In queste ore non si fa che parlare di una notizia falsa a cui hanno abboccato tutte le testate giornalistiche più importanti del paese. Sto parlando della eredità lasciata a Berlusconi da parte di una impiegata di uno dei ministeri del nostro paese. La notizia si può trovare un po’ dappertutto (come per esempio qui oppure qui). Ma basta fare una semplice ricerca su un qualsiasi motore per trovarla ormai modificata per quella che è, ovvero una bufala. Il problema delle “bufale” o delle fake news, in realtà, non è solo contemporaneo. Oggigiorno le notizie circolano molto velocemente ed è più facile che le bufale raggiungano in poco tempo milioni di persone grazie alla rete. Tuttavia, le fake news sono sempre esistite. Ne volete un esempio? Avete mai sentito parlare della Minzogna saracina? Probabilmente no. Bisogna essere degli storici per conoscerla, o dei letterati come Leonardo Sciascia che ne ha scritto nel suo romanzo Il consiglio d’Egitto.

Nel 1782, monsignor Giuseppe Vella, giunto in Sicilia dalla vicina Malta, divenne famoso come uno dei pochi, se non unico, cultore di lingua araba del Regno delle due Sicilie che si trovava sotto il dominio Borbonico. A cosa era dovuta questa fama? Al fatto che, trovandosi ad essere cappellano nel monastero di S. Martino delle Scale in Palermo, egli dichiarò di aver trovato e tradotto un antico codice di diritto redatto durante il dominio arabo–normanno. Dal momento che il diritto arabo–normanno era antecedente a quello borbonico, si stabilì in questo modo una matrice autonoma del diritto Siciliano su quello borbonico. Le conseguenze di una tale autonomia sono facilmente intuibili: potevano essere aboliti diritti nobiliari e restaurate casate dimenticate. Insomma, un terremoto a livello politico che raggiunse anche le corti Europee. Monsignor Vella, in realtà, spacciò probabilmente per arabo la sua conoscenza di un dialetto maltese. L’ignoranza diffusa fece il resto. C’è da dire che non tutti caddero nel tranello: Rosario Gregorio, uno dei più importanti storici del tardo settecento aveva sentito puzza di bruciato. Assieme all’esperto di lingue arabe Giuseppe Hager, professore a Vienna, scopre l’inganno e smaschera Vella consentendone la condanna a diversi anni di carcere e al ludìbrio storico. Nonostante quella di Vella si sia rivelata come un’antesignana fake news, ha dato, tuttavia, l’incentivo allo studio ed alla ricerca sulla lingua araba consentendo l’istituzione, nel Regno delle due Sicilie, di studi orientalistici. ∎

In alto: Palazzo dei Normanni (XII secolo) a Palermo. 

(foto: F. Köhntopp/Unsplash)

Uno dei cavalli di battaglia dei sostenitori anti–OGM è la biodiversità. La loro idea è che gli organismi modificati geneticamente riducano la biodiversità degli ecosistemi con conseguenti danni ecologici non più risanabili. Essendo ben noto, infatti, che i vari comparti ambientali (residenza di forme di vita diversificate) siano risorse non rinnovabili, i danni ad essi apportati si tradurrebbero nella perdita delle proprietà atte al sostentamento della vita. Questa argomentazione è ampiamente documentata  in tantissimi siti web: basta, infatti, ricercare su Google le parole “OGM” e “biodiversità” per venire inondati da centinaia, se non migliaia, di siti anti–OGM. Nel mondo attuale in cui predomina la falsa idea della democraticità della scienza, ne viene che un utente medio (ovvero dalla cultura scientifica non troppo sviluppata) possa pensare che, se tanti, troppi siti web dichiarano il danno degli OGM nei confronti della biodiversità, questo sia un fatto reale (argumentum ad populum^[1]) e che la posizione pro-OGM da parte del mondo scientifico nasconda chissà quali trame oscure. Prevale, insomma, l’idea che il rumore di fondo sia paragonabile ed abbia la stessa rilevanza dei segnali, neanche molto sporadici, che si alzano ben al di sopra di tale rumore. Cerchiamo di fare, invece, chiarezza per quanto possibile e vediamo di affrontare il problema nel modo più oggettivo possibile. Affrontare un problema in modo oggettivo vuol dire applicare il metodo scientifico e cominciare, innanzitutto, a definire i contorni entro i quali ci si muove. Per delimitare i contorni anzidetti bisogna capire ciò di cui si parla.

Cosa vuol dire comparto ambientale

È ben noto che l’acqua è un bene indispensabile del quale nessun organismo vivente può fare a meno. È il mezzo che consente la veicolazione dei nutrienti ed è il solvente nel quale si completano tutte le reazioni chimiche che caratterizzano il metabolismo sia animale che vegetale. Contaminare le acque vuol dire renderle inadatte al metabolismo come esso si è sviluppato nel corso degli eoni.^[2] Una argomentazione analoga va invocata per il suolo. Anche se meno intuitivamente, il suolo va protetto esattamente come le acque: dal momento che esso è la sede per la produzione alimentare ed è fonte del nostro nutrimento (sembra strano doverlo dire, ma i prodotti che si comprano al supermercato non crescono sui banconi degli stessi), contaminare un suolo o più in generale depauperarlo delle proprietà che lo caratterizzano, vuol dire ridurre drasticamente l’approvvigionamento alimentare in grado di sostenere tutte le forme animali e vegetali che popolano il nostro pianeta.^[2]

Anche l’atmosfera ha una importanza fondamentale nel sostenere la vita. È ben noto, infatti, che, grazie alla particolare miscela dei vari gas che la compongono, tutti gli organismi viventi sono in grado di esplicare le proprie funzioni. Rimanendo solo nell’ambito umano, una composizione atmosferica solo in minima parte diversa da quella che conosciamo (ovvero all’incirca 20% di ossigeno molecolare, 79% di azoto molecolare e 1% di altre tipologie di gas) non consentirebbe la nostra sopravvivenza. Infatti, al di sotto del 16% circa di ossigeno molecolare atmosferico moriremmo per asfissia, mentre concentrazioni molto elevate di ossigeno molecolare atmosferico comporterebbero la distruzione delle cellule secondo meccanismi che non sto a descrivere perché al di là degli scopi di questo semplice articolo.^[2] I tre sistemi citati, ovvero acque, suoli ed atmosfera (tralascio per semplicità il quarto che è quello dei sedimenti), sono tutti indispensabili al sostentamento della vita come noi la conosciamo e rappresentano tre comparti distinti dell’ambiente in cui viviamo. Pur essendo distinti per la loro natura chimica, essi non sono indipendenti gli uni dagli altri, ma  sono interconnessi secondo uno schema semplificato del tipo:

Aria → Acqua → Suolo → Aria → …

In altre parole, gli equilibri chimici alla base dello sviluppo di uno dei tre comparti influenzano tutti gli altri. Questo vuol dire che un contaminante immesso in atmosfera dall’attività antropica può ricadere al suolo attraverso le piogge; dal suolo può raggiungere le acque di falda mediante lisciviazione; da queste, infine, può arrivare ai fiumi ed al mare. Durante tutto questo percorso, il contaminante può entrare a contatto con la biosfera, ed in particolare con l’uomo, attraverso la catena alimentare con conseguenze più o meno drammatiche a seconda del livello di tossicità del contaminante stesso.^[2]

Cosa vuol dire risorsa non rinnovabile

In termini ambientali, una “risorsa” è una qualsiasi fonte o un qualsiasi mezzo atto al sostentamento della vita ^[2][3] Alla luce di questa definizione, si può dire che i comparti ambientali descritti nel paragrafo precedente sono utili “risorse” per tutti gli esseri viventi. Non è difficile intuire, infatti, che senza aria e senza acqua non potrebbe esistere la vita come noi la conosciamo, così come senza suolo non sarebbe possibile alcuna produzione alimentare. Sfruttare le risorse per il sostentamento della vita vuol dire usarle, da un lato, per migliorare la qualità dell’esistenza (per esempio, producendo l’energia necessaria per muoversi verso l’agognato luogo delle meritate  vacanze), dall’altro, per produrre gli alimenti che servono per sopravvivere (in modo da poter lavorare e guadagnare abbastanza per poter andare nei luoghi vacanzieri anzidetti). In ogni caso, lo sfruttamento delle risorse ambientali comporta il consumo delle stesse con riduzione progressiva delle capacità di sostenere la vita. Per esempio, usare acqua dolce nella lavatrice sottrae questa risorsa all’alimentazione; coltivare i campi per produrre alimenti  diminuisce la qualità dei suoli (laddove il concetto di qualità è di tipo positivo dal momento che ci si riferisce ad un insieme di proprietà che  consentono l’utilizzo dei suoli ai fini della produzione alimentare). Il significato di rinnovabile si riconduce alla capacità della risorsa utilizzata (e, di conseguenza, consumata) di rigenerarsi in modo da consentirne un uso costante nel tempo.^[2][3] Questa visione di rinnovabile, tuttavia, è troppo generica perché non tiene conto del fatto che tutti i comparti ambientali sono rinnovabili su scale temporali che vanno molto oltre il tempo di vita medio degli esseri umani. Perché una risorsa possa essere considerata rinnovabile e quindi utile al sostentamento della vita, è necessario che il tempo necessario per la sua rigenerazione sia almeno confrontabile con quello medio della vita umana. Per questo motivo, si può affermare che i comparti ambientali anzidetti, in grado di rigenerarsi in tempi molto più lunghi della vita media umana, sono delle risorse non rinnovabili.

Cos’è la sostenibilità

Sostenibilità è un termine usato a livello scientifico con diversi significati a seconda del contesto in cui viene usato. In particolare, in campo agricolo, sostenibilità si riferisce alla capacità di un sistema a mantenere la propria produttività costante, indipendentemente dal grado di alterazione a cui il sistema stesso è sottoposto.^[3] Alla luce di questa definizione, si può intuire che l’attività agricola in toto, ovvero anche quella ritenuta a impatto nullo come l’agricoltura biologica, ha un forte effetto sui suoli e sui diversi comparti ambientali. La lavorazione meccanica dei suoli, per esempio, se da un lato ne migliora l’ossigenazione e la strutturazione, dall’altro li rende più facilmente erodibili; le piante che assumono nutrienti durante le diverse fasi della germinazione e della crescita li sottraggono al suolo diminuendone, così, la fertilità se tali nutrienti non vengono opportunamente restituiti al suolo mediante fertilizzazione; l’irrigazione, necessaria per consentire la produzione vegetale, sottrae acqua potabile necessaria alla sopravvivenza umana; l’attività zootecnica oltre a sfruttare suolo (per la costruzione delle stalle e l’approvvigionamento alimentare degli animali) è associata anche alla contaminazione atmosferica in quanto gli animali producono gas serra; e potrei continuare. La conservazione delle risorse non rinnovabili passa necessariamente attraverso l’uso di pratiche agricole sostenibili quali, per esempio, quelle che limitano l’uso massivo di fertilizzanti inorganici favorendo l’applicazione di fertilizzanti organici; l’uso di tecniche colturali che limitano la produzione di gas serra (per esempio il minimum tillage e la semina diretta su terreno non lavorato) o il consumo di acqua potabile (per esempio la pacciamatura); la gestione integrata del suolo attraverso la lotta alla desertificazione e la corretta gestione dei suoli destinati sia alla produzione alimentare che energetica.^[4][5][6]

Cosa significa biodiversità

L’enciclopedia Treccani definisce la biodiversità come «la variabilità tra gli organismi viventi all’interno di una singola specie, fra specie diverse e tra ecosistemi». In effetti il termine “biodiversità”, di cui tanti oggi abusano, è molto complesso e per spiegarlo provo ad usare delle metafore. Immaginiamo un condominio in un palazzo di 5 piani (sistema A) con due appartamenti per piano; ogni singolo appartamento può essere considerato come un piccolo ecosistema autonomo. Gli abitanti di ogni appartamento rappresentano la biodiversità dell’ecosistema/appartamento. Essi dormono, si svegliano, fanno colazione, pranzano, cenano e comprano tutto ciò di cui hanno bisogno. Un giorno il singolo proprietario di un appartamento che vive da solo nel suo ecosistema/bilocale, decide di fare un dolce ma si accorge di aver finito lo zucchero ed è troppo tardi per trovare un negozio aperto. Cosa fa? Esce dal proprio ecosistema/appartamento e suona all’ecosistema/appartamento vicino. Quest’ultimo è un ecosistema/quadrilocale in cui possono vivere comodamente 4 persone. La biodiversità dell’ecosistema/bilocale è inferiore in termini numerici rispetto a quella dell’ecosistema/quadrilocale. La maggiore disponibilità di spazio consente una maggiore biodiversità. Tuttavia, i due ecosistemi autonomi interagiscono tra loro quando è necessario per permettere la sopravvivenza (nel nostro caso mediante lo scambio di zucchero) degli organismi viventi che lo occupano (potremmo dire che occupano le due diverse nicchie ecologiche). Una volta evidenziato che gli organismi viventi possono sopravvivere grazie alla interazione tra gli ecosistemi confinanti, andiamo oltre. Il numero di componenti medio negli ecosistemi/appartamento è, diciamo, 4; ne viene che la popolazione del condominio è di 40 persone.

Cambiamo scenario: consideriamo lo stesso numero medio di persone per appartamento ma in un condominio di un palazzo di 10 piani (sistema B). Il numero totale di persone in questo nuovo sistema è 80. Possiamo dire che la biodiversità (intesa come numero di persone) del sistema B è maggiore di quella del sistema A. Supponiamo ora che i due palazzi (ovvero sistema A e sistema B) siano costruiti in uno spazio in cui sia presente un termitaio (sistema C). Il termitaio è abitato da, diciamo, 10000 termiti. Possiamo dire che la biodiversità (sempre intesa come numero di individui per ogni sistema) varia nell’ordine sistema C > sistema B > sistema A. Tuttavia, la popolazione dei sistemi A e B è fatta da persone appartenenti alla stessa specie, ovvero umani (indichiamoli come sistema U, per semplicità), per cui possiamo dire che la biodiversità del termitaio è di gran lunga maggiore di quella degli umani nei due condomini appena citati, ovvero sistema C > sistema U. Facciamo, ora, un passo avanti e assumiamo che nel terreno dove sorgono i condomini ed il termitaio ci sia anche un fiume (sistema D) in cui mediamente vivono non meno di 500 pesci. Possiamo dire che la biodiversità (ancora intesa come numero di individui diversi) nei due ecosistemi suolo e acqua varia come sistema C > sistema D > sistema U. Tuttavia, se raggruppiamo i sistemi C ed U in base al fatto che sono entrambi terrestri (indichiamo i due messi insieme come sistema T), ne viene che sistema T > sistema D. Ma nel fiume, così come sulla terra, non “abitano” soltanto pesci o termiti o umani. Ci sono anche piante, uccelli, insetti, e altre moltitudini di micro, meso e macro organismi. È l’insieme di tutti questi esseri viventi, in grado di interagire tra loro con modalità differenti (per esempio in modo simbiotico o parassitario), a costituire la biodiversità.^[7] L’esempio fatto evidenzia che la biodiversità si riferisce non solo alle specie viventi in un dato ecosistema, ma anche alla diversificazione degli ecosistemi stessi che sono in grado di interagire simbioticamente, e quindi sopravvivere, grazie alle interazioni tra loro. L’importanza della biodiversità  risiede nel fatto che viene assicurato l’equilibrio dinamico della biosfera.^[8] In particolare, maggiore è la biodiversità e maggiore è la probabilità che venga assicurata la continuità della vita nel caso in cui alterazioni ambientali sconvolgano gli ecosistemi.^[8]  In altre parole, se l’impatto di un meteorite sulla Terra comporta l’estinzione di una certa specie (come i dinosauri), la nicchia ecologica lasciata libera dalla specie estinta viene occupata da altre forme di vita e la vita, in senso generale, è, in ogni caso, in grado di continuare.^[8]

Agricoltura e biodiversità

Alla luce di quanto detto fino ad ora è lecito chiedersi quale sia il ruolo dell’agricoltura in tutte le sue forme nello sviluppo della biodiversità. È stato già evidenziato che tutte le pratiche agricole hanno un forte impatto sui diversi comparti ambientali alterandone le caratteristiche e rendendoli inadatti al sostentamento della vita se non vengono applicate opportune regole per la conservazione degli stessi.^[4][5][6] Nella fattispecie, l’attività agricola necessita di ampi spazi nei quali poter coltivare le piante ad uso alimentare. I grandi spazi si ottengono solo attraverso il disboscamento. La semplice conversione di uno spazio da foresta a campo agricolo comporta non solo un aumento netto di anidride carbonica,^[2] ovvero un gas serra, nell’atmosfera (quindi incremento dell’inquinamento del comparto aria), ma anche un cambiamento nella tipologia di micro, meso e macro fauna che è in grado di sopravvivere in quel luogo.^[2] Faccio un esempio molto semplice: in un bosco vivono i gufi; se viene attuato il disboscamento per convertire il bosco in spazio arabile, si elimina l’habitat dei gufi che, di conseguenza, spariscono da quell’area. Al posto dei gufi subentrerà un’altra tipologia di uccelli, per esempio i corvi, che sopravvivono “predando” le colture che gli umani usano per la loro produzione alimentare. I gufi sono predatori naturali di topi ed altri piccoli animali. Questi ultimi, in assenza dei loro predatori, tenderanno a proliferare incrementando il loro numero. Come si arguisce da questo esempio banale, la conversione di uno spazio da bosco a campo agricolo comporta la sparizione di un certo tipo di esseri viventi e la comparsa di altri animali più adatti a vivere nel nuovo ambiente. Il discorso che ho fatto sui gufi, i corvi ed i topi si applica anche alla biomassa microbica dei suoli che, come gli animali anzidetti, contribuisce alla biodiversità del sistema agricolo. Tutto questo, naturalmente, è valido se guardiamo solo  alla fauna. Se guardiamo alle specie vegetali, l’attività agricola (e, si badi bene, sto parlando di tutte le tipologie di agricoltura) comporta una drastica riduzione della biodiversità vegetale. Infatti le aree boschive sono molto ricche di specie vegetali di ogni tipo, in grado di vivere in simbiosi tra loro o parassitando altre specie vegetali. Se vogliamo produrre mega litri di olio extra vergine di oliva dalla varietà Biancolilla da esportare in tutto il mondo, abbiamo bisogno solo di ulivi che appartengono alla cultivar che ci interessa. La massimizzazione della produzione, inoltre, comporta la necessità di eliminare tutte le piante “parassite” in grado di competere con quelle di interesse per l’assorbimento dei nutrienti. In altre parole, l’attività agricola comporta una alterazione della biodiversità faunistica (micro, meso e macro) nel senso che ad una diminuzione del numero di specie viventi rispetto a quelle presenti nelle zone vergini corrisponde anche la colonizzazione del nuovo habitat da parte di altre specie adatte alla sopravvivenza negli spazi destinati all’agricoltura. Per altri versi, sotto il profilo della biodiversità vegetale, le monocolture sostituiscono l’enorme varietà biologica che caratterizza le aree boschive/forestali.

Da tutto quanto detto si capisce che è possibile distinguere tra biodiversità forestale/boschiva e biodiversità agricola (in questa sede tralascio gli altri tipi di biodiversità come quella aerea e acquatica che sono fuori contesto). La prima riceve un rapido decremento nel cambio di destinazione d’uso di un suolo (da forestale/boschivo a coltivato). Tuttavia, la biodiversità agricola, legata alla diversificazione delle specie viventi adatte alla vita in un ambiente “antropizzato”, dipende fortemente dal tipo di tecniche agricole utilizzate.^{[9][10][11][12]} Infatti le pratiche intensive (intese come quelle che non guardano alla salvaguardia dell’ambiente ma solo alla produttività economica) portano ad una riduzione della biodiversità (dal 10 al 30%) rispetto a quella che si misura quando si fa uso di pratiche sostenibili.^{[9][10][11][12]} Dal momento che è stato evidenziato che la salubrità alimentare è direttamente correlata alla biodiversità agricola,^[13][14] da qualche anno tutte le agenzie internazionali spingono per l’applicazione di pratiche agricole sostenibili.^[13][14][15] Queste ultime, quindi, oltre a consentire la conservazione delle risorse non rinnovabili come definite in precedenza, consentono anche la salvaguardia della biodiversità. Quest’ultima può essere a tutti gli effetti considerata anch’essa come una risorsa non rinnovabile (esattamente come suolo, aria ed acqua) da proteggere e conservare per il miglioramento della qualità della vita umana.

Cosa sono gli “organismi geneticamente modificati” o OGM

Esistono due aspetti distinti che devono essere presi in considerazione per definire il significato di “organismo geneticamente modificato”. Da un lato abbiamo l’approccio scientifico che si basa sui fatti, dall’altro abbiamo l’approccio politico che non tiene conto dei fatti ma solo dell’umore degli elettori e delle convenienze elettorali. Insomma, l’approccio politico alla definizione di OGM è di carattere culturale, piuttosto che reale.^[16] Ma andiamo con ordine.

Le modifiche genetiche per la scienza

Fin da quando Darwin ha posto le basi della teoria dell’evoluzione è apparso chiaro, ed è diventato progressivamente sempre più evidente sotto il profilo sperimentale, che tutti gli organismi viventi hanno avuto origine da un progenitore comune che oggi noi chiamiamo LUCA, ovvero “Last universal common ancestor”, che altro non è che il famoso brodo primordiale nel quale si sono realizzate tutte le condizioni chimico fisiche per la formazione delle protocellule e lo sviluppo del metabolismo che caratterizza tutti gli esseri viventi.^[17] Solo l’evoluzione, associata all’adattamento alle condizioni ambientali, dal progenitore comune riesce a spiegare la similitudine tra il nostro patrimonio genetico e quello di tanti altri organismi viventi. Per esempio, oltre il 98% di similitudine esiste tra il DNA umano e quello degli scimpanzé, oltre il 90% di affinità esiste tra il DNA umano e quello dei topi mentre oltre il 50% di somiglianza accomuna il nostro DNA a quello delle piante.^[16] La differenziazione genetica avviene in modo casuale per effetto di errori imprevedibili durante i processi di replicazione del DNA. La moltitudine di organismi che viene così generata (quella che in precedenza è stata identificata col termine di “biodiversità”) è fatta da individui che sotto la spinta della pressione ambientale possono soccombere oppure sopravvivere. In quest’ultimo caso, il patrimonio genetico viene trasmesso alle generazioni successive. Nel corso di milioni di anni, la differenziazione genetica ha prodotto l’insieme di organismi viventi (dai microorganismi  all’uomo) che oggi siamo abituati a conoscere. In definitiva, tutti noi siamo il prodotto di modificazioni genetiche (ovvero alterazioni imprevedibili del DNA) che ci consentono di occupare delle ben precise nicchie ecologiche nelle quali siamo in grado di sopravvivere.^[18] Le modifiche genetiche possono essere  indotte anche in modo mirato. Per esempio, fin da quando 10 000 anni fa l’uomo è passato dalla fase nomade di caccia/raccolta a quella stanziale di carattere prevalentemente agricolo,^[19] ha tentato, tra successi ed insuccessi, di modificare le caratteristiche genetiche dei vegetali e degli animali  in modo da aumentare la produttività agricola dei primi e rendere più docili i secondi. In entrambi i casi, lo scopo è sempre stata la massimizzazione della produzione alimentare così da sfamare un numero sempre più ampio (attualmente in fase di crescita esponenziale) di esseri umani. In assenza di conoscenze specifiche, le modifiche genetiche mirate venivano indotte per tentativi ed errori attraverso l’incrocio di organismi aventi ognuno una o più delle caratteristiche desiderate. In questo modo era possibile ottenere piante “domestiche” in grado di resistere a certe particolari patologie a cui non erano soggette piante selvatiche e meno utili sotto l’aspetto alimentare. Allo stesso modo, era possibile selezionare animali da latte in grado di produrre questo alimento in modo continuativo o animali da caccia con specifiche caratteristiche morfologiche tali da renderli adatti per le diverse tipologie di caccia. La progressione delle conoscenze ha condotto alla comprensione dei meccanismi biochimici alla base dell’ereditarietà genetica cosicché oggi è possibile operare modifiche genetiche con una possibilità di errore di gran lunga inferiore rispetto a quella associata ai tentativi di incrocio delle vecchie pratiche agricole/zootecniche. La nuove tecniche di ingegneria genetica consentono, infatti, di modificare il DNA di una specie vegetale variando unicamente i geni responsabili di certe particolari caratteristiche.^[20] In questo modo si ottengono, in tempi molto più rapidi rispetto alle pratiche convenzionali, piante con proprietà nutrizionali o meccanismi di difesa di gran lunga superiori rispetto a quelle cosiddette tradizionali.^[16] Un esempio tra tutti è il famoso “golden rice”:^[21] si tratta di un riso modificato geneticamente capace di produrre, come metabolita secondario, il β-carotene, ovvero il precursore della vitamina A la cui carenza è associata a inibizione della crescita, deformazione e fragilità delle ossa/e  modifiche delle strutture epiteliali e degli organi riproduttivi.^[22] La carenza di vitamina A si ottiene solo per deficit nutrizionali in quelle popolazioni che non hanno accesso a fonti alimentari in grado di fornire i precursori della suddetta vitamina. È il caso, per esempio, delle popolazioni orientali (India in testa) la cui alimentazione è prevalentemente basata sull’uso del riso. La sostituzione del riso tradizionale col riso golden consente di superare i problemi nutrizionali di cui si accennava.

Le modifiche genetiche per la politica e l’opinione comune

È stato evidenziato come, sotto l’aspetto scientifico, tutti gli esseri viventi possano essere considerati come organismi geneticamente modificati perché derivati da processi evolutivi durante i quali piccole variazioni genetiche hanno consentito l’adattamento (e, di conseguenza, la sopravvivenza) nelle condizioni più disparate. È stato anche puntualizzato come il progresso tecnologico in ambito agricolo consenta oggi di effettuare modifiche genetiche mirate ed in tempi brevi in modo da ottimizzare la produttività agricola. I prodotti agricoli selezionati mediante ingegneria genetica non vengono utilizzati o immessi in commercio a cuor leggero, ma subiscono una serie di controlli molto minuziosi in modo da rilevare ogni possibile effetto collaterale sulla salute umana.^[16] Nonostante la “naturalità” (nel senso comune del termine) delle modifiche genetiche e gli innumerevoli controlli cui i prodotti modificati geneticamente sono sottoposti, la politica, che – come già evidenziato – segue gli umori degli elettori, cerca di opporsi in tutti i modi agli OGM. La prima direttiva Europea 90/220/CEE sugli OGM stabilisce al comma 2 dell’articolo 2 che è «organismo geneticamente modificato (OGM), un organismo il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto si verifica in natura con l’accoppiamento e/o la ricombinazione genetica naturale»,^[23] laddove viene preso in considerazione il concetto di “natura” che, come evidenziato in molta letteratura, è solo ed esclusivamente di carattere culturale.^[16][24] I processi tecnologici mirati alle modifiche genetiche per il miglioramento delle caratteristiche vegetali sono in tutto e per tutto simili, in termini biochimici, a quanto accade “naturalmente”. La differenza che una certa politica vuole vedere è solo nel procedimento utilizzato. In questo modo una modifica genetica ottenuta per tentativi ed errori mediante innesti non porta, normativamente, ad un OGM, mentre un organismo ottenuto mediante la tecnica del DNA ricombinante è considerato, per legge, un OGM. Si deve, quindi, puntualizzare che, sotto l’aspetto scientifico, questa differenziazione normativa è completamente priva di significato e potrebbe essere legata unicamente ad una politica protezionistica delle aziende di prodotti fitosanitari di cui il vecchio continente, e l’Italia in particolare, è abbastanza ricco.^[16][25][26] In effetti, come riportato in una intervista alla senatrice Elena Cattaneo su Linkiesta [24], i maggiori avversari, in Italia, dei prodotti OGM sono proprio le aziende che producono fitofarmaci^[26] le quali vedrebbero ridurre i propri introiti dalla introduzione in agricoltura delle piante OGM (nel prossimo paragrafo si discuterà brevemente dei possibili vantaggi/svantaggi dell’uso agricolo degli OGM). Ma quale è il ruolo giocato dalle popolazioni Europee nell’indirizzare la politica dell’Unione e degli stati membri?  In realtà bisogna dire che i cittadini dell’Unione Europea non sono adeguatamente informati sull’aspetto scientifico degli OGM e risentono in gran parte delle leggende e dei miti propagandati ad arte da gente di spettacolo^[27] e da persone che hanno mitizzato i sapori delle epoche andate.^[28] Tra questi miti sono da ricordare quello delle biotecnologie contro natura, della alterazione del DNA umano per ingestione di piante OGM, della diffusione della resistenza agli antibiotici con conseguente incremento nella difficoltà a resistere ad alcune malattie, della riduzione della biodiversità (di cui si discuterà più avanti) e così via cantando.^[29] La scarsa preparazione scientifica associata ai miti anzidetti fa in modo che il cittadino EU prema sui governi affinché venga limitato l’uso di organismi geneticamente modificati in agricoltura. I governi colgono la palla al balzo e, per non perdere consensi, seguono l’umore del “popolo” abusando di un principio di precauzione che, come si intuisce da quanto scritto fino ad ora e come si comprenderà dalla lettura dei paragrafi seguenti, non ha alcun senso.

Agricoltura ed OGM

Al momento attuale l’uso di organismi geneticamente modificati in agricoltura è vietato in quasi tutta Europa. Solo Spagna e Portogallo hanno introdotto coltivazioni di mais OGM.^[30] Tuttavia, la ascientificità delle proibizioni normative in atto sia in Europa che in tantissimi paesi del globo terrestre è supportata dalla pubblicazione di numerosi studi che evidenziano l’efficacia economica ed ambientale nell’uso agricolo di piante geneticamente modificate. In Cina, per esempio, la coltivazione di cotone OGM (quello che viene indicato come “cotone Bt”, ovvero  modificato geneticamente con il gene del Bacillus thuringensis inserito nel vegetale per fargli produrre una tossina che lo rende resistente ai parassiti) ha portato benefici sia economici che ambientali. Infatti, studi condotti per la valutazione a breve^[31] e lungo termine ^[32] del cotone Bt sulla società Cinese dimostrano non solo che gli agricoltori che hanno introdotto questa pianta nella loro produzione hanno avuto un incremento di guadagni economici, ma hanno anche operato una riduzione nella quantità di fitofarmaci, dannosi per l’ambiente, usati nella loro pratica agricola. Il cotone Bt ha apportato benefici anche agli agricoltori Indiani;^[33][34][35] inoltre, impatti positivi, sia economici che ambientali, si sono avuti anche in alcuni paesi del Sud America (Brasile, Argentina e Paraguay) e negli Stati Uniti^[36][37][38] a seguito dell’introduzione della soia OGM. Nonostante la grande massa di dati sperimentali che attestano della positività dell’uso in agricoltura di piante OGM, un  lavoro molto recente pubblicato su Science Advances^[39] si pone in controtendenza rispetto a quanto finora riportato per gli Stati Uniti. In particolare, gli autori dello studio^[39] rivelano che mentre l’uso di mais OGM ha portato ad una riduzione della quantità di insetticidi ed erbicidi rispetto alla situazione antecedente al 1998, l’uso di soia OGM ha comportato sì una riduzione nella quantità di insetticidi, ma un incremento in quella di erbicidi. Gli autori del lavoro contestualizzano i loro dati evidenziando che l’incremento nell’uso di erbicidi conseguente alla coltivazione di soia OGM è dovuto all’aumento alla resistenza al glifosato^[40] da parte delle erbe infestanti.

Relazione tra organismi geneticamente modificati e biodiversità

Lo studio in merito all’aumento alla resistenza al glifosato da parte delle erbe infestanti^[39] è un interessante punto di partenza per discutere dell’argomento OGM–biodiversità, scopo del presente articolo. Infatti, il punto focale del predetto studio^[39] è che l’aumento della resistenza al glifosato da parte delle erbe infestanti è conseguente alla coltivazione di soia “Roundup® resistant”. Il Roundup® è un fitofarmaco a base di glifosato,^[40] la soia Roundup® resistant è un vegetale che non subisce danni da parte del glifosato. Nel momento in cui la soia Roundup® resistant viene coltivata, si può far gran uso di glifosato  per eliminare le erbe infestanti che competono con la soia per l’assunzione di nutrienti dal suolo. La velocità di riproduzione e crescita delle erbe infestanti consente una variabilità genetica molto elevata. Questo significa che, per effetto  degli errori casuali nella replicazione del DNA di cui si accennava in precedenza, è possibile che, tra le tante piantine infestanti, ne possa nascere qualcuna che sia resistente al glifosato. La conseguenza è che sono proprio queste ultime, più adatte a sopravvivere al citato erbicida, a prendere il sopravvento e a portare ad un uso sempre più massiccio di glifosato o di altre tipologie di erbicidi. In altre parole, la coltivazione della soia Roundup® resistant favorisce la biodiversità. Si tratta di un tipo di biodiversità economicamente dannosa e contro la quale bisogna applicare fitofarmaci dal forte impatto ambientale; ma il punto, per il momento, non è questo. Il punto è che l’uso di un sistema OGM  favorisce la biodiversità vegetale strettamente detta. Una situazione analoga, sebbene più utile sotto l’aspetto economico per gli agricoltori che decidono di farne uso, si verifica in tutti quei paesi in cui non sono validi i brevetti sulle piante OGM. Per esempio in India il cotone Bt prodotto dalla Monsanto è stato utilizzato per generare 137 differenti ibridi ognuno con proprietà ben specifiche.^[16] La possibilità di avere un numero di specie vegetali potenzialmente infinito mediante l’uso dell’ingegneria genetica ha consentito di salvaguardare tanti prodotti tipici^[16] come, per esempio, la papaya nelle Hawaii^[41] o il pomodoro San Marzano,^[42] prodotto tipico Campano. In altre parole, sulla base delle definizioni oggettive date in merito a biodiversità e sistemi OGM, si può concludere che gli organismi geneticamente modificati possono essere considerati come risorsa per la biodiversità, piuttosto che come un problema come da più parti propagandato.^[43][44][45]

Conclusioni

Gli organismi geneticamente modificati sono una risorsa per la biodiversità. Tuttavia, bisogna evidenziare che oltre ad una biodiversità economicamente conveniente, l’uso di coltivazioni OGM può generare una biodiversità vegetale contrastabile attraverso un uso progressivamente più massiccio di fitofarmaci potenzialmente dannosi per l’ambiente. Alla luce di questo, gli OGM devono essere condannati senza appello? La risposta è: certamente no. L’applicazione dell’ingegneria genetica all’agricoltura si inserisce nell’ambito di quella che è stata dichiarata in precedenza come “agricoltura sostenibile”. In altre parole, gli OGM devono essere pensati come complementari ai prodotti dell’agricoltura tradizionale (intensiva o meno) in modo da consentire la salvaguardia  sia dei prodotti tipici che di tutte le risorse ambientali non rinnovabili dalla cui “distruzione”, alla luce dei meccanismi che avvengono in natura, gli unici ad uscire sconfitti sono solo gli esseri umani.

Riferimenti

1. ^[1]argumentum ad populum (ricorso al popolo): è un tipo di fallacia di consistenza nella quale si afferma che una tesi sia corretta solo perché è sostenuta da un gran numero di persone.↩
2. ^[2]Manahan, Stanley E. Environmental Chemistry, Ninth Edition. CRC Press, 2009. ISBN 978-1420059205↩
3. ^[3]Conte, Pellegrino, Hans-Peter Schmidt e Giulia Cimò, “Research and Application of Biochar in Europe” (PDF) in Guo M., Z. He, M. Uchimiya (a cura di) Agricultural and Environmental Applications of Biochar: Advances and Barriers. Madison, WI: American Society of Agronomy, 2016.↩
4. ^[4]“Buone pratiche per l’agricoltura” in Gelso — GEstione Locale per la SOstenibilità ambientale. ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale). Web. <http://www.sinanet.isprambiente.it/gelso>↩
5. ^[5]“Tecniche colturali a basso impatto ambientale” (PDF) in Crea. Consiglio per la Ricerca in agricoltura e l’analisi dell’Economia Agraria. <sito-entecra.it>↩
6. ^[6]Briamonte, Lucia e Raffaella Pergamo (a cura di) I metodi di produzione sostenibile nel sistema agroalimentare (PDF). INEA (Istituto Nazionale di Economia Agraria), 2008. Ebook.↩
7. ^[7]“Biodiversità” in ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale). Web. <http://www.sinanet.isprambiente.it>↩
8. ^[8]Leakey, Richard, Roger Lewin La sesta estinzione. La vita sulla terra e il futuro del genere umano. Torino: Bollati Boringhieri, 2015.↩
9. ^[9]Liu, Chang, Meng Lu, Jun Cui e Bo Li “Effects of straw carbon input on carbon dynamics in agricultural soils: a meta-analysis” in Global Change Biology  vol. 20, nº 5 (2014): 1366–1381.↩
10. ^[10]Chappel, Michael Jahi Chappell, Liliana A. LaValle “Food security and biodiversity: can we have both? An agroecological analysis” in Agriculture and Human Values vol. 28, nº 1 (2011): 3–26.↩
11. ^[11]Schneider, Manuel K., Gisela Lüscher, Felix Herzog “Gains to species diversity in organically farmed fields are not propagated at the farm level” in Nature Communications nº5 (2014).↩
12. ^[12]Tuck, Sean L., Camilla Winqvist, Flávia Mota, Johan Ahnström, Lindsay A. Turnbull, Janne Bengtsson “Land-use intensity and the effects of organic farming on biodiversity: a hierarchical meta-analysis” in Journal of Applied Ecology vol. 51, nº 3 (2014): 746–755.↩
13. ^[13]“La diversità biologica è fondamentale per l’agricoltura e la produzione alimentare.” FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations).↩
14. ^[14]“Comunicazione della Commissione al Parlamento Europeo, al Consiglio, al Comitato Economico e Sociale Europeo e al Comitato delle Regioni” (PDF) Commissione Europea, 2010.↩
15. ^[15]Esquinas-Alcàzar, José “Biodiversità e sicurezza alimentare— Il trattato internazionale sulle risorse fitogenetiche“. Archivio Storico Ministero dell’Interno.↩
16. ^[16]Bressanini, Dario OGM tra leggende e realtà. Chi ha paura degli organismi geneticamente modificati? Bologna: Zanichelli, 2009. 978-8808062413↩
17. ^[17]De Duve, Christian Alle origini della vita. Torino: Bollati Boringhieri, 2011.↩
18. ^[18]“La biosfera e gli ecosistemi” (PDF), da Zanichelli Scuola <online.scuola.zanichelli.it>. Allegato a Saraceni, Silvia, Elvidio Lupia Palmieri Scienze Integrate Bologna: Zanichelli, 2010.↩
19. ^[19]Harari, Yuval Noah Da animali a Dèi. Milano: Bompiani, 2014. ISBN 978-8845275906↩
20. ^[20]Baima, Simona, Giorgio Morelli “Gai geni ai semi” (PDF) Roma: INRAN, 2010. Ebook. ISBN 978-8896597002↩
21. ^[21]Capocci, Mauro “golden rice” in Enciclopedia della Scienza e della Tecnica. Roma: Treccani, 2008. Web.↩
22. ^[22]Manuale MSD Merck Sharp & Dohme Corp., Web.↩
23. ^[23]“Direttiva del Consiglio del 23 aprile 1990 sull’emissione deliberata nell’ambiente di organismi geneticamente modificati (90/200/CEE)”↩
24. ^[24]Fuso, Silvano Naturale = Buono? Roma: Carocci Editore, 2016. ISBN 978-8843079230↩
25. ^[25]Baratta, Lidia “Perché gli OGM fanno paura” Linkiesta, 11 Ott. 2015. Web.↩
26. ^[26]“Elenco delle imprese produttrici di prodotti fitosanitari“.↩
27. ^[27]“Passaparola — OGM: tolleranza zero” Il Blog di Beppe Grillo, 22 Lug. 2013. Web.↩
28. ^[28]“Gli OGM in Europa” Slow Food. Web.↩
29. ^[29]OGM in agricoltura: le risposte alle domande più frequenti (PDF) Regione Lombardia — Consiglio Scientifico per le Biotecnologie in Agricoltura, Luglio 2004. Ebook.↩
30. ^[30]“OGM in crescita, ma solo in 28 Paesi del mondo: mappa e classifica 2014” GreenBiz, 29 gennaio 2015. Web.↩
31. ^[31]Pray & Ma “Impact of BT cotton in China” World Development, 29 (2001): 813-825 (PDF).↩
32. ^[32]Qiao, “Fifteen Years of Bt Cotton in China: The Economic Impact and its Dynamics” World Development, 70 (2015): 177-185.↩
33. ^[33]Qaim “Bt Cotton in India: Field Trial Results and Economic Projections” World Development, 31 (2003): 2115–2127↩
34. ^[34]Krishna & Qaim “Bt cotton and sustainability of pesticide reduction in India” Agricultural Systems, 107 (2012): 47-55.↩
35. ^[35]Subramanian & Qaim “Village-wide effects of agricultural biotechnology: the case of Bt cotton in India” World Development, 37 (2008): 256-267.↩
36. ^[36]van de Vield et al. “GM-Relates Sustainability: Agro–Ecological Impacts, Risks and Opportunities of Soy Production in Argentina and Brasil” (PDF) in Researchgate, 2009. Web↩
37. ^[37]Brookes, Graham, Peter Barfoot “GM Crops: The Global Economic and Environmental Impact – The First Nine Years 1996-2004” AgBioForum Vol. 8, nº2–3 (2005).↩
38. ^[38]Bonny “Genetically modified glyphosate-tolerant soybean in the USA: adoption factors, impacts and prospects. A review” Agronomy for Sustainable Development, vol 28, nº1 (2008): 21-32.↩
39. ^[39]Perry & al., 2016, “Genetically engineered crops and pesticide use in U.S. maize and soybeans” Science Advances, vol 2, nº8 (2016).↩
40. ^[40]Conte, Pellegrino “Il glifosato: pericolo per l’ambiente ma innocuo per l’uomo?” Laputa. 19 Mar. 2016. Web.↩
41. ^[41]“Papayas” GMO Compass, 27 Nov. 2006. Web.↩
42. ^[42]Gianessi, Leonard, Sujatha Sankula, Nathan Reigner “Tomato – Virus-Resistant Case Study” (PDF) National Center for Food and Agricultural Policy <ncfap.org> (2003).↩
43. ^[43]“Facciamo chiarezza sugli OGM” (PDF) – Civielle, 2014.↩
44. ^[44]“Current knowledge of the impacts of ganetically modified organisms on biodiversity and human health” (PDF) IUCN World Conservation Union, 2007.↩
45. ^[45]Garcia & Altieri “Transgenic Crops: Implications for Biodiversity and Sustainable Agriculture” (PDF) in Agroecology in Action <agroeco.org>, 2010.↩

L’approccio del risolvere un grande problema trovando le cose microscopiche che sono rotte ed aggiustarle è chiamato riduzionismo — se si vuole comprendere un sistema, bisogna scomporlo nelle parti che lo costituiscono. Il pensiero riduzionista ha dominato la scienza occidentale per secoli, aiutando l’occidente a tirarsi fuori dal pantano dell’età medievale. Il riduzionismo può essere una gran bella cosa. Essendo stato bambino all’epoca di Jonas Salk, sono immensamente felice di aver beneficiato di un prodotto della scienza riduzionista, ovveroil vaccino scoperto da lui (o da Albert Sabin, ma non ci addentriamo in questo argomento), invece di aver avuto un pediatra che facesse un rituale su me armato di ciondoli, feticci e interiora di capra per propiziarsi il demone della polio. Gli approcci riduzionisti alle scienze mediche hanno fornito vaccini, farmaci che bloccano fasi specifiche della replicazione virale e identificato precisamente quale parte di noi si guasta in moltissime malattie. È grazie al riduzionismo se, nel corso dell’ultimo secolo, la nostra aspettativa di vita è aumentata considerevolmente. Perciò, se si vuole comprendere la biologia del ciò che siamo […] l’approccio riduzionista fornisce regole del gioco piuttosto chiare: capire gli individuiche  formano la società; capire gli organi che costituisconogli individui, le cellule che formano gli organi e, scendendo fino alle fondamenta dell’intero edificio, capire i geni che danno istruzioni alle cellule su cosa fare. Questa prospettiva ha dato luogo a un’orgia di ottimismo riduzionista nella forma del progetto di ricerca più dispendioso storia delle scienze naturali, il sequenziamento del genoma umano.

Robert M. Sapolsky

Era il 2005 quando Robert M. Sapolsky scriveva nell’introduzione al suo Monkeyluv: and other essays on our lives as animals (che nella traduzione italiana de I Timoni – Castelvecchi editori  del 2014 suona così: L’uomo bestiale: come l’ambiente e i geni costruiscono la nostra identità) quanto ho appena riportato. Il suo elogio del riduzionismo è la base per evidenziare come ridurre il comportamento umano alla risultante lineare dei comportamenti dei geni contenuti nel DNA sia sbagliato. L’approccio più corretto è prendere in considerazione l’effetto combinato di geni ed ambiente. Insomma, usando un linguaggio più “pop”, la comprensione dell’uomo passa attraverso un approccio “olistico” che deve considerare tutto l’insieme, interno ed esterno, di ciò che caratterizza l’essere umano. Non sono un neurofisiologo né un osservatore del comportamento umano; non sono in grado di sostenere o controbattere le argomentazioni di Sapolsky nel suo campo. Per questo mi addentro nel campo che mi è più congeniale che è quello chimico. Indubbiamente scomporre un sistema complesso nelle sue singole componenti ha consentito l’enorme sviluppo scientifico degli ultimi 4 secoli. Se oggi sappiamo quante sono le forze che tengono insieme i nostri atomi e, nel loro complesso, l’insieme di atomi alla superficie terrestre, è perché qualcuno è andato a smontare la materia ed ha visto da cosa è composta.^[1] L’approccio riduzionista è quello che ha permesso lo sviluppo di tecniche analitiche come la cromatografia in fase liquida o quella in fase gassosa; la risonanza magnetica nucleare ad alta e bassa risoluzione, e tutta una serie di tecniche oggi riconosciute come incomparabili per la valutazione della qualità degli alimenti o per la loro tracciabilità (questo tanto per stimolare la corda più populista di chi si preoccupa di sapere se l’olio extravergine che usa è tunisino o viene fatto raccogliendo le olive dietro casa).^[2] Tuttavia, sebbene fin dagli albori della scienza ai giorni nostri ha prevalso l’idea che le proprietà di tutti i sistemi fossero comprensibili solo sulla base di una loro scomposizione nelle diverse componenti elementari e che la somma delle proprietà di ciascuna risultasse, in qualche modo, nelle proprietà dell’intero sistema, appare chiaro, oggi, che non è così. Usando un linguaggio matematico, si può dire che le proprietà dei sistemi complessi non sono una combinazione lineare delle proprietà delle singole componenti, quanto piuttosto la risultante delle loro interazioni non lineari.^[3] Le eventuali relazioni lineari debbono essere considerate solo come caso particolare di quello più generale che si inquadra nella già citata relazione non lineare.

Un esempio abbastanza banale è il principio di Le Châtelier: quando un sistema all’equilibrio chimico viene perturbato per effetto di un’azione esterna, il sistema reagisce in maniera da ridurre o annullare la sollecitazione stessa ristabilendo l’equilibrio.^[4] Per esemplificare questa definizione prendiamo un composto A che, in una soluzione, è in equilibrio con il composto B secondo l’equazione: nA = mB dove n e m sono i coefficienti stechiometrici. Il sistema sotto osservazione contiene due componenti (A e B) che interagiscono tra loro in modo tale che aumentando la concentrazione del reagente A, la reazione si sposta a destra producendo una maggiore quantità di prodotto B. Allo stesso modo introducendo una certa quantità di B, la reazione si sposta verso sinistra portando alla formazione di A. Pur sapendo che il sistema è fatto da due componenti le cui proprietà possono essere studiate indipendentemente le une dalle altre, non possiamo dire che il comportamento del sistema nella sua totalità sia dato dalla combinazione lineare della concentrazione delle singole componenti (la concentrazione è una proprietà intensiva^[5]). Infatti, è possibile dimostrare che la relazione che lega la concentrazione di A a quella di B all’equilibrio chimico è: [B]^m = k x [A]^n dove k è comunemente indicata come costante di equilibrio (la x indica semplicemente l’operazione di moltiplicazione). Possiamo concludere, da questo semplice esempio, che l’equilibrio chimico (croce di tutti gli studenti e delizia di tutti i docenti) non è altro che una proprietà delle soluzioni, emergente dalle interazioni non lineari delle proprietà (in questo caso la concentrazione) delle singole componenti della soluzione. La storia della scienza (e, nella fattispecie, della chimica in particolare) è ricca di esempi di questo tipo. Volendo considerare un caso più complesso si può citare l’allosterismo: «L’allosterismo rappresenta una delle modalità di regolazione della funzione di alcune proteine, di solito oligomeriche, […]; fra queste si ricordano l’emoglobina e numerosi enzimi».^[6] Originariamente proposta da Jaques Monod,^[7] la regolazione allosterica delle proteine consiste nel fatto che un piccolo metabolita si lega ad uno dei siti attivi della proteina modificandone la conformazione (ovvero la struttura tridimensionale) ed alterandone nel contempo le funzionalità (sia migliorandole, allosterismo positivo, che inibendole, allosterismo negativo).

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Schema esemplificativo di reazione allosterica negativa.

L’esempio più semplice è la regolazione allosterica positiva dell’emoglobina da parte della molecola di ossigeno. È noto che l’emoglobina è una proteina complessa costituita da quattro sub unità proteiche ognuna con un sito attivo che prende il nome di “gruppo eme”.^[8] Quando una molecola di ossigeno si lega al gruppo eme di una delle sub unità, la conformazione di questa sub unità si modifica secondo una modalità che potrebbe essere vista come una mano che si chiude a pugno dopo aver afferrato un oggetto. Le modificazioni conformazionali della sub unità suddetta modificano quelle delle altre sub unità che appaiono, quindi, nella nuova situazione come delle mani più aperte pronte ad afferrare un nuovo oggetto. Grazie a queste modificazioni conformazionali, la seconda molecola di ossigeno è in grado di legarsi al secondo sito attivo più velocemente di quanto abbia fatto la prima molecola di ossigeno. A seguito di questa seconda interazione, le sub unità ancora libere subiscono delle ulteriori modificazioni conformazionali aprendosi ancora di più e permettendo ad una terza molecola di ossigeno di legarsi ancora più velocemente rispetto alle prime due. La terza molecola di ossigeno induce dei nuovi cambiamenti conformazionali nell’ultima sub unità libera cosicché essa riceve l’ultima molecola di ossigeno con una facilità ancora maggiore rispetto alle precedenti. Da un punto di vista matematico l’allosterismo dell’emoglobina non è descrivibile mediante una relazione lineare, bensì attraverso una sigmoidale^[8]. Come nel caso dell’equilibrio chimico su descritto, anche l’allosterismo non può essere considerato semplicemente come la risultante di una combinazione lineare delle proprietà delle singole sub componenti di un enzima/proteina, quanto piuttosto come una proprietà emergente dalle loro interazioni non lineari. Tutta la chimica (dalla chimica organica, alla biochimica, alla chimica del suolo e così via) è ricca di sistemi complessi le cui proprietà emergono dalle interazioni tra le singole sub unità componenti. Come non ricordare, per esempio, la complessità del metabolismo in cui ogni singolo metabolita rappresenta solo un dente di un ingranaggio ben più complicato le cui caratteristiche non sono la somma di quelle dei singoli denti, ma da essi derivano. In questa ottica va inserito il concetto di vita vista come una proprietà che emerge dalle complesse interazioni occorrenti nei processi metabolici.^[9]

…conoscere le proprietà delle tessere di un puzzle non aiuta a comprendere il disegno contenuto nel puzzle, se non si riesce ad inserire ogni singola tessera nella giusta posizione dello schema del gioco.

Qual è dunque l’importanza del riduzionismo nell’ottica scientifica attuale? Nato come «concezione epistemologica che tende a formulare concetti e linguaggio di una teoria scientifica nei termini di un’altra teoria considerata più fondamentale»,^[10] il riduzionismo si è basato, a partire dal XVII secolo, “sull’ipotesi che tutta la realtà fisica possa essere in definitiva ‘ridotta’ (e spiegata) in termini di particelle materiali e dei loro movimenti”.^[10] L’idea che tutta la realtà fenomenologica potesse essere spiegata solo sulla base delle conoscenze delle caratteristiche delle singole componenti microscopiche è stata superata solo nel XX secolo quando ci si è resi conto che conoscere le proprietà delle tessere di un puzzle non aiuta a comprendere il disegno contenuto nel puzzle, se non si riesce ad inserire ogni singola tessera nella giusta posizione dello schema del gioco. Da qui la rilettura in termini di proprietà emergenti di tutti i concetti scientifici come, per esempio, il principio di Le Châtelier precedentemente discusso. Il riduzionismo deve essere, quindi, considerato come un approccio che consente non solo di conoscere i singoli dettagli della realtà fisica fino alle dimensioni microscopiche, ma anche in grado di riporre le varie sub componenti della stessa nella giusta posizione rispetto a tutte le altre in modo da poter riprodurre con accuratezza le proprietà macroscopiche dell’intero sistema rappresentato dalla realtà osservata. In questa ottica il giudizio (secondo la mia lettura, negativo) di Sapolsky in merito alla dispendiosità del progetto di ricerca sul genoma umano mi lascia molto perplesso. È pur vero che la conoscenza del genoma non risponde a tutte le domande che ci possiamo porre in merito al comportamento umano, ma è anche vero che attribuire ai geni la responsabilità di ogni cosa è solo una trovata di un giornalismo di bassa lega che deve fare business e vendere un prodotto a un pubblico le cui conoscenze scientifiche sono mediamente basse. Si tratta dello stesso pubblico che ha necessità di trovare delle correlazioni di causalità laddove esistono solo relazioni di casualità come nel caso dell’omeopatia^[11] e dell’autismo causato dai vaccini^[12] Mi trovo, invece, molto d’accordo sull’idea dell’interazione corredo genetico/ambiente nello sviluppo del comportamento umano in quanto questo modo di pensare si inserisce molto bene nel modello di riduzionismo emergentista di cui si è discusso fino ad ora.

Riferimenti

1. ^[1]Conte, Pellegrino “Il binario 9 e ¾ ovvero del perché non possiamo attraversare i muri come Harry Potter“. Laputa. 31-10-2015, Web.↩
2. ^[2]Rocco, Anna, Salvatore Fanali. “Tecnologie per il miglioramento della qualità e della sicurezza degli alimenti.” Istituto di Metodologie Chimiche. Consiglio Nazionale delle Ricerche. Web.↩
3. ^[3]Sapereaude, “Apologia del riduzionismo” Scienza di Frontiera. 8 Gen. 2012. Web.↩
4. ^[4]“Principio di Le Châtelier” chimica–online.it. Web.↩
5. ^[5]Longato, Bruno (PDF) “Le soluzioni” Dipartimento di Scienze Chimiche. Università degli studi di Padova. Web.↩
6. ^[6]Stefani, Massimo, Niccolò Taddei. Percorsi di Biochimica. Zanichelli, 2012.↩
7. ^[7]“Allosterìa” Enciclopedia Sapere.it↩
8. ^[8]“Una proteina in azione: l’emoglobina” in Berg, J.M., J.L. Tymoczko, L. Stryer Biochimica Zanichelli, 2003. ISBN: 88-08-07893-0↩
9. ^[9]Luisi, Pier Luigi Sull’origine della vita e della biodiversità. Mondadori Università, 2013. ISBN 9788861842953↩
10. ^[10]“riduzionismo” in Enciclopedia Treccani. Web.↩
11. ^[11]Conte, Pellegrino “Omeopatia, una pratica esoterica senza fondamenti scientifici” Laputa, 7 Mag. 2016.↩
12. ^[12]“Common Concerns“. Vaccine Safety. Centers for Disease Control and Prevention. <www.cdc.gov/vaccinesafety/concerns/autism.html>↩

Immagine copertina: skeeze/Pixabay.

Il contesto storico

10 (o 11, non si sa bene) Aprile 1755. Nasce a Meißen, in Germania, Samuel Hahnemann. Non tutti sanno di chi si tratti, ma basta una veloce ricerca in rete per scoprire che Samuel Hahnemann è colui che ha inventato l’omeopatia. La seconda metà del settecento e tutto l’ottocento hanno visto progressi scientifici e tecnologici senza pari; basti pensare che tra il 1777 ed il 1778 Lavoisier scopre il ruolo dell’ossigeno nella combustione e nella respirazione animale;^[1] tra il 1773 ed il 1780 Priestley scopre il ruolo delle piante nel purificare l’aria contaminata da anidride carbonica;^[1] nel 1775 Cavendish propone un esperimento per misurare la densità della Terra mentre nel 1784 scopre la composizione precisa dell’aria oltre a proporre una sintesi dell’acqua;^[1] nel 1783 i fratelli Montgolfier realizzano il sogno dell’uomo: il volo con la mongolfiera;^[2] nel 1800 Volta scopre la pila;^[3] tra il 1802 ed il 1810, Dalton enuncia la legge delle proporzioni multiple, la legge delle pressioni parziali ed introduce la teoria atomica;^[1] nel 1803 Berthollet dimostra “che il risultato di una trasformazione chimica è modificato dalle proporzioni relative delle sostanze messe a reagire, e dalle condizioni fisiche – temperatura, pressione, ecc. – in cui essa avviene”;^[1] nel 1804 Trevithick inventa la locomotiva a vapore su rotaia;^[4] tra il 1803 ed il 1824, Berzelius scopre il cerio, il selenio, il torio, isola il silicio, lo zirconio ed il tantalio e studia i composti del vanadio, oltre a formulare per primo la teoria dell’isomerismo;^[1] nel 1828, Wöhler per primo dimostra come un composto organico, ovvero un composto implicato nella vita, possa essere ottenuto dalla trasformazione di un sale inorganico, ovvero non coinvolto nei processi vitali, contribuendo ad abbattere la teoria della “vis vitalis”^[5] proposta dal suo maestro Berzelius;^[1] tra il 1814 ed il 1841 Avogadro pubblica i suoi lavori in cui dimostra che “volumi uguali di gas diversi, alla stessa temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di molecole”,^[6],oltre ad elaborare teorie sulla densità dei gas e la costituzione della materia;^[1] nel 1847, Semmelweis intuisce le cause della febbre puerperale e propone l’uso dell’ipoclorito di sodio per la disinfezione delle mani dei medici impegnati tra i reparti di ostetricia e di medicina legale;^[7] intorno al 1860 Cannizzaro contribuisce a rafforzare le ipotesi di Avogadro, scopre che l’idrogeno è una molecola biatomica e pubblica la reazione di dismutazione della benzaldeide che oggi è conosciuta come “reazione di Cannizzaro”.^[1]

In pratica, il periodo in cui Hahnemann svolge la sua attività di medico vede la nascita e lo sviluppo di teorie più o meno note, oggi ancora valide, molte attualmente inglobate in modelli di carattere più generale, altre del tutto scomparse. Tra queste ultime ricordiamo la teoria della “vis vitalis”^[5] elaborata da Berzelius, con la quale si tentava di spiegare l’origine della vita e la teoria della generazione spontanea^[8] che, nella prima metà del 1800, era sostenuta ancora da personalità come de Lamarck e Saint-Hilaire. Queste erano teorie valide nel contesto storico in cui furono sviluppate quando ancora non si sapeva dell’esistenza di forme di vita microscopiche e non si disponeva degli strumenti adatti per poterle riconoscere. La medicina era ancora agli albori come scienza e si basava essenzialmente sul fatto che le malattie erano intese come alterazioni degli equilibri tra i quattro umori (sangue, flemma, bile nera e bile gialla) e le quattro condizioni fisiche (caldo, freddo, umido e secco)^[9] Il ritorno all’equilibrio poteva essere assicurato solo attraverso pratiche che oggi noi chiameremmo magiche: purghe, unguenti, emetici e salassi. Era anche il tempo in cui il metodo scientifico, basato sulla sperimentazione e la riproducibilità, veniva ampiamente applicato in molti rami della scienza sebbene, molte volte, con estrema rudimentalità (sia di esempio la storia di Semmelweis ostracizzato dalla comunità medica a causa delle sue osservazioni sperimentali^[7]). Ed è stato proprio l’applicazione di un rudimentale metodo scientifico a portare Hahnemann all’elaborazione di quella che è indicata come “medicina omeopatica”.

Le origini dell’omeopatia

Nel tentativo di spiegare il significato di “malattia” e di “cura della malattia” in modo più efficace rispetto agli inefficienti riti magici che prevedevano purghe, unguenti, emetici e salassi, Hahnemann rielabora la teoria della “vis vitalis”^[5] introducendo il concetto di malattia intesa come una alterazione dello stato di salute causato da un “miasma”.^[10] Quest’ultimo viene considerato come una esalazione che altera il funzionamento della “vis vitalis” e, di conseguenza, le proprietà dell’organismo. Quando l’organismo tenta di opporsi spontaneamente all’aggressione del “miasma”, ottiene solo l’incremento della patologia. In altre parole, il “miasma” si identifica con una condizione progressivamente peggiorativa, non risolvibile spontaneamente, dello stato di salute.^[10] Il “miasma”, inoltre, non agisce allo stesso modo su tutti gli organismi. Individui diversi sviluppano un tipo di malattia il cui percorso dipende dal loro personale modo di essere. In altre parole, la malattia è indipendente dall’ambiente e relativo invece alla costituzione interna dell’individuo. Da ciò nasce la necessità della cura soggettiva, non valida per tutti, individuata solo attraverso una indagine “olistica” che tenga conto dell’interazione della “vis vitalis” con tutte le componenti dell’organismo malato.

A una tale conclusione Hahnemann giunge applicando su se stesso il metodo scientifico basato sulle osservazioni sperimentali. Infatti, per capire in che modo la corteccia dell’albero della china agisse nel riordinare il flusso della “vis vitalis” nell’organismo ammalato di malaria, egli si sottopone (da sano) ad una cura che prevede dosi progressivamente più elevate della predetta corteccia. All’aumentare delle dosi, Hahnemann osserva sintomi del tutto simili a quelli della malaria: debolezza, brividi e febbre.^[9] Quindi, se un individuo sano, che assume un dato rimedio, rivela i sintomi della malattia che viene debellata quando lo stesso rimedio è assunto da un individuo malato, ne viene che il modo migliore per eliminare le cause dell’alterazione alla “vis vitalis”, riportando l’organismo alle sue funzioni originali, è quello del “chiodo scaccia chiodo”, ovvero il rimedio deve indurre la stessa malattia che si intende sconfiggere. Da qui il termine “omeopatia” per indicare “il simile cura il simile” contrapposto ad “allopatia” in cui la malattia viene combattuta con rimedi che si oppongono alla stessa. Inoltre, Hahnemann suggerisce che più bassa è la concentrazione del principio che viene assunto dal malato e migliore è la sua efficacia, contravvenendo a quelli che erano i principi basilari della farmacologia ben noti anche nel suo tempo.^[9]  In particolare, egli suggerisce che per “attivare” la “vis vitalis” del rimedio è necessario effettuare diluizioni successive utilizzando il metodo della “succussione”, ovvero lo scuotimento sistematico delle miscele seguendo dei criteri che oggi definiremmo magici.^[9]

Il falso mito del riduzionismo scientifico

Oggi sappiamo che uno dei ruoli svolto dalla ventina di molecole ad azione antimalarica nella corteccia dell’albero della china è quello di inibire la sintesi di un enzima coinvolto nei processi di detossificazione del gruppo eme che si ottiene per effetto della “digestione” dell’emoglobina da parte dei parassiti che inducono la malaria. Infatti, il gruppo eme è tossico per questi parassiti. Essi dispongono di un enzima che distrugge l’eme rendendolo innocuo. Gli alcaloidi della corteccia dell’albero della china impediscono l’azione del predetto enzima e consentono all’eme di agire contro i parassiti stessi.^[11]

La conoscenza del meccanismo di azione degli alcaloidi della corteccia della china è stata resa possibile da un approccio riduzionista, ovvero dalla considerazione che un qualsiasi complesso chimico (dalla roccia, ad un organismo monocellulare, fino all’uomo) è fatto dall’interazione di tante parti ognuna della quali ha una ben precisa funzione. Quindi, se vogliamo sapere come funziona un determinato metabolita, innanzitutto dobbiamo isolarlo e purificarlo. Una volta purificato ne individuiamo la struttura e ne comprendiamo il ruolo biologico sulla base del principio di relazione tra struttura chimica ed attività biologica: una molecola che ha una certa struttura chimica ha solo quella particolare funzione biologica. Una qualsiasi variazione strutturale (per esempio un cambiamento di isomeria) altera la funzione biologica della molecola che, di conseguenza, non è più in grado di assolvere al suo ruolo nell’organismo.

Solo chi non è troppo addentro a fatti scientifici, come spesso capita quando si interloquisce con pseudo filosofi che pensano di conoscere il mondo meglio di chiunque altro, ritiene che i processi di riduzione di un complesso alle sue componenti sia perdere di vista l’organismo in tutta la sua complessità. Le argomentazioni “olistiche” sostenute dai fautori dell’omeopatia si possono riassumere nella banale affermazione che le proprietà di un organismo vivente non sono date dalla somma delle singole componenti che lo caratterizzano, ma sono qualcosa di più. In altre parole, ancora più banalmente, secondo i fautori dell’omeopatia è sempre valida la regola che 2 + 2 > 4 (Figura 5). Questa è una fallacia logica (oltre che ignoranza scientifica) che può essere confutata molto semplicemente facendo l’esempio dello studio delle proprietà dell’acqua.

L’acqua è una molecola di formula H₂O, ovvero è costituita da idrogeno ed ossigeno nel rapporto 2 : 1. L’idrogeno è un elemento della tavola periodica con numero atomico 1 e peso atomico di circa 1 u.m.a. (unità di massa atomica), l’ossigeno ha numero atomico 8 e peso atomico di circa 16 u.m.a. Queste informazioni, pur essendo basilari, non ci dicono assolutamente nulla in merito al ruolo svolto da idrogeno ed ossigeno nel modulare le proprietà dell’acqua. Per poter capire nei minimi dettagli il comportamento dell’acqua, abbiamo bisogno di un grado di conoscenza ulteriore. In altre parole abbiamo bisogno di sapere in che modo idrogeno ed ossigeno interagiscono tra loro. Per poterlo sapere abbiamo bisogno di introdurre gli orbitali atomici che si combinano a formare gli orbitali molecolari. Non è questa la sede per andare troppo nei dettagli. Basti sapere che l’utilizzo del formalismo degli orbitali molecolari consente di capire che la molecola dell’acqua ha una struttura tetraedrica in cui due vertici sono occupati dai due atomi di idrogeno ed altri due dai doppietti solitari dell’ossigeno. Il centro del tetraedro è occupato dall’ossigeno. Queste informazioni non sono ancora sufficienti a capire perché l’acqua ha il comportamento che noi conosciamo, ovvero perché, per esempio, il ghiaccio galleggia sull’acqua liquida. Il gradino di conoscenze successivo consiste nel capire in che modo le diverse molecole di acqua interagiscono tra di loro. Senza utilizzare troppi dettagli, si può dire che le molecole di acqua, ognuna occupante una certa porzione di spazio tridimensionale, si legano tra loro mediante legami ad idrogeno in modo tale da formare dei “clusters” (ovvero gruppi di molecole) fatti da tetraedri in cui una molecola di acqua centrale lega altre quattro molecole di acqua (via legami a idrogeno) disposte lungo i vertici di un tetraedro. Bastano queste informazioni a spiegare perché il ghiaccio galleggia? Non ancora. Abbiamo bisogno di un andare un gradino oltre le nostre conoscenze. Per poter spiegare la più bassa densità del ghiaccio rispetto all’acqua liquida, abbiamo bisogno di sapere quali sono le peculiarità del legame a idrogeno. Affinché un legame a idrogeno si possa formare, devono essere rispettati sia dei requisiti energetici che dei requisiti geometrici. Questi ultimi consistono nel fatto che il legame O-H (legame covalente) in una molecola di acqua deve essere allineato col legame H…O (legame a idrogeno) a formare un unico asse (geometria lineare del legame a idrogeno).^[12] Quando l’acqua si raffredda, la geometria lineare si deve conservare. Questo implica che le diverse molecole di acqua si dispongono in posizioni ben precise allontanandosi le une dalle altre ed aumentando, di conseguenza, lo spazio tra di esse con diminuzione della densità. Il risultato finale di tutta questa conoscenza è che il ghiaccio galleggia sull’acqua liquida e per questo nel 1914 il Titanic,^[13] non potendo violare il principio di incompenetrabilità dei corpi,^[14] è affondato.

Come si evince dalla complessa spiegazione appena riportata (schematizzata nella Figura 5), da nessuna parte del ragionamento basato su modelli scientifici è riportato che 2 + 2 è diverso da 4. Anzi, le proprietà dell’acqua solo apparentemente sembrano essere un miracolo. Esse non sono altro che il risultato emergente dalla complessità delle proprietà chimico fisiche delle singole componenti della molecola in cui ogni livello di conoscenza corrisponde alla semplice operazione matematica (2 + 2 = 4). È l’assenza di conoscenze, associata alla convinzione che le spiegazioni scientifiche siano intuitive (mentre tutte le spiegazioni scientifiche sono contro intuitive), a generare i mostri pseudo–scientifici che nella fattispecie si identificano con l’omeopatia.

Il falso mito della memoria dell’acqua

Non è un caso che l’acqua sia stata usata come esempio per evidenziare le fallacie cognitive di chi pensa che l’omeopatia sia la panacea di ogni male. Attualmente, non essendo più sostenibile la concezione di “vis vitalis”, i supporters dell’omeopatia si aggrappano all’idea che la struttura dell’acqua sia come un materasso memory-foam. In pratica, sulla base di lavori scientifici di cui si è dimostrata l’inconsistenza,^[15] viene affermato che la validità dell’omeopatia risiede nel fatto che la struttura dei “clusters” dell’acqua è modificata dalla presenza del principio attivo. L’impronta del principio attivo rimane inalterata nei processi di diluizione. L’alterazione della struttura dei “clusters” indurrebbe delle variazioni nei campi elettromagnetici generati dagli elementi che compongono l’acqua. Sono questi campi elettromagnetici che indurrebbero il processo di guarigione dell’organismo malato.^[15] A parte l’inconsistenza scientifica delle affermazioni anzidette (nessuna di esse è mai stata provata), proviamo a ragionare sulle alterazioni dei campi elettromagnetici.

Una tecnica analitica molto nota in chimica è la risonanza magnetica nucleare.^[16] Essa si basa sull’alterazione delle caratteristiche fisiche dei nuclei presenti nelle molecole grazie all’applicazione di campi magnetici aventi ben precise intensità. Senza entrare troppo nei dettagli che sono oltre gli scopi di questa nota, basti sapere che l’uso dei campi magnetici ad intensità variabile consente di monitorare la dinamica (ovvero il movimento) delle molecole di acqua in tutte le condizioni.^[17]. Se i “clusters” dell’acqua fossero come i materassi memory-foam, ovvero se la rete tridimensionale di legami a idrogeno fosse modificata dall’impronta del principio attivo, ci dovremmo aspettare dinamiche differenti delle molecole di acqua soggette alle deformazioni anzidette. Queste dinamiche si dovrebbero riflettere sulla velocità con cui un nucleo (nella fattispecie quelli degli atomi di idrogeno dell’acqua) cede la sua energia per effetto dell’interazione con i campi magnetici ad intensità variabile. Ed invece il modello matematico che descrive la velocità appena citata^[18]indica chiaramente che al tendere a zero della concentrazione di soluto (ovvero di un qualsiasi composto disciolto in acqua), l’acqua si comporta esattamente come se non avesse mai contenuto alcun soluto. Non c’è alcuna traccia della memory-foam, ovvero dell’impronta lasciata dal soluto nella rete tridimensionale dei legami a idrogeno. Questa riportata è solo una delle tante prove contro la memoria dell’acqua. Molte altre se ne possono trovare in letteratura e molti lavori pubblicati evidenziano gli errori commessi negli esperimenti a supporto della fantomatica memoria dell’acqua.^[15] Da dove nasce la fama della memoria dell’acqua? Dal fatto che l’industria omeopatica è molto remunerativa: i formulati omeopatici costano parecchio e possono essere considerati a ragion veduta un vero e proprio lusso. Individuare una pseudo spiegazione scientifica aiuta molto nel marketing e nella vendita di prodotti omeopatici incrementando, in questo modo, l’indotto economico e l’arricchimento di gente senza scrupoli che sfrutta la credulità della gente. Inoltre, la pseudo spiegazione ammanta di scientificità qualcosa che scientifico non è, mettendo in pace l’animo delle persone che temono le proprie paure e hanno necessità di rivolgersi all’omeopatia. A nulla vale l’avvertimento in base al quale un formulato omeopatico funziona meglio se si fa una vita sana. Se si fa una vita sana, ovvero alimentazione corretta senza eccessi e sana attività fisica, non c’è bisogno né di medicinali veri e propri né di formulati omeopatici. Neanche vale dire che in caso di malattia conclamata il formulato omeopatico coadiuva le cure più tradizionali dall’efficacia acclarata. Lavori di letteratura dimostrano chiaramente che l’attività dei formulati omeopatici è del tutto simile al placebo^[19] per cui, a parte influenzare l’approccio psicologico del paziente con la malattia, non hanno alcuna utilità medica.

Il falso mito dei miliardi di molecole nelle preparazioni omeopatiche

Ho già avuto modo di scrivere in merito al mito secondo cui i preparati omeopatici sono efficaci perché conterrebbero ancora miliardi di molecole di principio attivo.^[20] Tuttavia, come dicevano i nostri antenati “repetita iuvant”. Innanzitutto, l’affermazione secondo cui in un formulato omeopatico si “agitano” miliardi di molecole fa un poco a pugni sia con la presunta memoria dell’acqua che col fatto che un prodotto omeopatico non è considerato un farmaco vero e proprio. Forse chi fa questa affermazione non si rende neanche conto che contraddice se stesso. Se il formulato omeopatico contiene miliardi di molecole di principio attivo, allora, secondo chi afferma ciò, la sua presunta efficacia è dovuta al fatto che può essere considerato alla stregua di un farmaco vero e proprio. E se è così, perché i formulati omeopatici non sono soggetti alla stessa legislazione (nazionale ed internazionale) dei farmaci veri e propri secondo cui prima di essere immessi nel mercato essi devono superare dei test molto stringenti in merito alla loro tossicità? Se l’attività dei formulati omeopatici è dovuta alla presunta presenza di miliardi di molecole, perché c’è bisogno di trovare una spiegazione scientifica in merito alla memoria dell’acqua dal momento che sono i miliardi di molecole ancora presenti ad avere una qualche attività?

Ma veniamo al punto. Chi afferma che nei formulati omeopatici ci sono miliardi di molecole che si agitano, non dice una sciocchezza vera e propria. Sta semplicemente usando una parte dei fatti rigirandoli a proprio uso e consumo secondo delle abitudini che sono consolidate e riconosciute. In ambito scientifico si parla di “cherry picking”, ovvero, tra tutto ciò che mi serve, prendo solo le informazioni che fanno comodo al mio caso e mi consentono di avallare le mie idee. Si chiama anche “bias cognitivo”. Si tratta della nostra predisposizione a voler prendere in considerazione solo ed esclusivamente ciò di cui siamo già convinti. Questi sono errori in cui possono incorrere tutti. Tuttavia, chi si occupa di scienza è, in genere, più allenato delle persone comuni, che non hanno basi scientifiche, e sanno riconoscere, per lo più, queste fallacie. Ai fini esemplificativi sono costretto ad entrare in alcuni tecnicismi che spero di spiegare nel modo più semplice possibile senza appesantire un discorso già pesante e tecnico di suo.

Prendiamo in considerazione una soluzione acquosa satura^[21] di vitamina C (anche definito come acido ascorbico) che corrisponde ad una concentrazione di 1.87 mol/L ed indicata anche come 1.87 M.^[22] Diluiamo questa soluzione di acido ascorbico (che tecnicamente si chiama soluzione madre) in un rapporto 1 : 100 con acqua. Diluire 1 : 100 significa che preso 1 della soluzione madre aggiungo 99 di acqua. Naturalmente mi sto riferendo ai volumi, per cui 1 mL di soluzione madre viene addizionato con 99 mL di acqua. Quale sarà la concentrazione finale? È facile. Basta semplicemente dividere la concentrazione della soluzione madre per 100, ovvero il volume espresso in millilitri della soluzione finale. Quindi la nuova soluzione ha concentrazione 1.87 x 10^(-2) M. Andiamo avanti e diluiamo la nuova soluzione in rapporto 1 : 100. Si ottiene una soluzione la cui concentrazione è la centesima parte di quella iniziale, quindi: 1.87 x 10^(-4) M. Se continuiamo n volte, la soluzione finale avrà concentrazione 1.87 x 10^(-2n) M. Nel linguaggio usato dagli omeopati sto facendo le famose diluizioni CH, ovvero centesimali, per cui:

CH = 1.87 x 10^(-2) M

2CH = 1.87 x 10^(-4) M

………

nCH = 1.87 x 10^(-2n) M

Quale sarà il numero di molecole di acido ascorbico nella soluzione nCH? Si dimostra che il numero di molecole presente in una data soluzione si ottiene moltiplicando il numero di moli della sostanza per il numero di Avogadro,^[6] ovvero per un numero che è 6.022 x 10^23. Di conseguenza, il numero di molecole di acido ascorbico nella soluzione a concentrazione 1.87 x 10^(-2n) M sarà:

1.87 x 10^(-2n) x 6.022 x 10^23 molecole/L = 11.3 x 10^(23-2n) molecole/L

In pratica dopo 12 diluizioni centesimali (n = 12), si ottiene una soluzione che contiene 1.13 molecole per litro o, in soldoni, 1 molecola per litro. Ne viene che dopo 20 diluizioni centesimali (n=20), di fatto non c’è più nulla nella soluzione. Si tratta solo di solvente, ovvero di acqua.

Non voglio essere, però, così drastico e mi fermo a 5 diluizioni centesimali (n = 5). Il numero di molecole è 11.3 x 10^13 molecole/L. In effetti, nella soluzione 5CH ci sono 113000 miliardi di molecole per litro. Allora i fautori dell’omeopatia hanno ragione. Ci sono ancora miliardi di molecole in soluzione. Certo che ci sono! L’unico problema è che nel mondo biochimico (quello del quale dobbiamo tener conto quando si discute di salute umana) non conta il valore assoluto relativo al numero di molecole, ma la concentrazione delle stesse espressa in mol/L o M (si parla, in pratica, di effetto concentrazione). In altre parole 113000 miliardi di molecole corrispondono ad una concentrazione di 1.87 x 10^(-10) M. Cosa significa questo numero? Significa che ci sono circa 2 moli di acido ascorbico ogni 0.1 nL di acqua. ^[23] Questo corrisponde ad una concentrazione di 3.29 x 10^(-2) ppb,^[24] ovvero in un litro di acqua ci sono 3.29 x 10^(-2) g di acido ascorbico . Si può anche scrivere 3.29 cg o anche 0.329 mg (come si vede non è difficile giocare coi numeri). Se consideriamo che la dose minima giornaliera di acido ascorbico indicata nel Codex Alimentarius per evitare lo scorbuto è di 30 mg, ne viene che dovremmo bere circa 100 L di formulato omeopatico 5CH di acido ascorbico al giorno. Adesso, considerando che una giornata di veglia è fatta di 12 ore, possiamo concludere che dovremmo assumere almeno 8 L di formulato 5CH di acido ascorbico all’ora. Tuttavia, la dose letale media di acqua corrisponde all’assunzione di 5 L in una sola ora. Ciò comporta la morte fisica. Il gioco omeopatico vale, quindi, la candela?

Conclusioni

La medicina omeopatica fa parte della nostra storia scientifica. È stato un modo per cercare di dare spiegazioni in un momento preciso del nostro tempo, quando le conoscenze biochimiche erano ancora agli albori e la delucidazione del metabolismo umano di là da venire. Non si può far finta che non sia esistita, ma certamente lo sviluppo e l’evoluzione delle conoscenze scientifiche hanno reso obsolete le trovate metafisiche di Samuel Hahnemann. Molte altre teorie sono apparse e poi scomparse nel corso della storia della scienza ed oggi le ricordiamo solo per il ruolo che hanno svolto nel contesto storico in cui sono nate. L’azione del tempo le ha rese obsolete e prive di significato. Oggi l’omeopatia può essere considerata, senza tema di smentita, solo una pratica esoterica priva di ogni validità scientifica e come un ramo secco nell’immenso albero delle nostre conoscenze.

Riferimenti e note

1. ^[1]cfr. Thorpe (op. cit.)↩
2. ^[2](PDF) “Un po’ di storia aerostatica” Associazione Culturale Vincenzo Lunardi Lucca Balloon.↩
3. ^[3](PDF) “L’elettrochimica — Approfondimento 7.2” allegato online a Barbone, Sandro e Luigi Altavilla La Chimica Facile, Milano: Franco Lucisano Editore, 2014.↩
4. ^[4](PDF) “Richard Trevithick (1711–1883) and the Cornish Engine” Cornwall Council, 2011. Web.↩
5. ^[5]La “vis vitalis” è una forza metafisica che determina le proprietà strutturali e funzionali di ogni organismo. I patogeni responsabili delle malattie alterano la fluidità della “vis vitalis” e, di conseguenza, comportano alterazioni delle caratteristiche funzionali del corpo e le sensazioni sgradevoli associate alle malattie. Solo il mondo organico è caratterizzato dalla “vis vitalis” mentre è esclusa da quello inorganico. Mondo organico e mondo inorganico sono caratterizzate da chimiche differenti. La sintesi di Wöhler che converte isocianato di ammonio (un sale inorganico) in urea (un composto organico) è stato il primo esempio del superamento del concetto di “vis vitalis” legato alla incompatibilità tra chimica organica e chimica inorganica.↩
6. ^[6]Kotz J. C., P. M. Treichel, e J. R. Townsend. Chimica. 5ª ed. Napoli: Edises, 2013.↩
7. ^[7]Mastrantonio, Paola e Luigi Ravagnoli “Il caso Semmelweis. Un’esperienza teatrale tra scienza, epistemologia e storia” in Treccani.it – Scuola, Roma: Treccani Web.↩
8. ^[8]La teoria della generazione spontanea si basa sull’assunzione che la vita sorga spontaneamente da materiale inanimato di natura organica in quanto dotato di “vis vitalis”. La vita non può nascere spontaneamente dal materiale inorganico in quanto questo non è dotato della “vis vitalis”. Benché ancora sostenuta da alcuni, già all’inizio del XIX secolo la teoria della generazione spontanea era considerata obsoleta perché erano stati fatti esperimenti che dimostravano come la vita non potesse essere generata dal materiale organico in assenza di aria. Cfr. “La generazione spontanea non può esistere” (PDF) in Scienze Integrate, Zanichelli. Web.↩
9. ^[9]Garattini, Silvio. Acqua fresca? Tutto quello che bisogna sapere sull’omeopatia, Milano: Sironi editore, 2015.↩
10. ^[10]“Modello di salute e malattia secondo Hahnemann, Organon VI ed.” (PDF) Web.↩
11. ^[11]Dettagli e meccanismi di azione dei diversi alcaloidi antimalarici si possono trovare in un documento word scaricabile qui: .↩
12. ^[12]Chaplin, Martin “Hydrogen Bonding in Water” in Water Structure and Science, Web.↩
13. ^[13]De Conti, Luigi “Robert Ballard e la vera storia del ritrovamento del Titanic” Laputa, 24 Apr. 2013. Web.↩
14. ^[14]Conte, Pellegrino “Il binario 9 e ¾ ovvero del perché non possiamo attraversare i muri come Harry Potter” Laputa, 31 Ott. 2015. Web.↩
15. ^[15]Ball, Philip “The Memory of Water” Nature, 8 Ott. 2004. Web. [doi:10.1038/news041004-19] ↩
16. ^[16]Conte e Piccolo, (2007) “Solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy as a tool to characterize natural organic matter and soil samples. The basic principles” (PDF), Opt. Pura Apl. 40 (2): 215-226.↩
17. ^[17]Chi volesse approfondire può far riferimento ad un lavoro pubblicato su eMagRes: Conte e Alonzo (2013) “Environmental NMR: Fast-field-cycling Relaxometry“, eMagRes 2: 389–398.↩
18. ^[18]Conte (2015) “Effects of ions on water structure: a low-field 1H T1 NMR relaxometry approach” Magnetic Resonance in Chemistry 53: 711–718.↩
19. ^[19]Shang, Huwiler-Müntener, Nartey, Jüni, Dörig, Sterne, Pewsner, Egger (2005) “Are the clinical effects of homoeopathy placebo effects? Comparative study of placebo-controlled trials of homoeopathy and allopathy” The Lancet 366: 726-732 ()↩
20. ^[20]Conte, Pellegrino “Sulle dichiarazioni della SIOM…” Scetticamente, 1 Nov. 2015. Web.↩
21. ^[21]Una soluzione si dice satura quando il soluto ha raggiunto la sua concentrazione massima nel solvente ed aggiunte successive determinano la precipitazione del soluto.↩
22. ^[22]M sta per molarità ed è un modo di esprimere la concentrazione del soluto in un solvente. Corrisponde al numero di moli (mol) di soluto per unità di volume di soluzione espresso in litri (L). La mole, per convenzione internazionale, corrisponde alla quantità di sostanza contenuta in 0.012 kg dell’isotopo 12 del carbonio. Operativamente, per calcolare il numero di moli si divide il peso della sostanza di interesse, espresso in grammi, per il suo peso formula (o peso molecolare, nel caso di molecole) espresso in g/mol.↩
23. ^[23]Il simbolo nL sta per nanolitro e corrisponde alla miliardesima parte del litro.↩
24. ^[24]Il simbolo ppb indica le parti per miliardo. È un modo di esprimere la concentrazione non più in uso nel sistema internazionale (SI) pur essendo rimasto nel linguaggio tecnico di laboratorio. Se si prende un oggetto e lo si divide in un miliardo di pezzettini, uno solo di essi corrisponde ad una parte sull’intero miliardo. Nel nostro caso 1 ppb corrisponde ad 1 microgrammo (µg) di acido ascorbico per Litro di acqua.↩

Bibliografia

• Thorpe, Edward Storia della chimica (PDF) Torino: S.T.E.N, 1911 (Liber Liber/Progetto Manuzio).

Dettagli molto più approfonditi e di carattere didattico sulla storia della scienza possono essere trovati sia in Thorpe che nei seguenti testi:

• Bryson, Bill Breve storia di quasi tutto Milano: Guanda, 2014.
• Asimov, Isaac Breve storia della biologia. Bologna, Zanichelli, 1969.
• Asimov, Isaac Breve storia della chimica. Bologna, Zanichelli, 1968.
• Asimov, Isaac. Il libro di fisica. Milano: Mondadori, 1984

Immagini

Copertina: frolicsomepl/Pixabay

1. Ritratto di Samuel Hahnemann, olio su tela. Commons.
2. Incisione del 1958, British Rail Museum/Commons.
3. J. Royan, Varanasi (India) 2005 [CC-BY-SA 3.0] Commons.
4. da Franz Eugen Köhler, Köhler’s Medizinal-Pflanzen, 1897. Commons.
5. © Pellegrino Conte/Laputa, 2016.
6. M. Almagro Rivas, 2016 [CC-BY-SA 4.0] Commons.
7. cromolitografia, 1850 c.a  [CC-BY-SA 4.0] Wellcome Images.

Oggi sembra che vada di moda essere innocentisti o colpevolisti in campo agricolo. Mi spiego. C’è una vasta schiera di persone che si oppone, in modo a dir poco religioso, contro i fitofarmaci, mentre altre, sempre religiosamente, si pongono a favore del loro uso. In realtà, nessuno dei due estremi è quello corretto. Non basta dire «i fitofarmaci tout court sono nocivi», oppure «cosa vuoi che sia? La loro concentrazione è al di sotto dei limiti previsti per legge». Le cose sono più complicate di quello che si pensa e vanno contestualizzate.

Cominciamo col dire che attualmente la popolazione mondiale ammonta a 7 miliardi di persone, nel 2050 sarà di almeno 10 miliardi e per il 2100 ancora di più. La superficie terrestre in grado di supportare l’attività agricola diminuisce progressivamente in funzione del fatto che parte dei suoli arabili diviene sede per le abitazioni e le infrastrutture. Da ciò consegue che l’uso di fitofarmaci diventa necessario se si vuole produrre alimenti per una popolazione in aumento esponenziale su una superficie agricola in costante riduzione. L’agricoltura di ogni tipo (sia quella intensiva che fa uso di fitofarmaci che quella biologica che, invece, solo apparentemente non fa uso di fitofarmaci) è a forte impatto ambientale perché non solo accelera l’erosione dei suoli innescando i processi di desertificazione, ma contamina anche acqua ed aria, attraverso l’immissione di sostanze nocive (per esempio i principi attivi dei fitofarmaci stessi o i loro prodotti di degradazione) la cui attività influenza la vita non solo delle piante ma anche della micro, meso e macro fauna. A questo scopo l’unico modo di produrre alimenti per la popolazione mondiale in costante aumento è quello di far uso di pratiche agricole sostenibili, ovvero di pratiche che facciano uso oculato delle conoscenze scientifiche accumulate negli anni in merito all’attività di tutti i composti usati in agricoltura ed in merito ai meccanismi di erosione e contaminazione (non fa certamente parte del bagaglio di conoscenze scientifiche l’agricoltura biodinamica che, di fatto, non è altro che un’enorme sciocchezza. Ma questo merita altro approfondimento).

È in questo ambito che va inquadrato il discorso sul glifosato, principio attivo del noto fitofarmaco chiamato “Roundup” brevettato all’inizio degli anni 70 del XX secolo dalla Monsanto, azienda chimica statunitense, oggi ritenuta capziosamente come il satana industriale nemico dell’ambiente. Il glifosato è un erbicida la cui azione è quella di inibire gli enzimi coinvolti nella biosintesi degli amminoacidi fenilalanina, triptofano e tirosina (due di essi, fenilalanina e triptofano, sono essenziali per l’uomo e possono essere assunti solo attraverso la dieta) oltre che di composti quali acido folico, flavonoidi, vitamina K e vitamina E importanti metaboliti vegetali. Proprio perché i complessi enzimatici coinvolti nell’azione del glifosato sono tipici delle piante, si è sempre ritenuto che tale erbicida fosse innocuo per gli animali, in particolare l’uomo. Ed invece studi recenti sembrano dimostrare che il glifosato può essere causa dei linfomi non-Hodgkin (ovvero di una classe di tumori maligni del tessuto linfatico),^[1][2] sebbene studi epidemiologici completi non siano stati ancora fatti; interferisce in vitro con la trasmissione dei segnali del sistema endocrino;^[3][4] provoca danni al fegato ed ai reni dei ratti attraverso la distruzione del metabolismo mitocondriale;^[5] sequestra micronutrienti metallici come zinco, cobalto e manganese (cofattori enzimatici in molte reazioni metaboliche) producendo, quindi, danni metabolici generali specialmente a carico delle funzioni renali ed epatiche.^[6] Tutti gli studi citati (molti altri sono elencati in Myers et al.^[7]) si basano su esperimenti condotti o in vivo o in vitro ma facendo uso di quantità molto elevate di glifosato. Ma cosa significa molto elevato? Quali sono le quantità di glifosato che possono portare problemi alla salute umana? Qui già iniziano le prime contraddizioni. La EPA Statunitense ha stabilito che la quantità di glifosato massima nell’organismo debba corrispondere a 1,75 mg per kg al giorno. Significa che un americano dalla corporatura media di 80 kg può assumere ogni giorno 140 mg di glifosato. Però se lo stesso americano venisse in Europa si ritroverebbe con un livello di glifosato nel suo organismo molto più alto di quello consentito. Infatti, la legislazione adottata dalla Comunità Europea prevede un contenuto massimo di glifosato pari a 0.3 mg per kg al giorno, ovvero l’individuo di cui sopra può assumere un massimo di 24 mg di glifosato al giorno. È anche vero, però, che attualmente la Comunità Europea sta valutando l’innalzamento del limite a 0,5 mg per kg al giorno, ma resta, comunque, una quantità molto al di sotto di quella ammessa negli Stati Uniti dove l’ammontare di glifosato usato in agricoltura è passato da 4 milioni di kg del 1987 a 84 milioni di kg nel 2007.^[7] Perché ci sono differenze nei limiti di glifosato che un essere umano può assumere ogni giorno? Bisogna dire che i limiti di assunzione vengono autorizzati da enti governativi differenti (USA ed EU, nella fattispecie) che basano le loro decisioni sulla letteratura disponibile. Il problema del glifosato, però, è che la letteratura usata non è quella costituita da lavori scientifici resi pubblici dagli studiosi che si occupano di tale erbicida.^[7] I riferimenti usati dagli enti governativi sono documenti forniti dalle aziende private produttrici di fitofarmaci che contengono solo risultati relativi a studi secretati (ovvero soggetti al segreto industriale). A quanto risulta, invece, la letteratura più tradizionale, quella che è pubblica, suggerisce che il limite massimo ammissibile di glifosato in un organismo umano dovrebbe essere di circa 0,03 mg per kg al giorno, ovvero ben 10 volte in meno rispetto a quanto previsto dalla Comunità Europea e circa 60 volte in meno rispetto a quanto consigliato dalla Statunitense EPA. A chi credere? Agli enti governativi o alla letteratura scientifica? La realtà è che mancano studi epidemiologici completi per poter stabilire con esattezza quali siano i limiti ammissibili per il glifosato. Anche i lavori resi pubblici dagli specialisti del settore sono, in qualche modo, incompleti e vanno presi con molta attenzione e senso critico. È per questo che sarebbe meglio applicare il principio di precauzione fino a quando la quantità di dati disponibili in letteratura non consentirà di arrivare a comprendere con precisione quali sono i reali effetti del glifosato sulla salute umana.

Di certo le persone più esposte ai danni dell’erbicida sono i lavoratori del settore agricolo^[8]. Solo in subordine risultano esposti i consumatori. Questo perché i controlli sulla quantità di fitofarmaci e loro residui sui prodotti alimentari sono abbastanza stringenti. In ogni caso, per prevenire la presenza di glifosato e suoi residui negli alimenti (in realtà non solo di tale erbicida, ma di tutti i possibili fitofarmaci dannosi o potenzialmente tali per la salute dell’uomo) occorre utilizzare una corretta pratica agricola. Nel caso specifico del glifosato, la corretta pratica agricola consiste nell’applicazione di tale erbicida o in fase di pre-semina o in fase di post-raccolta (ovvero nei momenti in cui il suolo viene lasciato “riposare” tra un raccolto e l’altro) e non come attualmente in voga in fase di pre-raccolta. Infatti, è noto da tempo^[7] che il glifosato viene intrappolato dalla sostanza organica dei suoli^[9][10] e successivamente degradato dalla fauna microbica in composti meno impattanti sulla salute umana.^[11] Al contrario, nelle applicazioni in “tarda stagione” (ovvero poco prima della raccolta) non si dà il tempo al glifosato di poter essere degradato, con la conseguenza che l’erbicida (o suoi sottoprodotti tossici) possono essere individuati all’interno degli alimenti.^[7]

Conclusioni

1. L’uso dei fitofarmaci, e del glifosato in particolare, è reso necessario per ottimizzare la produzione agricola in un sistema, quello terrestre, che vede un sovrappopolamento con conseguente riduzione delle superfici arabili
2. Non ci sono dati certi in merito alla tossicità del glifosato sulla salute umana se non nei casi particolari relativi ai lavoratori del settore agricolo che sono esposti a forti dosi dell’erbicida durante la loro attività lavorativa
3. Non applicazioni pre-raccolta, ma pre-semina o post-raccolta dovrebbero essere effettuate per minimizzare la quantità di glifosato (e suoi residui) all’interno dei prodotti destinati ai consumatori finali
4. Un incremento della ricerca in ambito fitofarmacologico è necessario per individuare gli effetti dei fitofarmaci, in generale, e del glifosato, in particolare, sulla salute umana. Studiare il glifosato, però, richiede laboratori attrezzati e studiosi preparati. Tutto questo ha un prezzo. Se le comunità dei consumatori vogliono avere informazioni più approfondite e dettagliate sul ruolo del glifosato sulla salute umana, è bene che investano in questo tipo di ricerca. Investimenti nella ricerca dovrebbero essere finanziati anche dalle aziende produttrici di fitofarmaci in modo chiaro e non soggetto a segreto industriale. Solo in questo modo tutti (dai consumatori alle grandi aziende agricole e non) possono trarre vantaggi dalla ricerca scientifica.

Riferimenti

1. ^[1]Schirasi and Leon, Int. J. Environ. Res. Public Health, 2014, 11(4): 4449-4457↩
2. ^[2]Associazione Italiana Ricerca sul Cancro: http://www.airc.it/tumori/linfoma-non-hodgkin.asp↩
3. ^[3] Thongprakaisang et al., Food Chem. Toxicol. 2013, 59C: 129-136↩
4. ^[4]Romano et al., Arch. Toxicol. 2012, 86(4): 663-673↩
5. ^[5]Mesnage et al., Food Chem. Toxicol. 2015, 84: 133-153↩
6. ^[6]Kruger et al., J. Environ. Anal. Toxicol., 2013, 3: 1000186↩
7. ^[7]Myers et al., Environ. Health, 2016, 15: 19- 31↩
8. ^[8]Schinasi et al., Int. J. Environ. Res. Public Health, 2014, 11(4): 4449-4527↩
9. ^[9]Piccolo et al., J. Agric. Food Chem., 1996, 44:  2442-2446↩
10. ^[10]Day et al., Environ. Technol., 1997, 18: 781-794↩
11. ^[11]Shushkova et al., Microbiology, 2012, 81(1): 44–50↩

 

Quando Newton formulò il linguaggio che oggi conosciamo come “fisica classica”, dettò le regole per la comprensione del moto dei corpi. Queste regole consentono di prevedere lo stato di un corpo in qualsiasi istante di tempo. Ovvero, se il moto di un corpo è di un certo tipo (per es. rettilineo, uniforme o anche accelerato, oppure parabolico etc etc etc), le equazioni in grado di descrivere lo stato del sistema permettono di prevedere dove si trova il corpo al tempo t, al tempo t-1 o anche al tempo t+1. Allo stesso modo si può prevedere la sua quantità di moto, il valore della sua energia cinetica e così via di seguito. Grazie alla formulazione fisica elaborata da Newton, è stata matematizzata ogni osservazione macroscopica, inclusa quella che ci consente di vedere che ogni oggetto viene attratto verso il centro della Terra. La fisica classica è stata in grado, ed ancora lo è, di prevedere il moto dei pianeti e di ipotizzare l’esistenza di masse celesti laddove non era, ed è, possibile osservarne. Il fulcro della fisica classica è proprio questo, ovvero l’aver ipotizzato l’esistenza di una forza, detta di gravitazione, grazie alla quale è stato possibile prevedere il comportamento di tutti i corpi celesti. Adesso usciamo per un momento dall’argomento e tracciamo una immagine mentale molto semplice. Ovvero, immaginiamo di essere al centro di una stanza e di sollevare un secchio. Cominciamo a ruotare velocemente su noi stessi. Cosa osserviamo? Il secchio rimane attaccato a noi grazie all’azione della nostra mano a sua volta attaccata al nostro braccio. In altre parole, il secchio non si allontana da noi, perché lo teniamo saldamente con la mano. Ritorniamo, adesso, nello spazio ed al moto dei pianeti. Nessuno di essi è in grado di allontanarsi dal Sole, ma tutti si muovono seguendo delle orbite particolari in modo da risultare attaccati al Sole come a noi rimane attaccato il secchio dell’immagine precedente. Ma mentre è facile capire come mai il secchio rimane vicino a noi, non è altrettanto facile capire come mai i pianeti rimangono attaccati al Sole. Quali sono le braccia che trattengono i pianeti? In altre parole, qual è la natura della forza gravitazionale? Sebbene la fisica di Newton sia stata in grado di consentire le previsioni anzidette, non è mai stata in grado di rispondere alle domande: come è fatta la gravitazione? Perché i corpi celesti sono attratti tra loro? Cosa li spinge gli uni verso gli altri?

È qui che entra in gioco A. Einstein con la sua teoria della relatività. Fino all’inizio del ventesimo secolo, tutta la fisica si basava sull’uso di un linguaggio matematico che prendeva in considerazione solo le tre dimensioni dello spazio. Ovvero, tutta la fisica era costruita sull’assunzione che un qualsiasi corpo dotato di massa si muovesse lungo uno qualsiasi degli assi cartesiani che abbiamo imparato a conoscere fin da piccoli, o nello spazio da essi definito. Einstein per primo osò immaginare che alle tre dimensioni spaziali dovesse essere aggiunta una quarta dimensione: quella temporale. La sua assunzione si basava sulla considerazione che quando noi ci muoviamo, lo facciamo non solo nello spazio, ma anche nel tempo. In altre parole, se devo andare in aeroporto, vado in stazione, salgo sul treno e (dopo un tempo t) mi trovo a destinazione. Mi sono, quindi, mosso non solo lungo la terna di assi cartesiani, ma anche lungo un asse temporale. Se noi includiamo la dimensione tempo nel sistema di coordinate spaziali, non facciamo altro che generare un nuovo sistema di coordinate che ci consente di descrivere sia il moto di un corpo nello spazio che nel tempo. È intuitivo che una operazione del genere consente di dire che come si va avanti ed indietro nello spazio, si può andare avanti ed indietro anche lungo l’asse del tempo. Tuttavia, esistono princìpi che consentono di escludere i viaggi indietro nel tempo . Non è questo, però, lo scopo della nota. Il sistema di coordinate spazio-temporali può essere usato per riformulare la fisica classica. Ed è ciò che, nel 1916, A. Einstein ha fatto. Senza entrare nei dettagli, basti sapere che questo sistema di coordinate può essere immaginato come una rete invisibile in cui sono intrappolati tutti gli oggetti che compongono il nostro universo. Come una rete viene deformata quando un pesce si inserisce tra le sue maglie, allo stesso modo i corpi celesti deformano lo spazio–tempo, ovvero la rete fatta dalle 4 dimensioni precedentemente descritte. L’intensità delle deformazioni dipendono dalla massa dei corpi celesti stessi: più è grande il corpo, più profonda è la deformazione.

Usciamo di nuovo dal tema per generare un’altra immagine mentale. Immaginiamo di tendere un lenzuolo. Immaginiamo, ora, di poggiare un oggetto come un libro al centro del lenzuolo. Cosa accade? Semplicemente che il libro deforma il lenzuolo. E se lasciassimo scivolare una palla? Beh, ci accorgeremmo che la palla comincerebbe a girare intorno al libro fino a che non si esaurisce la forza con cui l’abbiamo spinta. A quel punto la palla cade sul libro. Ritorniamo in tema. Le deformazioni dello spazio–tempo dovute ai corpi celesti sono l’equivalente della deformazione del lenzuolo per effetto del libro. Il Sole, molto più grande dei pianeti, deforma lo spazio–tempo esattamente come fanno anche i pianeti. Il punto è che l’entità della deformazione dovuta al Sole è molto più ampia di quella dei pianeti, per cui questi, come la palla dell’esempio più sopra, tendono a cadere verso il sole seguendo le traiettorie che noi abbiamo chiamato orbite. La forza di gravità, quindi, altro non è che un parametro che noi usiamo per descrivere il comportamento dei corpi che scivolano gli uni verso gli altri a causa della deformazione dello spazio–tempo generata dalla massa dei corpi in esame. E cosa c’entrano le onde gravitazionali in tutto questo?

Facciamo un passo indietro e ricordiamo che tutti i corpi deformano lo spazio–tempo. I corpi più piccoli tendono a cadere nella buca, ovvero la deformazione spazio–temporale, generata dai corpi più grandi fino a che entrambi non si “toccano”. L’avvicinamento dei corpi piccoli a quelli più grandi avviene con moto accelerato man mano che diminuisce la distanza tra di essi. È intuitivo, infatti, che la palla che cade verso il libro dell’esempio fatto prima, lo farà accelerando man mano che si avvicina al corpo più grande, ovvero al libro. Nel loro movimento accelerato i corpi, che sono dotati di massa, non solo generano delle deformazioni, ovvero delle buche, ma tendono anche a generare delle “increspature”. Tanto per dare un’idea usando una super semplificazione. Avete mai provato ad usare l’aspirapolvere su un tappeto? Ebbene, se lo fate, vi accorgerete che andando avanti ed indietro, l’aspirapolvere tende a increspare il tappeto. Ecco, lo spazio–tempo è come il tappeto, i corpi celesti sono come l’aspirapolvere. Le increspature sono generate dal moto dei corpi celesti nella rete spazio–temporale in cui essi sono immersi. Il comportamento di queste increspature è simile a quello delle onde luminose, per questo motivo si usa il termine “onde” per descriverle. Dal momento che sia le deformazioni che le increspature spazio–temporali dipendono sia dalla massa che dalla velocità con cui i corpi si muovono, le “onde” suddette vengono aggettivate come “gravitazionali”. L’intensità di queste onde è generalmente troppo piccola per poter essere rilevata. Solo corpi molto più grossi del nostro Sole possono generare onde gravitazionali misurabili.

La recente scoperta delle onde gravitazionali  si riferisce al fatto che due buchi neri, oggetti celesti tra i più “massicci” tra quelli conosciuti, sono “caduti” l’uno sull’altro generando un oggetto ancora più “massiccio”. La combinazione tra le deformazioni spazio–temporali dei due buchi neri in fase di avvicinamento con un moto accelerato, ha generato onde gravitazionali la cui intensità è stata misurata dai rilevatori LIGO e VIRGO. L’importanza della scoperta diretta delle onde gravitazionali è lasciata alle bellissime parole di Licia Troisi, una astrofisica Italiana: «ora è possibile studiare l’Universo in una nuova banda, non più solamente la luce visibile (l’ottico) o le alte energie. In sintesi, non possiamo più misurare solo l’emissione elettromagnetica dei corpi celesti. Adesso possiamo misurare anche l’emissione gravitazionale, aprendo un campo completamente nuovo di indagine. E questo significa chissà quanti altri misteri da spiegare, quante altre scoperte che ci attendono».

Letture consigliate

Accesso al binario 9 ¾ alla stazione di King’s Cross, Londra: per accedervi bisogna passare attraverso un muro.
(M. Süßen/Commons CC–BY–SA–3.0)

Quanti di noi non hanno sognato le avventure di Harry Potter da quando nel 1997 la Rowling ha pubblicato il primo della serie di libri che hanno avuto tanto successo? Si tratta delle avventure di un mago, Harry Potter appunto, che si inquadrano nella classica disfida tra bene e male. Fin da subito ci si immerge in un mondo fatato grazie al quale si può sognare ad occhi aperti. Certo nessuno si illude più di tanto. Tutti sanno che le motociclette non possono volare, che non è possibile che un essere umano possa inforcare una scopa ed usarla come mezzo di trasporto volante, oppure che gli alberi si muovano o i ragni parlino. Ma più di ogni altra cosa, tutti sanno che non è possibile attraversare i muri come quello che i protagonisti delle storie della Rowling si trovano ad attraversare quando devono prendere il treno per andare nella famosa scuola di Hogwart.

Che noi non possiamo attraversare gli oggetti (ed i muri in particolare) è un fatto acclarato. Se ci provassimo non faremmo altro che procurarci un qualche tipo di trauma. Lo impariamo fin da piccoli quando cominciamo a camminare e cominciamo a dare le prime capocciate ai muri nel tentativo di andare dove non è possibile. Però sarebbe bello poter attraversare un corpo! Si eviterebbero tanti incidenti mortali. Potrebbe essere utile, per esempio, quando si attraversano le strade a Palermo. Lo si farebbe senza patemi, senza temere in ogni istante di essere investito da qualche automobilista indisciplinato (ed a Palermo la media degli automobilisti è indisciplinata!). Fin da quando andiamo a scuola ci viene spiegato che esiste un principio fondamentale della fisica che consiste nella incompenetrabilità dei corpi, ovvero i corpi (oggetti fisici che occupano uno spazio e sono costituiti da massa) non possono penetrare l’uno nell’altro: un corpo può occupare tutto lo spazio possibile eccetto quello occupato da un altro corpo. Sembra un fatto ovvio, cioè del tutto intuitivo: se io sono un oggetto dotato di massa e occupante una porzione di spazio, non posso trovarmi nella porzione di spazio occupata da un altro corpo dotato anche esso di massa. Quello che non ci viene detto a scuola è che la spiegazione del principio di incompenetrabilità dei corpi, benché antichissimo, è stato compreso appieno solo all’inizio del XX secolo.

Cosa è accaduto tra la fine dell’ottocento e la prima metà del ‘900 per permetterci di capire, dopo millenni, il meccanismo alla base della impenetrabilità dei corpi? C’è stata una vera e propria rivoluzione scientifica che oggi conosciamo come “rivoluzione quantistica”, ovvero è nata la meccanica quantistica (MQ). La meccanica quantistica è un complesso insieme di conoscenze attraverso cui si cerca di spiegare il comportamento dei sistemi microscopici. Nasce per opera di un gruppo di scienziati che tutti assieme, ma indipendentemente gli uni dagli altri, realizzarono che le leggi di Newton (che oggi tutti conosciamo come meccanica classica) non erano applicabili nel mondo microscopico. Hertz, Rutheford, Thomson, Bohr, Dirac, Curie, Heisenberg, Schroedinger, de Broglie, Einstein, Born, Planck, Pauli e tanti altri capirono che il comportamento delle particelle a livello microscopico era interpretabile in base a leggi statistiche, ovvero probabilistiche, piuttosto che in base alle leggi deterministiche come quelle elaborate quattro secoli prima da Isaac Newton. Uno dei risultati più eclatanti derivati dalla MQ è stata la comprensione della natura dell’atomo la cui esistenza fu postulata dai filosofi pre-socratici già nel VI secolo a.C: Leucippo, Democrito ed Epicuro. La visione atomistica dei pre-socratici si basava sull’intuizione che un qualsiasi oggetto poteva essere diviso in tante parti. Ognuna di esse poteva essere divisa in più parti e così via di seguito fino al momento in cui le parti ottenute risultavano così piccole da non poter essere più suddivise. Se ci pensiamo bene, questa idea atomica si basava sull’uso del coltello (oggetto con una certa dimensione) che consentiva di dividere un oggetto ad una dimensione non inferiore a quella del coltello stesso. Le parti indivisibili ottenute con coltellini sempre più piccoli, contenevano la “qualità” dell’oggetto sotto analisi. In altre parole, i pre-socratici ritenevano che esistesse una particella prima da cui poi potesse crearsi la materia. In questo modo si distinguevano tantissimi “atomi”: l’atomo della roccia, quello dell’albero, quello del metallo di una spada e così via di seguito. Dopo circa ventisei secoli, il concetto di atomo, così come il numero potenzialmente infinito di essi nella concezione pre-socratica, è stato completamente rielaborato. Oggi è ben noto che il numero di atomi è pari a 118, ovvero quanti sono gli elementi della tavola periodica. Tuttavia, bisogna aggiungere che, di questi, solo una cinquantina sono così stabili da costituire tutta la materia che conosciamo e soltanto cinque/sei sono i più abbondanti sulla Terra (ossigeno in testa).

Come è fatto un atomo? L’atomo non è indivisibile. È fatto da subparticelle che si chiamano protoni, neutroni ed elettroni. Queste sono, a loro volta, fatte da altre subparticelle. Tuttavia, per lo scopo prefisso qui, ci fermiamo. Non andiamo oltre. Protoni e neutroni formano un agglomerato che chiamiamo nucleo. Attorno al nucleo ruotano gli elettroni. Il concetto di “ruotare”, in realtà, è sbagliato. Infatti, esso implica un movimento circolare ben definito. Gli elettroni non “ruotano” intorno al nucleo (come viene insegnato erroneamente a scuola) ma si “muovono” intorno ad esso. Come si muovono? Non si sa. Si sa, comunque, che in un dato istante gli elettroni si trovano in una certa porzione di spazio mentre nell’istante successivo possono stare da tutt’altra parte. Come ci sono arrivati? Non si sa. Ecco, se proprio volessimo fare un parallelismo, per quanto ci è dato sapere fino ad ora, gli elettroni sono degli oggetti magici, della stessa magia usata da Harry Potter, che si muovono sparendo e riapparendo in continuazione in uno spazio ben definito intorno al nucleo che abbiamo deciso di chiamare “orbitale”. La magia che consente agli elettroni di comportarsi come descritto si chiama “principio di indeterminazione di Heisenberg”. Cosa dice questo principio? Dice semplicemente che quando passiamo dal macroscopico al microscopico non possiamo conoscere con la stessa precisione sia la posizione che la quantità di moto associata alla particella microscopica.

La bellezza del principio di Heisenberg sta nel fatto che è grazie ad esso che noi possiamo dire che due atomi differenti sono indistinguibili l’uno dall’altro come due gemelli monozigoti. Anzi, le particelle microscopiche sono ancora più uguali dei gemelli anzidetti. Infatti, benché identici, i gemelli monozigoti hanno tante caratteristiche che ne permettono l’identificazione come, per esempio, impronte digitali o gruppo sanguigno. Invece nel mondo microscopico i gemelli hanno tutto uguale, dal gruppo sanguigno alle impronte digitali. Affinché due oggetti microscopici possano essere differenziati è necessario che ci sia almeno qualcosa che cambi tra loro. Quindi, un atomo di ossigeno è distinto e riconoscibile dall’altrettanto microscopico atomo di azoto perché il primo contiene 8 protoni e 8 elettroni, mentre il secondo contiene 7 protoni e 7 elettroni. La differenza nel numero delle componenti subatomiche fa anche in modo che i due corpi abbiano massa differente. Rimane sempre valido, però, il principio della indistinguibilità microscopica tra sistemi simili: due atomi di ossigeno o due atomi di azoto, così come due elettroni, due protoni o due neutroni sono assolutamente identici, per cui scambiandone la posizione non saremo in grado di dire chi è l’uno e chi è l’altro. Abbiamo appena visto che il principio di indeterminazione ci permette di dire che non esiste differenza tra gli elettroni contenuti in un atomo. Sono tutti uguali ed indistinguibili. Tuttavia, come si dispongono attorno al nucleo? Abbiamo detto che vanno ad occupare uno spazio che si chiama orbitale. Di conseguenza, sulla base di questa unica informazione, ne ricaviamo che in un elemento come il carbonio che ha 6 elettroni, questi ultimi si “affollino” tutti nella stessa porzione di spazio. Molto semplicisticamente, adesso proviamo a pensare ad una stanza di 2 x 2 m nella quale facciamo entrare 6 persone. Le sei persone devono suddividersi uno spazio di 4 m², ovvero hanno circa 0.67 m² ciascuno in cui poter stare. In altre parole, ogni individuo deve stare in un quadrato di circa 80 cm di lato. Un po’ poco direi. Se poi a questo aggiungiamo che le persone si muovono, allungano le braccia, si stiracchiano e fanno tutti quei movimenti che ognuno di noi fa anche senza rendersene conto, ne viene che una stanza di 4 m² non è sufficiente a far star comode sei persone (in realtà non è neanche comoda per una sola persona, ma non è questo il punto adesso).

Adesso immaginiamo che le persone siano gli elettroni del carbonio e la stanza sia l’orbitale di cui abbiamo parlato; aggiungiamo che gli elettroni sono cariche elettriche (negative) tutte uguali e ricordiamo che cariche elettriche dello stesso segno si respingono; ne viene che 6 elettroni assieme non stanno molto bene nella stessa porzione di spazio. Essi tenderanno a starsene solitari e quanto più possibile lontani gli uni dagli altri. In effetti, i cavalieri della meccanica quantistica (già nominati sopra) hanno potuto stabilire il principio dell’Aufbau o della distribuzione elettronica. In base a tale principio, quando un elemento contiene molti elettroni, essi tendono a distribuirsi a distanze diverse dal nucleo occupando spazi (ovvero orbitali) che differiscono tra loro sia per forma che per dimensioni. La cosa interessante, però, è che ogni orbitale non può contenere più di due elettroni. Essi, inoltre, devono essere distinguibili tra loro. Insomma, elettroni uguali in tutto e per tutto non stanno bene assieme nella stessa stanza. Se in base al principio di indeterminazione gli elettroni sono indistinguibili, come mai si è arrivati a dire che un orbitale non può contenere più di due elettroni diversi? Sulla base di cosa riusciamo a distinguere due elettroni? Oltre a carica e massa, gli elettroni hanno anche un’altra proprietà che è stata chiamata spin. Non è facile descrivere lo spin. L’omologia che meglio rende l’idea è quella di un pallone lanciato verso la porta. Il pallone può ruotare in una direzione, per esempio in senso orario, ed avere un effetto che ne sposta la direzione verso destra oppure può ruotare nella direzione opposta, ovvero in senso antiorario, per cui si sposta, nel suo moto, verso sinistra. Ecco. Un elettrone può essere approssimato ad un pallone in rotazione dopo essere stato calciato verso la porta. Può trovarsi in due stati incompatibili tra loro (o ruota in un senso o nell’altro) e nello stesso tempo indistinguibili. L’indistinguibilità di cui si accenna è legata al fatto che fino a che non venga fatta una misurazione diretta, non si può sapere quale dei due elettroni in un orbitale abbia uno spin oppure l’altro. E, comunque, anche quando assegniamo in modo univoco lo spin elettronico, il principio di indeterminazione rimane soddisfatto perché all’atto della misurazione dello spin, non siamo in grado di dire se la posizione dell’elettrone in oggetto (chiamiamola D) sia stata raggiunta lungo il percorso A-D (dove A è la posizione dell’elettrone 1) o lungo il percorso B-D (dove B è la posizione dell’elettrone 2). In altre parole ancora non sappiamo di quale dei due elettroni stiamo misurando lo spin. Sappiamo solo che due elettroni aventi carica e massa uguale non possono avere lo stesso spin se vogliono condividere lo stesso orbitale.

La legge dell’Aufbau prevede che un insieme di elettroni occupi tutto lo spazio a disposizione (principio di Hund) in modo tale che nella stessa porzione di spazio (orbitale) non possano coesistere più di due elettroni, distinguibili tra loro per avere spin opposti (principio di Pauli): questo spiega perché quando tentiamo di fare come Harry Potter e corriamo verso un muro, piuttosto che attraversarlo, prendiamo una sonora capocciata. Molto semplicisticamente, attraversare un muro (o un oggetto, in generale) significa che gli orbitali presenti negli atomi che compongono l’oggetto X (il muro) devono sovrapporsi con quelli presenti negli atomi che compongono l’oggetto Y (la nostra testa). Tuttavia, dal momento che tutti gli orbitali sono occupati da una coppia di elettroni con spin opposto, ne viene che sovrapporre un orbitale all’altro implicherebbe generare uno spazio con quattro elettroni a due a due uguali in tutto, incluso lo spin. Questa ultima situazione viola la regola Aufbau e, più in particolare, il principio di Pauli (cuore portante dell’anzidetta regola). Qual è la conclusione? Continuiamo a vedere i film di Harry Potter ed a leggere i libri della Rowling (beneficiando della sospensione dell’incredulità.) Tuttavia, teniamo ben presente che le leggi fisiche inquadrate molto bene dalla quantomeccanica non possono essere violate semplicemente continuando a battere la testa sul muro. In questo caso l’unico risultato possibile è un trauma cranico e un muro scheggiato.

Ad altre puntate la demistificazione di fenomeni che appaiono magici.

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