24 settembre 2014

Chimica e teatro (guest post di Marco Lazzara) - Parte II

Ecco a voi la seconda parte del guest post di Marco Lazzara che mette in relazione la chimica ed il teatro. Se vi siete persi la prima parte, vi consiglio di andare subito a leggerla, perché è davvero interessante.
Lascio subito la parola a Marco, in modo che possa riprendere il suo discorso da dove l'aveva lasciato.



Nella prima parte di questo articolo abbiamo iniziato a parlare di “Se si può, si deve?” un dramma teatrale scritto dal Premio Nobel per la Chimica Roald Hoffmann.
La tematica principale di questo suo lavoro è la responsabilità sociale degli scienziati.

Fonti di ispirazione

Nel dramma viene citata la storia di Fritz Haber, scienziato ebreo di nazionalità tedesca, che vinse il Premio Nobel per la Chimica nel 1918 per la sintesi dell’ammoniaca a partire dai suoi elementi.

L’ammoniaca è un reattivo importante ed era uno dei pochi disinfettanti che si conoscessero (all’epoca si moriva ancora di setticemia). 
La reazione è semplice (H2 + N2  NH3) ma rappresentava un problema: l’ammoniaca si decompone per ritrasformarsi nei reagenti, cioè si tratta di una reazione in equilibrio. Haber risolse la cosa sfruttando il principio di Le Châtelier-Braun: variare i parametri termodinamici per spostare l’equilibrio verso i prodotti.

Ma uno scienziato che ottiene una conquista per l’umanità può anche essere lo stesso a darle qualcosa di terribile: durante la Prima Guerra Mondiale, fu proprio Haber a convincere lo Stato Maggiore dell’esercito tedesco a usare gas tossici (cloro, arsine, iprite) contro il nemico. La risposta francese, da parte del Premio Nobel per la Chimica Victor Grignard, fu il terrificante fosfgene. 
“Durante la pace uno scienziato appartiene al mondo, ma durante la guerra appartiene al proprio paese” è una frase dello stesso Haber, e la Prima Guerra Mondiale divenne così la guerra dei chimici, vedendo contrapposti da una parte Haber e dall’altra Grignard.

Trent’anni dopo, Robert Hoppenheimer, a capo del progetto Manhattan che portò alla bomba atomica, avrebbe detto: “I fisici hanno conosciuto il peccato”, avendo ben chiaro in mentre le proprie responsabilità per il bombardamento di Hiroshima e Nagasaki. Ma se i fisici hanno conosciuto il peccato nella Seconda Guerra Mondiale, i chimici lo hanno conosciuto nella Prima.

Dopo la guerra, Haber si dedicò alla produzione di fertilizzanti e pesticidi. Da una parte aprì la strada a fertilizzanti azotati con cui produrre più cibo per sfamare le persone, ma dall’altra alla produzione di acido cianidrico, un antiparassitario, la cui preparazione commerciale andava sotto il nome di Zyklon B: quello che una quindicina d’anni dopo sarebbe stato usato nei campi di sterminio contro la sua stessa gente.
Con le leggi razziali, Haber cadde in disgrazia. Il fisico Max Planck andò da Hitler a parlare in suo favore, ricordandogliene i meriti, ma il führer adirato gli rispose “Se la scienza non può fare a meno degli ebrei, noi in pochi anni faremo a meno della scienza". Haber dovette emigrare e morì nel 1934, venendogli risparmiati gli orrori derivanti dal cattivo uso delle sue scoperte.
È evidente che la storia di Haber abbia ispirato Hoffmann per il personaggio di Wertheim.




Una riflessione di Roald Hoffmann

“Non riuscii a formularlo allora, ma lo sapevo, semplicemente lo sapevo, dalla nostra esperienza, che la gente non era solamente buona o cattiva. C’era il potenziale per entrambi. 
Col tempo giungemmo in America e divenni un chimico. La chimica tratta delle sostanze e delle loro trasformazioni, è una scienza di mezzo per molte ragioni. Non i quark, non le galassie, la cosa intermedia sono le molecole, bilanciate tra varie polarità. Una è il loro danno e beneficio, un’altra è il loro essere pure/impure, naturali/innaturali, oggetti classici o quantici, separate o unite.  
Consideriamo la morfina. Chiunque abbia subito un’operazione ne conosce i vantaggi.  Ed è anche una droga mortale. 
Consideriamo l’ozono. In alta quota, forma uno strato che ci protegge dalle dannose radiazioni ultraviolette (del nostro sole che dà la vita). Al livello del mare, è prodotto come smog fotochimico, che consuma gomme e polmoni. Eppure è la stessa molecola.
Un’idea fondamentale in chimica è l’equilibrio. Che non significa star fermi e tranquilli. La chimica riguarda il cambiamento, A + B che diventano C + D, e il tornar indietro. All’equilibrio c’è un po’ di A e B, un po’ di C e D, tutto sembra tranquillo, ma il punto medio è dinamico, pronto al cambiamento.
Si vuole che la reazione vada in una direzione, o nell’altra? Possiamo turbare quell’equilibrio. 
Il punto medio non è statico, né lo è l’equilibrio psicologico o chimico. Ha il potenziale, io ce l’ho, tutti noi l’abbiamo, di andare da una parte o da un’altra.  E questo mi piace.  
Si, voglio anche stabilità. Ma credo che le posizioni estreme – tutti reagenti, tutti prodotti, tutte persone A cattive, tutte persone B buone, niente tasse, tasse rovinose – sono impraticabili, innaturali, noiose, il rifugio di chi non vuole mai cambiare. 
Il mondo non è semplice, eppure sa Dio quanto le propagande politiche (di qualsiasi parte) cercano di farlo sembrare tale. Mi piace la tensione del punto medio e sono grato a un mondo che mi offre il potenziale per il cambiamento.”


Il tema della bellezza della scienza

Un altro tema di quest’opera è quello della bellezza insita nella chimica e nella scienza in generale. 
A un certo punto Katie mostra a Stefan la rappresentazione di una nucleoproteina (una proteina che si lega al DNA per avviare la trascrizione genetica o la duplicazione):

STEFAN: Ci sono quelle eliche, e sono forzate, bloccate assieme, quando io sento che preferirebbero restare separate. 
KATIE: Appunto. C’è uno zinco a bloccarle assieme. (Lo indica.) 
STEFAN: Lo vedo, ma ciò che mi piace è la sensazione che mi da la molecola, di essere in tensione, in procinto di qualche azione. 
KATIE: Oh, è così. Queste dita di zinco** sono il modo in cui la proteina riconosce il DNA. Toccandolo. Accarezzandolo, su e giù. Eventualmente trattenendolo con forza. Ognuno di quei 30 residui è vincolato; vedi la forcina antiparallela β, seguita da una giravolta e poi da una α-elica...* 
STEFAN: Non me l’avevi mai spiegato, non in questo modo.

* = Le proteine (sequenze di amminoacidi) sono macromolecole complesse organizzate in livelli strutturali. La struttura secondaria individua l’organizzazione di una certa sequenza di amminoacidi: si hanno tratti a forma elicoidale (α-elica) o a forma di piani ondulati (foglietto ripiegato β). Sequenze alternate di questi, separati da tratti disorganizzati, sono detti struttura supersecondaria. La forcina ne è un esempio: due sequenze β che si affacciano antiparallele intervallate da un tratto disorganizzato.

** = Le dita di zinco sono un tipo di struttura supersecondaria delle nucleoproteine: un atomo di zinco pinza e blocca alle estremità un tratto disorganizzato che interrompe le α-eliche. È una struttura che tiene in posizione rigida ed esposta parte della sequenza. Attraverso di esse, le proteine si posizionano in maniera specifica riconoscendo le varie regioni del DNA. 

Attraverso Katie, Hoffmann descrive in maniera poetica l’interazione tra proteina e DNA. L’atomo di zinco tiene fermo un tratto di proteina, lo espone perché venga riconosciuto dal DNA; tutti questi riconoscimenti sono estremamente specifici, sono dovuti a incastri perfetti che si vanno a creare tra molecole diverse e che solo se perfetti funzionano; una volta che queste controparti si sono riconosciute a vicenda, può iniziare il processo biologico. In biochimica funziona tutto così, ed è incredibile pensare al modo con cui le molecole sono in grado di riconoscersi, attraverso interazioni intermolecolari, sfiorandosi, esattamente come noi siamo in grado di riconoscere la persona amata anche solo dal suo profumo, da come cammina, o da una sua carezza.
C’è quindi bellezza nella scienza? I frattali sono forme matematiche in grado di produrre immagini di grande impatto visivo. E che struttura straordinaria ci appare il DNA visto in sezione trasversale.

 
Ma in fondo cosa c’è di più bello di capire come funziona il mondo, l’universo, la vita, noi stessi, e scoprire che tutto questo è un meccanismo straordinario, con alla base delle minuscole entità fondamentali, pochissime, i quark e gli elettroni, che si associano e si organizzano e interagiscono nei modi più diversi e stupefacenti, mai per caso, nuclei, atomi, molecole, macromolecole, cellule, tessuti, organismi... via via sempre più su, stelle e pianeti, galassie e un intero universo... Grazie alla scienza abbiamo nelle nostre mani gli strumenti per cominciare a comprendere questa meravigliosa complessità, dal nucleo di un atomo fino all’intero universo, e allora non possiamo non stupirci di fronte all’incredibile variabilità di aspetti che quelle poche entità fondamentali sono in grado di realizzare. Ma proprio per questo siamo in grado di apprezzarle e vederne la bellezza.

Ringrazio voi per l’attenzione e dramaqueen per avermi ospitato sul suo blog, e concludo lasciando ancora la parola a Roald Hoffmann, che esprime il suo pensiero a proposito della responsabilità morale degli scienziati, e lo fa citando anche il teatro, con questa riflessione:

“Non ci sono molecole cattive, ci sono solo esseri umani malvagi. Le molecole sono molecole.
I chimici e gli ingegneri ne fanno di nuove e trasformano quelle vecchie. Altri ancora nella catena dell’economia le vendono e tutti noi le vogliamo e le usiamo.
Ciascuno di noi ha un ruolo nell’uso e nell’abuso delle sostanze chimiche.
Ed ecco il mio punto di vista rispetto alla nostra responsabilità sociale verso gli altri esseri umani. Vedo gli scienziati come attori in una tragedia classica. Essi (noi) sono condannati dalla loro natura a creare. Non esiste la maniera di evitare di indagare su ciò che è in noi o attorno a noi. Non possiamo chiudere gli occhi davanti alla creazione o alla scoperta.
Se tu non sintetizzi quella molecola, lo farà qualcun altro. Allo stesso tempo credo che gli scienziati hanno la grandissima responsabilità di riflettere sugli usi della loro creazione, persino sugli abusi che altri possono fare. E devono fare tutto ciò che è loro possibile per rendere pubblici sia i pericoli che gli abusi.
Se non lo faccio io, chi lo farà? Anche a rischio di perdere il lavoro, di venir umiliati, essi devono vivere con le conseguenze delle proprie azioni. E questo ne fa attori tragici, non eroi comici né li pone su un piedistallo. Ed è questa responsabilità verso l’umanità che li rende umani.”

Un grandissimo grazie a Marco per il suo intervento, interessante e ben curato come sempre. Per me è stato un onore ospitarlo su questo blog.

- dramaqueen



5 commenti:

  1. "Non ci sono molecole cattive, ci sono solo esseri umani malvagi. Le molecole sono molecole."
    Penso che questo la dica lunga su come gli scienziati debbano fare attenzione nelle loro scoperte...

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    1. Sì, come dicevo nella prima parte del post, le cose in sè non sono nè buone nè cattive, ma buono o cattivo è l'uso che facciamo di esse. Proprio per questo gli scienziati hanno il compito morale di far conoscere abusi e cattivi usi delle loro scoperte.

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  2. Commento anch'io solo per dire: per fortuna non sono l'unica che vede la bellezza nella scienza!
    A volte la gente mi guarda come un'aliena, quando parlo entusiasticamente di qualche argomento che ho studiato. Capisco che sia un concetto di "bellezza" non troppo simile a quello comune e magari difficile da capire... ma, ad esempio, i polimeri mi affascinano ;)

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    1. Ne trovi pochi in giro in grado di apprezzare la chimica macromolecolare... Io personalmente, anche se ho rivisto giusto ieri i polimeri sintetici, ho maggiore familiarità e apprezzo di più i biopolimeri.

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    2. Ah, e poi non è tutto brutto e puzzolente... quando parlo agli studenti di essenze odorose, c'è sempre un buon riscontro... la chimica dei profumi e dei sapori è sempre piena di misteri...

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