Paolo
Manzelli - LRE/EGO-CreaNET
http://blu.chim.unifi.it/group/education/index.html
http://www.edscuola.it/lre.html
Riflessioni aggiuntive sugli studi di Giorgio Piccardi. di: Paolo
Manzelli LRE@UNIFI.IT.
Vedi Convegno ON-NS in:
http://www.omirp.it/ONNS/index.html
Il Prof. Giorgio Piccardi nello studio dei “FENOMENI FLUTTUANTI”
sostenne che l’idea del tempo come successione di istanti equivalenti
fosse invero il dogma di base della scienza meccanicistica ed
essendo la sua critica costruttiva praticamente indiscussa fino
ad oggi, il LRE/EGOCreaNET della Università di Firenze
, ritiene importante ed utile fare memoria al primo convegno del
OPEN NETWORK FOR NEW SCIENCE (Firenze 11-NOV.2004) delle idee
e del lavoro scientifico del Prof. Giorgio Piccardi proprio perché,
come lui diceva, la natura non si comporta secondo i canoni di
interpretazione meccanica del tempo.
Il Prof. Piccardi fu cosciente del fatto che la scienza fisica
meccanica aveva una concezione assai ingenua della complessità
della materia, come di qualcosa di astratto dalla sua effettiva
ed efficiente auto-organizzazione che si sviluppa in condizioni
di interattività di comunicazione chimica. La fisica meccanica
tende infatti a considerare gli atomi e le molecole interagenti
spesso in termini di assemblaggio geometrico di forme correlabili
univocamente allo spazio e non al “Tempo”, quest’ultimo essendo
invece per il Prof. Giorgio Piccardi un fattore oggettivabile
come informazione e memoria della dinamica delle trasformazioni.
Dimostrazione di tale convinzione Piccardi studiò le “Reazioni
Chimiche Oscillanti (Clock Reactions)” ed in particolare tutta
una serie di reazioni di “Precipitazioni Chimiche Ritmiche” quali
gli “Anelli di Liesegang”; reazioni queste ultime che producono
una formazione di anelli simili a quelli osservabili, tagliando
il tronco di un albero, dove si nota che ciascuno degli anelli
corrisponde ad un anno di vita dell’albero. L'osservazione degli
anelli di crescita delle piante arboree (Dendro-cronologia) si
occupa delle modalità in cui viene registrata la trama
del tempo in funzione dei fattori ambientali e climatici. Il Prof.
Piccardi inizio a studiare tali fenomeni dove l’azione concomitante
di vari elementi (temperature, piogge, humus nutritivo) rende
assai complessa la costruzione delle tracce anulari, limitandosi
ad analizzare in particolare i fattori correlabili alla attività
fotochimica corrispondenti a variazioni dello spettro solare alle
varie latitudini e altitudini. Infatti la luce solare è
un elemento indispensabile alla crescita delle piante che utilizzano
la fotosintesi clorofilliana, pertanto se lo spettro solare risulta
costante come all’equatore, non si evidenzia facilmente la struttura
ad anelli mentre, quest’ultima varia con l’altitudine proprio
perché varia la composizione dello spettro di illuminazione.
Le modalità con cui in natura sui registra la traccia del
tempo sono molteplici , cosi che il Prof. Piccardi prese in seria
considerazione numerose attività crono-biologiche nelle
quali le fluttuazioni cicliche vengono sincronizzate producendo
sistemi definibili come “orologi biologici” reperibili in varie
discipline che vanno dalla genetica alla biochimica, alla neurofisiologia,
alla etologie ed alla ecologia. Proprio in seguito a tali studi
il Prof. Piccardi ritenne che proprio come avviene nella sezione
di un albero il “Tempo”, correlabile a ciascuna reazione chimica
e bio-chimica, anziché essere considerato come una misura
lineare di tipo convenzionale, registrata da un orologio, fosse
a tutti gli effetti un elemento di informazione intrinseco al
processo di sviluppo materiale di una reazione di trasformazione.
Pertanto, diceva nelle sue lezioni, che ogni sistema di trasformazione
irreversibile naturalmente racchiude in se stesso anche la “durata
del tempo” relativa alla propria trasformazione, contenendone
una traccia della storia del suo mutamento. Il “Tempo” pertanto
è da considerarsi oggettivamente una coordinata leggibile
proprio come segnale ovvero indicazione o memoria, cosi come avviene
nella crescita del fusto di una pianta ovvero nella formazione
degli strati geologici ed anche in qualsiasi forma di invecchiamento
correlata a qualsivoglia modalità osservabile di trasformazione
periodica ed irreversibile della materia.
Le “Reazioni Oscillanti” così come gli “Anelli di Liesegang”,
sono fenomeni “non” lineari di trasformazione della materia, direttamente
visibili ai nostri occhi in quanto la loro velocità di
trasformazione, non troppo rapida, ne permette l’osservazione;
comunque essi rappresentano una modalità del tutto generale
di ogni evento di trasformazione della materia durante la dinamica
di interazione ed auto-organizzazione catalitica delle reazioni
che transitano irreversibilmente da un sistema di equilibrio ad
un altro.
Per favorire una conoscenza della complessità della auto-organizzazione
catalitica della materia durante i processi di trasformazione,
il LRE/EGOCREANET, ha prodotto un audiovisivo presso il Centro
Didattico TV della Università di Firenze di questi tipi
di reazione oscillanti (detti anche reazioni dell’Orologio, per
la precisione della durata di una reazione in condizioni standard
di Temperatura Pressione e Concentrazioni) proprio al fine di
poterne discutere con un riferimento puntuale e dare maggior credibilità
alla nostra riflessione anche ai non addetti ai lavori.
La concezione del “Tempo come Coordinata di Reazione” è
in effetti derivabile da tali studi di Giorgio Piccardi su tali
tipologie di reazione chimica, ed essa sta sostanziamente ad indicare
che il tempo non può prescindere dalla durata specifica
ed effettiva delle trasformazioni, lette in un contesto interpretativo
chimico-biologico. Pertanto il “Tempo visto come Coordinata”,
differisce da quello tradizionalmente acquisito dalla Fisica Meccanica,
datosi che il Tempo concepito per comprendere la interpretazione
delle trasformazioni chimiche e bio-chimiche, anziché essere
definito da istanti successivi identicamente uguali, diviene frazionario,
come combinazione di frattali di tempo (da Fractus = Rotto), proprio
in quanto risulta suddivisibile in “Finestre Temporali” di una
durata (T1-T2).
Quanto sopra diviene una esigenza logica in seguito al fatto che
una reazione, transita tra diversi equilibri energetici in tempi
assai definiti, poiché deve rispettare, (in condizioni
standard di pressione, temperatura e concentrazione), precise
relazioni di affinità a volte stechiometriche ed inoltre
deve rispettare le condizioni temporali necessarie alla ricezione
e riconoscimento dei segnali che permettono l’avvento della auto-organizzazione
catalitica della trasformazione; tale complessità sinergica
di un sistema di trasformazione chimico o biochimico, determina
la effettiva “durata temporale”, che e indice della irreversibilità
del sistema di reazione il quale persegue una determinata ed univoca
coordinata di reazione nel quadro delle interazioni tra energia
e materia.
La presa di coscienza della multiforme complessità insita
nella struttura e nella funzione “Tempo” così come fu intesa
da Prof. Piccardi in termini di “Coordinata di Informazione“,
è infatti appropriata alla comprensione dei vari sistemi
di trasformazione, poiché conduce l’insieme di coordinate
temporali di una serie di trasformazioni nel trovare corrispondenza
biunivoca con il reticolo delle relazioni spaziali.
Pertanto la rete temporale perde ogni linearità essendo
co-organizzata entro un sistema di interferenze spazio-temporali
discrete, intimamente correlate, che effettivamente diviene riscontrabile
e riconoscibile in forme più o meno evidenti, qualsiasi
sia la scala di interazione (micro e/o macroscopica) che venga
presa in considerazione al fine di interpretare le effettive dinamiche
di trasformazione chimica o biochimica . A tal proposito il Prof.
Piccardi era solito dire a noi studenti “ tutto sommato la effettiva
natura del tempo è stata qualitativamente e correttamente
misurata dalla “Clessidra” , che infatti misura “finestre temporali
discrete”, rispondendo anche all’influenza gravitazionale ed inoltre
agli attriti, che col tempo generano una polvere sempre più
fine che fluttua nelle clessidra quale indice della memoria della
frequenza della sua utilizzazione.
Tale concettualità del “Tempo come Coordinata” evidenzia
la necessità di un nuovo quadro interpretativo della scienza,
maggiormente indirizzato agli studi chimico-biologici, proprio
in quanto la maggior parte delle reazioni biochimiche mostrano
un complesso andamento oscillatorio del tipo delle “clock reactions”
nell'ambito della funzione cellulare metabolica, la quale necessita
di capire la importanza della oggettivazione di segnali relativi
alla ricezione del tempo al fine di modulare i cicli di concentrazione
proteica nel “turnover” che regola le relazioni tra anabolismo
(creazione di nuove proteine) ed il catabolismo relativo alla
necessaria loro degradazione entro un definito periodo temporale.
Sappiamo che la rigenerazione proteica è alla base di ciò
che ci mantiene in vita ed è noto come differenti cellule
degli organi di un organismo vivente abbiano tempi di funzionamento
definiti da sistemi che ne regolano il processo di rinnovamento.
(i globuli rossi prodotti dal midollo osseo hanno una apoptosi
di un massimo di 120 giorni , gli epatociti del fegato vengono
sostituiti nell’arco temporale di una settimana, mentre i neuroni
cerebrali durano più a lungo, ma comunque sono ormai note
“cellule staminali” capaci di rigenerere anche le funzionalità
cerebrali.
Il prof. Giorgio Piccardi fu pertanto un antesignano delle necessità
interpretative della chimica biologica proprio in quanto considerò
che i sistemi di misura convenzionale del tempo, linearmente concepiti
come sequenza numerabile di inafferrabili ed inesistenti istanti,
non fossero in alcun modo applicabili alla interpretazione di
sistemi di trasformazione chimica e biochimica che si evolvono
irreversibilmente in un reticolo temporale frazionario, cosi’
come è proprio delle singole durate temporali di trasformazione,
le cui finestre di attività variano a seconda delle condizioni
di effettivo svolgimento fluttuante dei sistemi interagenti.
Perciò Piccardi fu convinto che il comportamento dei sistemi
evolutivi complessi (cioè quelli che si trasformano irreversibilmente
nel tempo a differenza di quelli che transitano meccanicamente
e quindi reversibilmente nel tempo), possono presentare comportamenti
che non sono facilmente predicibili né riproducibili a
piacimento di chi pretende di misurate con l’orologio le dinamiche
di trasformazione; ciò in quanto la misura lineare, rigida
e convenzionale del tempo , non può trovare corrispondenza
con le effettive condizioni non lineari della reale complessità
dinamica delle relazioni di “durata temporale” proprie di un sistema
di auto-organizzazione catalitica come è quello delle trasformazioni
chimiche e biochimiche, la cui effettiva durata nel tempo diviene
di volta in volta oggettivata come segnale e memoria necessaria
per organizzare la regolazione catalitica e/o enzimatica in modo
utile a chiudere il ciclo evolutivo nel cambiamento di ciascun
sistema di reazione che passi da un disordine iniziale dei reagenti
al nuovo ordine molecolare dei prodotti.
Il Prof. Giorgio Piccardi si rese conto della difficoltà
di proporre una mutazione della concezione riguardante il tempo
con modalità più appropriate alla comprensione delle
trasformazioni chimiche e biochimiche e pertanto si limitò
ad asserire che ognuno ha il diritto di elaborare una propria
teoria del tempo e dello spazio, secondo le proprie esigenze di
comprensione, poiché tempo e spazio non sono entità
di per se stesse oggettive , ma soltanto concetti necessari ad
interpretare attività di interazione tra energia e materia
ed inoltre quelle di comunicazione della informazione in natura,
che risultano particolarmente evidenti quando i sistemi presentano
maggior complessità delle dinamiche evolutive.
La concezione dello spazio/tempo pertanto potrà essere
differenziata a seconda del focus della concettualizzazione e
cioè risulterà diversa nel trattare la fisica meccanica
ovvero la chimica e la biochimica della vita. In quest’ultima
dimensione diviene necessario capire che oltre alla necessita
di ammettere come percepibile lo spazio occupato dalla materia,
cosi’ è necessario ammettere ed accettare la percettibilità
del fattore durata del tempo quale segnale permanente relativo
alla dinamica irreversibile degli eventi di trasformazione, proprio
in quanto esso rivela una traccia non sempre indelebile, ma comunque
possibile ad essere recepita e riconosciuta come indicazione,
segnale o memoria della irreversibilità della coordinata
tracciata dal percorso spazio-temporale della trasformazione.
L’esigenza di considerare la “Traccia del Tempo” fu pertanto messa
in chiara luce dal Prof. Giorgio Piccardi, che nelle sue lezioni
poneva l’accento anche sulla limitatezza della analogia abusata
in biologia relativamente alle relazioni tra “Chiave e Serratura”,
la quale di fatto tende a proporre di fare attenzione ad individuare
prioritariamente una relazione spaziale in proposito delle interazione
molecolare al fine di interpretare le relazioni tra energia e
materia che regolano i processi bio-chimici.
Il sistema genetico di produzione proteica è infatti interpretato
entro evidenti limiti concettuali esposti in termini del funzionamento
simili a quelli di una fabbrica meccanica, dove non si capisce
bene neppure il significato del termine “informazione genetica”
ed ancor meno quello dei segnali di comunicazione necessario perché
gli enzimi auto-organizzino le reazioni bio-chimiche, in modo
tale da sviluppare, da un lato il processo “anabolico” (che consiste
nel leggere il codice genetico del DNA; e trasferirlo all’RNA
messaggero, ed infine attivare il Ribosoma dove viene composta
la sequenza proteica, più adeguata alle diverse e differenziate
esigenze di un organismo complesso), e viceversa come la stessa
informazione genetica riesca equivalentemente a modulare e controllare
la concentrazione proteica della cellula mediante i processi catabolici
di decomposizione proteica.
Sappiamo oggi che la decodificazione proteica avviene mediante
le attività nelle quali le proteine, ormai rese ormai inutilizzabili,
vengono degradate, cosi che, sia a livello molecolare come anche
a livello cellulare ogni singola costruzione proteica o cellulare
vivente in un organismo, è resa riconoscibile dalla memoria
del tempo; pertanto viene eliminata proprio in quanto diviene
individuabile nel quadro di una informazione globalmente programmata
(apoptosi); ciò è possibile comprendendo la relazione
di oggettivazione di una traccia indice della durata temporale
utile che segnala anche il termine ultimo della funzionalità
vitale di ciascuna elemento che partecipa alla vita di un organismo
complesso.
In questa reale dimensione di complessità dinamica evolutiva
, già percepibile dalla osservazione delle Reazioni Oscillanti
(Clock - reactions) e della chimica delle Precipitazioni Ritmiche
“Anelli di Liesegang” il prof. Giorgio Piccardi ci domandava:
Secondo voi come fa la chiave a riconoscere la sua serratura ancor
prima di adattarsi alla condizione spaziale che ne permette la
interazione ????
Quanto sopra resterà ancora un mistero insoluto proprio
in seguito ad una impostazione meccanicista della scienza che
risulta essere incapace di concepire la dimensione temporale come
segnalazione, regolazione e induzione dei processi bio-chimici
implicanti processi di oggettivazione mnemonica della coordinata
tempo, trascurando in tal guisa la abilità intrinseca al
sistema di trasformazione di oggettivare e recepire una indicazione
ovvero un segnale dal riconoscimento delle “Tracce del Tempo”.
Oggi i processi di riconoscimento molecolare dei segnali che permettono
la auto-organizzazione enzimatica dei sistemi bio-chimici sono
divenuti un tema essenziale dello sviluppo delle conoscenze della
vita, le cui bio-sintesi sono certamente programmate nelle durate
temporali entro sistemi che si sviluppano nel quadro di complesse
dinamiche cicliche evolutive.
In conclusione la memoria di queste riflessioni derivate dalle
concezioni del Prof. Giorgio Piccardi sulla riconoscibilita bio-chimica
delle “Tracce del Tempo”, potrà divenire grandemente utile
proprio al fine di superare quella univoca concezione meccanicistica
della scienza ed approdare ad un più completo paradigma
relativo alla evoluzione dei sistemi viventi, intesi come rete
dinamica di processi catalitici di produzione, trasformazione
e degradazione, auto organizzatesi interattivamente in natura.
Firenze
03/11/2004
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Director
of LRE // EGO-CreaNET - PAOLO MANZELLI
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Firenze - Italia
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