La Via delle Scienze

RIFLESSIONI DI RICHARD P. FEYNMAN SULLA BELLEZZA DEL COSMO

Feynman è ritenuto il padre delle nanotecnologie, con un noto discorso passato alla storia come There's plenty of room at the bottom (1959), in cui per la prima volta si considerava la possibilità di manipolazione diretta degli atomi nella sintesi chimica.

È inoltre considerato uno degli ispiratori del calcolatore quantistico e fece parte della commissione voluta dal presidente Reagan che ricercò le cause del disastro del Challenger nel 1986, quando lo Shuttle esplose pochi secondi dopo il lancio.

Alle riconosciute doti di fisico, Feynman affiancava un senso dell'umorismo fuori dal comune (molti aneddoti sulla sua vita sono raccontati in prima persona nelle raccolte Sta scherzando, Mr. Feynman e Che ti importa di cosa dice la gente?) e una passione per la musica e le arti figurative (suonava il bongo e faceva ritratti - di donne - firmandosi 'Ofey'). Amava definirsi Nobelist Physicist, teacher, storyteller, bongo player, ovvero Fisico premio Nobel, insegnante, cantastorie, suonatore di bongo.

_________________________________________________

..."Le stelle sono fatte degli stessi atomi della Terra".  Io solitamente scelgo un piccolo problema come questo per fare una lezione. I poeti dicono che la scienza distrugge la bellezza delle stelle - semplici globi di atomi di gas. Niente è "semplice". Anche io posso vedere le stelle di notte, in un deserto e sentirle. Ma vedo meno o di più? La vastità dei cieli tende la mia immaginazione  - colpito da questo carosello il mio piccolo occhio coglie luce vecchia di un milione di anni. Una vasta struttura  - di cui sono parte - . Forse la mia sostanza è stata eruttata da qualche stella dimenticata, come una, ora sta eruttando lassù. O vederle con il grande occhio di Palomar*, balzare via da un comune punto di partenza dove erano forse tutte insieme. Che cos'è tale struttura, o il suo significato o il suo perché? Non nuoce al mistero il saperne qualcosa. Perché la realtà è tanto più meravigliosa di quanto artista alcuno del passato immaginasse! Perché i poeti del presente non ne parlano? Che uomini sono i poeti che parlerebbero di Giove  se fosse simile ad un uomo, ma se egli è un'immensa sfera**  ruotante di metano e di ammoniaca restano in silenzio?

___________________________________________________________

Feynman, Leighton, Sands. "LA FISICA DI FEYNMAN" vol .1  - Zanichelli (2001). Paragrafo 3-4 (nota).

* L'osservatorio di Monte Palomar è uno dei più celebri osservatori astronomici, e uno dei più importanti al mondo nel settore della ricerca astronomica. A Monte Palomar infatti, c'è l'osservatorio sede del famoso telescopio Hale di 5 m di apertura (200 pollici, ossia 508 centimetri), completato nel 1946 e gestito dal California Institute of Technology.

** Ovvio riferimento al pianeta Giove.

GLI STUDENTI E LA DOPPIA ELICA

JAMES D. WATSON (premio Nobel insieme a Francis Crick e Maurice Wilkins per i loro studi fondamentali sul DNA) E' STATO A NAPOLI ALL'UNIVERSITA' FEDERICO II, VENERDì 8 MAGGIO 2009.

Ecco il resoconto appassionato, coinvolgente e sincero di questo eccezionale evento, scritto dalla dottoressa Gaia Monti, ricercatrice dell'Università degli Studi di Napoli "Federico II", presso il Secondo Policlinico.

L'ho letto tutto d'un fiato e mi sono commosso. Il sapere che colui che ha spiegato al mondo intero come è fatto il DNA, il grande Watson, è stato in visita a Napoli, nell'Università dove mi sono laureato, è per me un'emozione indescrivibile.

Perciò sono stato davvero molto felice che la dottoressa Monti abbia accettato di pubblicare la sua relazione sul blog, perchè ritengo che sia riuscita, in appena due pagine, e con la maestria di una divulgatrice professionista, a centrare l'obiettivo: chi legge comprende perfettamente che si sta parlando di un personaggio straordinario. Di un uomo dal talento non comune, che ha dedicato tutta la sua vita alla ricerca scientifica, raggiungendo risultati che hanno cambiato per sempre la biologia.

Poi, sul contrasto stridente, tra l'eminente studioso e alcune "personalità" dell'ambito scientifico napoletano, descritto in modo così realistico e divertente, preferisco tacere e lasciare l'ovvio giudizio a voi studenti.

Leggete quindi quanto segue e fatene tesoro. Non vi troverete complesse lezioni di chimica o biologia, ma la descrizione di un grande uomo di scienza che dopo decenni ancora ricorda il suo stupore di fronte alla "semplicità" della struttura del DNA, ("so simple, so linear, so pretty"). E in definitiva, un grande messaggio per ognuno di noi: "have great dreams, not small ones!"poniamoci alte mete e adoperiamoci con tenacia e disciplina per raggiungerle. Questo grande Maestro non avrebbe potuto donare a noi tutti uno spunto di riflessione più fecondo.

Grazie Gaia per averci raccontato tutto ciò.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Dal II Policlinico al corso Umberto I la strada non è breve. Io e le ragazze che fanno la tesi nel mio lab decidiamo di muoverci un paio d'ore prima. Non ho dovuto insistere troppo per convincerle a partecipare alla conversazione di James D. Watson* nell'aula magna storica dell'Università, mi hanno seguito entusiaste.
Quando facevo il dottorato, la nostra coordinatrice doveva minacciare punizioni corporali per riuscire a trascinare noi giovani ad una conferenza o ad un corso. Oggi so che tutta l'attività a cui mi ha costretto ha sicuramente contribuito a vivacizzare il mio cervelluzzo, ma allora me ne rendevo scarsamente conto. Le ragazze del mio laboratorio sono invece naturalmente inclini a partecipare. Mi sembra un buon segnale.
Lo erano anche l'anno passato, quando avemmo improvvisamente la soffiata di una conferenza di Rita Levi Montalcini nell'aula magna del CEINGE, a due passi dal nostro edificio. Ci avviammo trepidanti con i nostri quaderni degli esperimenti sotto il braccio, nella speranza di poterceli far benedire con una Sua firma, ma arrivammo troppo tardi e riuscimmo solo a vederla in videoconferenza, tanta l'affluenza e la folla.
No, per Watson ci muoviamo due ore prima, è deciso!
Arriviamo in centrale verso le 14 e 15, le ragazze si guardano intorno abbastanza meravigliate. Vivono tra il cemento del policlinico o le modernità di Monte Sant'Angelo e, ad esempio, le scale o l'aula della Minerva non le hanno mai viste. Io, invece, entro in un feedback proustiano non molto dignitoso ma quanto mai divertente.
Siamo in ritardo, l'aula è già piena e, sgattaiolando come vere napoletane, guadagniamo un posticino in piedi in un corridoio laterale. L'aula si riempie ancora, probabilmente non era stato previsto un "servizio di sicurezza". Pare di essere ad un concerto, caldo, aria pesante e ragazzi, ragazzi ovunque. Età media complessiva : non più di 25 anni secondo me, tenendo conto dello scarso numero di professori presenti, rispetto agli studenti. Scorgo il mio professore di biochimica, una persona a cui devo molto, e poi alcuni dei Prof del mio vecchio dipartimento. Nonostante tutto, rivederli è sempre piacevole, per me è sempre una festa (e Proust gongola).
Ma i ragazzi ... i ragazzi sono centinaia! Alcuni forse non molto acculturati ma pieni di entusiasmo. Una ragazza accanto a me legge l'iscrizione che campeggia sulla parete:
"MCCXXIV... che significa?"
E la sua amica fa: "1924!"
Cax, lo sanno tutti che la nostra Università è del 1200! Vattene per un'idea! Si chiama "Federico II"!!! Alla mia destra, invece, si discute del ruolo un po' dimenticato della Franklin* negli esperimenti che hanno portato Watson e Crick al premio Nobel.
Entra il drappello delle personalità, Watson è tra loro, altissimo e veramente molto, molto anziano.
Prende la parola il Magnifico:
"Ragazzi, fate silenzio!! Ma se vi portavo Lavezzi, quanti eravate????"

Magnifico mio, come sono addolorata!!! Perdonami, in qualche modo sei sempre il mio più alto superiore, ma questa cosa non posso tenermela.
Vedere tutta questa gioventù accorrere così copiosa per ascoltare le parole di un premio Nobel che ha cambiato il corso della storia della biologia è senza prezzo. Nessuno ha costretto questi ragazzi. Non è per mania di protagonismo, non hanno bisogno di farsi vedere lì dai loro per lo più assenti professori. Non è per sfizio: non canta Pino Daniele, non si gioca una finale di coppa UEFA. Non riceveranno crediti formativi, non c'è un attestato alla fine della giornata. E, infine, diciamocelo alla napoletana: quando mai si "è portato" andare alle conferenze??
E i ragazzi sanno anche che non assisteranno ad un'alta lezione di biochimica, non c'è il tempo, non è il luogo. Sono lì per ricevere qualcosa dalle parole di un grande. Evidentemente ne hanno bisogno, evidentemente i loro miti non sono solo cantanti e calciatori.
Forse i loro professori hanno saputo farli appassionare così tanto alle materie che spiegano da generare in loro un nuovo personaggio cult che non sia "El pocho"?
Forse non sono stati indotti affatto alla passione e in questo clima di sfascio scientifico italiano cercano comunque, da soli, un personaggio di riferimento?
L'applauso forte, scrosciante, lunghissimo che è nato spontaneo all'apparire della sagoma di Watson è testimonianza che, per un motivo o per un altro la ricerca c'è.

E quindi, caro Magnifico, le tue parole mi hanno fatto cadere le braccia. Secondo me questa moltitudine vociante e colorata meritava maggiore rispetto. E' vero, spesso non abbiamo un'alta considerazione di questi ragazzi sempre meno impegnati, sempre meno riforniti di cultura dalla scuola. Spesso ne critichiamo i gusti, i passatempi. E allora, caspiterina, una volta tanto che si aggregano per Watson direi che si debba gioire. L'anno scorso, ad esempio, la Montalcini spese bellissime parole proprio per questo motivo e tu, Magnifico???
Forse la tua era solo una battuta ma, direi, in questo periodo le battute lasciamole tutte ad altre personalità.

E poi c'è un'altra cosa, Magnifico. Perché lasciare intervenire in lingua inglese un alto rappresentante di una delle nostre più brillanti istituzioni scientifiche se ... l'inglese non lo sa???
Ma voi, sommi esponenti della scienza napoletana, non usate più sottoporvi ad un minimo di controllo interno? E seppure fosse stato indispensabile parlare in inglese, non si poteva optare per un esponente meno prestigioso ma con una conoscenza della lingua almeno decente? Oppure mettere a disposizione del Direttore qualcuno che gli facesse imparare a memoria la pronuncia del suo discorso e gli impedisse di dire cose tipo:
"Vatsòn is a chind ov scienti"?
No, perché De Mita, inquel vecchio e famoso spot pubblicitario, al confronto sembrava anglofono ...

Ma torniamo a Watson.
Il suo è stato un discorso breve, semplice, diretto, ha raccontato il passato pur dichiarando di preferire molto di più il futuro. Ha raccontato dello stupore per la scoperta della struttura del DNA
"so simple, so linear, so pretty"
Ci ha pensato lui ad incoraggiare i ragazzi dicendo:
"Have a great dreams, not small ones".

Una delle mie tesiste l'ha scritta a grandi caratteri su un foglio ed ha rincorso Watson fino a che non è riuscita a farsela autografare.


* James D Watson ha 81 anni. Nel 1953 (all'età di 25 anni) pubblica insieme a Francis Crick "Molecular structure of nucleic acids.(a structure for deoxyribose nucleic acid)" Nature 4356:737 che nel 1962 gli varrà il Premio Nobel (condiviso con Francis Crick e Maurice Wilkins). La brillante deduzione della struttura del DNA si è basata su precedenti e non meno brillanti scoperte e su gli indispensabili risultati della ricerca di Rosalind Franklin.
Watson è sempre stato una voce fuori dal coro, conosciuto per le sue opinioni franche riguardo a politica, religione e ruolo della scienza nella società (Wikipedia). Opinioni spesso molto discusse e non sempre condivisibili.
Resta il fatto che la scoperta della struttura del DNA ha profondamente influenzato il cammino della ricerca scientifica dagli anni '50 ad oggi.

LA MOLE (seconda parte)

Rieccomi dopo le vacanze di aprile a chiarire altri importanti concetti riguardanti la MOLE.

Prima di affrontare l'argomento principale definiamo l'unità di massa atomica (u.m.a.): ha una massa pari alla 12esima parte dell'isotopo del carbonio avente come numero di massa (A) 12:

1u.m.a. = 1/12 ¹²C = 1,66057x10^-24 g

ADESSO POSSIAMO COMINCIARE.

Innanzitutto è necessario rispondere ad una domanda:

PERCHE' E' STATO SCELTO COME NUMERO DI AVOGADRO, PROPRIO 6,022x10²³?

Forse, verrebbe naturale pensare, sarebbe stato più logico scegliere

100.000.000.000.000.000.000.000 ossia centomila miliardi di miliardi, cioè 1,0x10²³.

In realtà il Numero di Avogadro, così come lo conosciamo, è stato scelto, per così dire "ad hoc". Vediamo da dove viene:

Consideriamo ad esempio l'ossigeno (O) e chiediamoci a cosa è uguale la sua massa molare (MM_O)

Essa è uguale, se ci riflettete bene, alla m.a.r dell'ossigeno (m.a.r_O), moltiplicato per l'unità di massa atomica (u.m.a) moltiplicato per N_A (Numero di Avogadro):

MM_O = m.a.r_O  x  u.m.a  x  N_A

Passando alle misure...

MM_O  = 15,99 u.m.a.  x  1,66057x10^-24g  x  N_A mol^-1   

Ora, scegliendo N_A come reciproco di u.m.a., il prodotto dei due ultimi fattori si riduce ad 1g mol^-1

 Eseguiamo tutti i passaggi:

MM_O  = 15,99 u.m.a.  x  1,66057x10^-24g  x  N_A mol^-1

  MM_O  = 15,99 u.m.a.  x  1,66057x10^-24g  x       1           mol^-1

                                                                           ^{______________}

                                                                           1,66057x10^-24

Ora, provate a calcolare, con una calcolatrice tascabile scientifica il reciproco di u.m.a.. cosa verrà fuori?

                   1             

        ^{__________________     =}     6,022x10²³ 

           1,66057x10^-24

Proprio il Numero di Avogadro!

Quindi:

MM_O  = 15,99 u.m.a.  x  1,66057x10^-24g  x  N_A mol^-1

Diventerà:

MM_O  = 15,99  x  1,66057x10^-24g  x  6,022x10²³ mol^-1

Ossia:

MM_O  = 15,99  x 1 g  mol^-1 = 15,99 g mol^-1

Quindi solo se il Numero di Avogadro è pari a 6,022x10²³ è possibile calcolare facilmente la Massa Molare di qualunque specie chimica, semplicemente esprimendo in grammi la sua m.a.r  riportata sulla tavola periodica.

Con ciò spero di avervi reso più chiaro questo argomento.

BUONE RIFLESSIONI e...

Al prossimo post!

NON SOLO EVOLUZIONE (libri per l'approfondimento delle scienze)

Vi interessa l'Evoluzione biologica?

Se a questa domanda avete risposto di si...beh...

continuate a leggere...

infatti vi consiglio l'ottimo testo introduttivo di

Cameron M. Smith - Charles Sullivan:

"I FALSI MITI DELL'EVOLUZIONE"

Edizioni Dedalo

In questo libro, gli autori (il primo, docente di Antropologia alla Portland State University ed il secondo, scrittore e filosofo) presentano la Teoria dell'Evoluzione biologica con un linguaggio scorrevole e chiaro, privo di complicati tecnicismi e tuttavia rigoroso e di grande utilità per chi si accosta per la prima volta a quella che viene definita la Teoria Unificatrice della biologia.

E visto che siamo in tema di libri, vi consiglio un altro titolo:

James D. Watson

"LA DOPPIA ELICA"

Garzanti (Ed.)

James Watson, premio nobel per la medicina, parla della molecola che funge da messaggero dell'informazione genetica. Ma il suo è un resoconto dei retroscena dell'avventura intellettuale che aveva portato ad una delle scoperte più importanti del secolo scorso e forse, dell'intera storia dell'umanità. 

Tuttavia, in questo bellissimo libro, per la prima volta si svela il volto umano degli scienziati, spesso considerati (erroneamente) "immuni" dalle emozioni espresse dai "comuni mortali".

Nel libro di Watson, al contrario, appare un mondo di "luci e ombre, simpatie, antipatie e odi profondi, di rivalità e inganni".

BIOLOGIA: ESTENSIONI DELL'ANALISI MENDELIANA (parte 2): EPISTASI E GENI CONCATENATI

In questo post vedremo altre due importanti estensioni dell'analisi mendeliana: l'epistasi e il comportamento dei geni associati o concatenati.

Epistasi. Consiste nella dominanza di un LOCUS genico su un altro, non necessariamente adiacenti. Un esempio di gene epistatico si ha nel controllo del colore del mantello di certe razze canine. Un gene che chiameremo, tanto per cambiare A, esiste in due forme alleliche A e a. Gli individui A- sono di colore nero, mentre gli individui aa mostrano il colore marrone. Tuttavia, ci si può trovare di fronte ai seguenti rapporti fenotipici:

Incrociando tra loro gli individui della F1 si ottiene:

Deviazione evidente dal classico rapporto mendeliano 3:1

Come ce lo spieghiamo? In questo caso esiste un altro gene, diciamo B/b, coinvolto nella determinazione del colore. Quando nel locus B/b c'è ALMENO un allele B (ad esempio negli individui BB e Bb) allora il gene A/a  può esprimersi dando origine al fenotipo nero o marrone. Se l'individuo invece è omozigote recessivo per il gene B/b, ossia è bb, il gene A/a non può esprimersi e si avrà fenotipo bianco. In sostanza,  il genotipo bb è epistatico sui geni A e a, impedendo loro di esprimersi. Vediamo lo schema:

Incrociando tra loro gli individui della F1 otteniamo:

Come si vede il rapporto 9:3:4 è una deviazione del rapporto 9:3:3:1

Geni concatenati (o associati). Finora, i rapporti mendeliani classici ottenuti per il monoibrido e per il diibrido si ricavano applicando le leggi della segregazione e dell'assortimento indipendente. Ma queste leggi, se ci riflettete bene valgono solo per fattori ereditari localizzati su cromosomi differenti. Solo in questo caso, alleli di loci genici diversi assortiscono indipendentemente e casualmente nei gameti. Ma cosa succede se due loci sono sullo stesso cromosoma e magari vicini?

Un individuo doppio eterozigote tipo AaBb, in questo caso non formerà 4 tipi gametici diversi (AB, Ab, aB e ab), ma solo 2 (ad esempio: AB e ab, dipende dalla disposizione degli alleli sui cromosomi omologhi). Da un incrocio tra due doppi eterozigoti avremo in questo caso, solo 2 classi fenotipiche: A-B- e aabb nel rapporto 3:1 (lascio agli studenti volenterosi e pazienti la dimostrazione con il quadrato di Punnett). Non otterremo insomma classi di individui ricombinanti, cioè di individui che hanno una combinazione genica differente dai loro genitori, ma solo classi di individui parentali.

Tuttavia, anche per i geni concatenati esiste la possibilità di ricombinarsi: nel caso che fra di loro avvenga un evento di crossing over. Come è evidenziato nella figura in basso, il numero delle classi fenotipiche in seguito a crossing over è uguale a quello che si avrebbe nel caso di geni non concatenati.

Per adesso mi fermo qui. Penso che sia abbastanza per oggi. Nella prossima lezione affronteremo il complicato ed affascinante caso dell'eredità poligenica.

Anche oggi concludo con una domandina facile facile:

All'inizio del diciottesimo secolo nacque un bambino con una caratteristica nota come ichtiosis hystrix gravior, in cui la pelle diventa molto spessa e forma delle escrescenze (spine) molli che si staccano di tanto in tanto. Quando crebbe, questo "uomo porcospino" si sposò ed ebbe sei figli, tutti con quel carattere, ed alcune figlie normali. Questa caratteristica venne passata per 4 generazioni di padre in figlio. Che ipotesi puoi formulare sulla ubicazione cromosomica di questo carattere?