Dimmi l’ora precisa e ti dirò quanto pesi (la sostanza del tempo)

Interferenza in onde acquose

Come effettuare una misura gravimetrica con precisione estrema rappresenta una questione a cui è difficile rispondere, in quanto la misura di una massa è affetta da un certo numero di problemi che vanno ad inficiare direttamente sul sistema di misura, il quale è perennemente sottoposto ad un meccanismo di comparazione che trascina con se altre incertezze rilevanti.

La pesata è una delle operazioni più frequenti del laboratorio, una delle sporadiche situazioni in cui è possibile avvertire il “peso” del problema della precisione. Le moderne bilance analitiche oggi riescono a garantire una riduzione dei tempi di misurazione e una precisione ottimale grazie all’elettronica sofisticata e ad un sistema di taratura periodico che certifica la “bontà” della misura entro certi termini di confidenza. Tuttavia esistono problemi collaterali dovuti a influenze fisiche (evaporazione, variazione del contenuto di umidità) o a forze esterne (magnetismo, cariche elettrostatiche) da non sottovalutare che potrebbero essere interpretate come variazioni della massa effettive quando in realtà dipendono da fattori diversi.

La chimica del futuro e il futuro della chimica – XXIII Carnevale della Chimica

Credit by Oliver Strom

E così siamo finalmente e forse un po’ tardivamente giunti alla 23esima edizione del Carnevale della Chimica, il 23 è un numero primo sicuro e felice, in biologia è emblematico del numero di cromosomi nelle cellule germinali umane  (quando le altre ne hanno 23 x 2 = 46), mentre in chimica rappresenta il numero di massa atomica dell’isotopo stabile di sodio e il numero atomico del vanadio, un elemento i cui sospetti poteri antidiabetici fanno prospettare una nuova classe di composti con promettenti capacità terapeutiche e caratteristiche farmacocinetiche tali da lasciare un’ottimistica speranza in questo frangente per il prossimo futuro. 23 è anche l’esponente in base dieci applicato nel numero di Avogadro (6,022 · 10²³) che ci ricorda come ordine di grandezza, quante sono le particelle contenute nell’unità di misura definita dai chimici con il nome di mole, questo dovrebbe essere anche un monito per tutti gli omeopati come limite fisico oltre il quale non è più possibile concepire una diluizione estrema, ove si può solo fantasticarla.

Se la risposta alla domanda fondamentale sulla vita, l’universo e tutto quanto nel romanzo di Douglas Adams Guida galattica per gli autostoppisti non fosse stata 42, potrei tranquillamente azzardare che il numero 23 si adatterebbe anche meglio, Walter Sparrow (magistralmente interpretato da Jim Carrey nel film “Number 23” ci avverte che

“Non esiste il destino. Ci sono solo scelte da fare. Alcune scelte sono facili, altre no. E sono quelle che contano davvero, quelle che fanno di noi delle persone.”

E la chimica (insieme alle scienze tutte) progredisce grazie alle scelte degli stessi uomini, che si prodigano per assicurarci un futuro migliore, impegnati costantemente nella risoluzione di problemi complessi e di ampie ripercussioni in un mondo sempre più caotico e affetto da ritmi frenetici. Secondo alcuni autorevoli pensatori provenienti da vari settori della ricerca è necessario partire da ciò che sappiamo dell’imminente futuro. Sappiamo che per il 2050 la popolazione mondiale aumenterà di un paio di miliardi di individui e che il 75% abiterà nelle città contro l’attuale 50%. Ciò si traduce in un esplosione di consumi, che aumenteranno ulteriormente lo sfruttamento di energia da risorse non rinnovabili con gravi ripercussioni se non verranno introdotte alternative sostenibili al più presto. Maggiori densità urbane comportano maggiori rischi di pandemie, aggravati da un invecchiamento dell’età media a livelli critici. Chiaramente questa è solo una sintesi estrema.

Dovrebbe bastare solo questo scorcio di scenario plausibile dell’anno di grazia 2050 per concordare unitariamente che l’obiettivo da porci oggi è quanto mai impegnativo: chiunque sulla Terra dovrà avere il diritto ad una vita sicura, salutare e appagata dalla simbiosi con il nostro pianeta. Per raggiungere questo obiettivo si ritiene diffusamente che la chimica, tra le altre scienze, giocherà un ruolo primario nello svolgimento di questa visione del futuro. Ma chi sono i futurologi della chimica?

Sull’estetica delle molecole, ovvero può una molecola essere sexy?

La bellezza è una caratteristica che fornisce un’esperienza percettiva di piacere e soddisfazione, indipendentemente dal tipo di oggetto a cui viene attribuita, ma a esclusiva discrezione dell’osservatore. La bellezza ideale è un’entità degna di ammirazione, oppure possiede caratteristiche condivisibili che tendono alla perfezione. Ma cosa rende bella una molecola? Possiamo solo ridurci ad una mera semplicità come una struttura perfettamente simmetrica, oppure potrebbe essere coinvolta una complessità estrema, come la ricchezza di dettagli strutturali necessari ad una specifica funzione?

Talvolta la bellezza di una molecola può essere palese, come nel caso evidente del fullerene, o ancora meglio del kekulene, ma in altri casi è nascosta, camuffata per essere rivelata alla giusta occasione o all’osservatore più attento. Anche la novità, la sorpresa o l’inaspettata utilità possono giocare un ruolo nell’estetica molecolare, come avremo modo di esplorare solo continuando a leggere.

Nei testi scientifici non è facile trovare esempi di affermazioni imprudenti del tipo “quella bellissima molecola sintetizzata dal gruppo di ricercatori…” o “il fascino della struttura molecolare risiede nella coordinazione dei legami …”, dove il descrittore emozionale sarebbe inutile oltre che probabilmente del tutto soggettivo e inopportuni. Per questo motivo i giudizi estetici nella chimica acquisiscono una dimensione decisamente popolare, quasi folk, per una sottocultura formata da chimici che tentano di esplorare razionalmente gli attributi della bellezza applicata alla propria mercé. Una ricerca che potrebbe ricalcare perfino antichi rituali e costumi tribali nell’intento di disseppellire ciò che il significato della bellezza in chimica assume nell’improbabile natura di un’indagine antropologica.

La storia opportunistica degli anticoncezionali chimici

Acacia ulicifolia

Il controllo delle nascite è un problema che ha lasciato molte tracce nella storia fin dai tempi dell’antico Egitto e di Babilonia, segno che l’importanza di evitare gravidanze indesiderate è sempre stata un’esigenza dettata dalla volontà di controllare e pianificare la propria vita in maniera indipendente, nonostante tutte le implicazioni etico religiose che ciò comporta. Già nel Papiro Ginecologico di Kahun (1850 a.C) di cui ho già trattato in precedenza, si trovano descrizioni di pessari occlusivi intrisi di gomma arabica, una gomma naturale con proprietà  contraccettive. E pensare che questa tecnica venne ridicolizzata dallo scetticismo scientifico, almeno fino a quando non vennero appurate le proprietà spermicide dell’acido lattico, una sostanza che si forma quando la gomma di acacia si emulsiona e che oggi è comunemente inclusa tra gli ingredienti dei moderni lubrificanti per profilattici.

Dai papiri si apprende anche di metodi ”gommosi” per sbarrare l’accesso alla cervice, di viscosi preparati a base di miele e carbonato di sodio spalmato nella cavità pelvica e di antichi diaframmi cosparsi di una disgustosa pastina ricavata dallo sterco di coccodrillo (e qui meglio non approfondire), oltre alla primitiva consapevolezza che prolungare l’allattamento fino a tre anni poteva in qualche modo prevenire una gravidanza subito dopo averne portato a termine una.

Molte piante con proprietà contraccettive venivano usate nell’antica Grecia dal settimo secolo a.C. in poi, come anche Ippocrate ci ha tramandato, il quale suggeriva come contraccettivo una miscela di solfato di ferro e rame, mentre il suo collega Dioscoride proponeva tamponi al pepe una gomma di cedro ed allume da applicare prima del rapporto. Teofrasto documenta l’uso del silfio, il cui sfruttamento intensivo e la difficoltà di coltivarlo in luoghi diversi da quello di origine provocò molto probabilmente la sua estinzione, mentre altri si riferiscono a diverse specie vegetali come la carota selvatica (usata ancora oggi in India), il salice, la palma da datteri, il melograno, la menta poleggio, artemisia, mirra e ruta, tutte piante caratterizzate da una certa tossicità di cui i greci specificavano accuratamente e in sicurezza le dosi, anche se non sempre esse risultavano efficaci. Attraverso i secoli e le colture sono stati escogitati i metodi più incredibili per prevenire la concezione, gli intrugli potevano contenere uova di ragno o serpenti, organi di animali sterili come il mulo per le donne e testicoli cucinati per i maschietti, fino alle bizzarrie generatrici di fiabe come quel metodo medioevale che prescriveva alle donne di sputare tre volte nella bocca di una rana per diventare temporaneamente sterile, altro che Tolkien!

Equazione di Drake e Paradosso di Fermi: come ignorare le complessità e dichiararsi padroni dell’universo

Evidentemente la ricerca sulla vignetta degli alieni non è andata a buon fine!

Durante l’estate del 1950 Enrico Fermi, uno dei padri dell’era atomica, insieme ai suoi amici Edward Teller, Emil Konopinski e Herbert York, stavano camminando sotto il sole caldo del Nuovo Messico per recarsi a pranzo nella caffetteria del Laboratorio di Los Alamos. Casualmente quel giorno la conversazione toccò l’argomento dei dischi volanti e secondo Teller, la chiacchierata fu piuttosto breve e superficiale su un argomento solo vagamente correlato ai viaggi nello spazio. Uno di loro aveva da poco visto una vignetta su The New Yorker che ritraeva alieni intenti a rubare bidoni dell’immondizia, e così discussero sul tema dell’ovvietà che i dischi volanti non siano reali.

Lo scambio di vedute immancabilmente sconfinò per un certo tempo nei tristi meandri della matematica, quando a un certo punto, come ricorda Konopinski, Fermi li sorprese con la domanda: “Ma dove sono tutti quanti?” Il suo modo forse troppo scollegato per dirlo innescò una certa ilarità tra i presenti, anche se era chiaro che il soggetto fosse la vita extraterrestre e secondo York, egli proseguì con una serie di calcoli sulla probabilità della vita umana, la probabile emersione e la durata di tecnologie avanzate e così via, concludendo sulla base di tali calcoli che l’evenienza di civiltà intelligenti a noi vicine poteva essere molto alta e che probabilmente siamo stati visitati da alieni molto tempo fa e per molte volte ancora. Questa conversazione informale è stata la base sulla quale è stata in seguito costruita la celebre equazione di Drake, un esperimento concettuale speculativo sulla statistica che tenta di esplorare matematicamente le probabilità di vita aliena intelligente in questa zona dell’universo e in questo periodo storico. Naturalmente la soluzione “reale” dell’equazione di Drake non è la risposta in sé, lo sono piuttosto le domande che essa può generare nel tentativo di risolverla.

Enrico Fermi era noto presso i suoi studenti per la sua abitudine di eseguire a mente stime di ogni tipo di grandezza. Una volta chiese ai suoi studenti quanti accordatori di pianoforte ci fossero a Chicago: il modo in cui calcolò la risposta assomiglia al tipo di ragionamento sotteso all’equazione di Drake. Fermi suppose che Chicago dovesse avere circa tre milioni di abitanti, e che circa una famiglia su venti dovesse possedere un pianoforte. Se la famiglia media è composta da cinque elementi e un piano richiede in media un’accordatura all’anno, e se un accordatore può eseguire due accordature al giorno per 200 giorni all’anno, allora Chicago ha bisogno di 75 accordatori. Il risultato è dato semplicemente dal prodotto dei fattori elencati, ma ammetto di non averli calcolati personalmente.

Fermi e i suoi amici azzardarono alcune risposte plausibili alla fatidica domanda, ad esempio le enormi distanze dello spazio vanificherebbero ogni sorta di viaggio interstellare, e quand’anche ciò fosse possibile, potrebbe non valerne lo sforzo per conseguirlo, oppure ancora che civiltà avanzate potrebbero non sopravvivere abbastanza a lungo per raggiungere il livello tecnologico sufficiente a decollare per compiere viaggi interstellari. Da allora sono innumerevoli i tentativi di proporre strane, nuove soluzioni all’ambiguo paradosso, alcune diventate best seller come il saggio di Stephen Webb, Fisico teorico e collezionista di soluzioni al paradosso di Fermi, tradotto in italiano con il titolo “Se l’Universo brulica di alieni… dove sono tutti quanti?” Certo, ogni soluzione è limitata dalla conoscenza acquisita e dalla nostra capacità di teorizzare, pur con tutte le astrazioni che ci sono concesse dalle nostre enormi limitazioni cognitive. La questione tuttavia non può privarsi di ogni sorta di complessità…

Ipotesi sulle biochimiche aliene (come diventare antisciovinista)

Andromeda, il malefico virus del film omonimo, 1971

La ricerca scientifica che si occupa di verificare l’esistenza di intelligenza extraterrestre, nota con l’acronimo SETI, si basa essenzialmente su rilevazioni di onde elettromagnetiche, per la maggior parte onde radio, ma anche nell’infrarosso o nelle bande dei raggi X, oltre a impulsi ottici caratterizzati da particolari frequenze. Questo riduzionismo esplorativo ovviamente non copre che una parte molto limitata dello spettro a varietà incognita che ci troviamo a fronteggiare, in pratica stiamo cercando un pagliaio con un ago…

Sembrerebbe quasi che oltre un secolo di fantascienza dedicata agli alieni non sia riuscita nell’intento di ampliare gli orizzonti dei ricercatori, colpevole forse di aver calcato troppi cliché stereotipati che dipingono i “diversamente terrestri” esattamente come noi, o al massimo con (più o meno lievi) alterazioni morfologiche, suggerendo così un modello di vita intelligente basato sulla nostra immagine che dimostra tutto il nostro antropocentrismo. Di certo le eccezioni non mancano: numerosi, anche se isolati, sono i tentativi di descrivere forme di vita veramente aliene, che di antropomorfo non conservano più nulla e che della chimica organica se ne infischiano, forme di vita che rientrano a fatica anche nella definizione di vita stessa arrivando al concepimento di impossibili pronipoti di precedenti civiltà ormai estinte, con percorsi variegati, fino al raggiungimento di livelli evolutivi che vanno oltre il concetto di essere vivente, come noi possiamo intenderlo.

Fortunatamente, dato il fascino dell’argomento, numerosi scienziati coraggiosi si sono impegnati anche nell’esplorazione di possibili forme di vita non convenzionali, ipotizzando sistemi complessi basati su biochimiche alternative che potrebbero adattarsi in modo più efficace eludendo le ristrette limitazioni delle cosiddette Cinture Verdi, ovvero quelle regioni dello spazio le cui condizioni favoriscono lo sviluppo della vita di tipo terrestre. D’altronde anche sulla Terra abbiamo esempi eclatanti di quanto estremo possa essere vivere in laghi pregni di arsenico, fosse oceaniche con pressioni eccezionali, vulcani e altre fonti geotermiche, freddi estremi e perfino ambienti radioattivi.

Il chimico sfuggente e la sua molecola elusiva

C’era una volta un ragazzo friulano che aveva sviluppato un’insolita simpatia per la chimica, probabilmente favorita dalle frequenti visite di un fratello della madre, tal Giovanni Carnelutti, un chimico di prim’ordine collaboratore di Stanislao Cannizzaro e in seguito Presidente della Società Chimica di Milano (ora Società Chimica Italiana), che indubbiamente contribui ad un certo sviluppo e alla diffusione della sua materia in quei tempi bui.

Il ragazzo di cui narravo, al secolo Angelo Angeli, nato il 20 agosto 1864 a Tarcento, un piccolo comune in provincia di Udine, frequenta con profitto l’Istituto Tecnico di Udine quindi, dopo l’inevitabile servizio militare, si iscrive all’Università di Padova, dove ha la fortuna di conoscere il professor Giacomo Ciamician, considerato oggi come il profeta dell’energia solare per i suoi studi sulle azioni chimiche della luce.

Ciamician riconosce in lui una vivace intelligenza, e insiste affinché egli lo segua in occasione del suo trasferimento presso l’ateneo bolognese, quando nonostante non fosse ancora laureato, diventa il suo primo assistente. Consegue finalmente la sua laurea all’età di 27 anni e dopo soli due anni gli viene conferita la libera docenza. Quattro anni più tardi vince con votazione unanime il concorso per la cattedra di Chimica Docimastica, un ramo della chimica che si occupa della natura e della composizione dei materiali, minerali e metalli, che oggi si potrebbe definire come chimica merceologica. Tuttavia, nonostante l’importanza dei suoi lavori nel campo e 52 pubblicazioni al suo attivo, vede svanire l’ambita cattedra per la mancanza di titoli specifici in materia da parte del Consiglio Superiore, che con una lunga e indolente arringa riportata sul n. 153 della gazzetta ufficiale del 1898 annulla in toto l’esito del concorso per motivi probabilmente discutibili.

Carpe Carbo Diem (La guerra impossibile contro il carbonio)

Dum loquimur fugerit invida

aetas: carpe [carbo] diem, quam minimum credula postero

(Mentre parliamo il tempo sarà già fuggito, come se ci odiasse.

cogli l’attimo [e il carbonio], confidando il meno possibile nel domani)

In tutto il mondo durante il 2011 sono state prodotte almeno 35 miliardi di tonnellate di biossido di carbonio, questo significa che ogni giorno dell’anno circa cento milioni di tonnellate di CO₂ arricchiscono l’atmosfera di uno dei principali gas responsabili dell’effetto serra. Una produzione che diventa sempre più preoccupante e genera allarme per gli effetti a lungo termine che potrebbe generare. Urge quindi una ricerca rivolta alla risoluzione di questo impellente problema, con tutti i mezzi a disposizione, ma soprattutto che assicuri la sua sostenibilità evitando di intraprendere percorsi che comportino rischi che potrebbero rivelarsi peggiori della situazione attuale.

Una ricerca che non è affatto semplificata dall’incessante dibattito più che altro politico (e patetico, il più delle volte) o ideologico che contamina la scienza con reazioni sicuramente controproducenti. Il problema però sembra essere molto più complesso di quanto inizialmente delineato, e i rimedi proposti finora si perdono spesso nel bilanciamento poco equilibrato tra i pro e i contro.

Proviamo ad approfondire con qualche riflessione, evitando di scadere nelle annose diatribe come la causalità tra concentrazione atmosferica di CO₂ e aumento delle temperature e soprattutto nel poco noto paradosso verde, il quale è di natura prettamente economica esulando pertanto dai nostri scopi.

Le tre R del farmacologo etico

L'alba del pianeta delle scimmie. Non è necessario che la fantascienza diventi realtà ogni volta...

L’argomento è spinoso, il dibattito è aperto e vivace più che mai. Come molti possono immaginare, nel mondo ipertecnologicamente avanzato in cui viviamo, dove la scienza ha compiuto enormi progressi in tutte le direzioni, non è più possibile rassegnarsi al fatto che la sperimentazione animale sia ancora del tutto insostituibile.

Non è una questione di soldi, anzi come vedremo l’impegno economico per l’impiego di cavie per testare un farmaco è molto elevato, ma secondo una gran folla di eminenti esperti, seppur loro malgrado, ancora non esistono alternative valide alle sperimentazioni in vivo in quanto esse rappresentano l’unica opportunità per apprendere e confermare l’efficacia di una nuova molecola.

Infatti, come sostiene Derek Lowe, per tutto ciò che sappiamo sulla biochimica, sulla fisiologia e per quanto riguarda la biologia in generale, i sistemi viventi sono ancora troppo complessi per noi da semplificare con un modello. Siamo molto più ignoranti di quanto sembriamo.

Questo tuttavia non significa affatto che non sia possibile immaginare un miglioramento…

La travagliata storia del test di gravidanza

Costantino esamina le urine dei pazienti

Tra i tanti oggetti che diamo per scontati, quello stick tecnologico e un po’ magico che preannuncia l’arrivo di un bambino, è forse uno fra quelli di cui maggiormente ne ignoriamo l’evoluzione. Talvolta circondata da misteriosi aloni esoterici e pratiche al limite della stregoneria, la storia dei test di gravidanza affonda le sue origini addirittura ai tempi dell’antico Egitto e della magna Grecia, passando attraverso epoche in cui l’oroscopo e l’uroscopo avevano la stessa valenza di verità, fino ad arrivare al martirio di rospi, conigli e altri incolpevoli animali che pagavano la bramosia di certificare l’avvenuta fecondazione.

Prima di ottenere un metodo analitico pratico, veloce, economico e alla portata di chiunque, e soprattutto quasi del tutto infallibile, sono passati millenni, ma adesso possiamo affermare di aver trovato un sistema che difficilmente verrà superato nei decenni a venire, oppure no?

13 scoperte della chimica che cambiarono il mondo

Bella e letale: alfa-emolisina! Ah, le infinite complessità della chimica…

Tredici per la matematica è un numero primo fortunato e felice, mentre per la chimica è solo il numero atomico dell’atomo di alluminio (Al).  Questo mese però, è anche il primo anniversario del Carnevale della Chimica, un appuntamento oramai consolidato tra i blogger con affinità elettive verso questa meravigliosa materia, che arriva quindi alla sua tredicesima, felice e fortunata, edizione che avrà luogo domani, 23 gennaio, sul blog scientifico partecipativo Gravità Zero, al quale partecipa anche il chimico impertinente. Come celebrarlo al meglio se non illustrando le tredici principali scoperte nel campo della chimica che sono riuscite a sradicare i falsi paradigmi del passato o si sono rivelate responsabili dei grandi progressi nell’evoluzione scientifica del genere umano?

Ecco quindi una rassegna che, anche se molto sintetica, è ricca di numerosi collegamenti, giusto per approfondire le scoperte che meglio rappresentano la chimica e senza le quali il mondo come noi lo conosciamo non esisterebbe affatto. Naturalmente l’elenco non può che risultare fin troppo limitato, se confrontato con la totalità dei progressi che questa scienza ha conseguito negli ultimi decenni.

Tutto il fascino della chimica nelle candele di Natale

Tanto tempo fa, quando l’illuminazione casalinga era dominata da tremolanti fiammelle che consumavano un timido stoppino immerso in un cilindro di cera solida, forse era più facile viaggiare all’interno di quel mondo fantastico generato da chi osava curiosare in quegli strani “meccanismi” della natura, scoprendo al termine di un lungo percorso anche i più piccoli segreti chimici che una misera candela nascondeva dietro la sua scontata semplicità!

Dalla cera delle api, all’estratto di cannella, dal grasso dei pesci candela al sebo dei mammiferi, numerosi e diversi sono stati i materiali utilizzati per la manifattura delle candele, eppure per tutti quanti è possibile riassumere la reazione di combustione in una singola formula esaustiva che li comprende indiscriminatamente:

Un’equazione come questa fornisce in modo diretto e semplificato l’informazione di come inizia e come termina una qualsiasi combustione che si verifica accendendo (anche) una candela, tuttavia possiamo facilmente immaginare che le cose siano un tantino più complesse, e si potranno (ri)scoprire proseguendo nella lettura, ma solo se siete altrettanto curiosi di quanto lo furono i fortunati allievi di Faraday durante le sue lezioni …

La signora della radioattività

Marie Curie

Ci sarebbe da evocare la casuale affinità etimologica tra la curiosità che uccise l’incauto gatto e lo strano destino che portò sull’altare Maria Salomea Skłodowska detta Manya, a congiungersi con Pierre Curie, ma sarebbe irriverente, oltre che impertinente. Fatto sta che Marie deve la sua storia romanzesca ed esemplare esistenza alla sua caparbietà, intelligenza, determinazione, genialità quasi ossessiva, ma soprattutto alla sua curiosità, una qualità di incommensurabile valore per il progresso scientifico. Suo è il noto aforisma:

Sii meno curioso della gente, e più curioso delle idee.

Ma è soprattutto con questa citazione dal convegno della cultura del 1933 che si esprime tutta la sua umile ma importante essenza:

Uno scienziato nel suo laboratorio non è soltanto un tecnico, è anche un fanciullo posto di fronte a fenomeni naturali che lo impressionano come un racconto di fate. Dobbiamo avere un mezzo per comunicare questo sentimento all’esterno, non dobbiamo lasciar credere che ogni progresso scientifico si riduca a macchine e ingranaggi. L’umanità ha bisogno di persone d’azione, ma ha anche bisogno di sognatori per i quali perseguire disinteressatamente un fine è altrettanto imperioso quanto è per loro impossibile pensare al proprio profitto.

Fiumi di inchiostro e oceani di bit che commemorano una delle donne più straordinarie della storia della scienza, attestano l’autorevolezza della scienziata che è stata scelta come emblema indiscusso dell’anno internazionale della chimica, in occasione del centenario del premio Nobel per la chimica, da lei ricevuto nel 1911 “in riconoscimento dei suoi servizi al progresso della chimica per la scoperta del radio e del polonio, per l’isolamento del radio e lo studio della natura e dei composti di questo elemento straordinario.”

Oggi, anche Google le dedica il suo camaleontico doodle, nella ricorrenza che celebra il 144° anniversario della sua nascita, il 7 novembre del 1867, avvenuta a Varsavia, a quei tempi inglobata nel territorio della Russia. Un omaggio doveroso.

Ora, se pensavate di leggere un’altra minibiografia, come ne esistono a migliaia, dovrete ricredervi. Anzi in verità, per non scontentare nessuno in calce troverete qualche link, in italiano e in inglese. Questa volta vorrei invece proporre la traduzione in italiano del suo primo paper scientifico sulla radioattività e della nota seguente dei coniugi Curie presentata alla comunità scientifica dal fisico veterano Henri Becquerel, sulla nuova sostanza radioattiva contenuta nel minerale pechblenda.

La previsione degli effetti delle molecole bioattive

Nel romanzo “The Minority Report” di P.K.Dick la prevenzione dei crimini era affidata ad una squadra di tre mutanti, i precog, veggenti in grado di prevedere il futuro, anche se non tutti lo prevedevano allo stesso modo. Nel mondo reale, sostituendo il crimine con la malattia, diventa invece sempre più realistico l’impiego dell’analisi predittiva come modello di ricerca per la caratterizzazione delle attività biologiche di molecole naturali e artificiali, rivolto alla creazione di nuovi farmaci e principi attivi dalle proprietà inedite.

Il coinvolgimento di diverse aree di competenza come la chimica, la biochimica, la biologia molecolare, l’immunologia e naturalmente la bioinformatica naturalmente richiede la stretta collaborazione di esperti in ciascun campo specifico e la crescita dell’interesse per le parole chiave “predictive analytics” è evidente, soprattutto in questi ultimi due – tre anni, e non solo in campo terapeutico, occupando sempre più spazio anche nelle pubblicazioni scientifiche con impact factor assolutamente rispettabili.

In linea generale, esaminando la letteratura disponibile sull’argomento, è possibile accorgersi che molti prodotti naturali, come gli estratti o gli oli essenziali, spesso rivelano nuove e interessanti proprietà terapeutiche, esprimendo ad esempio attività antitumorali, antivirali, antiinfiammatorie e altro ancora.

Un laboratorio virtuale di elettrochimica in open access!

The Sims 3 chemistry set!

La partecipazione attiva ai corsi pratici di laboratorio è un aspetto fondamentale per la formazione dei futuri chimici e per l’arricchimento dei loro curricula. Spesso si tratta di vere e proprie esperienze essenziali, altrimenti irripetibili, capaci di instillare concetti teorici con indubbia efficacia, apportando allo stesso tempo quella manualità che in un’aula o davanti ad un monitor è impossibile acquisire.

Purtroppo il privilegio di poter contare sulla disponibilità di un laboratorio attrezzato non è così scontato, e questo non capita solo nei paesi in via di sviluppo. Ricordo che qualche anno fa ospitai nel laboratorio in cui lavoro alcuni stagisti provenienti da un liceo scientifico sperimentale che si lamentavano per l’impossibilità di accedere ai locali adibiti a laboratorio durante l’intero anno scolastico a causa di ristrutturazioni interminabili e adeguamenti alle normative di sicurezza. Inutile aggiungere quanto la loro preparazione tecnica fosse inadeguata e colma delle più banali lacune, come il corretto uso di una pipetta, o la conduzione di una semplice titolazione iodometrica.

In questi ultimi anni alcune università hanno dedicato un certo impegno nello sviluppo di sistemi informatici per consentire la diffusione delle pratiche di laboratorio, garantendo un accesso a un maggior numero di studenti, ma anche a appassionati e curiosi. Tra questi possiamo trovare anche qualche interessante laboratorio di elettrochimica virtuale, un’occasione da non lasciarsi sfuggire!

Fermentazioni alternative: lo strano rapporto fra batteri e idrogeno

Rendering strutturale molecolare dell'enzima Fe-Ni Idrogenasi. Imagecredit: Instituto de Tecnologia Química e Biológica

Tra le diverse tecnologie conosciute per la produzione di idrogeno, l’impiego dei batteri e delle biotecnologie applicate, forse rappresenta l’alternativa più promettente per sostituire i combustibili fossili e altri sistemi di accumulo energetico basati sull’energia chimica. Oggi quasi la metà del fabbisogno di idrogeno viene soddisfatto tramite il reforming del gas naturale, il 30% deriva da oli pesanti e nafta, il 18% da carbone, solo il 4% da elettrolisi e infine circa l’1% è prodotto da biomassa. Una situazione che affonda la sua insostenibilità nello scarso rendimento energetico delle tecniche più gettonate, e nella contemporanea produzione di biossido di carbonio, il fatidico e gravoso residuo finale di ogni ossidazione organica.

Con questi presupposti non è difficile indovinare che per liberarsi dalla produzione collaterale di anidride carbonica nello sfruttamento dei vettori energetici come l’idrogeno, bisogna necessariamente modificare il paradigma produttivo, riducendo o addirittura eliminando del tutto le fonti non rinnovabili e incentivando la ricerca in una direzione che permetta di sganciarsi da questo abuso delle risorse naturali e che allo stesso tempo consenta di operare a temperatura ambiente.

La scoperta che alcune alghe verdi producono idrogeno in particolari condizioni risale addirittura al 1939, quando Hans Gaffron si accorse che la Chlamydomonas reinhardtii sospendeva la generazione di ossigeno (tramite la fotosintesi) per emettere idrogeno, ma non fu mai in grado di spiegarne il meccanismo. Solo 60 anni dopo, nel 1999, il professor Anastasios Melis dell’Università di Berkeley in California svelò l’arcano: privando l’alga di zolfo e ossigeno si crea la condizione ideale per sostenere la produzione di idrogeno per un certo periodo. Chiaramente l’interesse per questo tipo di ricerche è sempre stato offuscato dalle priorità in voga nell’ultima metà dello scorso secolo, principalmente di stampo nucleare e petrolifero per intenderci, altrimenti in questo momento ci troveremmo ad utilizzare agevolmente sistemi a impatto zero per i nostri fabbisogni energetici. Qualcuno azzarda che un impegno pari a quello del progetto Manhattan avrebbe risolto da tempo ogni ostacolo tecnico, e che a quest’ora un’economia dell’idrogeno sarebbe stata ampiamente sostenibile comportando un progresso senza pari e in totale rispetto dell’ambiente.

I scream; you scream; we all scream for … italian gelato!

Image via Wikipedia

L’estate è alle porte e il desiderio di gustare un buon gelato diventa sempre più un’esigenza per contrastare il caldo e la secchezza delle fauci. Il gelato è un dessert diffuso in tutto il mondo e affonda le sue origini addirittura nel periodo medioevale, anche se non è difficile immaginare che anche prima qualcuno, miscelando neve, latte e frutta, abbia “inventato” un sistema efficace per conservare i prodotti freschi, scoprendo allo stesso tempo una dolce e succulenta alternativa al solito pasto.

Nella moltitudine di varianti note e meno note, sorbetti, granite, semifreddi, e chipiùnehapiùneaggiunga, si rende necessaria una precisazione: gelato e ice cream sono due prodotti molto diversi, una distinzione certificata dalla presenza delle rispettive voci nella wikipedia anglofona, ma soprattutto da uno studio condotto da alcuni ricercatori della Kansas State University e pubblicato sul Journal of Sensory Studies.

Percezioni artificiali

La percezione della realtà come tutti la conosciamo, passa attraverso i cinque sensi tradizionali, quelli che nella letteratura Buddista venivano identificati come le “cinque facoltà materiali” (pañcannaṃ indriyānaṃ avakanti) e apparivano in una rappresentazione allegorica già nel Katha Upanishad (approssimativamente nel VI secolo p.e.v.), con cinque cavalli alla testa di un  “carro” (il corpo) guidato dall’auriga, l’incarnazione iconica della mente.

Un’immagine atavica si forma immediatamente nei nostri pensieri, i cinque cavalli scalpitanti come formidabili interfacce multisensoriali per il mondo circostante, consentono al carro di procedere in sicurezza nel suo percorso grazie all’abile supervisione del conduttore, in parallelo nella nostra realtà compongono uno straordinario laboratorio fisico-chimico dotato di strumenti sofisticati, pronti all’uso e privi di libretto di istruzioni, ma che tutti riusciamo facilmente a sfruttare per archiviare le nostre esperienze percettive, migliorando giorno per giorno la sicurezza delle nostre azioni.

Considerato che ogni tipo di percezione, al limite del riduzionismo, può essere sintetizzata come uno specifico fenomeno fisico o chimico che viene rilevato da un sensore dedicato e predisposto per riferire le misure effettuate, non appena il progresso scientifico ne ha concesso la possibilità, l’impegno nella ricerca per la risoluzione di infiniti dettagli tecnici per sviluppare la tecnologia sensoria non è mai venuto meno, alimentando i due settori principali in cui si applica: sostituti e surrogati dei sistemi percettivi di cui gli esseri viventi sono dotati.

Ed è così che schiere di scienziati e tecnici specializzati nelle più svariate discipline in fruttuose ed armoniose collaborazioni sono riusciti a replicare artificialmente tutti e cinque i sensi, e forse anche qualcuno in più, seguendo un percorso tanto arduo quanto decisamente … stimolante!