i test preclinici per il fluorochinolone 227, 2005. come forma di protezione infantile. le l'attività di ricerca ha ricominciato a crescere nell'ultimo KRQ- 10018. È infatti molto efficace nella prevenzione della tubercolosi decennio, ed è oggi sostenuta da una notevole partecipazione RAVIGLIONE M. e O'BRIEN R.J., Tuberculosis, in Harrison's Principles Sono già in fase clinica, invece, altri due fluorochinoloni (la of Interna! Medicine, McGraw-Hill, 2004. disseminata e della meningite tubercolare nei bambini, ma è di enti finanziatori privati (come gli americani Aeras e Sequella moxifloxacina e la gatifloxacina) e l'R207910, l'ultima novità insufficiente contro la tubercolosi polmonare dell'adulto, la più Foundation) e pubblici (di nuovo il NIAID americano, ma anche DOH E RTY T.M., Rea! world TB vaccines: clinica! trials in TB-endemic della ricerca farmacologica antitubercolare. Si tratta di un inibi- coinvolta nella trasmissione della malattia, risultando ineffi- organi della Commissione Europea come i consorzi TBVAC e regions, in «Vaccine», n. 23, pp. 2109-2114, 2005. tore dell'enzima ATP-sintasi descritto in un articolo pubblicato cace anche con somministrazione di richiami successivi nel MUVAPRED). sulla rivista «Science» il 14 gennaio scorso: secondo test preli- SHARMA S.K., MOHAN A., Multidrug-resistant tuberculosis, in tempo. La vaccinazione, inoltre, interferisce con l'esito del test Ovviamente, il traguardo appare ancora lontano: secondo minari questa molecola, che agisce su un bersaglio completa- «Indian Journal of Medical Research», n. 120, pp. 354-376, 2004. epidermico della tubercolina, che permette di stabilire se un Christine Sizemore «non è neppure facile tentare una stima di mente diverso rispetto agli altri antimicobatterici, è molto ben Il rapporto 2005 dell'OMS è consultabile al sito: http://www.who. soggetto è entrato in contatto con Mycobacterium tuberculosis, quando riusciremo ad avere un vaccino. Probabilmente, però, tollerata anche nell'uomo. int/tb/publications/global_report/en/index.html e di recente è stato sollevata la questione della sua sicurezza in nel giro di dieci anni si riuscirà a capire se gli approcci attuali Analoga a quella dei farmaci è la situazione dei vaccini: persone immunocompromesse. porteranno davvero a una nuova soluzione preventiva». m 60 61 LE SCIENZE 445 /settembre 2005 www.lescienze.it LE SCIENZE