Inizia lo spettacolo, preparate il popcorn

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Vagando qui e lì tra le strade di Palermo sotto il sole di un’estate Siciliana abbastanza torrida, vado alla ricerca di notizie estive, quindi leggère, da poter proporre in questo blog. Ed ecco all’improvviso la classica bancarella che propone sacchetti e confezioni di popcorn. Mi viene in mente quando da piccolo i miei genitori compravano il mais e, dopo averlo riposto in una pentola chiusa, preparavano questa pietanza con noi ragazzini che aspettavamo lo scoppiettio tipico della formazione dei fiocchi .

Come mai i chicchi di mais scoppiano assumendo quella tipica forma a fiocco di neve che viene indicata come popcorn?

C’entra qualcosa la fisiologia del chicco di mais.

Il chicco di mais è fatto per lo più di amido. La parte più interna del chicco contiene intrappolata una piccolissima quantità di acqua. Quando il chicco viene posto a contatto di una superficie calda, la temperatura interna del chicco diventa più alta di quella di ebollizione dell’acqua. Quella piccola quantità di acqua intrappolata nella parte più interna del chicco passa dalla fase liquida a quella gassosa.
Come anche i bambini sanno, un gas, come il vapor d’acqua, tende ad espandersi. Per questo motivo, il repentino passaggio dell’acqua dalla forma liquida a quella gassosa fa esplodere il chicco con il caratteristico “pop” da cui il nome di popcorn.

Nel processo di esplosione, il chicco si comporta come un calzino rovesciato, ovvero la parte interna diventa esterna ed assume la fisionomia che tanto affascina i bambini. In pratica, l’amido, non più compresso, si espande per effetto dell’esplosione e forma il fiocco. Se ci sono delle microfratture nel nocciolo del chicco di mais, l’acqua vapore fuoriesce gradualmente e non si ottiene alcun fiocco. Ecco perché in fondo alla padella in cui prepariamo il popcorn si può trovare qualche chicco che non si è trasformato in fiocco: si tratta di chicchi che contengono al loro interno delle microfratture che non gli consentono di esplodere.

Vi starete sicuramente chiedendo da dove vien fuori questa informazione. Ebbene, nel 2015 un gruppo di ricerca Francese pubblica un lavoro dal titolo “Popcorn: critical temperature, jump and sound” che potete trovare qui. In questo lavoro, gli autori descrivono una serie di filmati al rallentatore che ha consentito loro di spiegare un fenomeno su cui fino ai giorni nostri aleggiava ancora un alone di mistero.

Per saperne di più

La scienza messa a nudo

Fonte della foto di copertina : Fir0002/Flagstaffotos da Wikimedia commons

Il filmato è preso dal materiale supplementare del lavoro che trovate qui

Chimica ed archeologia: il fuoco greco

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Avete mai sentito parlare del fuoco greco? Si tratta di un’arma micidiale usata per la difesa di Costantinopoli, l’odierna Istanbul, contro gli attacchi di Arabi, Bulgari ed Avari.

Fonti antiche riportano non solo della potenza distruttrice di tale arma, ma anche del terrore che essa suscitava nella mente dei nemici. Infatti, la peculiarità di quest’arma era il suo enorme potere detonante, l’infiammabilità, l’impossibilità di spegnerlo con l’acqua, il fatto che sembrava bruciare anche l’acqua e la sua tossicità. Tutte queste caratteristiche assieme generavano terrore e, si sa, una battaglia si vince anche e soprattutto col terrore, ovvero spaventando i nemici che sono, quindi, portati a combattere meno energicamente.

Ma non è questa la sede per una digressione storica o psicologica. Qui voglio solo puntare l’attenzione sulla chimica del fuoco greco.

Come era fatto?

In realtà la ricetta del fuoco greco non è nota esattamente. Tuttavia, fonti antiche riportano che esso fosse una miscela di calce viva, salnitro, zolfo e nafta/pece. Quelli che leggete sono ingredienti noti fin dall’antichità. Anche gli antichi Romani conoscevano questi prodotti. La nafta/pece era oltremodo nota in Oriente ed a Costantinopoli, in particolare, che deteneva il potere proprio sulle terre in cui questo prodotto maleodorante era particolarmente facile da trovare.

Ma veniamo alla chimica del funzionamento del fuoco greco.

La calce viva è ossido di calcio (CaO) che a contatto con l’acqua porta alla formazione di idrossido di calcio con una reazione fortemente esotermica:

CaO + H2O = Ca(OH)2 + E

Il calore (E) generato dalla reazione anzidetta serve per innescare la reazione di degradazione del salnitro, ovvero del nitrato di potassio (KNO3) anch’esso ben noto nell’antichità, secondo lo schema:

2KNO3 + E = 2KNO2 + O2

L’ossigeno prodotto da questa reazione, assieme al calore generato dalla reazione di formazione dell’idrossido di calcio, innesca la combustione della nafta/pece secondo lo schema:

CnHm + (n + m/4)O2 = nCO2 + (m/2)H2O

La nafta/pece è una miscela di idrocarburi (CnHm) più leggera dell’acqua ed immiscibile in essa. Questo vuol dire che non solo la nafta/pece galleggia sull’acqua, ma anche che essa si spande sulla superficie dell’acqua ed una volta a fuoco, le fiamme non possono essere spente mediante l’uso di acqua.

L’alta temperatura generata sia dalla reazione della calce viva  con l’acqua che dal processo di combustione della nafta/pece, innesca la reazione di ossidazione dello solfo ad anidride solforosa (SO2). Questa a contatto dell’acqua genera acido solforoso (H2SO3) che è particolarmente tossico:

S + O2 = SO2

SO2 + H2O = H2SO3

Gli alchimisti Bizantini dovevano essere veramente dei fini conoscitori della natura e dell’uomo per aver ideato un’arma di distruzione di questa portata la cui temibilità è riconosciuta ancora oggi

Per saperne di più:

http://tutto-sapere.blogspot.it/2015/09/sul-fuoco-greco.html

http://www.liutprand.it/articoliMondo.asp?id=446

http://www.medioevouniversalis.org/phpBB3/viewtopic.php?f=11&t=156#p6883

Anche i Nobel sbagliano? Il caso della ferroelettricità

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Nei giorni passati è apparsa sui quotidiani nazionali una notizia che è stata ripresa anche da diverse testate di divulgazione scientifica (qui, qui e qui, per esempio). In questa estate torrida e piuttosto noiosa, è stata data enfasi ad una comunicazione apparsa sulla rivista Nature firmata da un gruppo di ricerca, tra cui alcuni Italiani (qui). Questi colleghi hanno parzialmente smentito quanto riportato in un articolo su Nature del 2012 (qui) di cui uno degli autori è il famoso J. Frazer Stoddart che nel 2016 è stato insignito del premio Nobel per la sintesi delle macchine molecolari (ne ho parlato qui).

Cerchiamo di vederci chiaro.

Il principio di autorità

Innanzitutto, voglio evidenziare che nel mondo scientifico non si applica alcun principio di autorità; ciò che viene affermato da ognuno è messo sotto la lente di ingrandimento ed analizzato da tutti quanti sono interessati a quel determinato settore. La conseguenza è che, con una adeguata preparazione scientifica, è possibile confutare anche i modelli elaborati da scienziati che sono insigniti del famosissimo premio Nobel.

Un esempio delle strane ipotesi messe a punto da premi Nobel e smentite dalla comunità scientifica è la memoria dell’acqua di Montagnier di cui ho già discusso qui, qui, qui e qui.

La ferroelettricità

Sapete cos’è la ferroelettricità?

Se interroghiamo l’Enciclopedia Britannica (famosa enciclopedia molto in uso quando ero piccolo), si legge:

la ferroelettricità è una proprietà di certi cristalli non conduttori, o dielettrici, che esibiscono una polarizzazione elettrica spontanea (separazione tra il centro delle cariche positive e quello delle cariche negative tale che una faccia del cristallo è caricata positivamente mentre l’altra negativamente) la cui direzione può essere invertita mediante l’applicazione di un appropriato campo elettrico. […] I materiali ferroelettrici, come il titanato di Bario ed i sali di Rochelle, sono fatti da cristalli in cui le unità strutturali sono piccoli dipoli elettrici; in altre parole, in ogni unità, il centro delle cariche negative è separato da quello delle cariche positive. In alcuni cristalli, questi dipoli elettrici si allineano a formare dei cluster indicati come domìni. Questi ultimi sono orientati predominantemente in una data direzione sotto l’azione di un intenso campo elettrico. L’inversione della direzione del campo elettrico inverte anche l’orientazione preferenziale dei domìni anzidetti. Tuttavia, il cambiamento di direzione dei domìni avviene con ritardo rispetto al cambiamento della direzione del campo elettrico applicato. Questo ritardo è anche indicato come isteresi ferroelettrica.

Se masticate l’Inglese e volete sapere più in dettaglio qualcosa sui materiali dielettrici e sulla loro interazione con i campi elettrici, potete seguire la lezione del Prof. Lewin famoso per le scenografie delle sue lezioni di fisica:

Il corso completo di fisica del Prof. Lewin è qui.

Ma torniamo a noi.

I materiali ferroelettrici ed il lavoro del premio Nobel Stoddard e collaboratori

I materiali ferroelettrici sono molto interessanti perché possono essere utilizzati per la costruzione di sensori, banchi di memoria e nella fotonica.

Nel 2012 appare su Nature un articolo (in realtà una Letter) dal titolo: “Room-temperature ferroelectricity in supramolecular networks of charge-transfer complexes“. Tra gli autori J. Frazer Stoddart che, come già evidenziato, nel 2016 è stato insignito del premio Nobel per la sintesi delle macchine molecolari. In effetti le macchine molecolari non sono altro che un tipo particolare di sistemi supramolecolari esattamente come i “supramolecular networks” di cui si parla nell’articolo sulla ferroelettricità del 2012.

Cosa hanno fatto questi autori?

Hanno sintetizzato dei complessi organici a trasferimento di carica [1] combinando a due a due i composti indicati da 1 a 4 in Figura 1 attraverso la tecnica conosciuta come Lock-Arm Supramolecular Ordering (LASO) [2].

Figura 1. Complessi molecolari con proprietà ferroelettriche: 1-2, 1-3 e 1-4 (Fonte della figura a questo link)

I complessi ottenuti e designati con le sigle  1-2, 1-3 ed 1-4 di Figura 1 hanno presentato delle eccezionali proprietà ferroelettriche a temperatura ambiente.

Tutto normale. Un gruppo di studiosi ha fatto una scoperta che può avere degli interessanti sviluppi tecnologici ed ha scritto un rapporto che è stato accettato per la pubblicazione su una delle riviste più importanti del panorama scientifico.

Il lavoro degli Italiani

La notizia non è il lavoro di Stoddard e Co. per quanto esso possa essere importante sotto l’aspetto scientifico. La notizia che ha destato l’attenzione dei giornalisti nostrani è che un gruppo di ricercatori, tra cui diversi  Italiani, ha riprodotto le sintesi riportate nello studio di Stoddard (qui). Le analisi hanno mostrato che i complessi ottenuti erano del tutto simili a quelli la cui sintesi era riportata nel lavoro del 2012. Tuttavia, quando sono state misurate le proprietà ferroelettriche dei complessi ottenuti, è stato scoperto che due dei tre complessi a trasferimento di carica non mostravano le proprietà descritte da Stoddard e collaboratori (Figura 2).

Figura 2. Assenza di ferroelettricità (Fonte a questo link)

Naturalmente la non riproducibilità delle proprietà ferroelettriche di prodotti ottenuti da un premio Nobel ha trovato la giusta visibilità sulla stessa rivista che nel 2012 aveva ospitato le proprietà ferroelettriche a temperatura ambiente dei composti anzidetti.

Ma andiamo oltre, perché quasi nessuno ha riportato della risposta di Stoddard e collaboratori.

In coda alla comunicazione dei ricercatori Italiani (qui) è riportata  anche la confutazione scritta dai responsabili del gruppo di ricerca che ha descritto le proprietà ferroelettriche a temperatura ambiente dei materiali 1-2, 1-3 ed 1-4 di Figura 1. Stoddard et al. rispondono che i processi di cristallizzazione descritti da D’avino et al. hanno prodotto dei cristalli con dei difetti ai quali sarebbe imputabile la non osservazione delle proprietà ferroelettriche. La risposta di Stoddard et al . si conclude con un interessantisimo invito:

“We offer to share our materials and devices, and to host the authors of the accompanying Comment at Northwestern University in an effort to clarify all discrepancies in reproducibility”
Conclusioni

Il titolo che ho deciso di dare a questa nota è “anche i Nobel sbagliano?”. In realtà non c’è stato alcun errore. L’episodio che ho descritto in questa nota e che con eccessiva enfasi è stato comunicato dai maggiori quotidiani e siti di divulgazione nostrani, fieri che degli italiani abbiano smentito un premio Nobel, dimostra solo una cosa: il mondo scientifico è estremamente democratico. Chiunque può permettersi di fare uno studio e smentire ciò che è stato detto da qualche nome famoso. Ciò è quanto è sempre accaduto. E’ proprio questo a consentire l’avanzamento delle nostre conoscenze. Tuttavia, non basta buttare lì la prima cosa che passa per la testa oppure ritenere che una qualsiasi maggioranza di persone possa influenzare in qualche modo una evidenza scientifica. Per poter aprire una discussione produttiva come quella riportata nelle pagine di Nature, occorre dedizione allo studio e preparazione. Senza questi ingredienti non è possibile instaurare alcun dialogo con nessuno.  Bravi certamente i colleghi Italiani. Ma bravi tutti quelli che si dedicano con coscienza ed abnegazione allo sviluppo delle nostre conoscenze.

Non si può dialogare con scienziati della domenica o pseudo intellettuali come quelli che popolano le fila di chi è a favore della biodinamica, dell’omeopatia o dell’antivaccinismo. Queste persone non hanno alcuna caratura intellettuale ed una qualsiasi apertura al dialogo le metterebbe sullo stesso piano di chi lavora seriamente in ambito scientifico.

Note ed approfondimenti

[1] Un complesso a trasferimento di carica è un sistema in cui una molecola (o un dominio molecolare) ricca di elettroni interagisce con un sistema chimico (molecola, dominio molecolare o metallo di tansizione) povero di elettroni in modo tale da formare un legame in cui si realizza un trasferimento di carica negativa dal donatore di elettroni all’accettore di elettroni. Per saperne di più potete cliccare qui.

[2] La Lock-Arm Supramolecular Ordering, indicata con l’acronimo LASO, è una procedura per la sintesi di complessi molecolari a trasferimento di carica. Si tratta di un approccio di tipo modulare in cui moduli molecolari ricchi di elettroni vengono fatti co-cristallizzare in presenza di altri moduli molecolari poveri di elettroni. Entrambi i moduli (donatori ed accettori di elettroni) sono costruiti in modo tale da avere delle braccia flessibili attraverso le quali essi sono in grado di interagire mediante legami a idrogeno.  L’efficienza del processo di cristallizzazione è assicurata proprio dalla flessibilità della braccia anzidette che consentono la massima complementarietà tra  i moduli. L’azione cooperativa del legame a trasferimento di carica e dei legami a idrogeno consente di ottenere sistemi binari in cui le proprietà donatore-accettore sono interscambiabili così da ottenere proprietà ferroelettriche migliorate rispetto a complessi ottenuti con strategie sintetiche differenti. Per saperne di più cliccate qui.

Fonte dell’immagine di copertina: https://www.researchgate.net/publication/257972728_Statistical_mechanical_origin_of_hysteresis_in_ferroelectrics

 

L’importanza della stupidità nella scienza

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Vi siete mai chiesti cosa spinga una persona ad occuparsi di scienza? È l’appagamento nel sentirsi stupidi seguito, certamente, da quello di essere il primo ad aver trovato una risposta ad un problema prima di allora giudicato insormontabile. La capacità di poter indirizzare la stupidità verso le sue forme più produttive, permette l’avanzamento delle conoscenze. Il ruolo delle scuole e delle università è quello di plasmare le menti alla stupidità produttiva ovvero a convincersi che fare domande a se stessi come alla natura non è mai stupido, né indizio di ignoranza, ma solo sete di conoscenza. Non esistono domande stupide, ma solo risposte inadeguate.

L’importanza della stupidità nella scienza
Di Martin A. Schwartz
Pubblicato su Journal of Cell Science, 2008, 121, 1771
Traduzione (libera) di P. Conte

Ho recentemente rivisto dopo tanti anni una vecchia amica. Siamo stati studenti di dottorato nello stesso periodo, entrambi in ambito scientifico, sebbene in aree di interesse differenti. Tuttavia, dopo un po’, lei è andata via per iscriversi alla Scuola di Legge di Harvard ed è, attualmente, un avvocato anziano per una grande organizzazione ambientale.

Ad un certo punto la nostra conversazione è andata al perché lei abbia lasciato i suoi studi di dottorato. Con mia enorme sorpresa, mi ha detto che si sentiva stupida. Dopo un paio di anni dal sentirsi continuamente stupida ogni santo giorno, si è sentita pronta per fare qualcos’altro.

Io ho sempre pensato che lei fosse una delle menti più brillanti che abbia mai conosciuto e, del resto, la sua carriera successiva ha supportato questa mia opinione. Tuttavia, quello che mi ha detto mi ha fatto riflettere. Ed ho cominciato a pensarci sopra. Ed il giorno dopo, ad un certo punto, qualcosa mi ha colpito.

La scienza fa sentire stupido anche me, solo che io mi sono abituato a sentirmi tale. Mi sono così abituato a sentirmi stupido che vado alla continua ricerca di nuove opportunità per sentirmi stupido. Non so cosa potrei fare senza quella sensazione e sono arrivato a pensare che questo sia un modo di essere.

Lasciatemi spiegare.

Per quasi ognuno di noi, uno dei motivi per cui a scuola la scienza ci piaceva era che eravamo bravi in tale materia. Ma questa non può essere l’unica ragione. Il fascino della comprensione e l’emozione della scoperta devono essere altri ingredienti fondamentali. Tuttavia, la scienza fatta a scuola significa seguire le lezioni; studiare bene i compiti significa dare le risposte corrette ai test. Se si conoscono le risposte, tutto va bene e ti senti intelligente.

Un lavoro di dottorato, in cui bisogna portare avanti un progetto di ricerca, è tutt’altra cosa. Per me è stata un’impresa scoraggiante: come avrei potuto dar forma alle domande che avrebbero portato a risposte corrette? Come avrei potuto disegnare ed interpretare un esperimento in modo che le conclusioni fossero assolutamente convincenti? Come avrei potuto prevedere le difficoltà ed aggirarle oppure, non riuscendoci, riuscire a superarle nel momento in cui si fossero presentate?

Il mio progetto di dottorato era interdisciplinare e ogni volta che incontravo un problema, andavo a tormentare chiunque nel mio dipartimento e nella mia facoltà ritenessi un esperto nel campo che mi interessava. Mi ricordo ancora il giorno quando Henry Taube (che vinse il Nobel un paio di anni dopo) mi disse che non aveva una risposta al problema che io avevo riscontrato nel suo settore scientifico. Io ero uno studente del terzo anno e immaginavo che Taube sapesse almeno 1000 volte meglio di me (e con ciò approssimavo per difetto) quello che sapevo io. Se egli non avesse avuto una risposta, nessuno avrebbe potuto averla.

Ecco ciò che mi colpì: nessuno sapeva. Ed ecco perché era un problema di ricerca. Ed era il MIO problema di ricerca. Si supponeva che fossi io a risolverlo. Una volta resomi conto di ciò, ho trovato una risposta in un paio di giorni. Non era così difficile, dopotutto, dal momento che dovevo solo provare un paio di cose.

La lezione cruciale è stata che la quantità di cose che non conoscevo, non era semplicemente vasto, era del tutto infinito. Prendere coscienza di questo fatto, invece di scoraggiarmi, mi ha dato nuova forza. Se la nostra ignoranza è infinita, la sola cosa da fare è operare per il meglio che possiamo.

Mi sento di dire che i nostri programmi di dottorato offrono agli studenti un disservizio in due modi. Innanzitutto, penso che gli studenti non si rendano conto di quanto dura sia la ricerca scientifica e quanto sia molto, ma molto importante effettuare questa ricerca. Fare ricerca è molto più duro dello studiare e seguire il più pesante dei corsi. Ciò che rende la ricerca veramente difficile è la totale immersione nell’ignoto. Semplicemente, noi non sappiamo quello che stiamo facendo. Noi non possiamo essere sicuri se stiamo dando la risposta corretta o facendo l’esperimento giusto fino a che non diamo una risposta o otteniamo un risultato. Certamente, la scienza diventa ancora più difficile a causa della competizione per recuperare fondi e per la lotta per poter pubblicare su giornali importanti. In ogni caso, a parte tutto ciò, fare ricerca è intrinsecamente difficile. Cambiare la politica dipartimentale, istituzionale o nazionale, non la rende meno difficile. In secondo luogo, noi non facciamo un buon lavoro quando non lasciamo capire agli studenti come essere produttivamente stupidi. In altre parole, se noi non ci sentiamo stupidi vuol dire che non stiamo neanche provando a fare ricerca. Non sto parlando della stupidità relativa in cui gli studenti di una classe leggono gli appunti, pensano un poco e superano brillantemente le prove, mentre un altro non ci riesce. E nemmeno sto parlando di tutte quelle persone brillanti che lavorano in settori che non corrispondono alle loro propensioni o talenti.

La scienza implica il concetto di stupidità assoluta. Quel tipo di stupidità che è un fatto esistenziale e che ci spinge ad inoltrarci in un mondo completamente sconosciuto in cui non sappiamo cosa potrà mai accadere.

Gli esami ed i test danno l’idea che bisogna sempre avere la risposta giusta, e che il “non lo so” sia solo una questione di impreparazione. In realtà, gli esami non devono servire per capire se gli studenti sanno la risposta giusta. Se è così, allora lo scopo degli esami è sbagliato. Il punto dei test e degli esami è individuare la debolezza degli studenti, in parte per indirizzare i loro sforzi ed in parte per comprendere se la conoscenza degli studenti si arena ad un livello sufficientemente elevato per poter loro affidare un progetto di ricerca.

Stupidità produttiva significa scegliere di essere ignoranti. Focalizzarsi su problemi importanti ci pone nella posizione molto sgradevole dell’essere ignoranti.

Una delle cose più belle della scienza è che ci permette di fare pasticci di ogni genere, di sbagliare continuamente, ma, cionondimeno, farci sentire bene fintantoché riusciamo ad imparare qualcosa di nuovo ad ogni errore.

Non c’è alcun dubbio. Questa può essere una cosa veramente difficile per gli studenti abituati alla risposta giusta. Non c’è alcun dubbio. Livelli ragionevoli di confidenza e resilienza emozionale aiutano. Ma penso che l’educazione scientifica possa rendere molto più semplice una transizione veramente importante: passare da ciò che altre persone hanno scoperto, a ciò che noi stessi siamo in grado di scoprire.

Più ci abituiamo ad essere stupidi, più profondamente possiamo inoltrarci nei territori sconosciuti del sapere umano per poter fare scoperte veramente grandi..

Pubblicato il 19.11.2015 sulla mia pagina Facebook

Fonte dell’immagine di copertinahttps://www.associazionelucacoscioni.it/notizie/rassegna-stampa/esiste-nel-diritto-internazionale-un-diritto-umano-alla-scienza/

Glifosato sì, glifosato no: è veramente un pericolo?

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Oggi sembra che vada di moda essere innocentisti o colpevolisti in campo agricolo. Mi spiego. C’è una vasta schiera di persone che si oppone, in modo a dir poco religioso, ai fitofarmaci, mentre altre, sempre religiosamente, si pongono a favore del loro uso. In realtà, nessuno dei due estremi è quello corretto.  Non basta dire “i fitofarmaci tout court sono nocivi”, oppure “cosa vuoi che sia? La loro concentrazione è al di sotto dei limiti previsti per legge”.

Le cose sono più complicate di quello che si pensa e vanno contestualizzate.

Cominciamo col dire che attualmente la popolazione mondiale ammonta a 7 miliardi di persone, nel 2050 sarà di almeno 10 miliardi e per il 2100 ancora di più. La superficie terrestre in grado di supportare l’attività agricola diminuisce progressivamente in funzione del fatto che parte dei suoli arabili diviene sede per le abitazioni e le infrastrutture. Da ciò consegue che l’uso di fitofarmaci diventa necessario se si vuole produrre alimenti per una popolazione in aumento esponenziale su una superficie agricola in costante riduzione.

L’agricoltura di ogni tipo (sia quella intensiva che fa uso di fitofarmaci che quella biologica che, invece, solo apparentemente non fa uso di fitofarmaci) è a forte impatto ambientale perché non solo accelera l’erosione dei suoli innescando i processi di desertificazione, ma contamina anche acqua ed aria, attraverso l’immissione di sostanze nocive (per esempio i principi attivi dei fitofarmaci stessi o i loro prodotti di degradazione) la cui attività influenza la vita non solo delle piante ma anche della micro, meso e macro fauna. A questo scopo l’unico modo di produrre alimenti per la popolazione mondiale in costante aumento è quello di far uso di pratiche agricole sostenibili, ovvero di pratiche che facciano uso oculato delle conoscenze scientifiche accumulate negli anni in merito all’attività di tutti i composti usati in agricoltura ed in merito ai meccanismi di erosione e contaminazione (non fa certamente parte del bagaglio di conoscenze scientifiche l’agricoltura biodinamica che, di fatto, non è altro che un’enorme sciocchezza. Ma questo merita altro approfondimento).

È in questo ambito che va inquadrato  il discorso sul glifosato, principio attivo del noto fitofarmaco chiamato “roundup” brevettato all’inizio degli anni 70 del XX secolo dalla Monsanto, azienda chimica statunitense, oggi ritenuta capziosamente come il satana industriale nemico dell’ambiente.

Struttura del glifosato (Fonte: http://www.ilfattoalimentare.it/glifosato-echa-non-cancerogeno.html)

Il glifosato è un erbicida la cui azione è quella di inibire gli enzimi coinvolti nella biosintesi degli amminoacidi fenilalanina, triptofano e tirosina (due di essi, fenilalanina e triptofano, sono essenziali per l’uomo e possono essere assunti solo attraverso la dieta) oltre che di composti quali acido folico, flavonoidi, vitamina K e vitamina E importanti metaboliti vegetali.

Proprio perché i complessi enzimatici coinvolti nell’azione del glifosato sono tipici delle piante, si è sempre ritenuto che tale erbicida fosse innocuo per gli animali, in particolare l’uomo. Ed invece studi recenti sembrano  dimostrare che il glifosato può essere causa dei linfomi non-Hodgkin  (ovvero di una classe di tumori maligni del tessuto linfatico) (1, 2), sebbene studi epidemiologici completi non siano stati ancora fatti; interferisce in vitro con la trasmissione dei segnali del sistema endocrino (3, 4); provoca danni al fegato ed ai reni dei ratti attraverso la distruzione del metabolismo mitocondriale (5); sequestra micronutrienti metallici come zinco, cobalto e manganese (cofattori enzimatici in molte reazioni metaboliche)  producendo, quindi, danni metabolici generali specialmente a carico delle funzioni renali ed epatiche (6).

Tutti gli studi citati (molti altri sono elencati nel riferimento (7)) si basano su esperimenti condotti o in vivo o in vitro ma facendo uso di quantità molto elevate di glifosato. Ma cosa significa molto elevato? Quali sono le quantità di glifosato che possono portare problemi alla salute umana? Qui già iniziano le prime contraddizioni. La EPA Statunitense ha stabilito che la quantità di glifosato massima nell’organismo debba corrispondere a 1.75 mg per kg al giorno. Significa che un americano dalla corporatura media di 80 kg può assumere ogni giorno 140 mg di glifosato. Però se lo stesso americano venisse in Europa si ritroverebbe con un livello di glifosato nel suo organismo molto più alto di quello consentito. Infatti, la legislazione adottata dalla Comunità Europea prevede un contenuto massimo di glifosato pari a 0.3 mg per kg al giorno, ovvero l’individuo di cui sopra può assumere un massimo di 24 mg di glifosato al giorno. È anche vero, però, che attualmente la Comunità Europea sta valutando l’innalzamento del limite a 0.5 mg per kg al giorno, ma resta, comunque, una quantità molto al di sotto di quella ammessa negli Stati Uniti dove l’ammontare di glifosato usato in agricoltura è passato da 4 milioni di kg del 1987 a 84 milioni di kg nel 2007 (7).

Perché ci sono differenze nei limiti di glifosato che un essere umano può assumere ogni giorno?

Bisogna dire che i limiti di assunzione vengono autorizzati da enti governativi differenti (USA ed EU, nella fattispecie) che basano le loro decisioni sulla letteratura disponibile. Il problema del glifosato, però, è che la letteratura  usata non è quella  costituita da lavori scientifici resi pubblici dagli studiosi che si occupano di tale erbicida (7). I riferimenti usati dagli enti governativi sono documenti forniti dalle aziende private produttrici di fitofarmaci che contengono solo risultati relativi a studi secretati (ovvero soggetti al segreto industriale). A quanto risulta, invece, la letteratura più tradizionale, quella che è pubblica, suggerisce che il limite massimo ammissibile di glifosato in un organismo umano dovrebbe essere di circa 0.03 mg per kg al giorno, ovvero ben 10 volte in meno rispetto a quanto previsto dalla Comunità Europea e circa 60 volte in meno rispetto a quanto consigliato dalla Statunitense EPA.

A chi credere? Agli enti governativi o alla letteratura scientifica? La realtà è che mancano studi epidemiologici completi per poter stabilire con esattezza quali siano i limiti ammissibili per il glifosato. Anche i lavori resi pubblici dagli specialisti del settore sono, in qualche modo, incompleti e vanno presi con molta attenzione e senso critico. È per questo che sarebbe meglio applicare il principio di precauzione fino a quando la quantità di dati disponibili in letteratura non consentirà di arrivare a comprendere con precisione quali sono i reali effetti del glifosato sulla salute umana.

Di certo le persone più esposte ai danni dell’erbicida sono i lavoratori del settore agricolo (8). Solo in subordine risultano esposti i consumatori. Questo perché i controlli sulla quantità di fitofarmaci e loro residui sui prodotti alimentari sono abbastanza stringenti. In ogni caso, per prevenire la presenza di glifosato e suoi residui negli alimenti (in realtà non solo di tale erbicida, ma di tutti i possibili fitofarmaci dannosi o potenzialmente tali per la salute dell’uomo) occorre utilizzare una corretta pratica agricola.

Nel caso specifico del glifosato, la corretta pratica agricola consiste nell’applicazione di tale erbicida o in fase di pre-semina o in fase di post-raccolta (ovvero nei momenti in cui il suolo viene lasciato “riposare” tra un raccolto e l’altro) e non come attualmente in voga in fase di pre-raccolta. Infatti, è noto da tempo (7) che il glifosato viene intrappolato dalla sostanza organica dei suoli (9, 10) e successivamente degradato dalla fauna microbica in composti meno impattanti sulla salute umana (11). Al contrario, nelle applicazioni in “tarda stagione” (ovvero poco prima della raccolta) non si dà il tempo al glifosato di poter essere degradato, con la conseguenza che l’erbicida (o suoi sottoprodotti tossici) possono essere individuati all’interno degli alimenti (7)

Conclusioni

  1. L’uso dei fitofarmaci, e del glifosato in particolare, è reso necessario per ottimizzare la produzione agricola in un sistema, quello terrestre, che vede un sovrappopolamento con conseguente riduzione delle superfici arabili
  2. Non ci sono dati certi in merito alla tossicità del glifosato sulla salute umana se non nei casi particolari relativi ai lavoratori del settore agricolo che sono esposti a forti dosi dell’erbicida durante la loro attività lavorativa
  3. Non applicazioni pre-raccolta, ma pre-semina o post-raccolta dovrebbero essere effettuate per minimizzare la quantità di glifosato (e suoi residui) all’interno dei prodotti destinati ai consumatori finali
  4. Un incremento della ricerca in ambito fitofarmacologico è necessario per individuare gli effetti dei fitofarmaci, in generale, e del glifosato, in particolare, sulla salute umana. Studiare il glifosato, però, richiede laboratori attrezzati e studiosi preparati. Tutto questo ha un prezzo. Se le comunità dei consumatori vogliono avere informazioni più approfondite e dettagliate sul ruolo del glifosato sulla salute umana, è bene che investano in questo tipo di ricerca. Investimenti nella ricerca dovrebbero essere finanziati anche dalle aziende produttrici di fitofarmaci in modo chiaro e non soggetto a segreto industriale. Solo in questo modo tutti (dai consumatori alle grandi aziende agricole e non) possono trarre vantaggi dalla ricerca scientifica.

Riferimenti

(1) Schirasi and Leon, Int. J. Environ. Res. Public Health, 2014, 11(4): 4449-4457

(2) Associazione Italiana Ricerca sul Cancro: http://www.airc.it/tumori/linfoma-non-hodgkin.asp

(3) Thongprakaisang et al., Food Chem. Toxicol. 2013, 59C: 129-136

(4) Romano et al., Arch. Toxicol. 2012, 86(4): 663-673

(5) Mesnage et al.,  Food Chem. Toxicol. 2015, 84: 133-153

(6) Kruger et al., J. Environ. Anal. Toxicol., 2013, 3: 1000186

(7) Myers et al., Environ. Health, 2016, 15: 19- 31

(8) Schinasi et al., Int. J. Environ. Res. Public Health, 201411(4): 4449-4527

(9) Piccolo et al., J. Agric. Food Chem., 1996, 44:  2442-2446

(10) Day et al., Environ. Technol., 1997, 18: 781-794

(11) Shushkova et al., Microbiology, 2012,  81(1): 44–50

Articolo pubblicato anche su www.laputa.it: https://www.laputa.it/blog/glifosato-pericolo-ambiente-innocuo-uomo/

Omeopatia e fantasia. Parte IV

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Ed eccoci giunti all’ultima parte di questo lungo reportage sull’omeopatia. Questa serie di articoli divulgativi è nata da uno studio cominciato un po’ di tempo fa che ha consentito prima una pubblicazione divulgativa e poi una lezione divulgativa che ho tenuto a Bassano del Grappa il 29 Dicembre 2016 (qui l’articolo e qui la lezione se non siete interessati a leggere l’articolo).

L’esigenza di un reportage divulgativo più approfondito dell’articolo citato è nata dalla constatazione che i pro-omeopatia (quelli che io definisco “amici dell’omeopatia”) battono sempre sugli stessi tasti ogni volta che si parla di tale pratica che più volte ho definito “magica” ed “esoterica”. In particolare, l’opinione corrente di questi individui informatissimi sull’omeopatia, ma di certo molto poco informati sulla scienza chimica, fisica e biologica, è che gli scienziati sono, mediamente, contro l’omeopatia perché chiusi intellettualmente e rifiutano a-priori questa pratica sulla base di preconcetti culturali che ne impediscono una adeguata apertura mentale.

Ho voluto far vedere che, in realtà, non è così. Sono stati condotti studi molto dettagliati su tutti gli aspetti dell’omeopatia e tutti questi studi si incanalano in un’unica direzione: l’omeopatia è veramente una pratica magica al di fuori dal tempo. Il suo uso si basa solo su una fede cieca ed incondizionata che denota, purtroppo, ascientificità, illogicità e scarsa cultura scientifica.

Riassunto delle puntate precedenti

Nella prima parte di questo reportage (qui) ho evidenziato i limiti dei lavori di Benveniste e Montagnier intesi come “paladini” dell’omeopatia. I lavori di questi due “eroi” contengono tante di quelle incongruenze sperimentali da renderli del tutto inaffidabili. Tuttavia, nonostante l’inaffidabilità, le loro ipotesi affascinanti sono state tenute in debito conto tanto è vero che sono stati condotti studi per verificare la validità dell’ipotesi della “memoria” dell’acqua che è alla base della presunta efficacia dei rimedi omeopatici. La seconda parte del reportage (qui) è stata proprio dedicata alla valutazione delle prove a sostegno dell’ipotesi “memoria”. La conclusione è che tale ipotesi è frutto solo di fantasia e di scienza patologica. Nella terza parte del reportage (qui) ho preso in considerazione le varie meta-analisi che nel corso degli anni sono state fatte per valutare, in modo statistico, l’eventuale efficacia dell’omeopatia. Ne è venuto che gli effetti dell’omeopatia sono ascrivibili al solo effetto placebo.

effetto placebo

Quando parliamo di “effetto placebo” intendiamo riferirci ad un qualsiasi cambiamento positivo (nel caso di un cambiamento negativo si parla di “effetto nocebo”) nello stato di salute di un paziente come conseguenza di un’azione aspecifica non attribuibile ad alcun trattamento o farmaco.

Tale effetto si osserva solo in pazienti che sono in stato di veglia e coscienti. Questa è una considerazione importante perché permette ai seguaci dell’omeopatia di affermare che tale pratica, a discapito di quanto già evidenziato nelle “puntate precedenti”, ha un effetto biochimico reale sebbene ancora non conosciuto nei suoi particolari. Infatti, quale coscienza può avere un neonato o un animale a cui vengono somministrati i rimedi omeopatici?

I meccanismi alla base dell’effetto placebo

I principali meccanismi che consentono di spiegare l’effetto placebo sono i seguenti:

  1. effetto Rosenthal o effetto aspettativa
  2. apprendimento per imitazione
  3. condizionamento Pavlov o riflesso condizionato
  4. effetto Hawthorne o effetto dell’osservatore.

L’effetto Rosenthal consiste nel fatto che ogni individuo tende a modulare il proprio comportamento secondo quanto ci si aspetta in base ai risultati attesi. Per esempio, se un medico somministra un medicamento ad un paziente e si attende un risultato positivo, trasmette, anche inconsciamente, al paziente quelle che sono le sue aspettative. Il paziente risponderà alla somministrazione del preparato fornendo al medico le indicazioni che egli si aspetta in merito alla terapia.

L’apprendimento per imitazione si riferisce al processo in cui un individuo modula il suo comportamento osservando e imitando/emulando le azioni di un individuo di riferimento. Questo tipo di apprendimento è molto sfruttato, per esempio, nel campo della comunicazione. Il testimonial pubblicitario, modello da cui prendere esempio, induce un comportamento emulativo/imitativo nell’acquirente che si immedesima nel modello stesso ed immagina di poterlo incarnare così da identificarsi con lui e con i valori che egli rappresenta.

Il condizionamento Pavlov consiste nella modulazione involontaria di un determinato comportamento quando l’individuo è soggetto a stimoli sia interni che esterni a se stesso. Supponiamo che un individuo assuma un rimedio convinto che possa essere utile a far passare un dolore. A seguito dell’assunzione del rimedio si attiveranno nel suo cervello delle aree che porteranno alla produzione di sostanze deputate al raggiungimento dello stato di benessere. Una volta “abituato a guarire” con quel rimedio, l’individuo avvertirà la diminuzione del dolore ogni volta che è convinto di assumere quel particolare rimedio a cui associa la cura di quel determinato dolore.

L’ effetto Hawthorne consiste nella variazione di un comportamento quando un individuo è soggetto all’osservazione da parte di un terzo. Il nome di questo effetto deriva da quello di una cittadina dell’Illinois in cui fu condotto uno studio per valutare le azioni da intraprendere per il miglioramento dell’efficienza produttiva degli impiegati di una azienda elettrica. I risultati dimostrarono che l’efficienza lavorativa non migliorava per effetto di migliori condizioni lavorative come, per esempio, migliore illuminazione, mensa meglio organizzata, migliore retribuzione etc, ma grazie alle attenzioni personali da parte dei responsabili dell’azienda. In altre parole, si evidenziò che il miglioramento dell’efficienza lavorativa era legato ad una migliore comunicazione, una più elevata attenzione per i sentimenti individuali, comprensione dei problemi personali, etc. etc. Insomma, è l’osservatore che induce un comportamento positivo da parte dell’osservato.

Effetto placebo in pediatria, veterinaria e agricoltura

L’azione dell’effetto placebo è descritto in tutti gli studi sull’uso dei rimedi omeopatici in pediatria , veterinaria ed agricoltura .

Nel caso di applicazioni pediatriche, l’effetto placebo si può realizzare o attraverso l’apprendimento per imitazione, o attraverso il condizionamento Pavlov o attraverso l’effetto Hawthorne .

Un bambino nell’età in cui è in grado di comprendere ed a cui viene applicato un rimedio omeopatico che secondo i genitori ha una qualche efficacia terapeutica, viene condizionato dalle aspettative e dalle attenzioni dei genitori.

In altre parole, il suo comportamento nei confronti della patologia si adegua a quanto i genitori si attendono dal rimedio. Se il bambino è un neonato o è in una condizione tale da non poter comprendere, allora l’effetto placebo dipende solo dalle aspettative dei genitori. Questi ultimi interpretano le variazioni comportamentali come effetti positivi del rimedio, mentre, invece, si tratta solo di correlazioni senza causazione.
Le aspettative dell’osservatore influenzano anche le osservazioni sugli animali e sulle piante. Un animale o una pianta appaiono riprendersi per effetto dell’azione dei rimedi omeopatici solo perché l’osservatore “pretende” di vedere cambiamenti positivi che, in realtà, non esistono.

Conclusioni

Ed eccoci finalmente alle conclusioni. Dall’insieme delle informazioni riportate nelle diverse parti di questo reportage, appare chiaro che l’omeopatia è stata ampiamente studiata ed opportunamente falsificata in senso popperiano. Quando scrivo che questa pratica è assimilabile ad una pratica magica di tipo esoterico, lo faccio a ragion veduta: la mia opinione scientifica si basa sulla valutazione delle osservazioni sperimentali che si sono accumulate nel corso degli anni.

Mentre l’omeopatia, nata ufficialmente nel 1810 con la pubblicazione dell’ “Organon of medicine” di Hanhemann, è rimasta ferma alle conoscenze primitive in voga nel XIX secolo, la scienza è andata avanti; ha elaborato un impianto di conoscenze col quale è in grado di spiegare gran parte dei fenomeni osservabili intorno a noi. L’omeopatia, purtroppo, pur essendo una pratica cosiddetta “dolce” e non invasiva, non è osservabile e, per questo, priva di ogni significato. Le osservazioni in merito alla sua presunta efficacia sono riconducibili ai meccanismi dell’effetto placebo.

Mi rendo perfettamente conto che tutto quanto riportato non convincerà gli estremisti dell’omeopatia. Ma non è importante. Questi individui sono e rimarranno ignoranti. Le loro obiezioni si baseranno sulle solite chiacchiere come per esempio “ciò che non è osservabile oggi, lo sarà domani” oppure “anche gli elettroni non si osservano, eppure esistono”. Queste posizioni sono illogiche ed antiscientifiche. Neanche oggi noi siamo in grado di osservare gli elettroni. La loro esistenza è teorizzata sulla base di osservazioni indirette che ci hanno permesso di capire che la materia è fatta da particelle elementari con certe particolari caratteristiche. Noi osserviamo solo gli effetti che queste caratteristiche hanno sul mondo che ci circonda.

L’obiettivo di questo reportage scientifico è quello di mettere assieme le informazioni sperimentali più attuali per cercare di far capire, a chi ancora nutre dei dubbi, che l’omeopatia non serve. Per la cura di patologie serie bisogna sempre ed esclusivamente rivolgersi a medici e farmacisti seri.

Ringraziamenti

Devo ringraziare il Prof. Stefano Alcini per le utilissime chiacchierate che mi hanno consentito di chiarire i miei dubbi in merito all’effetto placebo. In realtà, sto ancora studiando i meccanismi psicologici alla base di tale effetto. Mi scuso per le eventuali inesattezze ed il linguaggio non corretto che ho potuto utilizzare in quest’ultima nota. La responsabilità è tutta mia ed è legata alla mia ignoranza dovuta al fatto che non sono né un medico né uno psicologo. Qualsiasi suggerimento utile a migliorare la nota è più che benvenuto.

Letture consigliate

R. Rosenthal, L. Jacobson (1966) Teachers’ expectancies: determinants of pupils’ IQ gains, Psycological Reports, 19: 115-118

R.W. Byrne, A.E. Russon (1998) Learning by imitation: a hierarchical approach, Behavioural and Brain Sciences, 21: 667-721

I. Pavlov (2010) Conditioned reflexes: an investigation of the physiological activity of the cerebral cortex (Translated by G.V. Anrep), Annals of Neurosceinces, 17: 136-141

E. Mayo (1945) The social problems of an industrial civilization, Boston: Division of Research, Harvard Businness School

K. Weimer et al. (2013) Placebo effects in children: a review, Pediatric Research, 74: 96-10

R.T. Mathie, J. Clausen (2015) Veterniary homeopathy: meta-analysis of randomised placebo-controlled trials, Homeopathy, 104: 3-8

Altre letture divulgative

www.laputa.it

Omeopatia pratica esoterica senza fondamenti scientifici

Fonte dell’immagine di copertinahttps://daily.wired.it/news/internet/2011/08/17/boiron-minacce-blogger-14039.html

pH. Il suo significato nei sistemi complessi (Parte I)

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Quanti di voi sanno che cos’è il pH? Stiano zitti i chimici, i periti chimici e tutti coloro che hanno studiato, ad un qualsiasi livello, la chimica.

Bene. Mi perdoneranno tutti coloro che hanno studiato o studiano la chimica, ma devo dare la definizione di pH  a tutti coloro che non hanno idea, se non vaga, di cosa significhi questa parola.

Non è una parola magica; non è neanche un rito magico di carattere esoterico. Si tratta semplicemente di un modo che i chimici usano per riportare quella che è la concentrazione di ioni idrogeno (H+) in una soluzione acquosa. Mi diranno i chimici più estremi che il pH si può valutare anche per sistemi organici. Ma io non voglio essere estremo e mi attengo alla chimica più tradizionale, per cui mi fermo al fatto che la misura del pH è quella che si fa per le soluzioni acquose.

Il pH è il logaritmo in base 10 dell’inverso della concentrazione idrogenionica:

Anche la casalinga di Voghera sa che se il pH è inferiore a 7 si parla di sistemi acidi; se il pH è superiore a 7 si parla di sistemi basici; se il pH è proprio 7, allora si parla di sistemi neutri. Il problema è che, al di fuori del contesto chimico, le parole “acido”, “base” e “neutro” sono prive di significato. Ad usare in modo improprio termini che hanno un significato ben definito nel linguaggio scientifico ci si mettono anche i giornalisti. Per esempio cliccando qui si apre una pagina di Repubblica.it in cui si legge che una donna è stata aggredita ed è stata costretta a versarsi addosso della soda caustica. Per effetto di questa aggressione la donna ha subito ustioni da “acido”. Non ci credete? Allora cliccate sul link anzidetto oppure leggete la Figura 1 in cui ho evidenziato l’incongruenza tra “soda caustica”, che è una base, e “acido”, che nell’opinione comune è qualcosa che fa male.

Figura 1 Nell’opinione comune qualsiasi sostanza faccia male è considerata un acido. La notizia riportata qui è tratta da Repubblica Vicenza

Ma veniamo al punto principale di questa nota.

L’equilibrio di dissociazione dell’acqua si può scrivere in questo modo:

Questo equilibrio è governato da una costante alla quale è stato dato il nome di “prodotto ionico dell’acqua” che ha la forma:

Il valore del prodotto ionico dell’acqua è 1.0 x 10-14 M2 quando la temperatura è 25 °C. È facile calcolare il pH al punto di neutralità, ovvero quando la concentrazione degli ioni idrogeno è uguale a quella degli ioni ossidrile. Al punto di neutralità il valore di pH è 7.

Ciò che in genere molto spesso si dimentica è che le informazioni contenute nelle righe precedenti sono valide solo ed esclusivamente alla temperatura di 25 °C. Infatti, i valori delle costanti di equilibrio (ed il prodotto ionico è una costante di equilibrio) dipendono dalla temperatura alla quale si ha l’equilibrio chimico. La Figura 2 mostra come cambia il prodotto ionico dell’acqua al variare della temperatura.

Figura 2 Variazione del prodotto ionico dell’acqua al variare della temperatura

La Figura 3, invece, fa vedere il cambiamento del valore del pH in funzione della temperatura. Più è alta la temperatura più si abbassa il valore del pH relativo alla condizione di neutralità come conseguenza dell’indebolimento dei legami covalenti tra ossigeno ed idrogeno nell’acqua. A 100 °C, il valore del pH all’equilibrio è circa 6.1. Questo valore non indica acidità, bensì neutralità a quel valore della temperatura.

Figura 3 Variazione del pH dell’acqua pura con la temperatura

Ciò che è valido per l’equilibrio di dissociazione dell’acqua è valido per tutti i tipi di equilibrio. Per esempio, la dissociazione dell’acido acetico in acqua segue l’equilibrio:

La costante di equilibrio ha la forma:

Il valore della ka a 25 °C è 1.75 x 10-4 M. Da un lavoro pioneristico del 1933, si ricava il grafico di Figura 4 che mostra la variazione del valore della costante acida dell’acido acetico al variare della temperatura nell’intervallo 0-60 °C.

Figura 4 Variazioni con la temperatura della costante di dissociazione dell’acido acetico

Utilizzando valori differenti per le concentrazioni pre-equilibrio di acido acetico, è facile ricavare il grafico di Figura 5 che mostra come cambia il valore del pH nelle condizioni di equilibrio al variare della temperatura.

Figura 5 Variazione del pH all’equilibrio per la dissociazione dell’acido acetico a diverse concentrazioni di partenza e nell’intervallo di temperatura 0-60 °C

In sintesi, il valore del pH di una qualsiasi soluzione acquosa dipende da numerosi fattori tra cui: natura e concentrazione del soluto e temperatura del sistema.

Quando si considerano sistemi complessi in cui l’equilibrio acido/base è regolato dalla presenza di più coppie acido/base differenti, oltre alla temperatura, bisogna tener conto anche degli equilibri di dissociazione multipli. Per esempio, la valutazione del pH all’equilibrio per soluzioni di acido fosforico (H3PO4) va fatta considerando le seguenti condizioni:

Ad ognuno degli equilibri descritti è associata una costante il cui valore cambia in funzione della temperatura. Si capisce, quindi, che la valutazione del pH all’equilibrio diventa sempre più difficile all’aumentare della complessità del sistema.

Anche la presenza di sali altera i valori delle costanti di equilibrio. Per esempio la costante acida del secondo equilibrio dell’acido fosforico risente della forza ionica come indicato in Figura 6.

Figura 6 Variazioni della costante ka2 dell’acido fosforico in funzione della forza ionica. Le serie da A ad E indicano soluzioni di acido fosforico contenenti sali differenti

Riassumendo, il pH all’equilibrio per sistemi complessi contenenti coppie acido/base di natura differente dipende da natura del soluto, concentrazione del soluto, temperatura e forza ionica.

 

Fonte dell’immagine di copertina: http://alcyonitalia.com/items?key=_-57&keyType=I

Azoto e nitrogeno. È veramente un errore?

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Vi siete mai chiesti da dove originano i nomi degli elementi? Di tanto in tanto me lo sono chiesto anche io. Quando insegnavo la chimica generale e la chimica organica, era divertente sbalordire gli studenti con aneddoti curiosi e carini. Smorza la tensione per la lezione oggettivamente pesante e consente di andare avanti con più leggerezza. Uno degli aneddoti che mi piaceva raccontare, ancora oggi lo faccio se ne ho la possibilità, è quello relativo all’azoto.
L’azoto è un elemento molto importante in natura. E’ presente in tantissimi composti organici che assolvono a funzioni metaboliche importantissime. E’ presente nelle proteine, nel RNA, nel DNA, in molte sostanze che i chimici definiscono composti naturali e compagnia cantando.

Perché si chiama azoto?

Il nome è stato coniato da Lavoisier (https://it.wikipedia.org/wiki/Antoine-Laurent_de_Lavoisier) in Francia: “azote”. Significa “senza vita”. Deriva dal greco in cui al termine “zotos” (che viene da zoe, vivere) si associa la alfa privativa, da cui “a-zoto”, ovvero “azoto”. Sembra un paradosso, vero? Un elemento che è fondamentale per il metabolismo, ovvero per i processi alla base della vita, porta un nome che si riferisce alla morte. Beh, ai tempi di Lavoisier non si conoscevano certo le molecole come si conoscono oggi. Non si conosceva l’importanza di questo elemento nei metaboliti. Si sapeva però che una atmosfera privata di ossigeno provocava la morte, da cui il termine “azote” che in Italiano è diventato “azoto”.

Se il nome è “azoto”, perché ha simbolo “N“?

In realtà,questo elemento ha un nome con doppia etimologia. Il termine “azoto” è usato prevalentemente nei paesi non anglosassoni.
Nei paesi anglosassoni “azoto” è indicato con “nitrogen”. Il nome fu coniato nel 1790 da Chaptal (https://it.wikipedia.org/wiki/Jean-Antoine_Chaptal), un altro chimico francese, che capì che l’elemento era uno dei costituenti del nitrato di potassio, un sale, comunemente noto come “salnitro” ed usato come sapone ai tempi dei Romani. “Nitro”-“gen” vuol dire quindi “genitore” del “nitron”, laddove “nitron” è l’antico nome del nitrato di Potassio.

Paperino e la traduzione sbagliata

In definitiva benché Paperino nella vignetta di copertina si riferisca ad un certo “nitrogeno” commettendo un errore che molti chimici ritengono grave perché in Italiano N = azoto, posso dire che, in realtà, si tratta solo di un errore veniale perché sia “azoto” che “nitrogeno” sono i nomi che possiamo attribuire all’elemento di simbolo “N” con numero atomico 7 e peso atomico 14 g/mol.

fonte dell’immagine di copertina http://scienze-como.uninsubria.it/bressanini/divulgazione/paperino-chimico.html

Scienza patologica

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Nel 1953, Irving Langmuir coniò la locuzione “scienza patologica” per indicare le convinzioni pseudo scientifiche dure a morire. In pratica si tratta di una condizione secondo la quale un autore, innamorato delle sue idee, fatica a vedere che le prove sperimentali non confermano il suo modello, ma, anzi, lo smontano di sana pianta. Quando si verifica questa situazione, la perseveranza diventa scienza patologica o quella che oggi può essere chiamata pseudo scienza.  Nell’idea originale di Langmuir, la scienza patologica sí identificava con una involontaria cattiva pratica scientifica per cui uno scienziato non era in grado di distinguere i fatti reali dalla sua immaginazione.

Oggi, ad oltre sessanta anni di distanza dall’introduzione di questa locuzione, il concetto di “scienza patologica” ha assunto significati molto più ampi. Infatti, essa si riferisce non solo alla involontaria perseveranza in posizioni indifendibili attraverso quello che viene indicato come “cherry picking” [1], ma anche alla sciente volontà di perpetrare frode scientifica attraverso l’invenzione ex novo di dati sperimentali, oppure col plagio, oppure con l’approfittare di una propria posizione dominante per imporre la citazione impropria di studi già pubblicati. In quest’ultimo caso la volontà è quella di incrementare artificialmente il fattore di impatto di una rivista oppure quello di uno o più autori particolari [2, 3].

Nonostante l’esecrabilità del comportamento di scienziati che dovrebbero agire con onestà intellettuale il sistema immunitario del mondo scientifico riesce a lavorare bene e ad isolare le mele marce. Ma fino a quando potrà funzionare? Non sarebbe, forse, il caso di cambiare approccio per la valutazione della qualità della ricerca e fare in modo che i parametri quantitativi come impact factor e h-index perdano un poco della loro significatività?

Riferimenti e note

  1. Il cherry picking è l’azione in base alla quale, di un insieme di dati sperimentali, vengono presi in considerazione solo quelli che confermano le proprie idee
  2. http://www.pellegrinoconte.com/2017/03/11/caso-di-scorrettezza-scientifica/
  3. https://www.journals.elsevier.com/geoderma/news/from-the-editors-letter-to-the-geoderma-community

Fonte dell’immagine di copertina: http://www.physics.mcgill.ca/physics-matters/

Omeopatia e fantasia. Parte III

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Nelle prime due parti di questo reportage scientifico sull’omeopatia ho discusso dei limiti chimici dei modelli proposti da Benveniste e Montagnier (Omeopatia e fantasia. Parte I Parte II).

Le conclusioni a cui sono giunto indicano chiaramente che sia il lavoro di Benveniste che quello di Montagnier non sono attendibili (Omeopatia e fantasia. Parte I); e non sono attendibili, perché affetti da bias metodologici, nemmeno i lavori che cercano di spiegare la memoria dell’acqua, cavallo di battaglia di chi assume che l’omeopatia funzioni (Omeopatia e fantasia. Parte II).

Nelle conclusioni della seconda parte di questo reportage ho anche evidenziato che sono più che sicuro che gli amici dell’omeopatia non si arrenderanno neanche di fronte alle evidenze più ovvie e diranno che è vero che la memoria dell’acqua non esiste, ma l’omeopatia funziona (ovvero ha effetti) in ogni caso. Si tratta solo di individuare il corretto meccanismo per cui essa ha effetto contro tutte le basi chimiche e biochimiche di cui oggi disponiamo.

Lo scopo di questa terza parte è evidenziare quale sia il reale meccanismo di funzionamento dei rimedi omeopatici.

Effetto placebo

Un placebo è un trattamento – o un farmaco – che non ha alcuno effetto specifico sulle condizioni di salute che vengono studiate durante una sperimentazione.

“Effetto placebo” è una locuzione che indica un qualsiasi cambiamento positivo (nel caso di un cambiamento negativo si parla di “effetto nocebo”) nello stato di salute di un paziente come conseguenza di un’azione aspecifica non attribuibile ad alcun trattamento o farmaco.

Perché un trattamento possa avere un effetto placebo, il paziente deve essere in stato di veglia e cosciente. In caso contrario, l’effetto placebo non si osserva.

La storia delle origini della medicina è ricca di trattamenti aspecifici la cui efficacia terapeutica, alla luce delle conoscenze odierne, era nulla. Per questo motivo possiamo dire che la medicina di 100-150 anni fa era lo studio e l’osservazione degli effetti placebo.

Omeopatia ed effetto placebo nella letteratura scientifica

Linde et al. (1997) [1] riportano che dagli 89 studi selezionati tra i 186 pubblicati fino al 1995, si evince che i  rimedi omeopatici, statisticamente parlando, sembrano funzionare meglio dei rimedi placebo. Tuttavia, due anni dopo, nel 1999, gli stessi autori [2], dopo aver rivisto i parametri di qualità usati per la scelta degli studi da valutare comparativamente, concludono:

THE EVIDENCE OF BIAS WEAKENS THE FINDINGS OF OUR ORIGINAL META-ANALYSIS […]. IT SEEMS, THEREFORE, LIKELY THAT OUR META-ANALYSIS AT LEAST OVERESTIMATED THE EFFECTS OF HOMEOPATHIC TREATMENTS”.

In altre parole, gli autori ammettono che in molti degli studi che avevano preso in considerazione per la loro indagine del 1997, sono individuabili dei limiti metodologici che hanno condotto ad una sovrastima della validità dell’omeopatia. Infatti, rimuovendo dall’indagine tutti gli studi meno rigorosi, si conclude che l’efficacia terapeutica dei rimedi omeopatici non è superiore al placebo.

Le conclusioni rivedute e corrette di Linde et al. (1999) [2] sono state confermate anche da Ernst (2002) [3]:

THE HYPOTHESIS THAT ANY GIVEN HOMEOPATHIC REMEDY LEADS TO CLINICAL EFFECTS THAT ARE RELEVANTLY DIFFERENT FROM PLACEBO OR SUPERIOR TO OTHER CONTROL INTERVENTIONS FOR ANY MEDICAL CONDITION, IS NOT SUPPORTED BY EVIDENCE OF SYSTEMATIC REVIEWS”.

Per cercare di ri-equilibrare una situazione abbastanza sfavorevole per l’omeopatia, Mathie (2003) [4] pubblica una nuova analisi in cui decide di prendere in considerazione lavori pubblicati tra il 1975 ed il 2002 per un totale di 93 studi. La motivazione che spinge Mathie a rifare una meta-analisi con un numero di studi appena più alto di quello preso in considerazione da Linde et al. (1997) [1], è che:

THE RESULTS OF SEVERAL META-ANALYSES OF CLINICAL TRIALS ARE POSITIVE, BUT THEY FAIL IN GENERAL TO HIGHLIGHT SPECIFIC MEDICAL CONDITIONS THAT RESPOND WELL TO HOMEOPATHY”.

In altre parole, secondo Mathie, le meta-analisi finora pubblicate, pur dimostrando l’efficacia dell’omeopatia (non si sa bene su cosa si basi questa sua convinzione considerando quanto realmente riportato in letteratura), non danno indicazioni sul tipo di patologie per le quali essa risulta maggiormente efficiente. Per questo, egli decide di evidenziare nella sua meta-analisi quali siano le patologie per le quali ci sono state risposte positive oltre il placebo e quali, invece, quelle per le quali le risposte sono state negative al di sotto del placebo.

Le conclusioni a cui Mathie giunge sono che i rimedi omeopatici funzionano meglio del placebo per la diarrea infantile, la fibriomalgia, la rinite allergica, l’influenza, dolori di varia origine, effetti collaterali di chemio- e radio-terapie, distorsioni ed infezioni del tratto respiratorio superiore. L’omeopatia si è, invece, dimostrata inutile per mal di testa, ictus e verruche.

Ciò che in realtà colpisce della meta-analisi di Mathie è che egli non tiene in alcun conto né della rivalutazione che Linde et al. hanno fatto del loro primo studio riportando che le loro precedenti conclusioni avevano sovrastimato gli effetti dei rimedi omeopatici [1, 2], né di quanto riportato da Ernst nel 2002 [3]. In particolare, del lavoro di Ernst, Mathie dice che, date le premesse scelte dall’autore, non si poteva non concludere che l’omeopatia fosse una pratica inutile. Insomma, attribuisce la valutazione negativa che Ernst fa dell’omeopatia al modo con cui quell’autore ha deciso di selezionare e riportare gli studi di riferimento: studi che descrivono l’omeopatia in modo vantaggioso vengono contrapposti ad un ugual numero di lavori in cui l’omeopatia non ha rivelato la sua efficienza. Mediamente, quindi, il peso dei primi viene annullato da quello dei secondi ed il risultato è che l’omeopatia non fa meglio del placebo.

Tuttavia, non si può non evidenziare che la tabella 1 del lavoro di Mathie (2003) [4] riporta  il numero di studi presi in considerazione per tipologia di patologia. Per esempio, la diarrea infantile è stata studiata solo in tre lavori, la fibriomalgia in due, le distorsioni in due, gli ictus in due e così via di seguito. Trarre conclusioni in merito all’efficacia o alla non efficacia di un certo trattamento solo sulla base di un numero così esiguo di studi, è quantomeno azzardato. La meta-analisi condotta da Ernst nel 2002 [3] è certamente più significativa sotto l’aspetto statistico.

Nel 2005 compare in letteratura una meta-analisi a firma di Shang e collaboratori [5] che mette un punto definitivo in merito al rapporto tra efficacia dell’omeopatia ed effetto placebo.

Utilizzando 19 database diversi, gli autori individuano 165 studi pubblicati tra il 1995 ed il 2003 da cui ne selezionano 105 sulla base di criteri di inclusione/esclusione che si basano sulla presenza di gruppi di controllo con placebo; sulla descrizione degli esiti clinici dei vari trattamenti; sulla presenza di indicazioni in merito alla scelta randomizzata sia degli individui da inserire nei gruppi di controllo che della somministrazione dei rimedi omeopatici e placebo; sul fatto che i risultati siano apparsi su riviste non predatorie e siano, quindi, stati soggetti ad una seria revisione tra pari (peer review).

Senza entrare troppo nei dettagli tecnici dell’analisi statistica riportata in Shang et al., le principali conclusioni di questi autori sono:

OUR STUDY POWERFULLY ILLUSTRATES THE INTERPLAY AND CUMULATIVE EFFECT OF DIFFERENT SOURCES OF BIAS. WE ACKNOWLEDGE THAT TO PROVE A NEGATIVE IS IMPOSSIBLE, BUT WE HAVE SHOWN THAT THE EFFECTS SEEN IN PLACEBO-CONTROLLED TRIALS OF HOMEOPATHY ARE COMPATIBLE WITH THE PLACEBO HYPOTHESIS. BY CONTRAST, WITH IDENTICAL METHODS, WE FOUND THAT THE BENEFITS OF CONVENTIONAL MEDICINE ARE UNLIKELY TO BE EXPLAINED BY UNSPECIFIC EFFECTS”.

In definitiva, gli autori evidenziano come gli studi condotti per valutare  gli effetti dei rimedi omeopatici siano soggetti a pregiudizi di conferma che impediscono di raggiungere conclusioni oggettive in merito alla distinzione tra effetto reale di tipo biochimico ed effetto placebo. Quest’ultimo, in realtà, è l’ipotesi più semplice e, di conseguenza, più plausibile per spiegare il successo dei rimedi omeopatici.

L’importanza del lavoro di Shang et al. si evince dal tiro incrociato a cui, negli anni, è stato sottoposto dagli amici dell’omeopatia. Per esempio, subito dopo la sua pubblicazione, appaiono su The Lancet – la rivista che ospita lo studio di Shang et al – delle lettere all’editore a firma, la prima, di Walach, Jonas e Lewith [6], la seconda di Linde e Jonas [7], la terza ad opera di una moltitudine di autori tra cui compare Mathie e di nuovo Walach [8].

Sebbene a firme (quasi) differenti, le tre lettere all’editore lamentano tutte di una mancanza di chiarezza da parte di Shang e collaboratori [5] in merito al modo con cui essi hanno deciso di applicare i criteri di inclusione/esclusione e criticando il fatto che le conclusioni sono troppo pessimistiche per l’omeopatia.

Queste critiche vengono mosse nonostante venga indicato, da un lato, che:

there are, after all, been very few placebo-controlled randomized trials in homeopathy, which is why there is an absence of evidence

dall’altro che:

we agree that homeopathy is highly implausible and that the evidence from placebo-controlled trials is not robust

In altre parole, per gli autori  delle lettere anzidette, l’omeopatia funziona nonostante non ci siano evidenze positive al di là di ogni possibile dubbio perché studi in cui viene fatto un confronto con il placebo non ce ne sono ed anche quei pochi pubblicati soffrono di un qualche pregiudizio metodologico.

A mio avviso questa è una posizione veramente antiscientifica. Uno scienziato deve sospendere ogni possibile giudizio se ritiene che non siano presenti dati sufficienti per avallare una posizione o un’altra in merito ad un determinato modello scientifico. Non può dire “questa cosa funziona, sebbene non ci siano prove a sostegno di una tale evidenza” e sulla base di questo criticare uno studio che cerca di fare chiarezza utilizzando il meglio di quanto la ricerca in omeopatia ha finora prodotto.

Gli argomenti della lettera di cui al riferimento [8] sono ripresi in un lavoro pubblicato di Rutten e Stolper (2008) [9].

La critica al lavoro di Shang et al. [5] si basa sul fatto che secondo Rutten e Stolper (2008) [9] la qualità della meta-analisi dipende fortemente dal modo in cui vengono selezionati i criteri di inclusione/esclusione. In particolare, vengono confrontati lo studio di Shang et al. [5] con quello di Linde et al. [1]. La conclusione è che, applicando i criteri riportati da Linde et al. agli studi selezionati da Shang et al. [5], non si può dire, come hanno fatto Shang e collaboratori [5], che l’efficacia dell’omeopatia sia dovuta all’effetto placebo.

Devo dire, come mia personale considerazione, che la lettura del lavoro di Rutten e Stolper [9] mi lascia molto perplesso per la velata disonestà intellettuale dei due autori.

Come mai prendono in considerazione un lavoro scritto nel 1997 che, nel 1999, gli stessi autori (Linde et al. [2]) hanno rielaborato arrivando a scrivere che quanto da loro riportato in precedenza era affetto da una sovrastima dei dati relativi all’efficacia dell’omeopatia? Come mai non hanno mai citato il lavoro scritto da Linde et al. nel 1999 [2]? Leggendo meglio lo studio di Rutten e Stolper [9] noto che il primo si firma “homeopathic physician” ed il secondo come “general practioner, homeopathic physician”, ovvero sono entrambi dei “medici omeopati”, peraltro operanti nella libera professione, ovvero non sono affiliati ad alcuna università o ente di ricerca. Non è che ci sia un conflitto di interessi con la loro attività privata, per cui un lavoro anti-omeopatia apparso su una delle riviste più prestigiose del mondo medico (ovvero il lavoro di Shang e collaboratori pubblicato su The Lancet [5]) dia molto fastidio e debba essere in qualche modo “smontato” cercando di intaccarne la credibilità con ogni mezzo possibile, anche attraverso un opportuno “cherry picking”?

Il sospetto di “cherry picking” si rinforza quando si legge il lavoro apparso su Journal of Clinical Epidemiology [10] di cui uno degli autori è lo stesso Rutten del cui studio ho discusso fino ad ora. Infatti, nello studio a firma di Lüdtke e Rutten [10] non solo si citano entrambi i lavori di Linde et al. [1, 2] (prova che Rutten conosce l’esistenza della rivalutazione fatta nel 1999 da Linde et al.[2] ma volutamente non la prende in considerazione), ma si conclude anche che:

Our results do neither prove that homeopathic medicines are superior to placebo nor do they prove the opposite”.

Insomma, a quanto pare anche Rutten e Stolper [10] non sono in grado di poter dire che l’efficacia dei rimedi omeopatici possa andare oltre l’effetto placebo.

Nel 2010 appaiono in letteratura altre meta-analisi a firma di Teixeira et al. [11], Nuhn et al. [12] ed Ernst [13] in cui ancora una volta viene ribadito che l’efficacia dell’omeopatia è attribuibile all’effetto placebo.

Le stesse conclusioni sono riportate in un lavoro di Mathie pubblicato nel 2014 [14] ed in uno a firma di Unlu et al. appena apparso on line sul sito del Journal of Oncological Sciences [15]. In particolare, in quest’ultimo lavoro non solo viene evidenziata l’inutilità dell’omeopatia nella cura di patologie come i tumori, ma viene riportato anche che i rimedi omeopatici possono essere tossici se non preparati nel modo adeguato. Infatti, per molti rimedi sono state riscontrate tracce non omeopatiche di contaminanti che hanno portato a problemi gastrointestinali, melanosi ed epatite.

Conclusioni

Dalla breve disanima qui riportata si comprende che non c’è discussione. I rimedi omeopatici hanno un effetto che equivale a quello di un qualsiasi placebo. Se vi sentite bene dopo aver assunto un rimedio omeopatico non è perché ci sia stato un qualche effetto di carattere biochimico. La vostra patologia sarebbe passata anche bevendo un semplice bicchiere di acqua e facendovi credere che esso sia stato toccato dalla bacchetta magica di Harry Potter.

Ma la storia non è certamente finita. L’ultima opposizione degli amici dell’omeopatia è che l’effetto placebo non può essere osservato sugli animali e sui bambini. Quindi ci deve essere qualcosa che non va in tutto quello che sto scrivendo. Questo sarà l’oggetto della quarta parte di questo reportage sull’omeopatia.

Riferimenti

[1] K. Linde et al. (1997) Are the clinical effects of homeopathy placebo effects? A meta-analysis of placebo-controlled trials, The Lancet, 350: 834-843

[2] K. Linde et al. (1999) Impact of study quality on outcome in placebo-controlled trials of homeopathy, Journal of Clinical Epidemiology, 52: 631-636

[3] E. Ernst (2002) A systematic review of systematic reviews of homeopathy, Journal of Clinical Pharmacology, 54: 577-582

[4] R.T. Mathie (2003) The research evidence base for homeopathy: a fresh assessment of the literature, Homeopathy, 92: 84-91

[5] A. Shang et al. (2005) Are the clinical effects of homeopathy placebo effects? Comparative study of placebo-controlled trials of homeopathy and allopathy, The Lancet, 366: 726-732

[6] H. Walach et al. (2005) The Lancet, 366: 2081

[7] K. Linde e W. Jonas (2005) The Lancet, 366: 2081-2082

[8] AA. VV. (2005) The Lancet, 366: 2082

[9] A.L.B. Rutten, C.F. Stolper (2008) The 2005 meta-analysis of homeopathy: the importance of post-publication data, Homeopathy, 97: 169-177

[10] R. Lüdtke, A.L.B. Rutten (2008) The conclusions on the effectiveness of homeopathy highly depend on the set of analysed trials, Journal of Clinical Epidemiology, 61: 1197-1204

[11] M.Z. Teixeira et al. (2010) The placebo effect and homeopathy, Homeopathy, 99: 119-129

[12] T. Nuhn et al. (2010) Placebo effect sizes in homeopathic compared to conventional drugs – a systematic review of randomised controlled trials, Homeopathy, 99: 76-82

[13] E. Ernst (2010) Homeopathy: what does the “best” evidence tell us? The Medical Journal of Australia, 192: 458-460

[14] R.T. Mathie et al (2014) Randomised placebo-controlled trials of individualised homeopathic treatment: systematic review and meta-analysis, Systematic Reviews, 3: 142

[15] A. Unlu et al. (2017) Homeopathy and cancer, Journal of Oncological Sciences, http://dx.doi.org/10.1016/j.jons.2017.05.006

Fonte dell’immagine di copertina: http://www.ilpost.it/2015/03/12/omeopatia-inutile/