Dare vita alla materia

Da Paracelso a Frankenstein, passando per il Golem e Galvani: il sogno (o l’incubo) di dar vita alla materia ci interroga su cosa sia, di fatto, la vita.


IN COPERTINA: Valerio Adami, Sulla spiaggia (1999) – Acquerello su carta – AstA PAnanti in corso

Questo testo è un estratto da “Menti parallele”, edito da effequ, che ringraziamo per la concessione.


di Laura Tripaldi

Il progetto di realizzare artificialmente un organismo vivente echeggia già negli esperimenti degli antichi alchimisti. Ben prima della nascita della chimica moderna, il medico e alchimista Paracelso riportava, nel suo De rerum natura del 1537, una bizzarra procedura biochimica per la preparazione di quello che definì homunculus, un organismo sintetico dotato dell’aspetto di un essere umano di piccolissime dimensioni. La procedura di Paracelso prevedeva l’utilizzo di alcune componenti biologiche, come sperma, letame e sangue umano, che venivano poi sottoposte a un lungo processo di fermentazione e che avrebbero dovuto permettere lo sviluppo di un embrione. Se progetti occulti come quello di Paracelso possono apparire assurdi, frutto di superstizioni magiche e di una fondamentale incomprensione del funzionamento della vita al nostro sguardo contemporaneo, questi racconti di scienza antica contengono spesso un significato più profondo e più attuale di quanto non sembri. Il sapere alchemico era basato sull’idea che la materia inorganica che l’alchimista incontrava nel suo laboratorio fosse connessa all’anima dell’essere umano attraverso un sistema di misteriose corrispondenze, e che fosse possibile costruire, attraverso l’indagine scientifica, un ponte tra il caos della materia inorganica e l’armonia del corpo vivente. Questa connessione poteva realizzarsi soltanto attraverso il lavoro sperimentale, in cui la trasformazione della materia chimica rifletteva sempre anche una trasformazione interiore dell’alchimista che la studiava. Sono sempre stata affascinata dalle origini occulte della chimica; penso che, anche se in modo non sempre evidente, la chimica contemporanea risenta ancora di queste antiche influenze. L’idea della continuità tra il mondo inorganico e quello organico, tra la materia morta e quella vivente, così cara agli alchimisti, è stata alla base dello sviluppo della chimica moderna e influenza ancora oggi molte delle nostre tecnologie. Ma nelle antiche leggende alchemiche mi sembra di trovare anche una conferma simbolica dell’idea che, nella sintesi chimica, la materia inorganica e l’essere umano si influenzano a vicenda, costruendo un’alleanza feconda che permette di produrre qualcosa di completamente nuovo. Le procedure alchemiche di Paracelso, pur affascinanti, non avrebbero mai portato ad alcun risultato dimostrabile, ma la chimica, nella sua lunga storia, non si è mai liberata dall’ambizione di scoprire come aprirsi un varco dal suo regno di polveri e cristalli verso il dominio multiforme del vivente.

Quando Mary Shelley scrisse il suo Frankenstein nel 1823, lo sviluppo della scienza contemporanea era in un momento davvero delicato. Il velo che divideva gli organismi viventi della materia inorganica andava via via assottigliandosi, portando la vita e la morte ad approssimarsi pericolosamente; sempre di più, tra lo studio degli organismi biologici e gli altri ambiti della scienza e della tecnologia sembrava instaurarsi una certa, inaspettata, continuità. Com’è noto, nella scrittura del suo romanzo Mary Shelley fu ispirata da alcuni recenti sviluppi nella scienza del tempo. Nel 1790 Luigi Galvani osservò per caso che il corpo dissezionato di una rana veniva animato da intensi spasmi muscolari quando i nervi delle sue gambe venivano toccati con un bisturi metallico caricato elettrostaticamente. Galvani intuì che questa risposta doveva avere a che fare con qualcosa di interno agli organismi biologici, una forza che definì elettricità animale e che, secondo lo scienziato, si trasmetteva dal cervello al resto dell’organismo, producendo il movimento.

Oggi sappiamo che l’elettricità animale osservata da Galvani è dovuta alla presenza di una differenza di potenziale elettrico tra l’interno e l’esterno delle nostre cellule, che viene chiamata potenziale di membrana e che dipende dal passaggio selettivo di ioni attraverso la membrana cellulare. Galvani non poteva avere alcuna idea della natura del fenomeno che stava osservando – la stessa nozione di elettricità, all’epoca, era ancora molto confusa, e i fenomeni elettrici erano giustificati con l’esistenza di un “fluido elettrico” capace di scorrere attraverso i corpi conduttori –, tuttavia capì che la risposta del corpo alla corrente elettrica doveva avere a che fare con qualcosa di interno allo stesso organismo. Gli esperimenti di Galvani chiarivano anche un altro aspetto: il comportamento complesso della vita non era un semplice problema di energia. Non era sufficiente fornire a un corpo morto energia in una forma qualsiasi, come calore o energia meccanica, per animarlo. Per ottenere una risposta che fosse simile al comportamento di un corpo vivente era necessario qualcosa di più specifico: un messaggio espresso in un linguaggio fisico-chimico che i tessuti dell’organismo fossero capaci di ‘capire’. Questa specificità è una caratteristica imprescindibile della materia vivente: a differenza dei corpi rigidi e passivi immaginati dalla fisica classica, che si limitano a trasferire energia urtandosi tra loro, gli organismi viventi sembrano capaci di fare qualcosa di più, trasformando gli stimoli esterni in una risposta complessa.

Giovanni Aldini, nipote di Luigi Galvani, portò lo studio dell’elettricità animale, da lui definita galvanismo, alle sue estreme conseguenze, applicando le scoperte di Galvani al corpo degli esseri umani e mostrandone gli effetti miracolosi in una serie di dimostrazioni pubbliche. Nella sua dimostrazione più celebre, che si svolse a Londra nel 1803, Aldini sottopose il cadavere di un uomo condannato a morte a una serie di scariche elettriche, a seguito delle quali il corpo dell’uomo cominciò ad animarsi, scosso da intense contrazioni muscolari. L’obiettivo di Aldini era proprio quello di determinare l’origine fisica di quella forza vitale presente in tutti gli organismi viventi, e di controllarla fino al punto di oltrepassare il confine tra la vita e la morte. La fama della dimostrazione di Aldini contribuì senza dubbio a influenzare la descrizione di Mary Shelley del risveglio della Creatura di Victor Frankenstein, anche se nel racconto originale non vi è traccia di fulmini o scariche elettriche: il ruolo dell’elettricità nella creazione del mostro, così importante nei successivi adattamenti cinematografici dell’opera è, in realtà, abbastanza marginale nel romanzo. L’eredità del galvanismo nel racconto di Mary Shelley è legata soprattutto all’idea fondamentale che il miracolo della vita potesse diventare accessibile all’indagine scientifica, e di conseguenza che la vita stessa non fosse estranea al dominio dell’azione tecnologica. Insomma, l’aspetto veramente spaventoso dell’attraversare il confine tra la materia vivente e quella inerte non era tanto il fatto di animare un cadavere, quanto il fatto di riscoprirsi cadaveri animati a propria volta, dominati dalle stesse forze della materia inorganica, eppure, inspiegabilmente, viventi.

Diversamente da quanto ci si possa aspettare, anche se a chi legge non vengono mai forniti i dettagli della procedura di creazione del mostro, nell’immaginazione di Mary Shelley la creazione di Frankenstein somiglia più a un processo di sintesi chimica che al risultato di una serie di intense scariche elettriche. Nel romanzo il giovane Victor Frankenstein, non avendo accesso alle teorie più aggiornate della filosofia naturale a lui contemporanea, dà inizio alla propria formazione ‘scientifica’ da autodidatta, seguendo le orme di maghi e alchimisti rinascimentali come Paracelso e Cornelio Agrippa. Approdato all’università il giovane Frankenstein, scontratosi con il rigore della scienza moderna che respinge i suoi sogni di grandezza, è spinto da un’attrazione fatale verso la chimica, l’unica disciplina scientifica che sembra capace di mantenere le promesse miracolose delle antiche scienze occulte. Come dichiara il professore di chimica di Frankenstein:

Gli antichi maestri di questa scienza promettevano cose impossibili non conseguendo poi nulla. I moderni studiosi invece promettono molto poco: sanno bene che i metalli non si possono tramutare e che l’elisir della vita non è che una chimera, tuttavia questi filosofi, le cui mani sembrano fatte solo per frugare nel fango e i cui occhi solo per prestare attenzione a microscopi e crogioli, hanno compiuto miracoli. Essi penetrano nei recessi della natura mostrando come essa lavora nei suoi nascondigli. Riescono ad ascendere al cielo, scoprendo la circolazione del sangue e la composizione dell’aria che respiriamo. Essi hanno acquisito poteri nuovi e quasi illimitati: possono comandare i fulmini del cielo, riprodurre i terremoti e perfino beffare il mondo invisibile con le sue ombre.

Valerio Adami, Sulla spiaggia (1999) – Acquerello su carta – Asta Pananti in corso

Queste parole fatali, che conducono il giovane Victor sulla strada della rovina, sembrano suggerire che la chimica, nell’apparente umiltà dei suoi metodi, sia l’unica scienza capace di svelare allo studente devoto i segreti della vita e della morte. In effetti, attraverso la sua storia, la chimica si è spesso trovata a esplorare i confini della vita, cercando di capire quali fossero le caratteristiche che un sistema chimico deve possedere per poter essere considerato vivente. Come abbiamo visto, lo studio della complessità rivela che non esiste un confine rigido tra la materia vivente e quella non vivente: la differenza tra questi due stati della materia non risiede nella natura specifica delle loro componenti, ma ha a che fare con il modo in cui le stesse componenti chimiche entrano in relazione tra loro. Per di più, la costruzione di sistemi chimici e nanotecnologici capaci di auto organizzarsi mostra che, tra il comportamento quasi completamente passivo di un sasso (alla cui struttura chimica, comunque, andrebbe riconosciuto un certo grado di complessità) e quello di un animale intelligente come l’uomo esiste uno spettro densissimo di strutture materiali diverse, ciascuna capace di interagire in modo specifico con la realtà che la circonda. La vita è, prima di tutto, un problema di organizzazione, e dagli albori della propria storia la chimica si è sempre occupata di capire secondo quali leggi la materia entra in relazione con sé stessa, organizzandosi spontaneamente nell’incredibile varietà di strutture naturali e artificiali esistenti. Anche se fosse vissuto ai giorni nostri, il giovane Victor Frankenstein avrebbe probabilmente trovato nello studio della chimica una risposta soddisfacente alle proprie ambizioni; forse, però, il suo mostro non sarebbe stato un gigantesco umanoide di due metri e mezzo, ma un microscopico organismo di qualche decina di nanometri dall’aspetto molto più alieno, ma non per questo meno minaccioso.

Poco dopo la pubblicazione di Frankenstein, nel 1828, si svolse uno degli esperimenti più noti della storia della chimica. Studiando una sintesi del cianato di ammonio a partire da acido cianico e ammoniaca, Friedrich Wöhler osservò l’inaspettata precipitazione di una sostanza cristallina bianca che aveva un aspetto del tutto diverso dal sale inorganico che si aspettava di ottenere. Wöhler identificò questa sostanza con un composto organico conosciuto come urea, una molecola naturalmente presente nell’urina animale; notando anche che la sostanza che stava cercando di preparare e la sostanza che aveva invece ottenuto avevano la medesima composizione elementare, cioè erano costituite entrambe dagli stessi atomi, disposti però in una struttura differente. Questo fenomeno, conosciuto in chimica come isomeria, evidenzia ancora una volta l’importanza imprescindibile della struttura nel determinare il comportamento di una sostanza chimica: anche in questo caso, a separare una sostanza ‘minerale’ da una ‘biologica’ non è la materia in sé, ma il modo in cui essa si organizza ed entra in relazione con sé stessa. L’esperimento di Wöhler è ricordato come uno dei momenti cruciali nello sviluppo della chimica contemporanea, e viene spesso fatto coincidere con la nascita della moderna chimica organica: si tratta di una delle prime occasioni in cui un composto chimico prodotto spontaneamente dagli organismi viventi è stato sintetizzato artificialmente in un laboratorio chimico a partire da reagenti inorganici. Dobbiamo rendere merito a questo storico esperimento se oggi, in chimica, la parola organico denota una specifica classe di composti chimici a base di carbonio ed è ormai priva di qualsiasi necessaria associazione con gli organismi viventi; prima della sintesi di Wöhler l’aggettivo organico era usato per connotare esclusivamente sostanze derivate da piante o animali.

La capacità della chimica di produrre sostanze ibride, cioè né propriamente inorganiche né propriamente viventi, nata dall’esperimento di Wöhler, mette in discussione la separazione rigida tra la morte e la vita, ma anche, e forse più significativamente, tra la vita e la tecnologia. L’esistenza di questa strana continuità, che trova la sua espressione nell’approccio sintetico della chimica, emerge anche dal modo in cui lo sviluppo delle scienze chimiche ha influenzato il linguaggio che utilizziamo per parlare della materia. La terminologia comunemente utilizzata per distinguere il mondo vivente da quello non vivente è sempre problematica: i materiali non viventi sono stati definiti ‘inorganici’, ‘inerti’, ‘inanimati’, ‘disorganizzati’, ma ciascuno di questi termini si è alla fine rivelato inadeguato nel tracciare i confini precisi della vita: abbiamo sintetizzato materiali organici a partire da sostanze inorganiche e abbiamo scoperto materiali che, pur non essendo viventi, sono capaci di muoversi, crescere e ricordare. La materia chimica, organica o inorganica che sia, è attiva e dinamica, capace di formare organizzazioni complesse su diverse scale, di evolversi e di modificare spontaneamente la propria struttura in risposta all’ambiente. Per questa ragione, anziché considerare la vita come un fenomeno straordinario, miracoloso ed estraneo rispetto a tutti gli altri comportamenti della materia, la chimica ci fornisce gli strumenti per pensare alla vita come a uno tra i moltissimi diversi tipi di organizzazione dinamica che la materia può assumere. Alla luce di queste scoperte, è ancora possibile fornire una definizione di vita? Come possiamo tracciare dei nuovi confini per una categoria così sfuggente, eppure così fondamentale per noi?

La sintesi dell’urea è senza dubbio un risultato di gran lunga più modesto di quello cui ambiva Victor Frankenstein: l’esperimento non portò alla sintesi di un intero organismo, ma si limitò a dimostrare che alcune sostanze chimiche presenti negli organismi viventi possono essere ottenute a partire da componenti inorganiche. Tuttavia il risultato di Wöhler può ugualmente essere considerato come il primo passo di un lungo cammino scientifico che ha portato la chimica ad avvicinarsi sempre di più a una comprensione operativa della materia vivente.

Nel 1862 Louis Pasteur dimostrò definitivamente l’impossibilità della generazione spontanea degli organismi viventi a partire dalla materia in decomposizione, distruggendo una convinzione radicata nella storia del pensiero scientifico fin dai tempi di Aristotele. Sembrava quindi affermarsi un nuovo principio: la vita poteva prodursi soltanto a partire da altra vita, e non era possibile che questa emergesse dalla materia non vivente. Due tendenze opposte si trovavano a convergere: da un lato la chimica organica dimostrava con sempre maggiore efficacia la capacità della materia inorganica di trasformarsi, nelle opportune condizioni, negli ingredienti chimici costitutivi della vita; dall’altro, la biologia si assestava sulla convinzione che non fosse possibile in nessun caso generare la vita, se non a partire da un essere vivente già formato. Ma allora com’è possibile che la vita sia emersa sulla terra per la prima volta? Il dogma di Pasteur, pur utile a smentire una superstizione infondata sulla nascita spontanea di alcuni organismi, innalzava una nuova barriera tra la materia inorganica e la materia vivente che era destinata a essere gradualmente erosa da nuove teorie scientifiche sull’origine della vita. L’idea che la vita si sia originata da componenti chimiche non biologiche è conosciuta come abiogenesi e ha avuto tra i suoi storici sostenitori il biologo russo Aleksandr Ivanovič Oparin, il quale, nel suo libro del 1924 L’origine della vita, elaborò per primo la teoria dell’evoluzione chimica, cioè l’idea che la vita sia emersa gradualmente a partire da organizzazioni di molecole organiche via via più complesse. Seguendo questo approccio, secondo Oparin, sarebbe stato possibile superare sia la prospettiva secondo cui la vita sarebbe un fenomeno unico e irriproducibile, sia l’antica teoria della generazione spontanea, radicata nel vitalismo e ugualmente inadeguata a giustificare l’origine della vita sulla terra.

Seguendo le orme delle teorie di Oparin, il chimico statunitense Stanley Miller, sotto la guida del suo professore Harold Urey, sviluppò nel 1953 un esperimento cruciale, concepito con l’obiettivo di dimostrare che l’abiogenesi era effettivamente possibile, e che la terra primordiale poteva offrire le condizioni sufficienti per produrre spontaneamente le molecole costitutive della vita a partire da un insieme di ingredienti inorganici. Miller elaborò un semplice apparato sperimentale, formato da un pallone d’acqua bollente in contatto con una particolare miscela di gas, costituita da ammoniaca, metano e idrogeno, che, secondo le teorie di Oparin e di Urey, simulava l’atmosfera primordiale presente sulla terra al momento della nascita della vita. All’interno del sistema vennero poi provocate delle scariche elettriche, simili a fulmini, attraverso due elettrodi metallici. Dopo una settimana Miller purificò la soluzione acquosa ottenuta e la sottopose a una grossolana analisi chimica, verificando, con sua stessa enorme sorpresa, che conteneva diversi amminoacidi, gli ingredienti chimici fondamentali degli organismi viventi. Al di là dell’incredibile valore scientifico della sua scoperta, l’esperimento di Miller ha un che di romantico nel suo echeggiare il mito ottocentesco della materia morta animata da fulmini e saette nella notte primitiva del mondo.


laura tripaldi Si occupa di chimica dei materiali e nanotecnologie come ricercatrice presso l’Università degli Studi di Milano-Bicocca.

1 comment on “Dare vita alla materia

  1. Giancarlo

    Un libro che mi ha aperto nuovi orizzonti.
    Veramente interessante, qualcosa di nuovo.

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