giovedì 4 dicembre 2014

Ore d'orrore: Frankenstein (Pt.2)

Eccoci nuovamente a noi, piccoli mostriciattoli. Non pensiate di poter farla franca nascondendovi dietro il vostro modem o infilando la testa nella tastiera virtuale del vostro tablet.
Non sarà certo un semplice schermo capacitivo a proteggervi da questo nuovo episodio di "Ore d'orrore", rubrica curata dal Fiero Alleaten Herr Doktor Lup Mann Marcus Lazzaren, ovverossia lo scienziato in camice bianco che in questo preciso istante sta già affilando le sue provette e i suoi alambicchi per lo scontro finale che si terrà poche righe più in basso.
Se una connessione lenta potrebbe, in via del tutto teorica, rimandare di qualche nanosecondo il vostro inevitabile destino, state però certi che il Van Helsing della Bassa, qui presente, farà di tutto per rimandare il più possibile la vostra fine.
Il che, se guardiamo il tutto da un'altra prospettiva, potrebbe significare solo un prolungamento delle vostre agonie... ma diciamo che per il momento è meglio non pensarci. Chi vincerà questo secondo e ultimo round? Non vi resta che mettervi comodi in poltrona, avvicinare quella vasca di popcorn che sta scoppiettando nel forno a microonde, agguantare quella fantastica birra gelata che fa capolino dallo sportello del frigorifero e poi... via le scarpe, copertina tattica, micio sulle ginocchia e... stare a guardare!
Bling, blong! Intermezzo pubblicitario: se vi sarà piaciuto lo spettacolo odierno, non dimenticate che, per la seconda serata, potete gustarvi le repliche di due miei vecchi post: quello sul Golem e quello sul Frankenstein preistorico delle isole Ebridi.

Ore d’Orrore, a cura di Marco Lazzara
“Ci sono molte buone ragioni per avere paura del buio”

“Il mondo per me era un mistero da scoprire. Curiosità, bruciante volontà di impadronirmi delle leggi segrete della natura, e una felicità vicina all'estasi quando esse mi si svelavano: queste sono le prime sensazioni che riesco a ricordare.” (Mary Shelley, Frankenstein)

Nella prima parte dell’articolo, abbiamo parlato delle influenze letterarie, storiche e mitologiche nel romanzo di Frankenstein; in questa seconda parte parleremo invece di quelle scientifiche.

Influenze Scientifiche

Tra le influenze che hanno portato alla stesura del Frankenstein vanno annoverati gli esperimenti condotti da Giovanni Aldini, che tramite l'uso di archi elettrici era riuscito a infondere il movimento in un cadavere, tanto da dare l'impressione di rianimazione. Secondo Aldini, con determinate condizioni sarebbe stato forse possibile ripristinare anche la vita stessa, ma cambiò idea quando si accorse che queste non avevano effetto sul cuore.
Una delle immagini più note di Frankenstein è infatti quella dello scienziato che dopo aver messo assieme la sua creatura, sfrutta un temporale per convogliare l’elettricità dei fulmini per dargli vita. Bisogna tenere presente che di ciò, nel romanzo, non si fa alcuna menzione: si tratta di una trovata cinematografica.
Nel ‘700 i fisiologi avevano dimostrato sperimentalmente che uno stimolo applicato a un nervo causa la contrazione del muscolo a esso collegato; Luigi Galvani (che era lo zio di Aldini) si accorse del fenomeno durante la dissezione di una rana: stimoli elettrici facevano osservare contratture nei muscoli dell’animale, anche se morto. Galvani pensava che l'elettricità venisse prodotta e trasmessa dal cervello, e che l’animale fosse capace di immagazzinarla mantenendosi in uno stato di disequilibrio; stimoli elettrici erano dunque in grado di mettere in movimento l’elettricità animale, che attraversava i nervi (considerati dei conduttori) producendo la contrazione muscolare. Alessandro Volta era invece di tutt’altro avviso, in quanto si era reso conto che si poteva ottenere la contrazione muscolare con un arco elettrico posto a contatto tra due parti di uno stesso nervo, quindi senza nemmeno considerare i muscoli; tra i vari esperimenti che effettuò, osservò anche che lo stimolo elettrico sugli occhi provocava la sensazione di luce. Ritenne perciò che gli effetti fisiologici erano dovuti al tipo di fibre nervose stimolate, e non ai muscoli.

Elettrofisiologia

Sostanzialmente le ipotesi di Galvani e Volta erano esatte, anche se difettavano delle moderne conoscenze di fisiologia. Il discorso è un po’ complesso, ma vediamo di capirne i punti basilari.
Gli organismi viventi sono dei sistemi termodinamici aperti, ovvero scambiano materia ed energia con l’ambiente esterno in flussi direzionali preferenziali: è come se assumessero materiale più ordinato (nutrienti) e scaricassero materiale meno ordinato (rifiuti), producendo un aumento di entropia (disordine molecolare). Gli organismi viventi sono quindi dei sistemi termodinamici non-reversibili: una volta che una cellula muore non può essere riportata in vita e si innescano allora una serie di processi biochimici volti alla demolizione del materiale cellulare (decomposizione).
All’interno delle cellule sono presenti soprattutto ioni potassio e magnesio, mentre all’esterno sodio e calcio; perché le cose permangano in questo stato, le cellule sono dotate di membrane, che impediscono il passaggio degli ioni in una direzione o nell’altra. Data la differenza della relativa concentrazione fuori e dentro la cellula, la tendenza spontanea sarebbe per sodio e calcio di entrare e per potassio e magnesio di uscire. Solo che non possono: glielo impedisce la membrana. Perciò la cellula è in una situazione continua di disequilibrio e questa situazione genera una differenza di potenziale elettrochimico (potenziale di membrana): la cellula risulta quindi polarizzata. In fisica, la differenza di potenziale è la condizione termodinamica perché il sistema compia lavoro.
È questo continuo stato di disequilibrio della cellula e lo spendere bioenergia per mantenerlo ciò che chiamiamo vita (almeno in senso cellulare). Se infatti il potenziale di membrana si azzera, non è più possibile compiere lavoro, e si raggiunge l’equilibrio. La cellula che raggiunge l’equilibrio muore.

Quando il cervello impartisce un comando, la fibra nervosa rilascia un neurotrasmettitore, il quale raggiunge le cellule-bersaglio legandosi a un recettore, una proteina posta sulle membrane cellulari o all’interno delle cellule stesse, che lo riconosce in maniera specifica. Questa interazione scatena tutta una serie di eventi che culminano nell’apertura di canali nelle membrane, attraverso cui possono passare gli ioni. Proteine chiamate pompe-ioniche mediano questo scambio. Ciò porta a un cambiamento nel potenziale di membrana, ovvero un segnale elettrico che può essere trasmesso come comando per dire per esempio a quel certo muscolo di contrarsi.
Il segnale viene poi spento da un enzima che libera il recettore dal neurotrasmettitore facendo chiudere i canali. La membrana viene quindi ripolarizzata spendendo bioenergia per aprire degli altri canali e attivare un’altra pompa-ionica.
Il segnale luce osservato da Volta funziona secondo lo stesso principio: l’unica differenza è che nelle cellule retinali, al posto del recettore, c’è una proteina (opsina) a cui si lega la vitamina A, che ha il compito di ricevere l’energia luminosa.
A differenza degli altri organi, il cuore genera al proprio interno lo stimolo per la contrazione. Rispetto alla maggior parte delle cellule muscolari, la variazione del potenziale è maggiore, perché deve essere in grado di far rendere al massimo la pompa cardiaca per sospingere il sangue all’interno dei vasi sanguigni. Una cellula muscolare depolarizzata non è più disponibile per un impulso fino a quando non viene ripolarizzata, e il tempo che viene impiegato per fare ciò è indispensabile per il corretto funzionamento del cuore, in quanto il ventricolo può riempirsi completamente di sangue prima di eseguire un'altra contrazione tra la fase pulsoria (sistola) e la fase di riposo (diastola), in maniera da permettere l'apporto di sangue attraverso le arterie coronarie.
In caso di arresti cardiaci si può ricorrere all’uso di un’apparecchiatura elettrica (defibrillatore) che durante la scarica (elettroshock) ripolarizza in toto il sistema di conduzione del cuore; in caso di lesioni è comunque necessario operare ed eventualmente porre nella cavità toracica un pacemaker, apparecchio capace di stimolare elettricamente la contrazione del cuore.
L’elettrocardiogramma (ECG) è la riproduzione grafica dell'attività elettrica del cuore durante il suo funzionamento, misurata da uno strumento chiamato elettrocardiografo.

Verso l’Origine della Vita

Nella prima parte del post abbiamo parlato di argilla (o creta). Un’interessante ipotesi riguardo l’origine della vita è correlata proprio alle argille.
Gli organismi viventi sono caratterizzati da certi composti organici, le biomolecole, da cui dipende la vita così come la conosciamo. È noto da tempo che in un lontano passato le prime molecole organiche abbiano interagito con le argille: da qui è sorta l’ipotesi che esse abbiano contribuito alla produzione di biomolecole, coadiuvandone la chemoevoluzione verso i composti che oggi sono alla base degli esseri viventi.
Sulla Terra primordiale esistevano di certo fonti di composti organici, soprattutto idrocarburi. Ma l'idea del “brodo primordiale”, cioè oceani ricchi di biomolecole prodotte in maniera sistematica prima che si sviluppasse la vita, non appare più così convincente come in passato. Si ragiona su tutte quelle situazioni capaci di sottrarre materia organica: per esempio la radiazione ultravioletta serve più a distruggere le molecole che a costruirle. I minerali avrebbero potuto ripulire gli oceani dalle molecole organiche complesse come fanno oggi e il riciclo delle acque oceaniche attraverso sistemi idrotermali a elevata temperatura avrebbe probabilmente contribuito alla cosa.
Nel 1953 Stanley Miller e il premio Nobel Harold Urey fecero un esperimento in cui ricrearono condizioni molto simili (anche se non perfettamente identiche) a quelle della Terra primordiale. In un sistema sterile costituito da due sfere contenenti l'una acqua allo stato liquido e l'altra due elettrodi, collegate tra loro da un sistema di tubi sigillati, insufflarono idrogeno, metano e ammoniaca gassosi. L'acqua veniva scaldata per indurre la formazione di vapore mentre i due elettrodi venivano utilizzati per fornire scariche elettriche che simulavano fulmini. Poi il tutto veniva raffreddato in modo che l'acqua ricondensasse e ricadesse nella prima sfera. Quindi si ripeteva di continuo il ciclo. Dopo una settimana il 15% del carbonio aveva formato composti organici, tra cui diversi metaboliti e quattro dei venti amminoacidi che costituiscono le proteine.
Sorge però una difficoltà: gli amminoacidi delle nostre proteine devono avere una certa disposizione spaziale. Ecco allora la possibile influenza delle argille, che in precedenza si è già dimostrato abbiano una capacità selettiva in questo senso: si teorizza quindi che le argille abbiano guidato la nostra biochimica verso una precisa direzione.
Ovviamente questo è solo l’inizio: perché si arrivi agli organismi viventi, le molecole organiche devono diventare sempre più complesse, funzionalizzate e specifiche; hanno poi bisogno di raccogliersi in sistemi ordinati (protocellula) e avere un sistema molecolare che sia replicabile e trasmissibile (codice genetico). Solo arrivati a quel punto possiamo parlare di vita.

Questo è tutto, abitatori delle tenebre, spero che l’articolo vi sia piaciuto. In attesa del prossimo appuntamento con Ore d’Orrore io nel frattempo torno a riposare nella mia cripta.

26 commenti:

  1. Rinnovo i miei complimenti, in questo articolo si riesce a spiegare con semplicità i concetti scientifici perfino ad un testone come me.

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Era proprio questo che preoccupava Marco quando mi ha scritto in privato qualche giorno fa: riuscire a spiegare tutto questi concetti al grande pubblico. L’esperimento è riuscito! Grazie di aver fatto da cavia! ^__^

      Vai Marco! Il blog è tutto tuo. Nel frattempo io continuo a godermi la mia settimana bianca altrove

      Elimina
    2. Beh, mi fa piacere che sia risultato chiaro, perchè rimane un argomento complesso, anche se l'ho molto semplificato.

      TOM, devo quindi continuare a fare gli onori di casa? Dare l'acqua alle piante (carnivore), dar da mangiare al cane Cerbero, finire di scacciare lo spettro sumero nel frigorifero?

      Elimina
    3. Eh già! Stai solo attento alle sabbie mobili in salotto e a non far fuggire i prigionieri dalle segrete....

      Elimina
    4. Ma non li avevi fatti giustiziare?

      Elimina
    5. Ho rinnovato il parco vittime...

      Elimina
  2. Molto interessante!! L'esperimento della Rana lo conoscevo già dalle elementari in effetti, forse viene usato come esempio per spingere i bimbi ad interessarsi alla scienza, chissà... :)

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Grazie! Dissezionare rane è un must delle lezioni di biologia, ma credo solo in America. Per interessare i bambini alla scienza io conosco esperimenti più colorati che si possono fare anche a casa.

      Elimina
    2. Forse intendevi dire ""viene usato come esempio per spingere i piccoli serial killer ad interessarsi alla scienza". Che roba macabra!
      Anyway…. dei miei trascorsi di piccolo chimico ricordo solo quando a scuola ci fecero distillare la grappa (fu davvero avvincente)!

      Elimina
    3. Sono certo che Norman Bates ha iniziato la sua carriera dissezionando rane. :)
      Per il piccolo chimico, guardati questo:
      http://illustraidee.blogspot.it/2014/09/il-piccolo-chimico-un-esperimento-col.html

      Elimina
  3. Beh, almeno i fenomeni di trasporto non c'erano e la termodinamica era ridotta al minimo... mi avevi fatto spaventare, Marco! :)
    La spiegazione scientifica è stata molto interessante e mi ha permesso di correlare un po' di cose che avevo studiato al liceo in biologia con l'elettrochimica.

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Vero che non avevi mai sentito parlare della vita in senso termodinamico? :)
      I fenomeni di trasporto c'erano (o meglio non c'erano): gli ioni dovrebbero muoversi per diffusione secondo gradiente di concentrazione, ma non possono perchè la membrana glielo impedisce. Dentro e fuori della cellula si instaura quindi un differente potenziale chimico generando così una situazione di disequilibrio, che le cellule vogliono mantenere, perchè è la differenza di potenziale la spinta termodinamica a compiere lavoro (essere vive).

      Elimina
    2. Ehi, pensa che questo stavo per dirlo io.... ^_^

      Elimina
    3. Ti ho battuto sul tempo, eh? :)

      Elimina
  4. Finché c'è la membrana non si può considerare un vero gradiente, perché le due parti del sistema sono separate... Tranquillo che sto facendo esercizi sulla diffusione da settimane... Se non passo 'sto maledetto esame...!

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Non è proprio così, dentro e fuori della cellula sono comunicanti. La membrana cellulare ha una permeabilità selettiva, possono attraversarla l'acqua, molecole gassose e piccole molecole liposolubili. Gli ioni sono invece fermati per polarità dal fatto che la membrana è costituita da un doppio strato di fosfolipidi (o in alcuni casi da amminofosfolipidi) che sono notevolmente apolari. Il gradiente di concentrazione quindi c'è, perchè le due porzioni sono comunicanti (sostanzialmente è assimilabile all'instaurarsi della pressione osmotica, altrimenti non ci sarebbe differenza di potenziale, e quindi ecc... ecc...
      Ti eserciti su diffusione e leggi di Fick?
      E poi convezione e migrazione? E flusso elettroendosmotico?
      Maledetto esame, più semplice imparare a memoria Shakespeare, vero? ;)

      Elimina
    2. Lo so che la barriera è semipermeabile, ma per fare un bilancio parziale di materia tu devi considerare solo la sostanza A. La barriera in questione non è permeabile alla sostanza A, quindi introduce una discontinuità nel sistema e ti impedisce di applicare un bilancio microscopico (dato che la condizione fondamentale è che il sistema sia continuo). Quindi, puoi applicare solo il bilancio macroscopico e allora non puoi più parlare di gradiente di concentrazione.
      E ora dammela vinta, per una volta, e lasciamo in pace i poveri lettori di Obsidian Mirror! :P
      Comunque sì, imparare a memoria Shakespeare è molto meglio. E soprattutto sarei molto più motivata.

      @TOM Ti è arrivata la mia email? Chiedo conferma, per sicurezza...

      Elimina
    3. Sì, te la do vinta, perchè hai ragione, solo che devi sapere che in biologia si usano espressioni come "muoversi secondo gradiente" e "muoversi contro gradiente" una volta che vengono aperti i canali ionici.
      Ora mi toccherà rianimare qualche visitatore di Obsidian Mirror con apparecchiature voltaiche...

      Elimina
    4. Ragazzi, state cominciando davvero e mettermi paura.... siete umani?
      @ EEC: hai fatto bene a chiedere.. non ho visto nessuna mail.

      Elimina
  5. "È questo continuo stato di disequilibrio della cellula e lo spendere bioenergia per mantenerlo ciò che chiamiamo vita (almeno in senso cellulare). Se infatti il potenziale di membrana si azzera, non è più possibile compiere lavoro, e si raggiunge l’equilibrio. La cellula che raggiunge l’equilibrio muore."

    Mamma mia che passaggio eccezionale.
    Non so se ci crederai ma io ci ho visto un mondo dentro questo principio così naturale e così sensazionale. Vivere nel disequilibrio, morire ad equilibrio compiuto. C'è scritta quasi la storia del mondo in una piccola cellula!

    Comunque articolo stupendo, è incredibile come tu riesca a risalire al principio scientifico partendo da un fatto letterario, sei una persona molto preparata ma credo soprattutto molto curiosa e la rilettura di queste figure è veramente originale!!
    I miei complimenti a te e a Obsidian per questa rubrica! *_*

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Quando scrivevo, avevo temuto che quella frase potesse dare adito a equivoci: qualcuno avrebbe potuto interpretarla come uno sminuire la vita, per ridurla alla semplice base termodinamica, magari invocando anime e religione.
      Invece è una straordinaria metafora della Vita: quello che facciamo giorno dopo giorno è lottare col mondo che ci circonda per mantenere il nostro disequilibrio, ed è solo quando alla fine ci arrendiamo e raggiungiamo l'equilibrio (la serenità, il nirvana) che allora la nostra vita è giunta alla sua conclusione.
      Grazie per i complimenti, Alessia. Credo che ognuna di queste figure dell'horror sia l'ennesimo modo con cui possiamo tornare ancora sui miti archetipici: il vampiro la paura dell'ignoto, Frankenstein la vita e la morte... vedremo con le altre due cosa ne uscirà fuori.

      Elimina
  6. Non ho resistito alla fine, nonostante la mega arrabbiatura per l' esame, accidenti!
    Bello, mi hai riportato in mente un paio di concetti anche di biochimica a dire il vero (per l' ultravioletto visto che giusto oggi ho fatto una pratica inerente a ciò), mi complimento per come sei riuscito a semplificare fisiologia (ci sono un paio di cose che preciserei su ioni e canali ma complicherebbero solo le cose temo), non è così facile riuscirci! Adesso però basta fisio!!!!!

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Durante la stesura stavo scrivendo chi entra, chi esce, chi fornisce l'energia, in che modo... poi mi sono accorto che era troppo dettagliato per essere facilmente comprensibile a tutti e ho tagliato parecchio.

      Elimina
    2. Si infatti bravo, hai fatto bene se no avresti fatto una strage mi sa! ;)

      Elimina
  7. Bello *__*

    Quindi il Golem... :P

    Complimenti a Marco! ^_^ Post appassionante e fruibile anche a me, poco avvezza alle tematiche specifiche!
    TOM, appena ho tempo vado a leggere i tuoi due post citati! *__*

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Quindi sì, c'era qualcosa di vero nell'uomo creato dal fango o dalla creta, allo stesso modo del golem.

      Elimina

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...