Riassunto esame storia della scienza, prof. Monti per esame di storia della scienza dell'età moderna nascita della fisiologia e meccanicismo

Storia della scienza

La crisi del meccanicismo e la nascita della fisiologia

La fisiologia, fenomeno che possiamo collocare tra la seconda metà del Seicento e la seconda metà del Settecento, è uno degli elementi che hanno alimentato la crisi e il crollo del meccanicismo. Nonostante il Seicento sia definito come il secolo d'oro del meccanicismo, di fatto già a metà di questo periodo possiamo intravedere le prime crepe di questo pensiero. In particolar modo, il concetto di irritabilità è significativo per ripercorrere tanto la crisi delle spiegazioni meccaniciste quanto della storia della fisiologia.

Il meccanicismo si impone nel XVII secolo come concezione del mondo vincente, tanto nell'ambito delle scienze della vita quanto negli altri settori. A partire dagli anni Quaranta del Seicento, la fisiologia inizierà ad assumere un ruolo di guida all'interno delle scienze della vita. La fisiologia studia i movimenti che avvengono all'interno del corpo vivente. In quel periodo, possiamo trovare rotture con il passato, cambiamenti, progressi e successi, paragonabili solo con i successi che la meccanica consegue nell'ambito delle scienze fisico-matematiche.

Non era la prima volta che gli studiosi delle scienze della vita si premuravano di spiegare che cosa avviene all'interno di un corpo vivente: tanto Galeno nell'antichità quanto la trattatistica medica del Cinquecento si erano occupati della struttura anatomica e delle funzioni fisiologiche interne al corpo umano. Questo discorso era tuttavia stato affrontato in termini finalistici: un organo veniva studiato come mezzo per raggiungere un determinato fine; il fine è la funzione, e la struttura anatomica il mezzo per conseguirlo.

Lo iatromeccanicismo rompe radicalmente con questo tipo di impostazione, in quanto rifiuta che tra la struttura anatomica e la funzione fisiologica vi sia un rapporto finalistico. Il rapporto finalistico viene negato a favore del nesso di causa-effetto; in più, lo iatromeccanicismo stabilisce anche chi sia la causa – la struttura anatomica – e chi l’effetto – la funzione fisiologica. Questo nesso causale rigoroso si lega al fatto che devono essere esclusi interventi derivanti da forze misteriose.

Tuttavia, lo studio dell'anatomia dei corpi porta alla scoperta di alcuni fenomeni che non rientrano nella logica causale propria del meccanicismo: anche senza ricorrere a cause misteriose, vi sono alcuni fenomeni (il primo dei quali è l’irritabilità) che non rientrano perfettamente nelle spiegazioni di causa-effetto. L’irritabilità è un concetto nuovo, tendenzialmente antimeccanicista, che tuttavia viene spiegato da autori che rientrano nella concezione meccanicista. Il primo a usare il termine irritabilità è Francis Glisson (1597-1677), un medico inglese che compie ricerche sull’attività della colecisti e dei canali biliari.

Attraverso la novità terminologica abbiamo una destrutturazione dell’organismo e un decentramento delle proprietà vitali nei vari frammenti del corpo vivente; lo studio non si svolge più in blocco, guardando alla totalità dell’organismo, ma si vanno a indagare i singoli settori. Il concetto di irritabilità si sviluppa a partire dall’idea generica di irritazione, e viene poi precisandosi come la proprietà che permette ad alcune parti vitali di reagire allo stimolo indipendentemente dall’organismo nel suo complesso: una parte dell’organismo reagisce a uno stimolo in maniera indipendente dalla coscienza, dal sistema nervoso e dal resto degli organi.

Questo mutamento concettuale è molto importante e richiede innanzitutto il passaggio dalla dissezione alla scomposizione del corpo nei suoi elementi di base: non è sufficiente affermare che la colecisti è irritabile, ma dobbiamo andare a scomporre la colecisti in varie parti, ovvero le fibre, per capire il comportamento di queste ultime. A partire dall’Ottocento in poi, con lo sviluppo della teoria cellulare, gli scienziati affermeranno che gli organi sono fatti di cellule; nel Seicento, tuttavia, non possiamo ancora usare questa parola, anche per mancanza degli strumenti per scoprirle, e quindi, l’elemento strutturale di base, i minima di cui si compongono gli organi degli esseri viventi sono le fibre.

Le fibre vengono concepite secondo il modello vascolare: gli elementi minimali degli organi sono fondamentalmente uguali e cavi, e ciò viene dedotto dall’osservazione dei vasi e dei nervi. Queste componenti strutturali sono passive, sulle quali si innestano dei dinamisti e dei movimenti in forza esclusivamente delle loro caratteristiche geometriche e, eventualmente, delle reazioni chimiche che si verificano provocate dal fluido nervoso che le passa. La spiegazione iatromeccanicistica tradizionale vede ogni organo del corpo come un qualcosa di scomponibile in elementi strutturali di base, in macchinette minime che hanno una struttura cava e percorsi dal fluido nervoso; queste fibre sono passive e non hanno alcuna capacità intrinseca di movimento.

Già Lorenzo Bellini, un importante medico italiano vissuto nella seconda metà del Seicento, parla però di una forza contrattile naturale che determinerebbe da parte delle fibre organiche una capacità di espellere le sostanze che vi scorrono all’interno se queste sono acre: implicitamente, viene usato il concetto di irritabilità, in quanto la fibra, attraversata da un flusso acre, espelle questo fluido che la infastidisce.

Per lo iatromeccanicismo, l'organismo vivente è concepito al pari di una macchina: per studiarlo, dobbiamo ricondurlo al modello meccanico corrispondente. Con il passaggio al micro-meccanicismo, invece, alla dissezione del corpo viene sostituita la scomposizione degli organi nei vari elementi strutturali di base: alla macchina considerata nella totalità, sostituiamo quindi tante macchinette più piccole. Malpighi ci parla del fatto che gli organi sono una serie di machinule: il significato della destrutturazione risiede appunto nell’andare al di là dell’osservazione macroscopica per fare attenzione alle singole parti, alle componenti minime dell’organo.

Queste unità strutturali di base vengono definite fibre: come noi consideriamo la cellula in qualità di elemento strutturale di base di ogni materia vivente, allo stesso modo venivano considerate le fibre all’epoca. Esse sono universalizzabili, sono qualitativamente le medesime in tutte le forme viventi: possono avere forma diversa, peso diverso e intrecci diversi, ma l’unità è la medesima.

Le fibre vengono definite sulla base del modello vascolare, o modello nervoso: sono viste come sottili tubi, dei canali vuoti, come all’epoca si riteneva che i nervi fossero dei sottilissimi tubicini percorsi da un liquido nervoso. Le fibre sono tubi cavi, vuoti, all'interno dei quali passa un liquido nervoso capace di innescare determinate reazioni. Colui che consolida questo modello fibrillare in quanto medico più famoso dell’epoca, nonché docente di materie mediche famosissimo all’epoca, fu l’olandese H. Boerhaave (1688-1718), definito il maestro di tutta l’Europa.

Questo autore, studiando le fibre muscolari, concepisce la struttura elementare della fibra del muscolo come un sottilissimo canale che viene irritato dal passaggio dello spirito nerveo, il fluido nervoso; il comportamento della fibra, per il resto, continua ad essere determinato dalle sue caratteristiche geometriche, ovvero peso, grandezza, forma.

La presenza di questo fluido irritante è un qualcosa di nuovo, di diverso da quanto previsto nel meccanicismo. Un ulteriore elemento male inquadrabile con la prospettiva meccanicistica è dato dal fatto che Boerhaave riconosce alla struttura del muscolo cardiaco una inclinazione occulta al movimento: il cuore ha una natura propria che lo porta a contrarsi, movimento indipendente e autonomo dal sistema nervoso. Qui si verifica il decentramento: i movimenti non dipendono più dall’anima, dalla mente o dal sistema nervoso, ma le fibre del cuore hanno una intrinseca capacità di contrazione.

L’autore non arriva ad affermare il fatto che le fibre del cuore abbiano una caratterizzazione tipicamente loro che il resto delle fibre non ha, ma con le sue tesi consolida l’idea che le parti di cui si compone la materia vivente possano funzionare autonomamente, senza il bisogno di altro. Questo significa riconoscere agli esseri viventi una capacità di movimento, riconoscere che la fibra non è un qualcosa di meramente passivo, ma piuttosto un qualcosa in grado di compiere un’attività: in questo modo, viene messo in crisi il modello vascolare, in quanto il liquido nervoso non è più necessario a provocare il moto della fibra.

Nel caso di Boerhaave, però, si tratta di ipotesi, suggerimenti: c’è un’impalcatura concettuale metafisica e teorica molto forte, ma manca l’osservazione sperimentale. Colui che per primo introduce la parola di irritabilità è il medico inglese Francis Glisson, e lo fa in tre opere fondamentali:

• Anatomia hepatis del 1654
• De natura substantiae e energeticas del 1672
• De ventriculo et intestinis del 1677

La teoria della fibra irritabile è abbozzata nella prima opera, Anatomia del fegato, in chiave decisamente antropomorfica: Glisson spiega la risposta alla sovraeccitazione delle vie biliari alla stregua di una reazione psicologica. Qui abbiamo una sorta di ritorno all’indietro, in quanto non si parla di fibre ma di un organo nella sua totalità, ovvero il fegato: la cistifellea si contrae ed espelle la bile quando al suo interno la bile raggiunge un determinato livello; una volta raggiunto questo livello, l’organo viene irritato dall’eccesso di bile, e questa irritazione lo porta a contrarsi per espellere la bile.

Come una persona, una volta raggiunto il limite di sopportazione, “esplode”, allo stesso modo le fibre si contraggono per espellere la bile: una volta scomparso il motivo di irritazione, le fibre ritornano al loro stato di quiete. Pur essendoci una lettura di tipo antropomorfico, è importante sottolineare come sia presente l’idea che un organo possa muoversi a prescindere dal sistema nervoso; tuttavia, manca la destrutturazione dell’organo, perché considerato nella sua totalità.

Nella sua seconda opera, Glisson riprende il concetto di irritabilità all’interno di un contesto decisamente metafisico, puramente teorico. Sarà soprattutto nell’ultima opera che la teoria dell’irritabilità viene finalmente collegata al concetto di fibra: alcune parti del corpo vivente, se irritate, si muovono, si sottraggono allo stimolo, e questo si svolge a livello del “minimo naturale”, ovvero le fibre. La fibra non è più un tubo passivo, ma è l’origine stessa del movimento: questa conclusione è estremamente importante, in quanto introduce un’anomalia non indifferente nel sistema del meccanicismo.

Questa proprietà è tipica di alcune parti del corpo vivente, in particolar modo delle fibre muscolari, nelle quali è presente una forma di irritabilità natura indipendente dalle fibre nervose, che si configura quindi come una complessa capacità di percepire la causa irritante e di rispondere ad essa in maniera adeguata e ordinata. Le prime riflessioni di Glisson sono incentrate sul canale alimentare, con attenzione all’intestino e allo stomaco, a cui si aggiunge il caso dell’irritabilità del cuore, il quale è in grado di determinare da sé i suoi movimenti ordinati, a prescindere dal sistema nervoso.

Riconoscere a un pezzo di carne la capacità di battere sempre a 73 battiti al minuto in condizioni di riposo non è una scoperta da poco, in quanto la materia era sempre stata vista come un qualcosa di stupido e di passivo. Alle osservazioni sul funzionamento degli organi vivi, si aggiunge l’osservazione del persistere post mortem dell’irritabilità del cuore, che, se adeguatamente stimolato, mantiene per un breve tempo la sua capacità contrattile. Nel caso di Glisson, però, tutte queste osservazioni si accordano con un impianto metafisico e teorico non indifferente: egli finirà per dare alla sua teoria dell’irritabilità una pretesa onniesplicativa, che ovviamente a quel tempo essa non aveva, e che finisce per togliere alla teoria quel carattere di limpidezza che sembrava aver conquistato in alcuni punti.

Un passo importante e diverso si compie con il medico danese Stensen, latinizzato in Stenone (1638-1686): il suo soggiorno in Italia sarà illuminante, in quanto lo porteranno a una conversione al cattolicesimo, a prendere i voti sacerdotali e, infine, a divenire vescovo, il che metterà fine alla sua carriera di medico. La sua opera più importante è Elementorum Myologiae Specimen del 1667. Con questo autore, si compiono progressi sia in relazione alla limpidezza del sistema, sia nei riguardi della sistemazione dei risultati fino a quel punto conseguiti.

Stenone dà una definizione della fibra definita come fibra motrice: essa è dunque attiva, capace di movimento in maniera del tutto autonoma. L’organo primario del movimento umano non è il muscolo, ma sono le fibre di cui il muscolo si costituisce. Il microscopio è lo strumento fondamentale che consente, a suo avviso, di provare empiricamente le ipotesi sulle strutture di base, sui minima di cui si costituisce la macchina animale. Stenone rifiuta, sulla scorta delle sue osservazioni, la teoria antica per la quale il muscolo sarebbe formato da due parti: l’una costituita da fibre tendinee, dure, solide, e l’altra da tessuto parenchimatico, che circonda le altre fibre.

Per l’autore, il muscolo è solo un aggregato di fibre, ognuna delle quali è costituita da piccolissime fibrine; in ogni fibra, possiamo distinguere una parte centrale, che definisce carnea, e le due estremità, dette tendinee. La forza del muscolo è il risultato dell’energia cinetica che ciascuna delle due fibre è in grado di sviluppare.

La teoria antica spiegava il movimento dei muscoli in termini di inflazio, cioè di rigonfiamento: gli spiriti animali arrivano al muscolo lo gonfiano. Stenone contesta questa spiegazione, sostenendo invece che la fibra muscolare è dotata di forza contrattile propria e intrinseca, in base alla quale la parte carnea si accorcia e si irrigidisce, mentre le estremità di natura tendinea restano immobili e inalterate. L’autore spiega questo fenomeno in termini geometrici, ma non in termini fisico-chimici: all’interno delle fibre muscolari si ha una forza intrinseca, indipendente da centri di energia esterni alla fibra medesima.

La fibra muscolare è un parallelepipedo, in continuità con le estremità tendinee che vengono rappresentate come dei prismi tetragoni; il parallelepipedo permette una spiegazione nuova del movimento muscolare, perché quando il muscolo si contrae, questi non aumenta di volume, ma il rigonfiamento è dovuto a una variazione degli angoli del parallelepipedo stesso. Nella sua opera, nel mentre, ammette che esistono anche una serie di cose sconosciute, ma non va oltre.

Questo limite di Stenone di non essere in grado di dimostrare quali siano le reazioni chimiche determinanti il movimento dei muscoli viene denunciato da un altro medico dell’epoca, l’inglese T. Willis. Costui afferma la necessità di formulare una spiegazione causale: non è sufficiente spiegare il come, ma occorre indagare il perché della fisiologia del movimento muscolare. Willis riprende le nozioni di base della teoria del movimento di Stenone, ma le inserisce in una concezione più ampia dei fenomeni della vita, dove anatomia, fisiologia e chimica sono fortemente collegati.

L’autore individua nella fibra muscolare, oltre alla parte carnea e alle estremità tendinee, un ulteriore genere di fibre, ovvero le fibre membranose: queste avvolgono le fibre carnee e, trasversalmente, le intrecciano, contenendo il muscolo. La loro funzione è quella di regolare l’afflusso al muscolo degli spiriti animali, trasmettendo a tutte le fibre carnee l’impulso al movimento. Gli spiriti animali, di cui il fluido nerveo è il veicolo principale, stanno nuovamente contenuti nelle estremità tendinee: quando arriva lo stimolo giusto proveniente dal cervello, il fluido esce dalle estremità e giunge nella parte carnea, dove avviene una sorta di reazione esplosiva che causa il rigonfiamento e la contrazione della parte carnea; il muscolo smette di contrarsi quando gli spiriti animali tornano nella loro parte tendinea, tornando alla posizione iniziale. Torniamo quindi a un’idea di passività, perché la fibra torna ad essere un contenitore passivo il cui movimento è determinato solo dal suo contenuto, ovvero il liquido.

Una spiegazione che riprende l’idea della forza contrattile della fibra è sviluppata invece dall’italiano Borelli, il quale riesce a fondere le teorie chimiche di Willis con la fisica meccanicistica galileiana. Costui usa il termine malpighiano di machinulae come un’ipotesi di lavoro: il muscolo è un aggregato di fibre, che sono costituite da sottili tubi cilindrici pieni di una sostanza simile al midollo vegetale, con struttura porosa. Le fibre sono disposte parallelamente e sono dotate di una, seppur minima, forza contrattile propria, da distinguere però dalla capacità di contrazione vera e propria, che rimane per Borelli un qualcosa di esterno al muscolo stesso. La contrazione avviene per rigonfiamento della fibra da parte di un composto dato da sangue e fluido nervoso.

A differenza di Willis, però, Borelli tenta di spiegare anche il modo in cui l’esplosione provoca la contrazione: i corpuscoli che agiscono in questa fermentazione operano secondo le leggi della meccanica e si insinuano con violenza nei pori di questa sostanza simile al midollo vegetale, che riempie il tubo della fibra.