Per l’episteme del vivente. Autopoiesi e morfogenesi autonoma nel pensiero classico latino e greco

Questi cristalli non solo supportano le strutture cellulari, ma sono anche

coinvolti in processi metabolici e fisiologici complessi. La

cristallizzazione è un processo attivo in numerose attività biochimiche.

Gli acidi nucleici, i lipidi e i carboidrati possono, a determinate

condizioni, compiere il processo di cristallizzazione determinando

alcune attività metaboliche. L’informazione genetica e la stabilità della

trasmissione sono garantiti dai processi di cristallizzazione degli acidi

nucleici che facilita in questo modo i processi di replicazione e

trascrizione. Inoltre, nelle membrane cellulari, la presenza dei cristalli di

grassi polinsaturi contribuisce a mantenere fluida ed integra la struttura

delle membrane.

Un altro aspetto interessante è la cristallizzazione di minerali

presenti nel corpo umano come il calcio e il fosfato. Questi minerali si

aggregano nelle cellule formando cristalli che sono essenziali a varie

funzioni biologiche tra cui la segnalazione cellulare e la contrazione

muscolare ma a questo fenomeno si associano anche patologie e

condizioni cliniche e non solo aspetti positivi: la gotta e i calcoli renali

sono il risultato della cristallizzazione di urati e ossalati, rispettivamente,

all'interno del corpo che possono causare infiammazione, dolore e

danno ai tessuti. La medicina moderna studia terapie mirate a

controllare e prevenire il lato patologico dei naturali processi di

cristallizzazione dell'organismo studiando, ad esempio, farmaci che

inibiscono la formazione di cristalli, ma la ricerca sulla cristallogenesi e

la cristallizzazione nel corpo umano è ancora in fase embrionale. I

recenti sviluppi nella biotecnologia e nella medicina rigenerativa offrono

nuove strade promettenti. L’ingegneria tissutale potrebbe beneficiare

della comprensione approfondita dei processi di cristallizzazione per

progettare materiali biocompatibili che imitano le proprietà dei tessuti

naturali. Alcuni studi mostrano che la manipolazione della

cristallizzazione a livello cellulare potrebbe anche permettere di

controllare l'espressione genica e migliorare la risposta immunitaria.

76

Questa nuova frontiera potrebbe aprire importanti applicazioni

terapeutiche e portare a significative innovazioni nel trattamento di

malattie complesse. Con l'avanzare della ricerca, è probabile che

emergano nuove opportunità di comprensione di questi processi a

vantaggio della salute umana trasformando, ancora una volta, la nostra

comprensione della biologia cellulare e della medicina e l'immagine

stessa del vivente e del rapporto che insiste tra gli enti naturali.

4.3 Strutture cristalline e corpo umano

Nel corpo umano, ci sono diverse strutture biologiche che

presentano caratteristiche cristalline. La formazione di cristalli è

evidente nei tessuti ossei, nei denti e nei muscoli. Le ossa contengono

cristalli di idrossiapatite, un minerale che conferisce resistenza e

integrità strutturale, che non sono disposti in modo regolare e ripetitivo,

ma seguono schemi aperiodici che riflettono una complessità intrinseca

simile a quella dei quasicristalli. L'idrossiapatite è un minerale di fosfato

di calcio di forma cristallina che consente alle ossa di sostenere il peso

del corpo e resistere alle forze meccaniche. I cristalli di idrossiapatite si

organizzano in un'architettura altamente strutturata che facilita

l'interazione con le cellule ossee, supportando la continua

rimodellazione scheletrica. La calcificazione arteriosa è associata a

malattie cardiovascolari, mentre depositi anomali di cristalli in altri

organi possono portare a diverse disfunzioni perciò la ricerca in questo

campo promette di rivelare ulteriori aspetti sulle interazioni tra cristalli e

processi biologici aprendo nuove strade all'innovazione medica e

terapeutica. La biomatematica è la disciplina che integra la matematica

con le scienze biologiche al fine di modellare la rappresentazione dei

fenomeni complessi che si verificano negli enti biologici, essenziale per

la ricerca medica e farmacologica nello studio delle strutture cristalline

77

presenti nel corpo umano che svolgono ruoli vitali complessi

ambivalenti.

Uno degli aspetti più affascinanti della biomatematica è, senza

dubbio, lo studio della struttura cristallina dei solidi nel contesto del

corpo umano e dei cristalli aperiodici, come i quasicristalli, che offrono

nuove prospettive nella comprensione delle interazioni biochimiche e

delle proprietà fisiche dei tessuti. I quasicristalli, come abbiamo visto,

sono solidi che, pur presentando un ordine a lungo raggio, non

mostrano simmetrie di traslazione

periodica. Lo studio di queste strutture

cristalline applicate al corpo umano

potrebbe chiarire il fenomeno

dell'aggregazione delle proteine e il

comportamento di varie cellule

contribuendo a migliorare la

comprensione e la conoscenza di

processi importanti in funzione di

Figura 1 Diagramma di Voronoi contrasto all'invecchiamento come la

Credits: Wikipedia mineralizzazione ossea.

La biomatematica, inoltre, offre strumenti descrittivi e di analisi

attraverso modelli e algoritmi computazionali. Grazie alla teoria dei

gruppi e all'algebra lineare è possibile sviluppare modelli a lungo raggio

e studiare le interazioni tra le unità cristalline all'interno dei tessuti

25

biologici. In questo campo, le “Reti di Voronoi”( ) e la geometria

26

frattale( ) servono a rappresentare visivamente la distribuzione

25 In matematica, un diagramma di Voronoi (da Georgij Voronoi), anche detto

tassellatura, partizione o decomposizione di Voronoi, o tassellatura di Dirichlet (dal

nome di Lejeune Dirichlet) è un particolare tipo di decomposizione di uno spazio

metrico determinata dalle distanze rispetto ad un determinato insieme discreto di

elementi dello spazio (ad esempio, un insieme finito di punti). Fonte: Wikipedia

26 Un frattale è un oggetto geometrico dotato di omotetia interna: si ripete nella sua

forma allo stesso modo su scale diverse, e dunque ingrandendo una qualunque sua

parte si ottiene una figura simile all'originale. Si dice quindi geometria frattale, la

geometria (non euclidea) che studia queste strutture, ricorrenti ad esempio nella

78

cristallina all'interno delle cellule. Le “Reti di Voronoi” illustrano la

distribuzione spaziale dei componenti cellulari, mentre i frattali

descrivono le suddivisioni che caratterizzano i tessuti viventi. Questi

strumenti consentono di simulare fenomeni biologici complessi come la

crescita ossea e la calcificazione. Inoltre, l'analisi spettrale è uno dei

metodo utili per la valutazione delle proprietà vibrazionali dei cristalli

aperiodici. La distribuzione delle frequenze vibrazionali presenti in un

cristallo aperiodico, rispetto a uno periodico, rivela informazioni

essenziali sulle interazioni molecolari e sulle proprietà meccaniche del

tessuto. Tali analisi aiutano a capire perché certi materiali biologici sono

più resistenti o più elastici rivelando quali sono i meccanismi sottesi di

adattamento e funzionalità e per questa ragione, i quasicristalli stanno

conquistando interesse per il loro potenziale utilizzo in medicina

rigenerativa. Si comincia, quindi, a parlare in termini di “scienza

27

dell’informazione biologica"( ) giacchè i modelli deduttivi tradizionali

non rispondono alle recenti tesi interpretative che collegano la biologia

all'energia e non consentono di accedere ad una valutazione

dell'aspetto cognitivo intrinseco alla vita entrando in un meta-livello oggi

estraneo alla concezione prettamente materialista, riduzionista,

funzionalista e fisicalista della vita e del vivente.

“L'aspetto più importante dei fenomeni di auto-organizzazione è

l'autocreazione di senso cioè la creazione di nuovi significati

nell'informazione trasmessa da una parte e dall'altra o da un livello di

organizzazione a un altro livello di organizzazione. Perchè, dunque,

una disorganizzazione sia in grado di produrre una riorganizzazione è

28

necessario che si trasformi il significato della relazione tra le parti”( )

La tela informativa - per prendere ispirazione da un altra lingua,

il francese, e il suo ricco bagaglio di significati contenuta nel lemma toile

progettazione ingegneristica di reti, nel moto browniano e nelle galassie. Fonte:

Wikipedia

27 KAUFFMANN, S., Propating organization of process: an enquiry, 2008

28 DI BERNANDO, M., 2015 b 79

- della vita e del vivente richiede nuovi descrittori e nuovi ragionamenti.

Grazie alla loro intrinseca capacità di influenzare le proprietà fisiche e

meccaniche, l'interesse per l’architettura aperiodica potrebbe portare a

sviluppi innovativi nell’ingegneria tissutale, come detto, con l’obiettivo di

creare arti o impianti artificiali in grado di imitare le proprietà fisiche

degli organi umani con un sensibile impatto sulla qualità della vita del

paziente. L'importanza dei cristalli aperiodici nel corpo umano, dunque,

va oltre la mera composizione chimica: le loro peculiarità strutturali

rappresentano la possibilità di una prospettiva integrata tra matematica,

fisica e biologia fornendo nuovi indizi su come la natura utilizzi il dialogo

tra l'ordine e il disordine per garantire ed ottimizzare la vita facendoci

apprezzare le opportunità conoscitive, seppur fortuite o singolari, che il

cristallo aperiodico porta con sé.

4.4 I calici siano di cristallo

Tra assonanze, suoni, poesie, la letteratura di tutti i tempi e di

tutti i paesi è piena di rimandi al cristallo di cui si osserva la bellezza in

29

relazione alla fiamma ( ), la composita, variegata sfumatura caratteriale

30

( ), la ricchezza che compone un arcobaleno di colori. Tra Herman

Hesse, Pedro Solinas, Italo Calvino, la scelta è ampissima e spazia

dalla fiaba al racconto, dal romanzo alla poesia. Ci sono scale di

cristallo, palazzi di quarzo, leoni di rosso granito, scarpette, castelli di

opale, principesse in bare di onice, protagoniste vestite di lapis,

veggenti con sfere di selenite. Tornando alla letteratura scientifica,

Stuart Kaufmann nel testo A casa dell’universo. Le leggi del caos e

della complessità conia il termine "cristallizzazione collettiva" che,

29 “cristallo e fiamma, due forme di bellezza

CALVINO, I., Lezioni Americane:

perfetta da cui lo sguardo non sa staccarsi”

30 CARAMAGNA, F., “Quanti sentimenti nel mondo minerale. La tenacia della

roccia, la pazienza della stalattite, la trasparenza del cristallo, l’esultanza del quarzo”

su CARAMAGNA, F., Frasi e aforismi, https://fabriziocaramagna.com/frasi-e-aforismi