E’ del tutto evidente che “Non c’e’ Vita
senza Acqua”(1). Per capirlo e’ importante notare che le molecole di
acqua si comportano in modo differente da altre simili di
piccole dimensioni: infatti l’H2O ha una notevole capacità di trasporto
del calore, il solido è meno denso del liquido così che il ghiaccio
galleggia sull’acqua, quest’ultima ha una tensione superficiale
insolitamente elevata, ed un alto potere solvente, un elevato punto
di ebollizione, inoltre l’H2O si scinde parzialmente in H+ ed OH –
generando sia acidi che basi … ecc…
Tutte queste proprietà sono decisive
perché l’H2O possa svolgere il suo ruolo essenziale per lo sviluppo
della vita, malgrado cio’ il comportamento dell’acqua nella sua
relazione con la vita non è facilmente compreso ed è ancora oggi oggetto
didibattito.(2)
Le straordinarie proprieta’ dell’H2O in gran misura
dipendono dal “Legame e Ponte di Idrogeno” (“LI”) che che aggrega le
molecole di acqua liquida in un “sistema semicristallino”. Infatti “LI”
genera una forma di interazione intermolecolare che e’
fortemente direzionale e strutturante, cosi che quando l’H2O liquida
diventa ghiaccio si formano delle strutture altamente simmetriche, che
nel liquido si preformano e si decompongono in un
andamento dinamico che varia con la temperatura e la pressione.(3)
Il “Legame a Ponte di Idrogeno” tra le
Molecole di H2O, e’ stato studiato fin dal 1920 ma ancora non e stata
compresa la natura di tale attrazione molecolare che si osserva tutte
le volte che un atomo di Idrogeno (H) forma molecole con atomi che
attraggono elettroni (elettronegativi) come l’Azoto (N) , l’Ossigeno (O)
lo Zolfo (S) ed il Fluoro (F). Nel caso dell’acqua si e’ tentata una
spiegazione attribuendo la forza direzionale del “LI” alla risonanza di
interazione tra i dipoli indotti, ma tale spiegazione non e’
generalizzabile e non spiega a sufficienza la forza e la direzionalita’
in tutte le forme di “LI”, la cui interazione varia in un intervallo che
comprende forze deboli ed elastiche e forze direzionali intra ed
inter-molecolari, non facilmente scindibili. Tale variazione delle
forze dei “Legami a Ponte di Idrogeno” mediamente tra 4-120 kJ mol-1 non
trova una evidente relazione con la struttura elettronica delle
molecole coinvolte.(4)
La mancanza di una generale comprensione
dei fattori che determinano le proprietà dei vari “LI“ e’
sostanzialmente conseguenza della difficolta’ di trattare la interazione
tra nuclei ed elettroni. Infatti avendo l’Idrogeno un solo elettrone e’
possibile che il suo nucleo (Protone) resti parzialmente scoperto dalla
nuvola elettronica molecolare e pertanto la forza strutturante del “LI”
andrebbe trattata considerando le diverse “Affinità Protoniche” degli
atomi e non solo le interazioni tra elettroni delle molecole.
Ma cio’ e’
estremamente complesso, cosi che la scienza tradizionalmente persegue
la cosi detta approssimazione di Born-Hoppenheimer ,che consiste nell’
ignorare l’accoppiamento tra i modi elettronici e nucleari e quindi lo
scambio di energia tra di essi. Tale approssimazione ha reso impossibile
capire la effettiva azione del “LI” nell’ acqua, ma anche di
comprendere il “LI” agisca nella costruzione intra-molecolare di forme
funzionali dei biosistemi, primo fra tutti il DNA(5).
ll DNA vive in soluzione acquosa proprio in quanto i “Legami a ponte di Idrogeno” che si formano tra le basi azotate del DNA, vengono solubilizzati e ricostruiti dinamicamente dall’acqua; pertanto tramite tale relazione di idrolisi dell’H2O nella riproduzione del DNA, si inizia a capire lo stretto apporto che esiste tra l’Acqua e la Vita.
Il DNA, la molecola che registra la
informazione genetica della vita, infatti si compone da una doppia elica
anti-parallela proprio in seguito alla capacita di
organizzazione specificamente direzionale dei “LI”. Il fatto che si
sospetta che gli “LI” non abbiano una caratterizzazione limitata ai
domini elettronici ma che la loro formazione vada a corrispondere ad
interazioni a breve distanza che coinvolgono la energia nucleare
dei protoni di Idrogeno, pone un serio problema di comprensione
necessario per rispondere alla domanda in cosa consista la “energia di
informazione” memorizzata nelle sequenze di basi nel DNA.
Infatti la
Informazione genetica e’ contenuta nel DNA cosi che puo’ essere copiata
ed espressa, ma di fatto attualmente conosciamo solo la forma del
contenitore, ma non la sostanza del contenuto di informazione che
prende forma e viene ricostruito dinamicamente all’interno della
sequenze di basi durante la costruzione e ricostruzione di “LI”
intra-molecolari del DNA.
Etimologicamente “informare significa
prendere forma”, pertanto la informazione non si esaurisce nella
osservazione della forma la quale non svela necessariamente il contenuto
di informazione. Ad es. la informazione in un computer e’ memorizzata
in forma di combinazioni di sequenze binarie di onde elettromagnetiche
per cui la unità fondamentale della informazione computerizzata e’ il
“Bit”; in questo caso sappiamo che il contenuto della informazione
corrisponde ad uno spettro di energia vibrazionale.
Nel caso del DNA non
sapendo che tipo di energia viene coinvolta nella strutturazione
dinamica dei “LI” nell’ interazione H2O//DNA, purtroppo come conseguenza
non possiamo definire a cosa corrisponda effettivamente un “Gene”. Di
fatto possiamo soltanto considerare il patrimonio genetico del DNA come
una energia di informazione descritta in un nastro che contiene un
messaggio, a noi ignoto,in quanto sappiamo soltanto che l’informazione
genetica si snoda sulla ripetizione alquanto monotona di quattro soli
tipi di basi azotate (Nucleotidi), ma il messaggio che il nastro di
supporto contiene e’ ancora ignoto e pertanto lontano dalle
nostre possibilità di controllo.(6)
In questa condizione di un sapere
limitato dal un paradigma meccanico della scienza e’ evidente che quando
si modifica il DNA con le biotecnologie transgeniche, essendo ancora
privi da una base teorica coerente, una gran parte della
gente percepisce la condizione di rischio incontrollabile, così che si
oppone ai prodotti delle biotecnologie non per semplice spirito di
conservazione, ma proprio per un sentimento di logica prudenza.(7) Della
necessità di approfondire le conoscenze tra l’Acqua e la Vita non
limitate alle concezioni della fisica meccanica classica o quantistica,
se ne era accorto gia’ il Prof.Giorgio Piccardi (1885-1972), di cui i
relatori sono stati studenti e collaboratori.(8)
Perseguendo le idee del Prof.Piccardi a
piu riprese, con la collaborazione di Maria Grazia Costa, ho tentato di
impostare e diffondere una nuova dimensione cognitiva per risolvere il
problema generale delle relazioni tra Energia, Materia ed
Informazione, che correlano l’acqua alla vita, con modalità cognitive
non piu’ condizionate dalle concezioni concettualmente limitative del
paradigma meccanico della scienza.(9) Ancora oggi sto tentando di
capire, ricercando un nuovo rapporto tra arte e scienza, come la
informazione espressa dal DNA non sia limitata alla copiatura della
sequenza di basi, ma che sia associata al funzionamento del DNA, come
antenna di energia di informazione, capace di regolare il processo di
trascrizione della Informazione genetica. (10), (11).
Concludendo senza
approfondire tale complessa tematica, le difficoltà che ho trovate nel
trattare il problema della Relazioni tra l’Acqua e la Vita vanno
attribuite alla resistenza accademica verso chi tenta di condividere la
necessità di modificare idee preconcette e comunque obsolete, anche
quando sono divenute storicamente impraticabili; comunque il processo di
cambiamento della conoscenze limitate al paradigma meccanico della
scienza e’ in atto; pertanto anche questa conferenza potra’ essere un
valido contributo alla ri-concettualizzazione della cultura necessaria
per ottenere un chiarimento della importanti relazioni che correlano
l’acqua alla vita, ancor prima che le riduttive logiche meccaniche della
scienza, conducano la vita ad un disastro proprio per ignoranza delle
condizioni di sostenibilita’ della vita.
BIBLIO ON LINE
(1)-L’ Acqua e la Vita
(2)-Proprieta H2O
(3) -Cristalli di Acqua
(4)-Ricerca PRIN
(5)-DNA-BOND
(6)-descrittiva.it
(7)-OBA
(8)-descrittiva.it
(9)-itis-molinari.eu
(10)-wbabin.net
(11) -sciencegate.it
L’Acqua e la Vita
Conferenza Casciana Terme (PI) 15/05/10
Paolo Manzelli e Maria Grazia Costa , Laboratorio Ricerca Educativa Universita’ di Firenze.
psicolab.net
Immagine d’anteprima: shutterstock.com
fonte: http://www.altrogiornale.org/lacqua-e-la-vita/
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