Zanichelli: Chiavi di lettura

I vaccini sono una risorsa straordinaria contro le malattie: costano poco, salvano innumerevoli vite umane, sono più efficaci delle migliori medicine. Ma come si costruisce per esempio il vaccino contro l'influenza? È possibile prevenire le pandemie con i vaccini? "Isola il germe, uccidilo, iniettalo" è il principio empirico usato dai tempi di Pasteur per fabbricare vaccini contro microrganismi pericolosi ma stabili. Oggi grazie alla genomica possiamo prevenire anche le malattie causate dagli agenti infettivi più mutevoli. Le nuove vaccinazioni sono più efficaci, sicure ed economiche di quelle del passato. Molto però resta da fare. I germi viaggiano in jet, ignorano i controlli di frontiera e sviluppano resistenze contro le terapie correnti. Nei paesi poveri si muore di malattie evitabili, mentre in occidente infezioni vecchie e nuove minacciano una società che invecchia. Su queste sfide si cimenta la vaccinologia del ventunesimo secolo.

È Homo l'unico sapiens? Molti animali sono capaci di scambiare informazioni e trasmetterle da un individuo all'altro per via non genetica. La loro cultura non è basata sui libri o sulle parole, ma non per questo è meno sorprendente. La gatta insegna ai piccoli come si cacciano i topi; certe scimmie per difendersi dai predatori hanno sviluppato forme di comunicazione che ricordano il nostro linguaggio; e ci sono fringuelli che cacciano gli insetti annidati nei tronchi usando bastoncini modellati allo scopo. Memoria, comunicazione e creatività costituiscono la base delle tradizioni culturali, mentre l'imitazione e l'apprendimento ne sono il motore. E osservare le culture degli altri animali ci aiuta a comprendere meglio anche gli exploit intellettuali della nostra specie.

Il Regno periodico. Viaggio nel mondo degli elementi chimici La tavola di Mendeleev si può esplorare «dall'alto», come se fosse una variegata nazione di cui ogni elemento chimico costituisce una regione. I territori di questo Regno periodico hanno caratteristiche diverse tra loro, ma anche radici comuni e parentele. E i rapporti e gli scambi tra le regioni sono fondamentali per lo sviluppo della nostra tecnologia. Con la metafora del Regno Atkins racconta in modo originale le proprietà degli elementi chimici, la loro rilevanza nella vita quotidiana, la storia della loro classificazione e i principi che governano le reazioni chimiche.

Con il metodo scientifico, non con le terapie alternative: solo così possiamo sconfiggere il cancro. Dalle frontiere della ricerca sono in arrivo farmaci a bersaglio molecolare, vaccini, immunoterapie e terapie geniche. La trasformazione di una cellula sana in una cellula tumorale è irreversibile: una volta avviata, la cellula non torna più indietro. Grazie alle conoscenze sulle basi molecolari del cancro, oggi possiamo riconoscere le cellule tumorali, tracciarne l’identikit genetico e scegliere terapie personalizzate. Possiamo leggere il DNA alla ricerca delle mutazioni che provocano il cancro e sviluppare farmaci che colpiscono solo le cellule malate. Agiamo sul nostro sistema immunitario e lo rendiamo capace di riconoscere e aggredire i tumori. Arruoliamo virus e batteri per attaccare e uccidere le cellule cancerogene. Le cure alternative sono invece una minaccia. Omeopatia, cristalloterapia, diete miracolose a base di cartilagine di squalo o bicarbonato sono trappole mortali. La ricerca scientifica è l’unico investimento sicuro per curare il cancro.

La meravigliosa complessità del mondo è conseguenza di leggi fisiche che poco a poco negli ultimi secoli siamo riusciti a svelare. Ma da dove vengono queste leggi? Chi le ha create? Con rigore scientifico, ma non senza umorismo, Peter Atkins rivisita qui i grandi princìpi di conservazione, la meccanica classica e quantistica, la termodinamica e l’elettromagnetismo, ne distilla l’essenza più profonda e propone un’idea sorprendente: le leggi della natura sono nate spontaneamente, senza alcun atto creativo. Atkins mostra infatti che per generare le leggi basta una combinazione di indolenza (non si altera la simmetria perfetta del nulla primigenio), di anarchia (ogni particella è libera di muoversi a proprio piacimento) e di ignoranza (non si conosce il comportamento individuale delle particelle, soltanto quello collettivo). Se così è, restano da spiegare soltanto i valori di alcune costanti fondamentali, come la carica dell’elettrone, e il prodigio forse più grande: perché la matematica inventata dall’Homo sapiens sia così efficace nel descrivere l’universo.

Il consumo energetico è ridotto quasi a zero, il metabolismo rallenta, i neuroni si scollegano, i tumori cessano di crescere: il corpo va in letargo. Orsi, scoiattoli e ghiri sopravvivono così alla stagione invernale. E noi ci potremmo ibernare? Le ricerche degli ultimi 15 anni fanno pensare che sia possibile. I geni necessari a sopravvivere all’ibernazione dovrebbero essere presenti nell’uomo, anche se l’evoluzione ci ha fatto perdere la capacità di attivare questo stato. La medicina potrebbe trarne grandi benefici: riducendo il bisogno di ossigeno del cervello, avremmo più possibilità di sopravvivere dopo un ictus, un arresto cardiaco o uno shock settico. Anche le agenzie spaziali ne intravedono i vantaggi. Un equipaggio di astronauti ibernati potrebbe, infatti, raggiungere Marte con meno cibo e acqua, evitando anche alterazioni della psiche legate alla lunga permanenza in un ambiente ristretto. Gli astronauti sarebbero anche protetti dai danni delle radiazioni cosmiche, dall’astenia muscolare e dall’osteoporosi che potrebbero insorgere in condizioni di microgravità.

Batteri ingegnerizzati che mangiano il diossido di carbonio e ne ricavano preziose molecole. Bioraffinerie che trasformano rifiuti agricoli e urbani in plastica, combustibili ed elettricità. Fotosintesi artificiale che sfrutta la luce del Sole per produrre composti utili a partire da acqua e CO2. Questa è la Chimica verde 2.0: come la natura, meglio della natura. Gli scienziati stanno percorrendo diverse strade per riciclare il diossido di carbonio, ma la diffusione su larga scala di queste innovazioni può avvenire solo se ripensiamo il modo di produrre i nostri beni di consumo. I nostri sistemi produttivi devono diventare circolari, in modo che gli scarti di un’attività siano la materia prima di un’altra. Ci sono altri modi per fare a meno del petrolio. E il diossido di carbonio, una delle cause del cambiamento climatico, non sarà più un rifiuto ma una risorsa.

Tutti usiamo energia, spesso senza accorgercene, in ogni istante della giornata. Il libro aiuta a capire che cos’è l’energia e quali conseguenze ha il suo uso sull’ambiente, sulla salute, sull’economia e sulle guerre. La terza edizione contiene dati aggiornati: la scena energetica globale, i tentativi di accordi internazionali per la salvaguardia del clima, il petrolio e il gas «non convenzionali», il declino dell’energia nucleare e i formidabili progressi delle energie rinnovabili. La transizione dai combustibili fossili alle fonti rinnovabili richiede un uso razionale delle limitate risorse minerali dell’astronave Terra e nuove tecnologie a elevato «ritorno energetico». Ma per vincere questa sfida bisogna anche limitare i consumi nei Paesi più ricchi, passare dall’economia lineare a un’economia circolare e ridurre le disuguaglianze. Vincitore del premio letterario Galileo per la divulgazione scientifica.

Titoloni incauti ci parlano del gene della timidezza, dell'intelligenza, della prosperità, ma perfino un carattere semplice come il colore degli occhi è influenzato da almeno una ventina di geni; e non basta individuare una variante del DNA per sapere che cosa sarà scritto su una cartella clinica fra un anno o fra dieci. Abbiamo sottovalutato i comprimari? Molecole che si attaccano e si staccano dal DNA; regolatori che accelerano o bloccano l'attività dei geni; zuccheri e grassi che "decorano" quasi ogni superficie biologica. Per non dire dei miliardi di microbi che albergano nel nostro corpo, e del mondo là fuori. Trascurando tutto questo, è facile farsi un'idea esagerata del potere dei geni e del destino di chi li porta. È impervia l'esplorazione della vita che sfugge al controllo dei geni: scarsi gli automatismi, ci si muove da artigiani goffi su impalcature disagevoli, da cui si intravedono però panorami che ampliano l'orizzonte biologico oltre la genetica.

Il koala abbracciato all'albero è un tenero pigrone? Sembra piuttosto un animale incapace di sudare, che nel fresco contatto con il tronco trova refrigerio dai 40 °C all'ombra. E il delfino sorride? No, la sua espressione è immutabile, perché non ha i muscoli facciali con cui noi esseri umani esprimiamo le emozioni. Le nostre impressioni sulle altre specie ci traggono facilmente in inganno. Osservando gli altri animali diamo per scontato che abbiano esperienze, percezioni, emozioni, pensieri come i nostri. A volte l'intuito e l'eco di un'evoluzione condivisa ci portano nella giusta direzione. Spesso però non ci azzecchiamo e le nostre intuizioni non corrispondono a quello che scoprono gli etologi e i neuroscienziati che studiano il comportamento animale. I frequenti piccoli equivoci in cui cadiamo sono indizi utili per scoprire i meccanismi che la nostra mente usa per dare un senso a ciò che ci circonda. Studiando gli animali, possiamo conoscere meglio loro e anche noi stessi.

Un tempo c'era solo la discarica. Oggi la filiera dei rifiuti parte prima e sempre più spesso, dopo la raccolta differenziata con i trattamenti biologici dell'umido, l'estrazione di ulteriori materiali riciclabili e il recupero dell'energia nei termovalorizzatori, in discarica non ci arriva proprio. Per capire cosa succede ai nostri rifiuti, partiamo dai problemi quotidiani di una famiglia che potrebbe essere la nostra - dove butto la carta di un cioccolatino che ha dentro del metallo? - e arriveremo a una panoramica su tutto il ciclo dei rifiuti: termovalorizzatore, discarica, fino al problema delle scorie radioattive. Ciò che buttiamo cambia nel tempo e non solo in quantità. Basta pensare agli scarti dell'elettronica, inesistenti fino a poco fa. Il miglior rifiuto è quello che non si produce, ma arriveremo mai a rifiuti zero? Forse no, ma possiamo prevenire la produzione di scarti con il design ecologico e l'aiuto della tecnologia.

Fra il mondo dei fisici, fatto di nuclei e di quark, e il mondo degli esseri viventi che affascina i biologi, si trova il mondo dei chimici. È qui, fra atomi, ioni, molecole, che la chimica dà forma all'infrastruttura del nostro mondo. La chimica spiega l'odore del caffè e il colore delle foglie in autunno. Appartengono al suo regno i materiali che usiamo e quelli con cui ci vestiamo; i cibi che cuociono e il carburante che brucia per riscaldare le nostre case; le reazioni che avvengono dentro le cellule, i farmaci e le tinte per colorare i capelli. Peter Atkins racconta come la chimica ha trasformato il nostro mondo: per esempio con le plastiche, i semiconduttori e i chip di silicio che hanno riempito di oggetti il nostro moderno modo di vivere. Il rovescio della medaglia? L'inquinamento e l'aumento dell'entropia. Ma è la chimica stessa a offrire soluzioni.