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In che modo il DNA è come un ponte? Questa domanda non è un indovinello o un gioco di logica, è una preoccupazione della tesi di dottorato di Johannes Kalliauer.
Da studente alla TU Wien in Austria, Kalliauer ha dovuto affrontare un compito monumentale:combinare gli approcci dell'ingegneria civile e della fisica teorica per comprendere meglio le forze che agiscono sul DNA.
Kalliauer, ora postdoc presso il MIT Concrete Sustainability Hub, afferma di aver modellato il DNA come se fosse un raggio, utilizzando i principi della dinamica molecolare per comprenderne le proprietà strutturali.
"La meccanica di oggetti molto piccoli, come le eliche del DNA, e di quelli grandi, come i ponti, sono abbastanza simili. Ognuno può essere compreso in termini di meccanica newtoniana. Forze e momenti agiscono su ciascun sistema, sottoponendolo a deformazioni come torsioni, stiramenti, e deformazioni", afferma Kalliauer.
Come ha osservato un articolo del 2020 di TU Wien, Kalliauer ha osservato un comportamento controintuitivo durante l'esame del DNA a livello atomico. A differenza di una tipica molla che diventa meno arrotolata quando viene allungata, è stato osservato che il DNA diventa più avvolto man mano che la sua lunghezza aumenta.
In situazioni come queste in cui la logica convenzionale sembra guastarsi, Kalliauer fa affidamento sull'intuizione che ha acquisito come ingegnere.
"Per capire questo strano comportamento nel DNA, mi sono rivolto a un approccio fondamentale:ho esaminato cosa c'era di uguale nel DNA e nelle strutture macroscopiche e cosa era diverso. Gli ingegneri civili utilizzano metodi e calcoli che sono stati sviluppati nel corso dei secoli e che sono molto simili a quelli che ho impiegato per la mia tesi", spiega Kalliauer.
Come continua Kalliauer, "l'ingegneria strutturale è una disciplina incredibilmente versatile. Se la capisci, puoi comprendere oggetti atomistici come i filamenti di DNA e quelli molto grandi come le galassie. Come ricercatore, faccio affidamento su di essa per aiutarmi a portare nuovi punti di vista in campi come biologia. Altri ingegneri civili possono e devono fare lo stesso."
Kalliauer, cresciuto in una piccola città austriaca, ha trascorso la sua vita applicando approcci non convenzionali come questo in tutte le discipline. "Sono cresciuto in una famiglia di matematica. Anche se nessuno di noi era un ingegnere, i miei genitori hanno instillato in me e nelle mie due sorelle maggiori un apprezzamento per la disciplina".
Dopo la scuola media, Kalliauer ha frequentato una scuola tecnica per ingegneria civile, dove ha scoperto il fascino per la meccanica. Ha anche lavorato in un cantiere edile per acquisire esperienza pratica e vedere l'ingegneria applicata in un contesto reale.
Kalliauer ha studiato intensamente per interesse, lavorando fino a 100 ore settimanali per comprendere meglio i corsi all'università. "Ho posto molte domande a insegnanti e professori, spesso sfidando le loro idee. Soprattutto, avevo bisogno di capire le cose da solo. Fare bene gli esami era una preoccupazione secondaria."
All'università, ha studiato argomenti che vanno dai crash test alle cerniere in cemento fino alla biologia. Come nuovo membro del CSHub, sta studiando come modellare le inondazioni con il modello basato sulla fisica statistica fornito dalla teoria del funzionale della densità reticolare.
Nel fare ciò, si basa sul lavoro di ricercatori CSHub passati e presenti come Elli Vartziotis e Katerina Boukin.
"Per me è importante che questa ricerca abbia un impatto reale nel mondo. Spero che il mio approccio all'ingegneria possa aiutare i ricercatori e le parti interessate a capire come si propagano le inondazioni nei contesti urbani, in modo da rendere le città più resilienti", afferma. + Esplora ulteriormente
