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Vaccini: fatti, non opinioni!

Chi mi legge da tempo sa che sono un chimico, con una formazione di base in chimica organica e una specializzazione successiva in chimica fisica dei suoli. Non sono un medico, tanto meno un virologo, ma la mia formazione professionale mi permette di leggere e comprendere la letteratura scientifica in senso lato. Per questo, in passato, sono intervenuto più volte a favore delle vaccinazioni.

Anche stavolta sento il bisogno di intervenire in un ambito che non è il mio, ma che resta parte della formazione di un chimico, pur con un grado di specializzazione ben inferiore a quello di un medico. Un recente caso di difterite è costato la vita a una bambina di quattro anni a Palermo — nel momento in cui scrivo, la diagnosi è ancora sotto verifica ufficiale. Questo mi spinge a tornare su un tema che ho già affrontato: in queste ore, sui social, l’evento è stato utilizzato da alcuni per rilanciare teorie che la scienza ha da tempo smontato. Non scrivo per alimentare una polemica, ma per mettere a disposizione i dati che conosco. Su come si cura la difterite, e perché la diagnosi tempestiva sia così determinante (si veda il box alla fine dell’articolo).

Veniamo dunque ai fatti. Come sono nate le vaccinazioni? Quante malattie hanno permesso di debellare? È vero che, anche grazie ai vaccini, la durata media della vita umana si è allungata?

Andiamo nei dettagli.

Origine ed evoluzione tecnologica delle piattaforme vaccinali

L’immunizzazione attiva affonda le radici nelle pratiche empiriche di variolizzazione documentate in Asia. La formalizzazione scientifica risale invece al 1796, anno in cui Edward Jenner impiegò il vaiolo bovino (cowpox) per indurre una risposta immunitaria crociata e protettiva contro il vaiolo umano (smallpox).

Louis Pasteur, nel tardo Ottocento, estese il principio ad antrace e rabbia, introducendo l’attenuazione – il microrganismo viene coltivato in condizioni subletali o su ospiti eterologhi per sopprimerne la virulenza preservandone l’immunogenicità.

Il Novecento e i primi decenni del Duemila hanno introdotto piattaforme diversificate:

  • Vaccini inattivati (uccisi): il patogeno viene reso non replicante tramite calore o agenti chimici come la formaldeide (es. antipolio Salk).
  • Tossoidi (anatossine): tossine batteriche modificate chimicamente; perdono la tossicità diretta ma stimolano anticorpi neutralizzanti (es. tetano e difterite).
  • Vaccini a subunità e coniugati: frammenti proteici o polisaccaridi capsulari specifici, legati a proteine carrier per indurre memoria immunologica T-dipendente (es. Haemophilus influenzae b, Epatite B).
  • Piattaforme a mRNA: sequenze nucleotidiche incapsulate in nanoparticelle lipidiche (LNP) che istruiscono i ribosomi dell’ospite a produrre transitoriamente l’antigene bersaglio. L’mRNA non penetra nel nucleo, non interagisce con il genoma e viene rapidamente degradato dagli enzimi cellulari.

Profilo di rischio relativo ed eventi avversi

Nessun presidio farmacologico presenta rischio nullo. L’analisi epidemiologica valuta il rapporto rischio/beneficio confrontando l’incidenza delle complicanze dell’infezione naturale con quella delle reazioni avverse post-vaccinali. È umano avere timore di un ago o di una sostanza “estranea” che viene iniettata nel corpo: la paura è un’emozione legittima. Ma la scienza ci chiede di trasformare quella paura in una domanda precisa: cosa succede se non mi vaccino? I numeri che seguono rispondono a questa domanda.

  • Difterite da infezione naturale: tasso di letalità compreso tra il 5% e il 10% (superiore al 20% nei bambini sotto i 5 anni), causato da ostruzione meccanica delle vie aeree, miocardite tossica e paralisi periferiche.
  • Vaccinazione antidifterica: reazioni locali e febbre transitoria nella maggioranza dei casi; reazioni anafilattiche gravi stimate nell’ordine di 1 caso per milione di dosi.
  • Morbillo da infezione naturale: polmonite in 1 caso su 20, encefalite acuta in 1 su 1.000, panencefalite sclerosante subacuta letale in 1 su 10.000–100.000, letalità globale di 1–2 casi su 1.000.
  • Vaccinazione MPR: febbre ed esantema transitori nel 5–15% dei casi, trombocitopenia transitoria in 1 su 30.000 dosi, anafilassi in circa 1 caso su milione.

La sicurezza viene verificata in modo costante tramite i sistemi internazionali di farmacovigilanza attiva e passiva, come VAERS ed EudraVigilance. Ogni segnale di dubbio viene indagato; ogni evento avverso serio viene registrato e studiato. È così che sappiamo, con precisione, qual è il profilo di rischio reale di ogni vaccino.

Dinamica dell’immunità di gregge

L’immunità di popolazione interrompe la trasmissione orizzontale del patogeno, proteggendo i soggetti non vaccinabili per gravi controindicazioni cliniche o età neonatale. La frazione critica di popolazione da immunizzare (Ic) si calcola a partire dal numero di riproduzione di base (R0), secondo la relazione:

Ic = 1 – (1 / R0)

Tradotto in parole: se un malato di morbillo ne contagia in media 15 (R0=15), per fermare il virus serve che almeno 93 persone su 100 siano immuni. Se scendiamo all’85%, il virus trova ancora terreno fertile. Per patogeni a elevatissima trasmissibilità per via aerea, come il morbillo (R0 tra 12 e 18) o la difterite (R0 tra 4 e 7), la copertura vaccinale richiesta si colloca tra l’85% e il 95%. Sotto questi valori, l’accumulo di individui suscettibili innesca catene di contagio e focolai epidemici.

La non correlazione tra vaccinazioni e autismo

L’ipotesi di un nesso di causalità tra il vaccino MPR e i disturbi dello spettro autistico deriva da uno studio del 1998 firmato da Andrew Wakefield su The Lancet, condotto su un campione di appena 12 soggetti.

Le successive verifiche giudiziarie ed etiche hanno documentato la deliberata falsificazione dei quadri clinici e la presenza di conflitti di interesse economici taciuti, tra cui accordi legali e brevetti depositati per vaccini concorrenti. Nel 2010 The Lancet ha ritirato l’articolo per frode scientifica, e il General Medical Council ha radiato Wakefield dall’albo dei medici.

Studi epidemiologici su larga scala hanno confutato l’associazione. Lo studio di coorte danese su 537.303 soggetti (Madsen et al., 2002) ha rilevato un rischio relativo non significativo tra vaccinati e non vaccinati (RR = 0.92, intervallo di confidenza al 95%: 0.68–1.24). La successiva coorte di 657.461 bambini, seguiti per oltre 5 milioni di persone-anno (Hviid et al., 2019), ha confermato l’assenza di correlazione anche nei sottogruppi con fattori di rischio ereditari o ambientali (Hazard Ratio = 0.93, intervallo di confidenza al 95%: 0.85–1.02).

Conclusioni

I numeri, da soli, non convincono chi ha già deciso di non farsi convincere. Chi rifiuta un vaccino raramente lo fa per ignoranza dei dati: più spesso li ignora, i dati, o li nega comunque, indipendentemente da quanto siano solidi. Per questo non scrivo queste righe per chi ha già scelto di credere a un medico radiato dall’albo piuttosto che a due coorti di centinaia di migliaia di bambini ciascuna.

Le scrivo per chi sta ancora leggendo con la mente aperta, magari incuriosito da un titolo di giornale o da un post condiviso da un conoscente. A questa persona dico una cosa sola, da chimico e non da medico: la scienza che sostiene le vaccinazioni non è un’opinione tra le tante. È il risultato di due secoli di osservazioni, verifiche e smentite reciproche – lo stesso metodo che ha permesso di smascherare un caso di frode come quello di Wakefield e di ritirarne il lavoro dalla letteratura scientifica.

Una bambina di quattro anni è morta a Palermo per quella che i medici, in attesa della conferma di laboratorio, ritengono difterite, una malattia contro cui esiste un vaccino con un rischio di reazione grave stimato in un caso su un milione di dosi. Sui social, in queste ore, alcuni commenti equiparano il vaccino a un’opinione. Non lo è. È un dato. Quando qualcuno, sapendo perfettamente che il tasso di mortalità per difterite è centinaia di migliaia di volte superiore al rischio di una reazione grave, scrive che “è meglio il rischio della malattia”, non sta esprimendo un’opinione: sta scrivendo una falsità. E quando questa falsità viene diffusa mentre una bambina è ancora in ospedale o subito dopo il suo decesso, non è più disinformazione: è sciacallaggio. Per questo non trovo spazio per l’equidistanza, e non credo dovrebbe trovarlo nessuno che abbia letto fin qui.

Box – Come si cura la difterite

Gli antibiotici sono parte necessaria della terapia, ma non sono la cura. Il loro compito è eliminare il Corynebacterium diphtheriae dall’organismo, fermarne la diffusione e prevenire il contagio: agiscono sul batterio, non sulla tossina che questo ha già rilasciato in circolo. È la tossina, non l’infezione in sé, a danneggiare cuore e nervi in modo spesso irreversibile.

Per questo la terapia antibiotica va sempre associata all’antitossina difterica, che neutralizza la tossina circolante prima che si leghi ai tessuti. Una volta legata, l’antitossina non ha più effetto: la finestra utile è stretta, e la rapidità della diagnosi conta quanto la disponibilità del farmaco.

Le opzioni antibiotiche raccomandate da CDC e OMS sono due: i macrolidi (eritromicina, azitromicina) e la penicillina (G o procaina). La scelta tra le due dipende anche dai pattern di resistenza locali – negli ultimi anni sono stati segnalati, in diverse aree del mondo, tassi crescenti di resistenza alla penicillina, motivo per cui un antibiogramma resta buona pratica prima di impostare la terapia. Il trattamento dura in genere 14 giorni per la forma respiratoria, 10 per quella cutanea, che in casi meno gravi e senza segni di tossicità sistemica può essere gestita con antibiotico e disinfezione topica della lesione, senza necessità di antitossina.

Tutto questo vale quando la malattia viene riconosciuta in tempo. Ma è proprio questo il punto debole del sistema: la difterite è oggi così rara che pochi medici, nella pratica clinica quotidiana, l’hanno mai vista. Un ritardo diagnostico di uno o due giorni può bastare a rendere inefficace anche la terapia più corretta, perché la tossina, una volta legata ai tessuti, non è più reversibile. Ecco perché la prevenzione resta l’unica strategia che non dipende dalla rapidità di una diagnosi difficile: un patogeno che non entra in circolo non ha tossina da neutralizzare.

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Il Paradosso del Condizionatore

Siamo ormai nella seconda metà di agosto e, come ogni anno, il caldo si sente, ed è anche abbastanza torrido. Qui a Palermo, poi, non ne parliamo proprio. Certo, quest’anno sta andando meglio rispetto a qualche anno fa, quando la città fu circondata da un muro di fuoco dovuto agli incendi dei boschi circostanti, e il termometro sul mio balcone esposto al sole arrivò a segnare ben 52 °C, con un’umidità scesa intorno al 2%. Morirono insetti e piante. Per qualche giorno sembrò di vivere in un mondo alieno.

In quelle circostanze i condizionatori furono un vero e proprio toccasana, come del resto lo sono anche oggi, perché ci aiutano a resistere alla calura da bollino rosso. Ma, esattamente come ogni estate calda, l’uso continuo dei condizionatori da parte di chi rimane in città ha delle conseguenze: ci sono picchi di consumo elettrico che di tanto in tanto provocano un blackout, da qualche minuto a qualche ora – col caldo interno delle case che aumenta proprio per lo spegnimento dei condizionatori – e i costi economici per le tasche degli utenti che volano alle stelle.

Ma sono solo questi gli svantaggi dell’uso dei condizionatori? In realtà no. E sapete perché? Perché i condizionatori, come tutte le attività antropiche, hanno un’impronta ecologica non banale.

Con l’aiuto di un’AI ho ipotizzato uno scenario e fatto dei calcoli per capire quanto possano impattare i condizionatori a livello di cambiamento climatico globale.

Cominciamo e proviamo a fare due conti, dalla scala di quartiere a quella globale.

Il bilancio termico su scala urbana: una cittadina di 10.000 abitanti

Consideriamo una cittadina di 10.000 abitanti, con una media di 3 persone per famiglia (circa 3.330 case) e due climatizzatori per abitazione. Durante un’ondata di calore, se metà delle unità installate resta accesa per 12 ore al giorno, si ottengono circa 3.300 split in funzione simultanea.

Un condizionatore residenziale standard non genera freddo dal nulla: sottrae calore dall’interno (2,5 kW termici) e lo scarica all’esterno, sommando a quel calore l’energia elettrica consumata dal compressore (circa 0,78 kW per un’unità efficiente). Il calore totale scaricato per macchina è quindi di circa 3,28 kW.

Moltiplicato per 3.300 unità, il calore immesso nell’aria urbana sale a circa 11 MW. Distribuita su un’area urbanizzata tipica di 1,5 km², questa potenza corrisponde a una densità termica antropica di circa 7,3 W/m².

Il paragone con l’irraggiamento solare estivo, che supera facilmente gli 800 W/m², ridimensiona il fenomeno: di giorno il solo rigetto termico degli impianti produce un incremento reale della temperatura dell’aria compreso tra +0,3 °C e +0,5 °C. I salti più marcati, tra +1,5 °C e +2 °C, si registrano quasi solo di notte, quando lo strato limite atmosferico si abbassa, o dentro vicoli stretti e cortili chiusi – i cosiddetti street canyon.

Dalla termodinamica locale al clima globale: la vera trappola

Se a livello locale il calore diretto dei condizionatori scalda l’aria di frazioni di grado, quale peso ha sul clima globale?

L’effetto termico diretto resta trascurabile. Il calore puro espulso da tutti gli impianti del mondo pesa per una quota infinitesimale, meno dello 0,015%, sul bilancio energetico radiativo terrestre. Non è l’aria calda in uscita dal motore a scaldare il pianeta.

L’effetto indiretto è quello che conta davvero. La climatizzazione assorbe quasi un quinto dell’elettricità consumata dagli edifici nel mondo, pari a circa il 10% dell’elettricità globale, ed è responsabile di una quota compresa tra il 7% e il 10% delle emissioni totali di gas serra legate al settore del raffreddamento, a cui si aggiunge il potenziale climalterante delle perdite di gas refrigeranti (HFC).

Le proiezioni più citate stimano che la sola diffusione dei climatizzatori aggiungerà tra +0,03 °C e +0,07 °C alla temperatura media del pianeta entro il 2050.

Conclusioni

In definitiva, come al solito, si realizza uno scenario che potremmo definire “il cane che si morde la coda”. Più aumenta la temperatura al suolo per effetto delle varie attività antropiche, più aumenta la necessità di refrigerio all’interno delle abitazioni e dei luoghi di lavoro. Ma più aumenta questa necessità, più aumenta l’emissione di gas serra che, a loro volta, porta all’ulteriore incremento della temperatura globale.

Non so se riuscite a vedere il paradosso della climatizzazione. Lo trovo affascinante ma, allo stesso tempo, terribile. La nostra esigenza di sopravvivere a temperature sempre più elevate ci porta ad aumentare quelle stesse temperature alle quali non riusciamo a sopravvivere. Cosa accadrà? Esistono soluzioni? Onestamente non lo so.

Ripensando a quanto accaduto durante la pandemia del 2020, quando ci sono stati milioni di morti a livello globale e sono sopravvissuti soprattutto i più adatti a vivere in quelle condizioni, immagino che accadrà lo stesso. L’aumento delle temperature, al quale sembra non ci sia molto rimedio, comporterà la selezione di quella fetta di popolazione maggiormente adatta a vivere nelle condizioni sempre più torride che si prospettano. Alla fine possiamo dire che Darwin aveva ragione, e che ha avuto la vista molto lunga.

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‘Lo dice la Scienza’ e altre preghiere laiche

Ormai i miei quattro lettori mi conoscono tutti e sanno che quando sono in vacanza non riesco a fermare i miei pensieri. Devo sempre mantenere il “motore” in movimento. Quindi, leggo oppure scrivo. Ma dal momento che mi sono imposto che in vacanza bisogna staccare dal lavoro, la scrittura è dedicata alle mie elucubrazioni che derivano da tante esperienze, tra le quali la navigazione in rete fa la parte del leone.

Come ormai avrete “intuito” sono ateo e mi sono iscritto a diversi gruppi Facebook in cui si tratta questo argomento. Confesso di non pensare molto bene della maggior parte di essi: non tanto per l’ignoranza che a volte vi si respira, quanto per una certa sesquipedale arroganza di fondo – gli stessi toni da sacerdoti di un credo diverso da quelli canonici, ma pur sempre un credo.

Recentemente, per esempio, mi sono imbattuto in un intervento che, con tutta la sua ingenuità grammaticale e concettuale (confondeva l’arte antica con il Medioevo, e si chiedeva se le arti si sarebbero potute sviluppare anche senza l’input religioso), mi ha fatto riflettere su qualcosa che va oltre il singolo episodio: la differenza tra un ateismo pensato e un ateismo semplicemente reagito.

Secondo me, quel genere di domanda, ovvero se l’arte sarebbe esistita anche senza la religione, è un sintomo di “disagio profondo” e non di semplice ignoranza. Tradisce, infatti, la ricerca ansiosa di una conferma dal proprio “gregge”, il bisogno di sentirsi dire “siamo noi i buoni/intelligenti, vero?” e si incastra in una dinamica che nei gruppi atei online vedo ripetersi spesso: l’appartenenza che si irrigidisce in identità, il pensiero critico che si sostituisce con un nuovo catechismo, l’etichetta “ateo” vissuta come un’immunità automatica dall’ignoranza. Quando il rifiuto del dogma diventa esso stesso un dogma incontestabile, non è più libero pensiero: è proselitismo con il segno cambiato.

In effetti credo che esistano, semplificando, due strade verso l’ateismo – anche se nella pratica raramente sono così nette.

La prima è una scelta culturale fatta in età adulta, dopo un percorso non banale: mettere in discussione l’impalcatura simbolica ereditata dall’infanzia, confrontarsi con la storia delle idee, la filosofia, la critica biblica o le scienze naturali, accettare la complessità e il vuoto esistenziale senza scivolare nel nichilismo. È un atto di maturità intellettuale, radicato nella responsabilità del singolo.

La seconda nasce invece da una delusione: la religione vissuta in modo utilitaristico, come distributore di conforto o risposte facili, che a un certo punto smette di funzionare. In questo caso non cambia il metodo di pensiero, cambia solo la “bandiera”: si passa dal tifo per una confessione al tifo contro di essa, mantenendo la stessa struttura mentale manichea – noi illuminati contro loro oscurantisti. Ed è proprio qui, quando manca il bagaglio storico e concettuale per distinguere la critica teologica dal valore storico e artistico del fenomeno religioso, che nascono le confusioni come quella della domanda da cui sono partito.

C’è poi una terza via, forse la più diffusa oggi: l’ateismo come semplice sfondo culturale, lo “stato di default” di chi cresce in un ambiente dove il sacro è già evaporato, senza percorso intellettuale né rottura traumatica.

Un conto, insomma, è l’ateismo come filosofia della conoscenza; altro è l’ateismo come reazione identitaria. Il primo arricchisce la mente e rispetta la storia dell’uomo; il secondo finisce per somigliare, in modo un po’ imbarazzante, proprio a ciò da cui dichiara di volersi liberare.

E sapete chi paga il conto di questo secondo tipo di ateismo – quello non sorretto da un vero percorso epistemologico? La scienza.

Chi non ha fatto la fatica di liberarsi davvero dai preconcetti religiosi, pur restando pervaso da una mentalità dogmatica, semplicemente cambia poltrona: dalla ricerca di verità assolute della religione passa alla ricerca di verità assolute “di tipo scientifico”. E così trasforma la scienza in una nuova religione. Ma non avendo capito che in ambito scientifico non esistono verità assolute e dogmatiche, scivola facilmente nelle pseudoscienze che quelle certezze, invece, le offrono eccome. L’omeopatia, per esempio, ha una risposta per tutto: non si spiegherebbe altrimenti come mai negli ultimi 250 anni sia rimasta identica a sé stessa, mentre il mondo scientifico e tecnologico cambiava e ci portava sulla Luna e su Marte.

In altre parole: quando l’ateismo non è sorretto da una cultura epistemologica – dalla comprensione di come la scienza funzioni davvero – la mente umana fatica a reggere il peso dell’incertezza, del limite, della complessità. E succede questo:

  1. Lo scientismo come surrogato religioso. La scienza viene caricata di un’aspettativa soteriologica, di salvezza. Non la si guarda più come un insieme di ipotesi falsificabili e modelli provvisori, ma come un’entità astratta (“La Scienza dice…”) che sostituisce il “Così sta scritto” delle Scritture. Si cerca la Verità Rivelata, immutabile e rassicurante – esattamente ciò che il metodo scientifico, per costruzione, non può dare.
  2. Il cortocircuito delle pseudoscienze. Il vero metodo scientifico procede per tentativi, dubbi, revisioni tra pari, probabilità: non offre il conforto dell’assoluto. Chi cerca risposte definitive e immediate, e resta deluso dal rigore della scienza, scivola facilmente nelle pseudoscienze o nell’esoterismo moderno che offrono proprio la struttura del dogma: spiegazioni semplici, verità rivelate da “guru”, la promessa di una salvezza personale.
  3. Il clima da “fine impero”. Nei periodi di decadenza o di forte transizione culturale, quando le grandi narrazioni tradizionali crollano e si abbassa il livello della formazione critica di massa, la società tende a polarizzarsi tra un razionalismo caricaturale (e spesso aggressivo) e il rifugio nel magismo e nel pensiero irrazionale. È la perdita di un baricentro culturale condiviso.

L’ateismo “superficiale”, disarmato di strumenti filosofici e storici, finisce così per alimentare esattamente il fenomeno opposto a quello che dice di combattere: non il trionfo della ragione, ma una nuova forma di credulità, in cui l’atto di fede cambia solo destinatario.

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Sospeso nel nulla: la chimica di un corpo nello spazio

Non me ne vogliano i tanti fisici che mi leggono. Lo so che il titolo di questo articolo contiene un errore da un punto di vista fisico. Lo spazio che ci circonda – o, meglio, lo spazio che circonda la Terra – non è “nulla”. Nello spazio – anche quello più profondo – c’è sempre “qualcosa”: radiazione, particelle rade, campi e così via di seguito. Ma il “nulla” a cui faccio riferimento evòca il mio senso di smarrimento quando con la fantasia mi spingo nelle navicelle spaziali ed immagino una passeggiata cosmica lontano da tutto e da tutti, solo con me stesso e con le mie paure.

L’ultimo viaggio senza ritorno

Al di là delle mie fantasie notturne, la domanda ha oggi una rilevanza concreta:  viviamo in un’era in cui l’idea di morire nello spazio ha smesso di essere un’esclusiva della fantascienza. Tra missioni lunari, futuri viaggi verso Marte e l’orizzonte delle stelle, la presenza umana oltre l’atmosfera è ormai una realtà.

Ma cosa accadrebbe se un corpo umano venisse accidentalmente esposto al vuoto cosmico, senza tuta e senza navicella?

La risposta della chimica e della fisica vi sorprenderà, soprattutto se siete abituati ai cliché di Hollywood: niente esplosioni spettacolari, niente sangue che gela in un millisecondo. E, soprattutto, niente decomposizione. Per capire il perché, dobbiamo fare un piccolo passo indietro e ricordare come funziona la putrefazione qui sulla Terra.

I tre ingredienti della putrefazione (che nello spazio non esistono)

Sulla Terra, un corpo abbandonato segue un copione biologico e chimico molto preciso, guidato da fattori specifici:

  • I batteri aerobi: Hanno bisogno di ossigeno e iniziano immediatamente a consumare i tessuti superficiali.
  • I batteri anaerobi: Vivono nel nostro intestino e prendono il sopravvento non appena finisce l’ossigeno, producendo i classici gas maleodoranti.
  • L’acqua liquida: È il solvente universale, il mezzo essenziale che permette a questi microrganismi di muoversi, nutrirsi e moltiplicarsi.
  • Il calore: Una temperatura compresa tra 0 e 40°C agisce da catalizzatore, accelerando tutte le reazioni enzimatiche e biologiche.

Nel vuoto dello spazio, questo “kit biologico” viene completamente azzerato:

  • Ossigeno: non c’è.
  • Acqua liquida: Impossibile da mantenere; bolle all’istante o sublima, passando direttamente da solida a vapore.
  • Temperatura: Estrema e schizofrenica. Si passa da un calore torrido (+120°C se esposti direttamente al Sole) al gelo cosmico (-270°C all’ombra).
  • Pressione: Assente. In orbita terrestre il vuoto è già milioni di volte più rarefatto dell’atmosfera al suolo; nello spazio interstellare profondo la rarefazione arriva a livelli miliardi di volte superiori a quelli ottenibili nel miglior vuoto di laboratorio.

Il risultato? La decomposizione non ha nemmeno il tempo di iniziare: i batteri muoiono o entrano in uno stato di totale quiescenza.

Cronaca di un corpo nel vuoto: i primi minuti

Immaginiamo la scena: un corpo viene espulso da un’airlock senza alcuna protezione. Cosa succede timeline alla mano?

Da 0 a 15 secondi: La mancanza di pressione impedisce ai polmoni di scambiare gas, portando alla perdita di coscienza per mancanza di ossigeno al cervello in pochi secondi. Il decesso, però, non è istantaneo: se non si ripristina la pressione, sopraggiunge entro uno o due minuti.

Da 10 a 30 secondi: Qui la fisica si fa strana. Poiché la pressione è zero, l’acqua presente sulla superficie degli occhi, della bocca e nei polmoni inizia a bollire a temperatura corporea (sì, a pressione zero l’acqua bolle a 37°C!). Tuttavia, la pelle è estremamente elastica e resistente: il corpo non esplode. Si gonfia fino a raddoppiare il suo volume (un fenomeno noto come ebollizione dei fluidi tissutali).

Dopo qualche ora: Il congelamento non è istantaneo. Nel vuoto non c’è aria per rimuovere calore (manca la convezione) e non c’è contatto con superfici fredde (manca la conduzione). L’unico modo in cui il corpo può cedere calore è per irraggiamento, un processo molto lento. Ci vorranno diverse ore prima che inizi a ghiacciare, con la parte esposta al Sole letteralmente bruciata e quella all’ombra congelata.

Dopo giorni o settimane: Tutta l’acqua residua nei tessuti sublima lentamente verso il vuoto. Il corpo si trasforma in una mummia spaziale: secco, duro come il cuoio e completamente sterile.

La chimica del “silenzio biologico”

Niente vermi, niente produzione di gas, nessuna putrefazione. In termini scientifici, non parliamo di decomposizione ma di mummificazione o, ancora meglio, di liofilizzazione, l’esatto equivalente industriale del processo che usiamo per il caffè solubile o per preservare i vaccini.

Senza acqua a disposizione, i batteri intestinali si disidratano, morendo o rintanandosi sotto forma di spore resistenti (una sorta di ibernazione). I funghi e i lieviti non trovano un briciolo di umidità per sopravvivere. Persino gli enzimi autolitici, quelli che normalmente darebbero il via all’autodigestione cellulare subito dopo la morte, restano letteralmente a secco e si bloccano. Il corpo resta così intatto e riconoscibile, simile a una statua di cera essiccata.

Gli unici veri agenti di degradazione nello spazio non sono biologici, ma fisici:

Micrometeoriti: Piccolissimi frammenti che si comportano come un abrasivo cosmico, erodendo la superficie del corpo millimetro dopo millimetro.

Radiazioni UV: Se il corpo si trova vicino a una stella, i raggi ultravioletti spezzano i legami delle molecole organiche, riducendo la pelle a un residuo carbonioso. Diventa a tutti gli effetti un cadavere tostato e liofilizzato.

Radiazioni ionizzanti: I raggi cosmici distruggono i filamenti di DNA e le proteine ma, anziché far marcire il corpo, lo sterilizzano ulteriormente.

Due destini opposti: Dove sta viaggiando il corpo?

Il destino finale della nostra mummia cosmica dipende tutto dalla sua posizione nella mappa galattica:

Condizione ambientale Vicino a una stella (es. Orbita terrestre) Spazio interstellare profondo
Temperatura Altalenante: da -100°C a +120°C a seconda dell’esposizione Costante a -270°C (appena sopra lo zero assoluto)
Effetto principale Radiazioni UV distruttive + continui shock termici Congelamento permanente e totale
Aspetto finale Pelle carbonizzata e secca, destinata a diventare polvere Una “statua” perfettamente conservata, come in un criostato
Tempo di conservazione Migliaia di anni (fino alla completa polverizzazione) Miliardi di anni (esposta solo alla lenta erosione dei micrometeoriti)

E se il corpo fosse protetto? Il fattore tuta o navicella

Cosa cambierebbe se il corpo non fosse nudo nel vuoto, ma protetto?

Dentro una navicella pressurizzata (es. la ISS): In questo caso la decomposizione seguirebbe il suo corso naturale, ma con risvolti decisamente bizzarri a causa della microgravità. Senza gravità i liquidi biologici non drenano verso il basso e i gas si accumulano in bolle sparse all’interno dei tessuti. Il risultato sarebbe un disordinato e indescrivibile incubo igienico e olfattivo.

Dentro una tuta spaziale integra (con ossigeno residuo): Per i primi giorni si assisterebbe a una parziale decomposizione anaerobica. Successivamente, consumato l’ossigeno, l’umidità interna inizierebbe a condensarsi e i batteri morirebbero per auto-avvelenamento o mancanza di risorse, trasformando comunque il corpo in una mummia sigillata nel suo guscio ipertecnologico.

Conclusione: L’eterno silenzio biologico

La decomposizione, che sulla Terra associamo all’idea di fine e decadimento, è in realtà un sofisticato e brulicante miracolo biologico che richiede condizioni chimico-fisiche precisissime: aria, acqua liquida e temperature miti.

Nel vuoto dello spazio, questo motore biologico si spegne. Un corpo umano non marcisce, non produce odori, non si dissolve. Diventa un manufatto secco, immobile, quasi eterno — una mummia cosmica.

Una testimonianza muta e affascinante del fatto che la vita, persino nel suo atto finale, ha bisogno di quel sottile, fragile strato di atmosfera che abbiamo la fortuna di chiamare casa.

Per approfondire

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Razionalismo Scientifico e Razionalismo religioso

Introduzione

Di tanto in tanto nei reel di Facebook compare uno spezzone del confronto tra la professoressa Margherita Hack e Monsignor Zenti in merito alla diatriba Fede-Scienza registrata nel 2010 presso l’Auditorium di Verona.

Devo dire che, fino a pochi giorni fa, non avevo mai visto per intero questo dibattito tra due menti così diverse. Per chi volesse approfondire, l’intera registrazione è disponibile qui sotto:

Prima di entrare nello specifico, c’è un’impressione generale che balza subito agli occhi: si vede in modo palese la differenza tra chi ha un paio di millenni di retorica alle spalle (Monsignor Zenti e suoi sodali) e chi, invece, è abituato a far parlare i dati senza alcuna capacità di infiocchettare le parole che dice (Professoressa Hack).

Partiamo da una piccola evidenza che sembra di poca importanza ma che, al contrario, dà immediatamente la sensazione che i religiosi siano più abituati degli scienziati a maneggiare le parole e la comunicazione. Mentre la Professoressa Hack e il moderatore individuano Zenti come Monsignore, ovvero col titolo che gli spetta per la carica che ricopre, Monsignor Zenti e sodali non hanno mai usato il termine Professoressa nei confronti di Margherita Hack. Hanno sempre indicato la Professoressa col termine “signora”.

Sapete cosa vuol dire in termini comunicativi? Vuol dire semplicemente privare Margherita Hack della sua autorevolezza scientifica relegandola al ruolo di semplice essere umano (dovrei dire donna) le cui opinioni lasciano il tempo che trovano. In altre parole, il Monsignore ed i suoi sodali fin dall’inizio del confronto hanno cercato di ridimensionare la figura della Professoressa Hack per indebolire le sue parole di scienziata e autorità in ambito scientifico.

Questa situazione è tipica delle culture patriarcali in cui l’uomo, nel senso di maschio, viene visto come superiore alla donna. È capitato anche a me una volta: ero in auto con delle persone ed avevo accanto a me una collega professoressa ordinaria esattamente come me. Ma mentre io venivo indicato come professore, la mia collega veniva costantemente indicata come dottoressa. Come il Monsignore per la Hack, anche queste persone svalutavano il ruolo della mia collega non attribuendole il titolo accademico che le spettava. Avessero indicato anche me come dottore, invece che professore, ci sarei passato sopra. Purtroppo, non fu così.

Questa asimmetria verbale non è solo una sgrammaticatura istituzionale o un retaggio patriarcale. In quel contesto, è una vera e propria postura metodologica. C’è un filo rosso invisibile che lega il rifiuto di chiamare Margherita Hack “Professoressa” al modo in cui il pensiero teologico si rapporta alla scienza. In entrambi i casi, l’obiettivo non è un’indagine paritaria, ma l’imposizione di una cornice predefinita in cui la fede si auto-assegna una posizione di superiorità.

Ed è proprio qui, sotto il velo delle parole infiocchettate della retorica religiosa, che emerge il vero equivoco del dibattito: l’illusione che scienziati e teologi, quando usano la parola “ragione”, stiano parlando della stessa cosa. Monsignor Zenti, come molti intellettuali religiosi, rivendica spesso la razionalità della propria fede. Ma qual è la reale differenza tra il razionalismo di chi studia le stelle e quello di chi difende un dogma?

Due modi opposti di intendere la Ragione

Per capire lo scontro di Verona, bisogna smontare il concetto di “scelta razionale” che i religiosi usano per giustificare il proprio credo. Esistono infatti due razionalismi radicalmente diversi nei presupposti e nei fini: quello scientifico e quello religioso. Nella tabella seguente si riassumono i punti fondamentali che delineano le differenze tra razionalismo scientifico e religioso.

Caratteristica Razionalismo Scientifico Razionalismo Religioso (Teologico)
Punto di partenza Il dubbio e l’osservazione. Non ci sono verità immutabili a priori; tutto deve essere verificato o falsificato. Il dogma o la rivelazione. Si parte da una verità assoluta e accettata per fede (es. l’esistenza di Dio, un testo sacro).
Ruolo della Ragione Strumento di indagine autonomo. Serve a costruire ipotesi, analizzare dati e trarre conclusioni basate sull’evidenza empirica. Strumento di giustificazione e comprensione. Serve a spiegare, ordinare e dimostrare la coerenza interna di una verità già data (fides quaerens intellectum).
Criterio di Verità La riproducibilità e la falsificabilità. Una teoria è valida solo se resiste alle prove empiriche e può essere smentita da dati contrari. La non-contraddizione interna e l’autorità. La verità è valida se è logicamente coerente con i testi sacri o la tradizione e se spiega l’ordine del mondo.
Esito del Processo Sempre provvisorio. Le conclusioni cambiano se emergono nuove prove o modelli matematici più precisi. Definitivo. La conclusione deve necessariamente confermare la premessa iniziale (la fede).

Il Razionalismo Religioso: La Ragione al servizio della Fede

Quando un pensatore religioso (si pensi alla tradizione della Scolastica con San Tommaso d’Aquino) parla di scelta razionale, intende dire che la mente umana può e deve usare la logica per comprendere la creazione. In questo contesto, la razionalità serve a dimostrare che la fede non è assurda. Si usano sillogismi e passaggi logici stringenti per dimostrare, ad esempio, l’ordine dell’universo (l’argomento teleologico) o la necessità di una causa prima (l’argomento cosmologico).

Il limite intrinseco della ragione dogmatica è che essa si muove dentro un perimetro invalicabile. Se un ragionamento logico porta alla conclusione che un dogma è falso, per il razionalismo religioso è il ragionamento umano a essere fallace (o limitato), non il dogma.

Il Razionalismo Scientifico: La Ragione guidata dall’Evidenza

Il razionalismo scientifico (che si fonde strettamente con l’empirismo) non accetta autorità supreme o testi intoccabili. La logica e la matematica sono gli strumenti usati per formulare ipotesi, ma l’arbitro finale è sempre la realtà sperimentale.

In ambito scientifico, se i dati contraddicono l’ipotesi di partenza, per quanto quell’ipotesi fosse logicamente elegante, viene scartata o modificata. Non c’è un obiettivo prefissato a cui il ragionamento deve per forza approdare.

In altre parole

La differenza fondamentale tra le due forme di razionalismo si potrebbero riassumere in una battuta:

  • Il razionalismo scientifico usa la ragione come una bussola per esplorare l’ignoto, pronti a cambiare strada se la mappa si rivela sbagliata.
  • Il razionalismo religioso usa la ragione come un avvocato per difendere e spiegare una causa che ha già deciso essere giusta in partenza.

Conclusioni

Hanno poco da dire Monsignor Zenti e suoi sodali che il loro razionalismo è del tutto simile a quello della Professoressa Hack: non è così. Il suono della parola “razionalismo” è lo stesso, ma il suo significato religioso si trova su lidi opposti a quelli occupati dal significato scientifico dello stesso termine. E a poco conta che i religiosi si sentano offesi quando li si indica come “infantili” perché credono in qualcosa/qualcuno che la Professoressa Hack ha definito come confrontabile alla befana o a babbo natale. Nessuno vieta loro di credere in chicchessia, ma a distanza di sedici anni dal confronto Zenti-Hack, noi scienziati non cadiamo più nelle trappole retoriche dei religiosi. Anche noi abbiamo imparato e sappiamo come difenderci dalle manipolazioni del Signor Zenti e dei suoi seguaci.

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KILLER IN DISPENSA – Analisi biochimica degli alimenti insospettabili – Episodio #02

Bentornati. Dopo aver smontato l’innocenza del prezzemolo, oggi alzeremo il tiro. Parleremo di un oggetto che molti di voi tengono tranquillamente nel cesto della frutta, magari vicino alla colazione dei bambini, ignorando che si tratta di un emettitore di radiazioni ionizzanti e di un produttore di gas idrocarburici.

Sì, avete letto bene. Se siete tra quelli che tremano all’idea di vivere vicino a una centrale nucleare ma poi ne mangiano due a merenda, questo articolo è per voi.

Identikit di un Sospettato Radioattivo

Il soggetto di oggi è un concentrato di biochimica che sfida ogni logica del “naturale = sicuro“. Ecco i suoi dati sensibili:

1. Emissioni Gamma e Beta (Potassio-40)

Il nostro sospettato contiene naturalmente un isotopo radioattivo: il Potassio-40.

  • Mangiare uno di questi frutti espone il corpo a circa 0,1 microsievert di radiazioni.

  • Tanto per tradurre in un linguaggio più cpomprensibile: un camion carico di questo prodotto potrebbe far scattare i sensori di radiazioni ai varchi doganali negli Stati Uniti. Però… è “naturale”, quindi non fa paura, vero?

2. Produzione di Gas (Etilene)

Non si limita a irraggiare l’ambiente; è anche una fabbrica di gas. Produce ed emette etilene, un idrocarburo volatile che agisce come un ormone della senescenza.

  • È un manipolatore biologico: se lo mettete vicino ad altri vegetali, ne accelera la decomposizione e la morte cellulare forzata. È il “serial killer” dei cestini della frutta.

3. Il Cocktail Neurotrasmettitore (Dopamina e Serotonina)

Contiene livelli significativi di dopamina e serotonina. Sebbene non vi facciano “sballare” (perché non superano la barriera ematoencefalica nel modo in cui pensate), hanno effetti diretti sulla muscolatura liscia e sulla pressione arteriosa.

4. Proteine della Morte (Chitinasi)

Contiene proteine chiamate chitinasi, responsabili della cosiddetta “sindrome lattice-frutta”. In soggetti predisposti, questo alimento “puro” può scatenare reazioni anafilattiche violente. Altro che bio e sano a tutti i costi.

Sveliamo il Mistero

Pensavate stessi parlando di qualche scoria nucleare dimenticata in un magazzino? No.

Si tratta della banalissima BANANA!

Ebbene sì, cari amanti del “senza chimica”, la banana è chimica pura: radioattiva, gassosa e carica di ammine biogene.

Il punto è sempre lo stesso

Il corpo umano si è evoluto per gestire queste sostanze. Il nostro organismo gestisce il Potassio-40 mantenendo l’omeostasi del potassio nel sangue; non diventate Hulk mangiando banane perché espellete il potassio in eccesso (e con esso la radioattività extra).

Il vero pericolo non è la banana, ma l’ignoranza di chi pensa che il cibo sia “magia” e non “molecole”. Se volete vivere senza chimica, smettete di mangiare. E forse anche di respirare.

Ci vediamo al prossimo episodio dei Killer in dispensa!

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KILLER IN DISPENSA – Analisi biochimica degli alimenti insospettabili – Episodio #01

Iniziamo una nuova serie di articoli, un reportage chimico, analizzando la chimica e la tossicologia di alcuni veleni (mi perdoneranno i tossicologi veri se uso termini inappropriati, ma d’uso comune nel linguaggio popolare) che si trovano molto frequentemente nelle nostre dispense. L’intento è quello di far capire ai soliti chimici della domenica – si, quelli che pensano che naturale=buono, quelli che dicono che si può vivere senza chimica – SIC – sì, proprio quelli che pensano di essere figherrimi e che gli alimenti bianchi siano il male – che sarebbe meglio che lasciassero la chimica a chi ne capisce e continuassero ad occuparsi delle cose di cui sono esperti. Questo reportage è anche per quei colleghi – sensu lato – che inseguono mode alimentari senza rendersi conto che dicono caterve di fesserie.

Cominciamo!

Identikit di un Sospettato

In questo primo appuntamento con la nostra rubrica di tossicologia alimentare, ho deciso di occuparmi di una serie di tossine presenti in un organismo vegetale estremamente comune. Nonostante la sua presenza ubiquitaria nelle nostre cucine, questo vegetale sintetizza un arsenale chimico che Trump levati con le tue manie guerrafondaie!

L’arsenale Chimico (Le Tossine)

Il soggetto in questione produce diverse molecole bioattive per scopi di difesa biologica:

  • Apiolo: Noto anche come “canfora di [nome del vegetale che lo produce]” è un fenilpropanoide che agisce come irritante primario. Ha un’affinità specifica per la muscolatura liscia uterina e vascolare.
  • Miristicina: Un composto organico naturale con proprietà psicoattive e anticolinergiche. È un precursore chimico che può indurre epatotossicità.
  • Furocumarine (Psoraleni): Molecole fotosensibilizzanti capaci di intercalarsi nel DNA cellulare quando stimolate da radiazioni ultraviolette.

Tutto chiaro, vero? Ok. Traduciamo in parole più comprensibili: l’ingestione di estratti concentrati provoca emorragie interne, danni renali acuti e, storicamente, è stata causa di decessi dovuti a shock ipovolemico – ovvero una condizione che si instaura quando viene perso un quinto del volume del proprio sangue – in seguito a tentativi di utilizzo medico improprio. Quanto descritto, però, si riferisce alla tossicità acuta.

Vediamo, invece, gli

Effetti Sistemici e la Tossicità Cronica

L’esposizione prolungata o massiccia alle sostanze appena citate porta a quadri clinici definiti:

  • Epatotossicità: Degenerazione del parenchima epatico dovuta al metabolismo degli oli essenziali.
  • Nefrotossicità: Irritazione dell’epitelio renale e formazione di calcoli dovuti all’elevato contenuto di ioni ossalato.
  • Fitofotodermatite: Reazione cutanea grave (eritemi e bolle) in caso di contatto con la linfa e successiva esposizione al sole.

Tradotto vuol dire che tutte quelle sostanze provocano danni seri al fegato, ai reni, ed alla pelle.

In pratica, ingurgitare l’alimento che contiene le molecole citate è il modo migliore per vedere il mondo dalla parte delle radici delle piante.

Volete sapere di cosa si tratta? Ma nientepopodimeno che del prezzemolo!

Ebbene sì, miei cari lettori. Se decidete di mangiare insalate abbondanti di solo prezzemolo rischiate seri danni alla vostra salute. Ma non vi preoccupate perché, come insegnava Paracelso, “Sola dosis facit venenum” (solo la dose fa il veleno). In ambito culinario, le dosi utilizzate come condimento sono considerate sicure. Il rischio tossicologico è legato esclusivamente al consumo di oli essenziali estratti, semi in purezza o quantità abnormi della pianta consumata come vegetale a foglia (insalata).

So già cosa state pensando: “ma nessuno mangia solo prezzemolo”. E avete ragione. Per fortuna. Ma la logica che porta a evitare la chimica di sintesi e abbracciare quella naturale è la stessa che, portata alle estreme conseguenze, trasforma il prezzemolo in un’arma chimica. Ecco, questo articolo serve proprio a portare quella logica alle estreme conseguenze. Per farvi ridere di chi ci crede.

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Manifesto di uno scienziato

Ci sono momenti in cui bisogna fermarsi e fare il punto della situazione. Cosa ho costruito? Chi sono diventato? Alla soglia dei sessant’anni, ancora lontano dal pensionamento accademico, sento di poter guardare indietro senza rimpianti e avanti senza paura. Questo è quello che ho imparato.
I
Uno scienziato non è definito dalle sue pubblicazioni.
Non dall’h-index, né dal prestigio delle riviste. Uno scienziato è prima di tutto una persona onesta davanti alla conoscenza.
II
La scienza non è una carriera. È un dialogo tra generazioni.
Ciascuno di noi riceve idee, strumenti e intuizioni da chi è venuto prima, e ha il compito di lasciare qualcosa di più a chi verrà dopo.
III
Fare scienza significa avere il coraggio delle idee.
Le idee nuove incontrano sempre resistenza. Devono farlo — è così che la conoscenza avanza.
IV
Uno scienziato deve accettare di sbagliare.
Gli errori non sono fallimenti. Sono il modo in cui impariamo a vedere più chiaramente.
V
Un buon mentore non protegge i giovani dagli errori.
Li aiuta a incontrare i problemi e ad affrontarli, restando nell’ombra quando è necessario.
VI
La scienza non è fatta solo di esperimenti e modelli.
È fatta anche di responsabilità verso le persone con cui lavoriamo.
VII
Alla fine di una carriera scientifica non conta essere ricordati per una teoria.
Conta essere ricordati come una persona giusta con cui lavorare — qualcuno che ha contribuito ad aumentare la conoscenza umana.
______________________________________________________
Se una generazione di ricercatori può lavorare meglio e pensare più liberamente grazie al nostro lavoro, allora il nostro compito è stato compiuto.
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La ninidrina

A leggere il titolo di questo articolo vi starete chiedendo di cosa voglio parlare. Ebbene, di certo non voglio discutere di fantasy, né di una città esotica e nemmeno di un nuovo pianeta di un sistema solare lontano anni luce dal nostro.

Niente di tutto questo.

Mi è venuta voglia di descrivere la chimica di una molecola il cui funzionamento mi ha divertito ed appassionato moltissimo quando studiavo la biochimica nell’ormai lontano 1989. Poi vi dirò perché mi è venuta questa voglia.

La nomenclatura

La ninidrina ha nome IUPAC 2,2-diidrossi-1,3-diossoidrindene che, per i non chimici, non risolve alcun mistero. Anzi, volendo, lo complica ancora di più perché introduce una complessità maggiore nel dare un nome a qualcosa usando delle regole molto lontane dalla vita quotidiana. Potremmo pure chiamarlo tirannosauro cityplex, ma cambiare etichetta non permette di comprendere nulla in merito all’oggetto di cui voglio discutere.

Allora andiamo con ordine.

Partiamo dal termine indene.

L’indene è la molecola descritta qui sotto. Come si vede, si tratta di un composto formato da un anello benzenico (quello a sinistra, a 6 atomi di carbonio) fuso con un anello ciclopentadienico (quello a destra, a 5 atomi di carbonio). L’anello a 5 termini contiene un doppio legame: quello che vedete in basso a destra. In realtà, i doppi legami nel ciclo a 5 atomi di carbonio sono due, ma non voglio complicarvi ulteriormente la vita con formule ed ibridi di risonanza, per cui decido scientemente di commettere un errore.

Se dall’anello a cinque atomi di carbonio togliamo quel doppio legame in basso a destra, otteniamo una molecola che si chiama idrindene la cui struttura è quindi:


Il doppio legame lo potete immaginare come un tavolo in cui ci sono due posti vuoti. Ci siete voi che aspettate due vostri amici: i fratelli gemelli idrogeno1 e idrogeno2. Quando arrivano, si siedono e la tavola è completa. Da un punto di vista chimico, togliere un doppio legame significa inserire due atomi di idrogeno, uno su ogni atomo di carbonio coinvolto nel doppio legame, mediante una reazione che si chiama idrogenazione.   Il suffisso “idr” in idrindene, quindi, si riferisce proprio all’indene idrogenato.

A questo punto mettiamo due atomi di ossigeno legati ciascuno con doppio legame agli atomi di carbonio 1 e 3 come indicato nella figura qui sotto.

Ricordate una cosa importante: in chimica organica vengono attribuiti i numeri civici agli atomi di carbonio presenti in una molecola. Questi numeri civici, che vengono indicati come posizione degli atomi di carbonio all’interno della molecola, servono ai chimici per comprendere di quale atomo nello specifico si stia parlando. A questo punto, scegliete voi quale dei due atomi di carbonio sia 1 e quale 3. Però tranquilli perché non c’è nessuna risposta giusta o sbagliata: la molecola è simmetrica; quindi, potete ribaltarla come in uno specchio e tutto funziona allo stesso modo.

La reazione che produce questo oggetto chimico si chiama ossidazione, ma non importa il nome e proseguiamo. Andiamo avanti aggiungendo che i due gruppi ossigenati così ottenuti vengono indicati come “diosso”. Da qui il termine diossoidrindene. Ma dal momento che gli atomi di carbonio legati con doppio legame con l’ossigeno sono in posizione 1 e 3, il nome corretto è 1,3-diossoidrindene.

Continuiamo a mettere atomi di ossigeno e piazziamo due gruppi -OH, che si chiamano ossidrile oppure idrossile o, ancora, idrossi, sul carbonio in posizione 2. Otteniamo la struttura indicata nella seguente figura:

Poiché gli ossidrili in posizione 2 sono due, il nome dell’oggetto mostrato nella figura sopra diventa: 2,2-diidrossi-1,3-diossoidrindene… per gli amici intimi: ninidrina.

Quindi riassumendo

2,2-diidrossi è il suffisso che usiamo per indicare due gruppi -OH legati entrambi all’atomo di carbonio in posizione 2. Poiché gli ossidrili sono due, il numero civico del carbonio va ripetuto due volte mentre il suffisso “di” davanti a “idrossi” si riferisce proprio al numero di gruppi -OH presenti.

1,3-diosso è il suffisso che usiamo per indicare due atomi di ossigeno legati con doppio legame agli atomi di carbonio ai civici 1 e 3.

Il suffisso “idr” si riferisce a un sistema chimico che ha perso un doppio legame per effetto della reazione con idrogeno.

Infine, indene è la molecola da cui siamo partiti.

Ed ora?

Ed ora diamo un’occhiata al carbonio al civico 2 che è legato a due gruppi ossidrili.

Dovete sapere che una molecola che contiene un gruppo ossidrile si chiama alcol. Sì… nel linguaggio comune il termine si riferisce all’ingrediente più importante di tante bevande: dal vino al bloody Mary, ovvero l’alcol etilico. Ma, in chimichese il termine alcol si riferisce a una classe di molecole che contengono il gruppo -OH. Quando nella stessa molecola sono presenti due gruppi ossidrili, questa viene indicata come diolo. Se i gruppi ossidrili sono sullo stesso atomo di carbonio, come nel caso della ninidrina, si parla di dioli geminali. Geminale deriva da gemello. I due -OH sullo stesso atomo di carbonio sono gemelli e come fratelli tendono a litigare. In effetti, i dioli geminali sono instabili perché i due gruppi -OH sullo stesso atomo di carbonio non stanno bene assieme e fanno a cazzotti. Cosa succede? Tendono a reagire per formare un doppio legame C=O in posizione 2, come nella figura qui sotto.

Adesso giochiamo ad aguzza la vista. Guardate cosa abbiamo combinato lì nella parte destra della molecola: ai civici da 1 a 3 ci sono tre gruppi C=O. Sembrano uguali, non è vero? Ma non è così.

Pur essendo uguali i tre gruppi hanno stabilità differente, o, potremmo anche dire, hanno reattività differente. In altre parole, tendono a reagire in modo diverso quando sono in presenza di particolari reagenti che andremo a vedere fra poco.

Il ruolo dell’elettronegatività

Il titolo di questo paragrafetto riporta una parolaccia: elettronegatività. Ma cos’è ‘sta roba?

Dobbiamo ricordarci che il chimichese è un linguaggio col proprio alfabeto e con le proprie regole di grammatica e sintassi. L’alfabeto è la tavola periodica. Essa contiene tutte le lettere, gli elementi chimici, che combinate formano le parole. Queste, a loro volta, messe assieme portano alle frasi chimiche che noi chimici ci ostiniamo a chiamare reazioni.

Sembra semplice, ma non lo è, purtroppo. E meno male… direi… altrimenti che ci sto a fare io qui?

Una delle regole grammaticali che a noi chimici piace utilizzare per spiegare cose che altrimenti sarebbero incomprensibili è l’elettronegatività. Il termine si riferisce alla tendenza di un elemento chimico a trattenere gli elettroni. Sì… proprio quegli affarini che si muovono intorno al nucleo secondo delle modalità che non ci è dato conoscere e che si presentano in delle regioni di spazio che amiamo definire col nome esotico di orbitali.

Più alta è la capacità di un elemento di trattenere gli elettroni, maggiore è il valore numerico dell’elettronegatività.

Sapete che il primo a quantificare l’elettronegatività è stato Linus Pauling? È uno dei miei idoli assieme a Richard Feynman. Li adoro entrambi.

Nella scala Pauling, l’elemento più elettronegativo è il fluoro (F), a seguire l’ossigeno. Solo molto dopo arriva il carbonio.

Quando scriviamo qualcosa come C-O, oppure C-H, stiamo riportando una interazione, che in chimichese si chiama legame, tra due elementi: carbonio e ossigeno, nel primo caso, carbonio e idrogeno, nel secondo.

Il trattino tra i due elementi è la rappresentazione grafica del  legame chimico. Esso coinvolge due elettroni. In altre parole, il trattino sta a indicare due elettroni coinvolti nell’interazione tra gli elementi considerati.

Detto questo torniamo all’elettronegatività. Abbiamo detto che l’ossigeno è più elettronegativo del carbonio. Quindi, per effetto di questo, accade qualcosa di speciale nella distribuzione degli elettroni del legame C-O.

Siete curiosi di sapere cosa significa in un linguaggio meno chimichese?

Carbonio e ossigeno sono due persone. Il primo è un signore distinto col monocolo e il bastone; un signore d’altri tempi. Il secondo è un energumeno palestrato con la fissa per il wrestling. I due decidono di giocare al tiro alla fune. Chi vince secondo voi? Sì… l’energumeno palestrato.

Ecco… l’ossigeno, in virtù della sua maggiore elettronegatività, si comporta come il palestrato tirando verso di sé la corda con forza maggiore rispetto a quella usata dal signore di altri tempi. Ritornando al chimichese, gli elettroni del legame carbonio-ossigeno passano più tempo vicino a quest’ultimo che al carbonio. Nel linguaggio chimico più forbito, quello che userebbe il signore di altri tempi, la densità elettronica è spostata verso l’ossigeno. Questo vuol dire che, mediamente nel tempo, il carbonio è più elettropositivo dell’ossigeno. Scusate… traduco: per effetto della maggiore elettronegatività dell’ossigeno, il carbonio presenta una deficienza (nel senso di mancanza) elettronica ed ha una parziale carica positiva. Al contrario, l’ossigeno per gli stessi motivi ha una parziale carica negativa.

Adesso allarghiamo il campo. Se l’ossigeno richiama a sé gli elettroni del legame C-O, il carbonio, per effetto della sua deficienza elettronica, richiama a sé gli elettroni dei legami contigui. Quindi, se consideriamo qualcosa come C-C-O, anche il carbonio più lontano dall’ossigeno ha una parziale carica positiva indotta dal richiamo elettronico del lontano ossigeno.

Complichiamoci maggiormente l’esistenza e consideriamo un sistema come: O-C-C-C-O. Qui abbiamo tre atomi di carbonio e due di ossigeno. Gli atomi di carbonio alle estremità sono, ognuno, legati ad un atomo di ossigeno più elettronegativo. Questo vuol dire che il carbonio centrale risente del richiamo di due atomi di ossigeno. Come conseguenza, ha un potenziale elettropositivo (cioè una parziale carica positiva) maggiore rispetto al medesimo atomo di carbonio del sistema C-C-O.

Torniamo alla Ninidrina

Fatta la necessaria premessa sull’elettronegatività, riprendiamo la struttura della ninidrina in cui i due gruppi -OH hanno fatto a cazzotti. Per semplicità la riporto di nuovo qui di seguito:

Come vedete, abbiamo un C=O centrale, quello al civico 2, che risente dell’effetto dei due C=O al civico 1 e al civico 3. Pur avendo la stessa natura chimica, a causa degli effetti descritti prima, i C=O al civico 1 e 3 sono meno reattivi del C=O al civico 2. In pratica, la carica parziale netta positiva sul carbonio in 2 è maggiore rispetto a quelle degli atomi di carbonio in 1 e 3.

Cosa accade adesso?

Stiamo passeggiando nel parco. Stiamo per gli affari nostri quando incrociamo la nostra anima gemella: è amore a prima vista.

Ecco… il carbonio 2 della ninidrina povero di elettroni incrocia un sistema chimico che, invece, ne è ricco. Quale? Uno come R-NH2, per esempio. Questa è la formula generale dei composti che si chiamano ammine. L’azoto (N) è ricco di elettroni. Ne ha talmente tanti che quando si avvicina alla ninidrina viene attratto dalla sua anima gemella, ovvero il carbonio povero di elettroni in posizione 2. E cosa accade?

Guardate la figura qui sotto. In particolare la parte A. Qui le due anime gemelle si incontrano e si legano indissolubilmente. Le frecce curve indicano il movimento di elettroni dal sistema chimico che ne contiene di più a quello che ne contiene di meno. Si forma la molecola descritta nella parte B della medesima figura. In questa molecola intermedia, l’azoto è ancora ricco di elettroni. Di conseguenza li usa per rendere ancora più indissolubile il legame con la sua anima gemella portando alla formazione del composto riportato nella parte C della figura.

Sapete cosa è quella molecola? È un cromoforo, ovvero una molecola in grado di colorare di violetto una soluzione che la contiene. In altre parole, quando la ninidrina viene a contatto con una ammina o un altro sistema contenente un gruppo amminico, pensiamo, per esempio, agli amminoacidi, avviene una reazione che porta ad una soluzione colorata. L’intensità del colore è direttamente proporzionale alla quantità di sistema amminico che reagisce con la ninidrina. Nell’ambito della chimica biologica, la ninidrina è un utile strumento per quantificare gli amminoacidi con gruppi amminici primari (cioè del tipo RNH2) in sistemi proteici complessi.

La ninidrina nell’analisi forense

E veniamo al perché vi ho raccontato della ninidrina.

È da un po’ di tempo che si sente parlare del caso di Garlasco e dell’arresto quantomeno strano di Stasi. I diversi commentatori sui vari canali presenti in rete parlano ripetutamente di test della ninidrina per il rilievo delle impronte digitali. Ecco… ho l’impressione, ma è solo una mia opinione, che tutti parlino di qualcosa che non conoscono.

Cosa sono le impronte digitali? Si tratta di “immagini” dei nostri polpastrelli generate dal contatto con mezzi più o meno porosi. Da un punto di vista chimico, queste impronte contengono acqua, sali minerali, vitamine, amminoacidi e altro. Per il rilievo delle impronte si usa una soluzione di ninidrina che, reagendo con gli amminoacidi secondo lo schema appena descritto, produce un’immagine colorata che può essere studiata per consentire l’identificazione della persona che ha toccato quel dato oggetto.

Conclusioni

Perché la ninidrina mi divertiva quando studiavo la biochimica? Beh… da tutto quanto ho scritto è chiaro che conoscere la ninidrina significa avere in mente una quantità di conoscenze chimiche non indifferente. Non sto parlando solo della nomenclatura. Quella è una banalità. Bisogna avere conoscenze approfondite di chimica generale, chimica organica e quantomeccanica. Quello che vi ho raccontato non lo trovate scritto nei libri, ma lo ottenete dalla conoscenza comparata di diverse discipline chimiche. Ecco perché, quando sento qualcuno parlare della ninidrina come fosse un semplice reagente, sorrido. Per me è stata molto di più: è stata la prova che la chimica non è un insieme di nozioni, ma un modo di vedere il mondo. E quel viola, in provetta, era la conferma che avevo cominciato a vederlo davvero.

Grazie a tutti voi che avete avuto la pazienza di condividere con me un istante della mia vita da studente.

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Aspasia e la fisica, ovvero come bevono i gatti

Avete mai avuto a che fare con quegli strani pelosetti, tenerissimi e convinti di essere i padroni della vostra vita? Sì, i gatti. Quegli esseri che fin dall’antico Egitto dominano l’umanità e che ai tempi dei faraoni erano considerati delle figure sacre. Io ne ho uno a casa… anzi una. Si chiama Aspasia. Ebbene sì, era il nome della compagna di Pericle, filosofa e intellettuale dell’antichità. E come la sua omonima, Aspasia la gatta, principessa dei croccantini, ha a che fare con la cultura. In che modo? Vi chiederete. Preparatevi qualcosa da bere, sedetevi comodi e cominciamo.

Avete mai visto come beve un cane? Il cane lappa, ovvero arrotola la lingua a formare una specie di cucchiaio, la immerge nell’acqua e tira su. Insomma, il cane lecca l’acqua. E questo oltre a fare rumore, sporca parecchio. Avevo un pastore belga che ogni volta che beveva faceva un lago.

Aspasia e i suoi simili, no. Niente risucchio, niente immersione del muso, niente rumori. Solo la lingua che tocca l’acqua e si ritrae con una velocità quasi innaturale. Il gatto “afferra” l’acqua sfruttando la fisica.

La lingua che solleva l’acqua

Quando un gatto beve, la punta della lingua tocca appena la superficie dell’acqua, senza immergersi. Subito dopo si ritrae rapidamente verso l’alto. Questo gesto crea una colonna d’acqua che segue la lingua per un istante, grazie a due forze fondamentali:

  • inerzia (una volta messa in movimento dalla lingua, l’acqua tende a continuare a salire per un breve istante),
  • tensione superficiale (le molecole restano “attaccate” tra loro).

Prima che la gravità faccia collassare la colonna, il gatto chiude la bocca e cattura l’acqua sospesa.

Tutto qui.

Elegante. Preciso. Fulmineo.

Un perfetto equilibrio tra tempo e gravità

La cosa sorprendente è che il gatto deve chiudere la bocca nel momento giusto.

Troppo presto → poca acqua.

Troppo tardi → la colonna collassa.

Le riprese ad alta velocità mostrano che un gatto domestico compie questo gesto 4–5 volte al secondo, sincronizzando:

  • velocità della lingua,
  • altezza della colonna d’acqua,
  • tempo di chiusura della mandibola.

Non è istinto rozzo: è ottimizzazione dinamica. Questa sincronia porta alla formazione di una colonna d’acqua che si muove verso l’alto dalla ciotola alla bocca del gatto.

Perché i gatti bevono così (e i cani no)?

Il motivo è in parte anatomico, in parte evolutivo:

  • i gatti hanno muso corto e denti affilati: immergere la bocca sarebbe scomodo,
  • questo metodo permette di bere senza bagnarsi il naso (zona molto sensibile),
  • la stessa tecnica è usata dai grandi felini: tigri, leoni, giaguari.

Un comportamento raffinato, ereditato da predatori che dovevano bere in fretta e con attenzione.

Un laboratorio di fisica… nella ciotola

Questo meccanismo è stato studiato con videocamere ad altissima velocità e modelli fisici che descrivono il bilancio tra:

  • inerzia del fluido,
  • gravità,
  • frequenza di oscillazione della lingua.

In pratica, mentre il gatto beve, sta risolvendo (senza saperlo) un problema di meccanica dei fluidi non lineare.

Altro che “bere come un animale”.

La prossima volta che lo vedi bere…

…non pensare che stia semplicemente facendo il gatto. Sta usando una soluzione fisicamente elegante, raffinata e sorprendentemente efficiente.

Una lezione di scienza quotidiana servita in una ciotola d’acqua.

Riferimenti scientifici

  • Articolo divulgativo (italiano)

La lingua del gatto e la meccanica dei fluidi, OggiScienza (2010). Link: https://oggiscienza.it/2010/11/12/la-lingua-del-gatto-e-la-meccanica-dei-fluidi/index.html

  • Articolo scientifico originale

P. M. Reis, S. Jung, J. M. Aristoff, R. Stocker (2010). How Cats Lap: Water Uptake by Felis catus, Science, 330, 1231–1234. Link: https://www.science.org/doi/10.1126/science.1195421

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