Cristalli liquidi e coerenza biologica

Il Giornale Online
Quando Giuliano Preparata, fisico anti- dogmatico, cominciò a rivolgersi verso la biologia, era nel massimo vigore il cosiddetto Dogma Centrale della Biologia molecolare.

di Giuseppe Sermonti

Pochi ani prima dell'interesse di Preparata e Del Giudice per la biologia aveva avuto riconoscimento una rivoluzionaria scoperta del virologo Stanley Prusiner (NobeI1977). Egli aveva individuato come agente infettivo, provocatore della terribile malattia bovina nota come “mucca pazza” o BSE (Bovine Spongiformis Encephalitis) il prione, una proteina. Una proteina eretica perché il dogma non ne autorizzava l'esistenza. Il fattore della encefalite spongiforme non conteneva acidi nucleici, era una sequela di amminoacidi, era una semplice proteina, e nondimeno agiva come agente infettivo. Perché si verifichi una auto-riproduzione biologica -così impone il Dogma Centrale della biologia molecolare -deve esserci una trasmissione tramite acidi nucleici. Questi sono infatti gli unici capaci di auto- moltiplicarsi . “Un tratto di acido nucleico può esprimere (attraverso opportuni codici) una seguenza proteica o una copia di se stesso”. Una proteina non può fare né se stessa, né altra copia. Il discorso sembrò riaprirsi, quando, negli anni settanta, Stanley Prusiner potè dimostrare, tra l'opposizione generale, che una proteina deformata (o “prione”: protease resistent infective agent) poteva -per vicinanza -imporre la sua struttura deforme a proteine normali a cui fosse stata accostata. Si parlò dell'effetto della mela marcia nella cesta piena di mele sane. La mela non si riproduce ma trasmette la sua stortura, la sua bacatura, alle mele di contorno. Nel caso più noto, quello della mucca pazza, la proteina normale (che si trova sulla parete dei neuroni) è arrangiata in alfa-eliche, il prione patogeno ha la stessa struttura primaria, ma è ripiegato in una struttura nota come foglietto beta. Quando il prione viene ad affiancarsi alla proteina normale la deforma, e la deformazione si diffonde a milioni e milioni di molecole adiacenti.

L”area comprendente molecole in fase è nota come “dominio di coerenza”, ed è sostenuto da un “direttore” e.m. .II regime di coerenza biologico stabilisce quello che si chiama un “cristallo liquido”. Applicando a un cristallo liquido un campo elettrico o magnetico, cambia la direzione del “direttore” che si riorienta in modo di giacere parallelamente o perpendicolarmente alle linee di forza. Il regime di coerenza è il laser della materia vivente. Questi concetti derivano alla biologia dalla fisica. Tuttavia la dimensione di “un dominio di coerenza” dei fisici, secondo Giuliano Preparata, non può superare cinque Angstrom, cioè un millesimo di cellula batterica, ed sembra quindi poco servibile nei vasti domini della biologia. “l dominii di coerenza” si sono affermati da alcuni decenni in biologia ed embriologia, benchè fuori dall' interesse principale, che rimane sulle molecole. Le membrane intra- cellulari o di parete sono cristalli liquidi, e quindi sistemi coerenti in varie fasi. Cristalli liquidi sono il DNA, I'RNA mitocondriale, le proteine in generale e in particolare quelle della parete neuronale, del citoscheletro, dei muscoli, dei tessuti connettivi. Se raffiguriamo le molecole proteiche con bastoncelli esse ci appaiono come una palizzata estesa su due o anche tre dimensioni, nella quale tutti i paletti puntano nella stessa direzione. Aumentando la temperatura i vincoli si rallentano, il rigido parallelismo si perde, ma l'ordine direzionale mantiene le molecole vagamente dirette nella stessa direzione, cioè a formare un “regime coerente” nella fase cosiddetta nematica. l cristalli liquidi sono ordinati ma mobili, flessibili e reattivi. Ogni molecola impartisce la sua direzione alle vicine stabilendo “domini di coerenza”, nei quali i componenti microscopici oscillano in fase con un campo e.m. coerente intrappolato nei domini stessi. L'insieme dinamico di queste forze vettoriali è quello che si chiama un “campo morfogenetico” ed è attraverso di esso che si costruisce via via l'organismo. l cristalli liquidi lo includono e lo esprimono. Nei nuclei delle cellule coinvolte nel magma vivente, i geni si accendono e si spengono, offrendo materia alla arcana fonderia. Non sono loro, i geni, a scegliere la forma nascente: è la forma nascente che sceglie i geni reclutandoli per il suo programma. l domini di coerenza dei biologi sono più ampli e evidenziabili che quelli dei fisici. l cristalli liquidi rifrangono la luce incidente ed in opportune condizioni ottiche e microscopiche generano e rivelano colori vari e cangianti.

Con il mutare simultaneo dell'orientamento delle molecole viventi, negli strati flessibili, le luci riflesse cambiano di intensità e di colore. Chi ha avuto la fortuna di mettere a registro il sistema microscopico di osservazione sulla larva di un moscerino -una ricercatrice cinese: Mae- Wan Ho -ha esclamato giubilante: “Abbiamo potuto vedere tutti i colori di un arcobaleno in una larva di drosofila di prima muta viva e nuotante… La vita è in tutti i colori di un arcobaleno in un verme!” La larva, in tutto un millimetro, appare ingrandita sul monitor della TV a colori. Nuotando e ondeggiando il capino fa brillare i muscoli delle mascelle in striscie blù e arancio su uno sfondo magenta. Le bande dei muscoli segmentali passano dal turchese brillante al vermiglio vivo, disegnando onde luminose lungo il corpo ondeggiante. Le pareti del corpo contratto variano dal magenta al porpora, con ombre iridescenti di verde arancio e giallo. La danza delle luci che accompagna e segna la vita e lo sviluppo del piccolo verme del moscerino è orchestrata da correnti elettriche che orientano i cristalli liquidi e da questi vengono incluse ed espresse. L'esposizione dell'embrione del moscerino a leggeri campi magnetici artificiali provoca alterazioni nella normale segmentazione della larva. Quelli che Preparata chiama gli “atomisti” amano una materia emersa dal disordine, senza riferimenti a strutture, o a domini che tradiscano un disegno o un'intenzione. Attrazioni e urti devono bastare a fare la materia e la vita. Tutto il movimento darwinista e neo-darwinista ha lavorato per oltre un secolo in questa direzione, e non perche la natura così si spiegasse meglio, ma perche si spiegava più naturalmente. Princìpi d 'ordine si imponevano sia nella fisica che nella biologia, ma il tema del secolo era spiegare l'ordine con il disordine, scoprire il segreto dell'eredità, ridurre la forma a un ozioso contorno. “E ora quest'annuncio di Watson e Crick sul DNA -esclamò Salvador Dalì
-Questa è per me la vera prova dell'esistenza di Dio”.

Tornando a Giuliano Preparata, a me sembra che la sua tesi fosse una transizione di paradigma, da una visione atomico-casualista à la Monod a una visione sincrona e coerente della materia e e della vita. Egli proponeva in fisica la stessa transizione che gli strutturalisti proponevano per la biologia. Già tra i biologi della fine dell'ottocento, al paradigma selettivo darwiniano e poi genetico si contrappose il paradigma strutturale, risalente ai grandi morfologi del secolo: Geoffroy, Owen, Driesch e ripreso alla fine del '900 da Webster, Goodwin e dal gruppo di Osaka per lo Strutturalismo dinamico. Nella biologia si presentava la stessa dialettica che nella fisica: i molecolari si occupavano di aggregati di molecole come i fisici classici di aggregati di atomi; gli strutturalisti (o olisti) si occupavano del “campo”, come la fisica quantistica. L 'atteggiamento strutturalista è rimasto minoritario nella biologia, dove è prevalsa la preferenza per il disordine, se non per il caos, corretti dall'adattamento e dalla selezione Alla spiegazione casualista e opportunistica delle forme si ribellano i poeti. Scrive Karen Blixen, in Ehrengard, dopo aver descritta la varietà dei fiori del castagno, del lillà, del citiso e del biancospino. “Non è possibile che una varietà così infinita sia necessaria all'economia della natura”. Dev'essere per forza la manifestazione di uno spirito universale -inventivo ottimista e giocondo all'estremo – incapace di trattenere i suoi scherzosi torrenti di felicità. E davvero, davvero, Domine non sum dignus.

Fonte: http://www.scienzaeconoscenza.it/articolo/cristalli-liquidi-e-coerenza-biologica.php
Vedi: http://www.aipro.info/drive/File/147.pdf http://www.edicolaweb.net/oltre11a.htm

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Richard