Ecco quello che la scienza vuole tenervi nascosto!

Ecco, ci sono cascato anche io, ho fatto clickbaiting. O meglio, non è proprio clickbaiting, perché in questo articolo troverete davvero cose che la scienza preferirebbe tenervi nascoste. Di certo però non è quello che vi aspettate con un titolo del genere. Se la scienza potesse occultare qualcosa, probabilmente sceglierebbe di nascondere come a volte (leggasi: raramente!) si scopre qualcosa di importante. Il motivo? Perché noi scienziati vogliamo farvi credere che il nostro lavoro si basa esclusivamente su una metodica pianificazione degli esperimenti e scrupolose analisi, senza lasciare mai nulla al caso. Invece, in confessionale dovremmo ammettere che il caso e i colpi di fortuna spesso hanno avuto il loro peso. Così, ho pensato di raccogliere qualche storia del genere per raccontarvi come sono avvenute alcune delle più sensazionali scoperte scientifiche, e magari strapparvi un sorriso.

La penicillina

Iniziamo con una storia nota. A Londra, Sir Alexander Fleming scoprì la penicillina nel 1928, per la quale vinse il premio Nobel per la Medicina nel 1945. Come scoprì il miracoloso antibiotico? Per caso. Prima di lui, altri biologi e medici avevano osservato le proprietà battericide di alcune muffe: il primo articolo al riguardo fu pubblicato da John Burton nel 1870. La vera scoperta però si compie quando lo scienziato capisce ciò che sta osservando. Cento anni fa, le condizioni igieniche dei laboratori erano precarie e le contaminazioni molto frequenti. A centinaia di biologi sarà capitato di scoprire che una piastra di coltura batterica era stata contaminata da una muffa (capita ancora oggi, e nemmeno di rado). Mentre gli altri si limitavano a buttarla, Fleming si domandò invece come mai le colonie batteriche intorno alla muffa si erano dissolte. Approfondendo questa osservazione scoprì la penicillina (il nome derivava da quello della muffa, penicillum notatum). Onore e gloria? Macché. La sua scoperta fu accolta con freddezza, dal momento che la penicillina era difficile da isolare e poteva essere prodotta solo in quantità limitate. Allo stesso tempo, la Bayer aveva iniziato a commercializzare i sulfamidici, ovvero dei farmaci con azione antibatterica, e la penicillina venne presto dimenticata. Ecco però il colpo di fortuna: nel 1936, Howard Florey e Ernst Boris Chain, che lavoravano ad Oxford, si imbatterono nello studio di Fleming e riuscirono ad isolare il principio attivo dell’antibiotico, che si rivelò estremamente più potente del filtrato grezzo. Pubblicarono i risultati su The Lancet nel 1940, riscuotendo grande successo. Il problema rimaneva però la produzione su larga scala e questo fu risolto da Florey che si recò negli USA dove, in collaborazione con l’esercito e alcune case farmaceutiche, riuscì ad organizzare una massiccia produzione dell’antibiotico. Durante la Seconda Guerra Mondiale, grazie all’uso della penicillina fu possibile salvare numerose persone che altrimenti sarebbero morte, portando Fleming e la sua scoperta in trionfo. Quindi Alexander Fleming è stato bravo, ma anche fortunato. Volete sapere un’altro colpo di fortuna? Ad esempio il fatto che l’italiano Vincenzo Tiberio non si fosse accorto di aver scoperto la stessa identita cosa alla fine dell’800. Tiberio aveva effettuato alcuni studi sulle muffe che crescevano sulle pareti di un pozzo ad Arzano (provincia di Napoli), davanti a casa sua, e si era reso conto che quando le muffe erano presenti, chi beveva l’acqua del pozzo non si ammalava, cosa che invece succedeva quando le muffe venivano rimosse. Scrisse un articolo al riguardo nel 1895, ma la comunità scientifica italiana pensò bene di ignorarlo. Lo stesso successe due anni dopo in Francia con Ernest Duchesne, che scoprì le proprietà antibatteriche del Penicillium glaucum, ma il suo studio (del 1897) non ricevette attenzione dall’Istituto Pasteur. Nel 1947, un ufficiale medico della marina italiana, Giuseppe Pezzi, lesse l’articolo di Tiberio e decise di divulgare la sua eccezionale scoperta, ma due anni prima Fleming aveva già vinto il premio Nobel.

La radio

Il padiglione antenna di 400 fili alla stazione radiotelegrafica in Cornovaglia (Inghilterra) nel 1914.

L’invenzione della radio da parte di Guglielmo Marconi è forse uno dei più classici esempi di come una grande scoperta sia spesso preceduta da un’idea folle, oltre che assistita dalla fortuna. Alla fine dell’800, i professori Heinrich Hertz di Karlsruhe e Augusto Righi di Bologna definirono le onde elettromagnetiche (OEM) e le loro proprietà. Se volete approfondire l’argomento, potete cliccare il link, altrimenti vi basti sapere che queste onde si propagano in linea retta e si distinguono tra loro in base alla lunghezza d’onda. Sono OEM, ad esempio, le microonde che usiamo per riscaldare il cibo negli appositi fornetti, i raggi UV e anche la luce visibile, tutte con una lunghezza d’onda diversa tra loro e ben definita. Un’applicazione delle OEM è quella di trasportare messaggi “senza fili”, modulando due onde di diversa lunghezza: una contentente il messaggio, l’altra che funge da vettore. Questo può avvenire però, come già detto, solo in linea retta, il che limita la distanza della comunicazione a causa della curvatura terrestre. Quindi l’utilità delle OEM alla fine dell’800 era chiara anche al suo scopritore, Hertz, il quale dichiarò: “le onde elettromagnetiche non avranno mai nessuna applicazione”. Chi poteva contraddirlo, se non Guglielmo Marconi. Costui era ignorante, molto sicuro di sé e di famiglia ricca. Nonostante non si fosse mai laureato in fisica, aveva seguito alcuni corsi a Bologna tenuti dal professor Righi, al quale espose il suo progetto: “dal momento che la Terra è un conduttore, io genero un campo elettromagnetico vicino ad essa e il segnale si curverà seguendone il profilo”. Provate ad immaginare la faccia del professore quando, ascoltando queste parole, si rese conto che Marconi aveva confuso il campo elettromagnetico con quello elettrico! Le intenzioni di Marconi divennero note alla stampa, italiana ed estera. I primi esperimenti fallimentari suscitarono scherno nei confronti dell’inventore italiano, il quale però non si perse d’animo, convinto di muoversi nella giusta direzione. Dopo i primi risultati positivi, il 12 dicembre 1901 Marconi riuscì a trasmettere un segnale tra il Canada e la Gran Bretagna, ad oltre 3000 km di distanza. Ma quindi, se le onde elettromagnetiche si propagano in linea retta, come avevano potuto seguire la superficie terrestre? Perché la Terra è circondata dalla ionosfera, che funge da specchio e riflette le OEM più lunghe di 600 metri (quelle che Marconi aveva trasmesso). Il colpo di fortuna sta nel fatto che l’inventore italiano ignorasse l’esistenza della ionosfera (fu scoperta solo nel 1924). Per di più, la trasmissione avvenne di notte, quando il segnale può essere captato più facilmente (altra informazione sconosciuta all’epoca). Quando si dice che la fortuna aiuta gli audaci…

La nitrocellulosa

In passato, la nitrocellulosa veniva utilizzata per i flash delle macchine fotografiche e per la produzione di pellicole cinematografiche. Oggigiorno, il suo utilizzo è principalmente limitato alla produzione di smalti e vernici e come propellente per le cartucce di pistole e fucili. La sua invenzione risale alla metà del 1800, dopo un paio di precedenti approcci falliti. Il primo tentativo risale al 1830, quando il chimico francese Henri Braconnot scoprì che miscelando acido nitrico e fibre vegetali si otteneva un combustibile con proprietà leggermente esplosive. Circa un decennio più tardi, altri due chimici francesi effettuarono un esperimento simile, ma ancora una volta venne prodotta una miscela instabile e pertanto inutilizzabile, né come carburante né come esplosivo. La scoperta della nitrocellulosa avvenne nel 1846, da parte del chimico tedesco Friedrich Schönbein. La scoperta avvenne per caso (altrimenti non ne parlerei qui) nella cucina di casa sua, quando rovesciò accidentalmente una bottiglia d’acido nitrico concentrato. Schönbein rimediò al disastro asciugando l’acido con un panno di cotone, che poi appese accanto al camino per farlo asciugare. Non appena il panno fu asciutto, il chimico vide un lampo seguito da un boato (da qui il termine fulmicotone): il panno era esploso. Questo impressionò Schönbein, che lavorò per migliorare la stabilità di quel composto, producendo una versione finale più stabile (e quindi utilizzabile) a base di cotone, acido nitrico e acido solforico.

La PCR (+ bonus)

Qui ci addentriamo nella biologia. La reazione a catena della polimerasi (polymerase chain reaction in inglese, da cui l’acronimo PCR) è una tecnica comunemente usata nei laboratori di ricerca che lavorano con il DNA. Permette di moltiplicare frammenti di materiale genetico (come una fotocopiatrice), in preparazione per successive applicazioni (test del DNA, medicina legale, diagnosi tumorale, ingegneria genetica, eccetera). La tecnica di per sé è molto semplice: sfrutta l’attività di un’enzima, chiamato DNA polimerasi, e svariati cicli di amplificazione. Al termine di ogni ciclo (caratterizzato dal susseguirsi di 3 diverse temperature ben definite) la quantità di DNA viene raddoppiata. Quest’invenzione ha rivoluzionato la biologia molecolare, tant’è che il suo inventore, Kary Mullis, vinse il premio Nobel per la Chimica nel 1993, solo 10 anni dopo la messa a punto della tecnica. Dove stanno la fortuna e/o il caso? Questa volta la situazione è un po’ diversa, ma comunque particolare: Mullis ha candidamente ammesso che parte del merito dell’invenzione della PCR va attribuito al suo abituale consumo di LSD (sì, proprio la droga). Nel 1994, Mullis dichiarò: “Negli anni Sessanta e nei primi anni Settanta ho preso un sacco di LSD. Molte persone lo facevano a Berkeley a quel tempo. E l’ho trovata essere un’esperienza che ti apre la mente. Era di certo molto più importante di ogni altro corso io avessi mai seguito”.

E il bonus? È giusto rendere parte del merito per l’invenzione della PCR anche al biologo Thomas D. Brock. Brock ha sfidato l’idea a lungo accettata che la vita non potesse sopravvivere in ambienti estremi, come l’acqua a temperature vicine al punto di ebollizione. Per dimostrare la sua teoria, istituì un centro di ricerca nel parco nazionale di Yellowstone, famoso per i geyser e le sorgenti calde, dove nel 1966 fece una scoperta rivoluzionaria: il batterio Thermus aquaticus, chiamato per comodità “Taq” (pronuncia: “tac”). Questo è stato il primo organismo identificato in grado di sopravvivere oltre gli 80°C. E cosa c’entra con la PCR? Il fatto che la DNA polimerasi isolata da questo batterio ha permesso a Mullis di sviluppare la tecnica in questione. Questo tipo di DNA polimerasi, era infatti l’unico noto all’epoca in grado di sopravvivere alle alte temperature richieste dai cicli di amplificazione del DNA e senza la scoperta di Brock, Mullis non avrebbe mai potuto mettere a punto la sua tecnica. La scoperta della Taq polmerasi è stata così rilevante che nel 1989 la prestigiosa rivista Science ha istituito il premio di “Molecola dell’anno“.

La radiazione cosmica di fondo

Una delle pietre miliari della ricerca astronomica è rappresentata dalla scoperta della radiazione cosmica di fondo nel 1964, ad opera di Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson, in New Jersey (USA), per la quale vinsero il premio Nobel per la Fisica nel 1978. La radiazione cosmica di fondo è la radiazione residua proveniente dalle fasi iniziali della nascita dell’universo, in accordo con il modello del Big Bang, di cui è considerata una conferma chiave. In pratica, questa radiazione si manifesta sottoforma di calore, che è proprio il segnale misurato da Penzias e Wilson con la loro antenna, che potete vedere nell’immagine accanto. Dove sta il caso? Avevano costruito questa mastodontica antenna per la radioastronomia e gli esperimenti di comunicazione via satellite. Per caso, scoprirono che l’antenna soffriva di un eccesso di temperatura di 3,5 gradi Kelvin che non riuscivano a spiegare. Successive analisi portarono alla scoperta della radiazione cosmica di fondo che valse loro il premio Nobel.

Le benzodiazepine

Le benzodiazepine hanno un effetto sedativo ed ansiolitico e sono tra i farmaci maggiormente prescritti al mondo. Sebbene l’intento originale del loro scopritore fosse proprio quello di sviluppare psicofarmaci con tali proprietà, le benzodiazepine furono scoperte solo grazie ad un colpo di fortuna. Nel 1955, Leo Sternbach, stava lavorando allo sviluppo di farmaci tranquillanti presso la Hoffman-LaRoche. Per il suo progetto aveva deciso di rivisitare i composti che aveva sintetizzato 20 anni prima, quando era studente in Polonia, ma la cui attività biologica era sconosciuta. Iniziò a trattare chimicamente quei composti, ma deluso dalle inerti proprietà farmacologiche, abbandonò il progetto senza eseguire test sugli ultimi composti modificati. Il caso volle che due anni dopo, nell’aprile del 1957, il collega Earl Reeder notò un composto cristallizzato, residuo del progetto interrotto di Sternbach, mentre puliva il laboratorio. Il prodotto in questione era il clordiazepossido, che venne testato e, una volta appurate le proprietà sedative, anticonvulsivanti e miorilassanti, venne commercializzato con il nome di Librium.

Il Viagra

Ecco la storia del farmaco divenuto famoso per i suoi effetti collaterali. Inizialmente fu brevettato come farmaco antipertensivo per curare l’angina pectoris dalla casa farmaceutica Pfizer (nel 1991). Durante i trial clinici, si scoprì però che il Viagra aveva un effetto pressoché nullo sul cuore, mentre l’effetto era evidente… un po’ più in basso. Ecco quindi che l’effetto collaterale divenne quello desiderato, e nel 1998 venne approvato dalla Food and Drug Administration statunitense come farmaco per curare la disfunzione erettile. Ad onor del vero, va però detto che il colpo di fortuna non è così genuino: la possibilità dell’utilizzo del Viagra nel trattamento della disfunzione erettile era stata ipotizzata già prima di osservare gli effetti collaterali, considerata l’attività vasodilatatoria del farmaco, ma rimane una storia curiosa che merita di essere raccontata.

I post-it

L’impiegato Spencer Silver voleva produrre una supercolla. L’esperimento fallì miseramente nel 1968, poiché la colla prodotta si attaccava e si staccava senza rovinare le superfici, ma era estremamente debole. L’idea geniale fu del collega Arthur Fry, il quale cantava nel coro della chiesa. Durante le prove perdeva spesso il segno, perché i foglietti colorati che usava per segnare le pagine uscivano dal libro dei canti. Con quella colla, non avrebbe più perso il segno, perché i foglietti colorati sarebbero rimasti al loro posto, e allo stesso tempo non avrebbero rovinato il libro. Idea geniale? Sì, peccato che ci siano voluti anni per capirlo. Solamente nel 1977 la ditta per la quale Fry e Spencer lavoravano (la 3M) fece un lancio di prova del prodotto. Lo chiamarono “Press and Peel” (che potremmo tradurre liberamente con “metti e togli”), ma non ebbe molto successo. Presto la 3M realizzò che la gente utilizzava i foglietti colorati in modo ben diverso da quello concepito da Fry: ci scriveva sopra. L’azienda allora cambiò il nome in “Post-it Notes”, e il resto è storia nota.

Il forno a microonde

Il forno a microonde è stato inventato da Percy Spencer nel 1945. Spencer era un dipendente della Raytheon, una ditta statunitense, e lavorava con dispositivi in grado di generare microonde da impiegare nei radar. Un giorno, passando accanto a un dispositivo del genere, si accorse che la barretta di cioccolato che aveva in tasca si era sciolta. In quel momento intuì che le microonde potevano essere impiegate anche per scaldare il cibo. Come prova, le utilizzò subito per scaldare e cuocere dei semi: nel giro di pochi minuti mangiò i primi popcorn al mondo preparati con un microonde. Nel 1947, la Raytheon lanciò sul mercato il primo forno a microonde, che era alto un metro e 80 centimetri, pesava quasi 350 chilogrammi ed aveva un sistema di raffreddamento ad acqua. Non essendo un prodotto pensato su larga scala, inizialmente riscosse grande successo solo tra le mense, i ristoranti e le compagnie aeree. Negli anni ’50 viene poi messa a punto una versione per le famiglie, ma fu solo negli anni ’70 che il forno a microonde diventò un elettrodomestico diffuso in quasi tutte le case degli USA. Una nota triste, è che Spencer non ha ricevuto alcun riconoscimento dalla Raytheon per la sua invenzione, se non il classico premio di 2 dollari che la società garantiva in quegli anni a tutti gli inventori sul libro paga, per ogni brevetto depositato.

L’anestesia

L’anestesia fu scoperta da Horace Wells nel 1844. Wells assistette ad una manifestazione ad Hartford (USA) sul protossido di azoto (meglio noto come gas esilarante). Durante lo spettacolo, uno dei volontari che aveva inalato il gas, urtò contro l’orlo di un sedile, riportando una ferita profonda alla gamba. Tuttavia, l’uomo non se ne accorse e continuò a far divertire il pubblico. Fu così che Wells intuì la possibilità di estendere l’uso del protossido di azoto anche in chirurgia odontoiatrica come anestetizzante. Qui però, vi avverto, inizia la parte triste della storia. L’anno seguente, Wells diede una dimostrazione pubblica dell’utilizzo del gas come anestetico. Sfortunatamente, il paziente prestatosi per l’estrazione del dente era massiccio e la quantità di gas non sufficiente. Il paziente gridò subito per il dolore e la gente accusò Wells di essere un imbroglione. Nel 1846, un collega di Wells aiutò il famoso professore John Collins Warren ad eseguire un’operazione su un paziente sedato con l’etere, che aveva proprietà identiche a quelle del protossido d’azoto. L’operazione riuscì perfettamente ed ebbe risalto a livello mondiale. Wells si sentì tradito e partì per l’Europa, dove ricevette una tiepida accoglienza dalla Società Medica di Parigi, che lo assunse come ricercatore. Non contento, tornò negli USA nel 1848, dove sviluppò una dipendenza da etere e cloroformio, fu arrestato per tentato omicidio e infine si suicidò. Pochi giorni dopo il suicidio giunse alla moglie una lettera in cui si leggeva: “Mio caro Wells, ritorno proprio ora da una seduta della Società Medica di Parigi, dove, con una votazione, è stato stabilito che soltanto a Horace Wells spetta la gloria di avere per primo usato il gas come narcotico”. Poco dopo sui giornali si potè leggere la risposta della vedova: “Il grande dono che mio marito ha fatto all’umanità si è mutato nella più grande maledizione per la sua famiglia”.

L’ibuprofene

Se l’LSD ha aiutato Kary Mullis nell’invenzione della PCR, la storia dell’ibuprofene comincia con una bella sbronza. Nel 1961, il chimico farmaceutico inglese Stewart Adams doveva tenere un discorso ad un congresso scientifico, ma la sera prima aveva bevuto qualche bicchiere di troppo con alcuni colleghi. All’epoca lavorava su svariati principi attivi che dovevano essere testati come antidolorifici e pur di farsi passare il terribile mal di testa, ne scelse uno a caso e se lo autosomministrò. Il mal di testa sparì e da allora trascorse gli anni successivi a studiare gli effetti collaterali e rendere sicuro quel farmaco: nel 1969, l’ibuprofene era finalmente pronto per il mercato.

Il pacemaker cardiaco

Wilson Greatbatch con in mano un pacemaker degli anni ’80 (nella mano destra) e quello che ha inventato nel 1956 (nella sinistra) (Credit: Associated press)

Nel 1956, l’ingegnere di New York Wilson Greatbatch inventò per errore il primo pacemaker cardiaco. La sua intenzione era di registrare i battiti cardiaci, ma installò il tipo sbagliato di resistenze nel suo prototipo, che iniziò autonomamente ad emettere impulsi elettrici regolari. Rendendosi conto che questi impulsi replicavano l’attività elettrica di un normale battito cardiaco, Greatbatch intuì il potenziale del suo dispositivo. Dopo qualche anno trascorso a perfezionare lo strumento, nel 1960 riuscì a brevettare il suo progetto per un pacemaker che potesse essere impiantato nel cuore.

La vulcanizzazione

La vulcanizzazione è il processo attraverso il quale avviene la produzione di pneumatici, ed anche la sua scoperta è avvenuta grazie al caso e ad una buona dose di fortuna. Il suo scopritore fu Charles Goodyear, che si appassionò alla gomma e cercò di trovarne nuovi utilizzi a livello industriale. Il problema principale rimaneva la scarsa resistenza del materiale al calore. Iniziò così a sperimentare tecniche che rendessero più resistente il materiale, ma senza fargli perdere elasticità. L’aggiunta di polvere di magnesio aumentava – ma non a sufficienza – la resistenza della gomma. Provò poi a bollire la miscela di gomma e magnesio in un’altra a base di acqua e ossido di calcio. Questo portò ad un altro piccolo miglioramento, ma non significativo da rendere la gomma resistente alle alte temperature. Dopo altri tentativi andati a vuoto, ecco che la sorte gli sorrise: mentre stava mescolando gomma liquefatta e zolfo, rovesciò accidentalmente parte della miscela su una stufa rovente. Una volta raffreddato, il materiale era ancora elastico, ma incredibilmente resistente al calore: Goodyear aveva scoperto il processo di vulcanizzazione, che viene tutt’ora sfruttato per produrre gli pneumatici. Charles Goodyear morì nel 1860 e, nel 1898, l’imprenditore statunitense Frank Seiberling fondò un’azienda di pneumatici alla quale diede il suo nome, in suo onore.

Conclusioni

Di storie simili ce ne sono a dozzine. Io ne ho selezionate alcune che ho ritenuto più rilevanti (per via della scoperta), curiose o divertenti. Questo non significa che la maggior parte delle scoperte scientifiche non derivino dal duro lavoro e anni di ricerca, ma solo che una mente brillante e attenta è in grado di sfruttare le occasioni offerte dalla fortuna o dal caso per trarne il massimo beneficio. Il premio Nobel per la Fisica Richard Feynman affermò che le teorie scientifiche si ricavano “tirando a indovinare“: infatti il progresso esiste solo procedendo per tentativi e commettendo errori. Un altro premio Nobel per la Fisica, Enrico Fermi disse che quando un esperimento riporta un risultato atteso, è stata eseguita una misurazione, quando invece il risultato non è conforme alle aspettative, è stata fatta una scoperta.

E voi conoscete altre storie del genere? Scoperte o invenzioni coadiuvate dal caso e/o dalla fortuna? Scrivetele nei commenti!