idee e linguaggi delle scienze della vita

ORDINE, COMPENSATA DAL DECADERE DELL’AMBIENTE

CIRCOSTANTE.

Fu Schroedinger ad usare il termine di entropia negativa. L’idea gli

venne probabilmente da Boltzmann, che propose per primo la

relazione tra entropia e disordine.

La vita sulla terra è resa possibile dall’ingresso di energia dal

cosmo attraverso le piante, che sono in grado di compiere la

fotosintesi, in cui la luce fornisce l’energia per la sintesi di molecole

organiche che verranno usate come cibo dalle piante stesse

(AUTOTROFI) e dagli animali che le consumano (ETEROTROFI).

DUNQUE

- gli esseri viventi sono fatti di materia, che introducono

all’interno perché hanno continuamente bisogno di ricambiare

le molecole.

- introducono energia sotto forma di energia di qualità

migliore, che poi degradano a energia di qualità inferiore, che

viene poi eliminata

- in questo processo introducono informazione, per l’ordine

ed il suo mantenimento, per il progetto, la forma, la

realizzazione

- Un essere vivente si identifica con una certa quantità di

materia organizzata, limitata nel tempo e nello spazio, oggetto

di un continuo flusso di materia, di energia e di informazione, e

capace di metabolizzare, riprodursi ed evolvere.

Teoria cellulare

Tutti gli organismi viventi sono composti ALMENO da una cellula.

Questa teoria è stata formulata nella sua forma attuale a metà 800,

ma in realtà è nata nella metà del 600.

Sviluppo del microscopio + idee sulla cellula hanno dato vita all’idea

attuale.

La storia della microscopia esemplifica lo sviluppo concorrente di

tecnologia e

conoscenza tipico del progresso scientifico.

Le cellule hanno delle dimensioni tali che sono al di sotto della

capacità di distinzione da parte dell’occhio umano.

Si è evoluta la tecnologia: nel 600 viene costruito uno strumento

che consenta un ingrandimento in condizioni più agevoli. Segue

uno sviluppo tecnico con strumenti sempre più sofisticati. Questo

sviluppo è influenzato dalle ricadute di questo strumento sulla

scienza (biologia perché si possono osservare cose prima mai

viste, e sulla fisica perché ci si chiedevano le leggi che

governavano l’ingrandimento dell’immagine). Si ha così un

feedback positivo sulla tecnologia grazie a biologia e fisica, e

questo a sua volta stimola lo sviluppo della scienza.

Il microscopio è sempre stato molto legato al telescopio—>

astronomia.

C.ca 1600: costruzione primi microscopi. Sono gli anni della

rivoluzione scientifica e ci

sono tre fattori importanti: lo sviluppo della curiosità dell’uomo per

ciò che lo circonda, la necessità di misurare i fenomeni che

venivano osservati, e lo sviluppo degli artigiani e dei tecnici.

La curiosità non era legata necessariamente allo scienziato, ma era

diffusa in vaste classi della popolazione.

Artigiani e tecnici hanno a che fare con la molatura di lenti sempre

più efficienti. Il commercio poi ha portato alla necessità di

analizzare, ad esempio, la qualità della trama delle stoffe.

Il primo microscopio era formato da due lenti ed era stato sviluppato

in Olanda intorno al 1590. Gli artigiani non erano interessati ad

un’indagine scientifica, ma poi in mano a curiosi il microscopio è

stato usato per altri scopi.

Fondamentali nel microscopio: ingrandimento e risoluzione,

ovvero la capacità di distinguere due oggetti vicini.

Intorno al 1650 vengono visualizzate le cellule, però solo intorno

al 1830 viene formulata la teoria cellulare.

Dal 1600 al 1690 c’è un fiorire di scoperte dovute all’introduzione

del microscopio, però

poi fino al 1800 non c’è un ulteriore sviluppo (né della tecnica del

microscopio né delle osservazioni).

Le prime basi sono osservazioni di strutture viventi microscopiche,

reso possibile solo dal microscopio. Dobbiamo quindi ricordare Van

Leeuwenhoek, il quale costruisce un microscopio semplice; egli

osserva per la prima volta i batteri e gli spermatozoi. Quindi

sorgono le tematiche riguardo allo studio della riproduzione e ci fu

la disputa tra il primato di uovo o spermatozoo (ovismo-

animalculismo). Leeuwenhoek ovviamente sosteneva

l’animalculismo, ovvero la convinzione che l’uomo viene da un

animalculo che si trova nello sperma maschile.

Storia sperimentale della scienza= ricostruire gli strumenti della

scienza per riprodurre le osservazioni. Si può vedere che gli

strumenti dell’epoca erano molto difficili da utilizzare.

Nei disegni di Van Leeuwenhoek si vedono delle strutture che poi

Hooke chiamerà cellule, termine introdotto da lui per identificare gli

spazi all’interno del sughero. Egli nella seconda metà del 600

costruisce un microscopio adatto ad osservare il mondo naturale.

Fa anche osservazioni di insetti e realizza la Micrographia.

Grew studia l’anatomia delle piante, in cui vi sono numerosi esempi

di tessuti cellulari ben visibili. Le piante hanno dei tessuti rigidi, che

possono essere facilmente tagliati, a differenza di quelli animali.

Infatti i tessuti animali vanno resi rigidi, usando delle resine.

Malpighi, italiano, è famoso per aver scoperto alcune strutture nel

corpo umano, come i capillari nei polmoni.

Swammerdam, olandese, si concentra sugli insetti e osserva

anche lo sviluppo di questi, in particolare quelli che attraversano lo

stadio di “pupa”, ovvero che nascono adulti dopo essere state larve

—> preformismo. Le sue osservazioni degli insetti li introducono

come materiale privilegiato di osservazione.

Dal periodo aureo (1650-1690) alla crisi della

microscopia (1690-1830)

Tutte queste osservazioni portano alla scoperta di un nuovo mondo,

di qualcosa che era ignoto in precedenza. Si hanno implicazioni

anche dal punto di vista religioso: che cos’erano queste strutture se

non un’altra dimostrazione della grandezza di Dio?. Dal 1690 non si

fanno scoperte che fanno avanzare le scienze della vita, fino al

1800; si rimane solo alla descrizione.

Infatti ci fu, nel 700, una enorme diffusione dei microscopi presso i

nobili e i borghesi al posto degli scienziati; venivano usati per puro

diletto. Per questo non ci fu un progresso, in questo periodo, nel

mondo microscopico.

Perché il microscopio non permise il progresso dello studio

delle strutture più piccole della biologia?

- problemi tecnici, dovuti ai limiti dello strumento, che era difficile da

usare. Non tutti

sarebbero stati in grado di fare le stesse osservazioni.

- non c’era possibilità di ottenere osservazioni riproducibili; la

ripetitività è un elemento essenziale della scienza. Infatti i

microscopi avevano due problemi: l’aberrazione cromatica e

l’aberrazione sferica. Queste furono corrette solo nei primi

decenni dell’800.

- comunicazione pubblica: i risultati se non vengono

comunicati non sono definibili come scienza.

Motivi per opporsi, all’epoca, all’indagine microscopica:

Questo nuovo mondo fa apparire le cose conosciute in modo

diverso rispetto a prima. Per la prima volta l’uomo deve

basarsi su dei risultati ottenuti con uno strumento che allarga i

nostri sensi, non c’è più una relazione diretta con l’esperienza

sensoriale. Perciò le immagini potevano riflettere una realtà

che non esisteva. C’era poi angoscia e paura di fronte a

questa realtà. La dottrina dell’utilitarismo, inoltre, riteneva di

non dover studiare ciò che non fosse utile all’uomo (ad

esempio ciò che avviene nel mondo microscopico).

Il microscopio inoltre acquisì cattiva fama a causa del

divario tra le aspettative teoriche e il risultato atteso, e a causa

della non riproducibilità delle osservazioni (che contribuì a

screditare anche ciò che era stato osservato).

Perché la teoria cellulare non viene formulata nonostante

le prime cellule fossero già state osservate nel 600?

Perché mancava l’idea dell’organizzazione dei viventi in unità

singole, appunto le cellule. Emerse quindi nei primi decenni

dell’800.

Questo è un esempio della theory-laden observation, la quale

sostiene che ogni teoria crei le sue proprie esperienze e che

non vi sia un linguaggio neutro che possa essere utilizzato per

comparare diverse teorie, che quindi sarebbero

incommensurabili.

Il metodo induttivo

Il filosofo Bacone le cui idee costituirono un punto di svolta

verso la moderna scienza sperimentale, insisteva che uno

scienziato avrebbe dovuto mettere da parte tutte le sue

preferenze personali nel raccogliere ed esaminare i dati, nella

speranza che ogni teoria da essi derivata si sarebbe potuta

applicare anche ad altri osservatori in altri momenti.

Però nel momento in cui facciamo delle osservazioni abbiamo già in

mente varie teorie ed idee che possono influenzare sia ciò che

vediamo sia ciò che selezioniamo per esaminarlo.

Quindi generalmente l’osservazione e l’evidenza non sono

svincolate dall’influenza di teorie: noi esaminiamo le cose con

qualche scopo e con qualche idea in mente. Nell’800 Lister

corregge l’aberrazione cromatica.

Nel 900 circa arrivano dei miglioramenti tecnici, e soprattutto

viene corretta l’aberrazione sferica; si sviluppano quindi dei

microscopi, con l’aiuto anche di Amici.

1830: prima formulazione della teoria cellulare.

1880 (rivoluzione industriale): introduzione di un microscopio

costruito da Abbe con Carl Zeiss, con cui viene raggiunto il limite

della risoluzione del microscopio ottico—> limite di Abbe.

0,2 micron: più piccolo di un batterio ma più grande di organismi

come i virus, che non possono essere visti dal microscopio ottico.

Il microscopio

In ogni mezzo di comunicazione, quando viene mostrata qualche

scoperta, si ha a che fare con la microscopia.

La cellula al microscopio ottico: possiamo vedere che viene

mostrata in vari modi. Sono

state usate diverse tecniche, combinate con diverse sostanze

coloranti.

Fine 800: siamo al limite delle possibilità della microscopia. Ci sono

organismi più piccoli della cellula e quindi non possono essere

visualizzati.

Verso gli anni 30 del ventesimo secolo si è introdotto il

microscopio elettronico, in cui invece della luce usata per

illuminare il campione, vengono usati dei fasci di elettroni, particelle

molto più energetiche che interagiscono con la materia e se

incontrano qualcosa vengono bloccati. Quindi il limite di Abbe non

può essere superato usando la luce come fonte di interazione con

le strutture, perciò per ve