Con un’arma tra le mani: il telescopio

Il medico tedesco Johannes Faber (1574-1629) non era consapevole che i suoi primi studi di anatomia e di botanica avrebbero condotto alla scoperta di un mondo invisibile ai nostri occhi, così misterioso e affascinante.

Fino a quando non gli capitò tra le mani quello che Galileo chiamava “ un occhialino per veder da vicino le cose minime”, quella invenzione geniale che ci catapultava dentro una dimensione  in miniatura, che lo stesso Faber suggerì di chiamare “microscopio” in una lettera del 13 aprile 1625  al collega e amico Federico Cesi, fondatore dell’Accademia dei Lincei. Anche noto come “cannoncino”, l’occhialino di Galileo era una specie di telescopio rivisitato: composto da due lenti all’interno di un tubo rigido, che lo stesso scienziato aveva usato per zoomare su pulci, mosche e zanzare, era il risultato di una commistione di saperi, visto che lo scienziato ci era arrivato un po’ costruendo il telescopio per guardare le stelle e un po’ grazie alla notizia degli esperimenti di due olandesi, Hans e Zacharias Janssen.  Ottici di mestiere, erano padre e figlio e alla fine del Cinquecento avevano scoperto le magie di ingrandimento delle lenti sovrapposte.

Ma le vere potenzialità della nuova invenzione furono chiare solo grazie alle osservazioni di Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) sugli “animaliculi” e quelle di Robert Hooke (1635-1703) sul sughero  – entrambi possono essere considerati i padri del microscopio. Se infatti Galileo e i Janssen sapevano bene  che il microscopio poteva servire come una speciale lente di ingrandimento, fu con van Leeuwenhoek e Hooke che si scoprì l’esistenza di un autentico universo di forme di vita in precedenza sconosciuto.

Lo scienziato olandese, stufo di usare le lenti solo per contare e ricontare le filettature dei tessuti nel negozio in cui lavorava, un giorno decise di puntare gli occhi su qualcosa che non sembrava nemmeno possedere una qualche forma di vita: mise sotto esame una semplice gocciolina di acqua. E scoprì che in quella minuscola piscina nuotavano una gran quantità di “animaliculi”. Lo zoo che van Leeuwenhoek aveva trovato sotto il suo microscopio (un’unica lente biconvessa, montata su un supporto metallico ma che ingrandiva quasi 300 volte) era popolato da batteri, lieviti e protozoi, nuovi animali che presto la comunità scientifica poté osservare attraverso i suoi disegni.  Hooke invece, puntando gli occhi su un pezzettino di sughero col suo microscopio composto (una parte funzionava come obiettivo e l’altra come oculare) osservò dei piccolissimi “pori” all’interno del materiale vegetale, che ipotizzò essere piccoli contenitori di fluidi necessari alla pianta per vivere. Più tardi chiamò quelle strutture “cellule”, l’unità fondamentale del vivente, rivoluzionando il mondo della biologia.

Le ricerche odierne sono figlie di queste avvincenti storie. La prima che mi viene in mente è quella che mostra “il lato prevedibile dell’evoluzione”. Matthew Herron e Michael Doebeli, in un articolo pubblicato su PLOS Biology, hanno riferito il loro studio sulle mutazioni del batterio Escherichia coli. Dopo aver osservato l’emergere di mutazioni simili, e a volte addirittura identiche, in popolazioni separate, hanno concluso che la diversificazione dei caratteri fenotipici in funzione dell’adattamento all’ambiente, è un processo prevedibile.

A dimostrarlo sono le popolazioni di batteri in coltura che si specializzano per metabolizzare glucosio o acetato e che dopo circa 1000 generazioni mostrano mutazioni genetiche molto simili e spesso addirittura identiche. Dopo circa 1200 generazioni i batteri si sono divisi in due popolazioni separate, ciascuna specializzata a nutrirsi solo di glucosio o solo di acetato. Cosa ci dice questa specializzazione acquisita? Che il passaggio da una fonte energetica all’altra avviene in modo rapido per alcune cellule e molto più lungo per altre. Nel corso di questo lungo processo, gli autori hanno sequenziato 16 volte i genomi delle popolazioni batteriche, scoprendo notevoli somiglianze nella loro evoluzione.

Paper di riferimento:

Matthew D. Herron, Michael Doebeli, Parallel Evolutionary Dynamics of Adaptive Diversification in Escherichia coli, in PLOS Biology, (2013): DOI: 10.1371/journal.pbio.1001490.

 

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