Tempo biologico

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Luigi Campanella, ex Presidente SCI

Il concetto di tempo ha da sempre affascinato sia gli addetti ai lavori scientifici che i non addetti; la ragione di ciò sta da un lato nell’immanenza del suo trascorrere sulla vita di tutti noi, e dall’altro nel contrasto aperto fra dimensioni così diverse, pure tutte vicine alla nostra realtà.

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Tale contrasto è particolarmente vivo nel confronto fra fenomeni e processi legati alla dinamica biologica.
La comparsa e lo sviluppo della vita sul nostro pianeta, le trasformazioni e gli adattamenti ambientali del mondo animale e vegetale, lo stesso tempo che intercorre dal concepimento alla nascita sono processi caratterizzati da ordini di grandezza temporali molto diversi (100, 1000, 1000000 anni).
Ma proprio questa varietà rappresenta quasi un’occasione per la definizione di una scala di tempo dotata di differenti unità di misura da utilizzare di volta in volta in funzione del tipo di fenomeno a cui si vogliono applicare. Lo stesso suolo su cui ci appoggiamo è il risultato del processo pedogenetico che parte dalle rocce e dai
minerali e giunge al terreno nel senso comune del termine attraverso processi di natura chimica (ossidazioni, riduzioni, precipitazioni, complessazioni, reazioni acido-base), fisica (pioggia, grandine, neve, vento) e biochimica (enzimi, microrganismi). Queste reazioni sono regolate da cinetiche ben precise che fissano i tempi di rinnovamento dei suoli, di correzione delle condizioni di fertilità di un terreno, di durata dei cicli produttivi naturali. Ma se si pensa che lavelocità di queste reazioni dipende dalla temperatura si conclude cheanche queste unità di misura sono soggette a differenze di entità aseconda delle condizioni ambientali. È questo uno dei limiti del tempo biologico, ma non solo.

Si immagini un processo che porti ad un sistema dello stato A allo stato B attraverso differenti meccanismi; per potere, attraverso una misura quantitativa di B, dedurre il tempo intercorso è necessario conoscere quale delle vie di trasformazione è stata seguita.

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Gli stessi grandi eventi astronomici, moti di rotazione, di rivoluzione, di traslazione, precessioni producono effetti temporali costanti e riproducibili, ma spesso difficilmente riconducibili ad eventi misurabili: si pensi ad esempio alla notte ideale di 12 ore(contro le 12 ore di giorno), ed a quella reale, magari articainvernale di circa 22 ore, a quella estiva di Capo Nord praticamente di qualche decina di minuti. Ed analogamente si pensi ai processi di trasformazione degli inquinanti smaltiti nell’ambiente: i tempi di dimezzamento (è questo un concetto che ritorna spesso nelle scienze fornendo altrettante occasioni di dimensionamento del tempo) rappresentano l’entità del tempo richiesto per ridurre del 50% la concentrazione iniziale; ma anche in questo caso si possono osservare per la stessa sostanza tempi sostanzialmente diversi a seconda delle condizioni sperimentali (pH, carica batterica e, limitatamente ai casi di fotodegradazione, intensità luminosa).

I tempi al di là di questi limiti sono stati utilizzati per la prima misura del tempo trascorso. L’archeometria è la proiezione di questa metodologia ai beni archeologi e culturali. Tale misura si può alternativamente basare sul decadimento degli isotopi radioattivi del carbonio, sulla racemizzazione dei composti organici otticamente attivi, sulla produzione di alcuni isotopi ottenuti a partire da altri
attraverso reazioni nucleari, sulla comparsa di alterazioni molecolari connesse con processi ossidativi (si pensi alla carbossilazione dei materiali cellulosici) o alla idrolisi della lignina.

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La dendrocronologia misura l’età degli alberi sulla base dei cicli di vita rivelabili dall’osservazione dei cerchi concentrici di una sezione ortogonale all’asse verticale dell’albero. Ciò consente studi sulle capacità di sviluppo delle differenti specie vegetali programmandone l’insediamento in funzione delle finalità.

TempiStoriciTempiBiologici
Si è finora soprattutto centrata l’attenzione sul tempo biologico inteso come “lungo” nell’accezione umana, cioè se confrontato con il tempo medio della nostra vita. In effetti si conoscono tempi biologici capaci di fornire indicazioni sui fenomeni e processi che si sviluppano in lassi di tempi “brevi” rispetto al tempo della vita umana. I nove mesi della gestazione, le 24 ore del giorno, il periodo di oscillazione di un cristallo di quarzo, l’alternarsi trimestrale delle stagioni, la comparsa o scomparsa dei colori nelle reazioni chimiche oscillanti, i cicli di respirazione dei microrganismi, i periodi di alcuni fenomeni periodici come il battito delle ali di alcuni insetti, le oscillazioni di un ‘onda sonora, il ciclo termico del corpo umano, i cicli cellulari. L’orologio biologico è un ciclo stimolante: in un’epoca in cui per validare e valorizzare il dato scientifico sperimentale, si cercano riferimenti materiali, sia tematici che procedurali, disporre di standard biologici è certamente di fondamentale interesse.

Un riferimento è infatti un sistema caratterizzato da valori che possono essere assunti per veri e che se misurali, perciò, consentono di evidenziare eventuali disfunzioni nella strumentazione ed eventuali errori metodologici.
Questo approccio non viene formalmente applicato visto che la qualità di una misura richiede come riferimento uno standard che sia costante nel tempo e nello spazio. E questo, come abbiamo visto, non è possibile per molti dei tempi biologici; in pratica però esso lo è in quanto nella comune accezione della vita di tutti i giorni avviene proprio il contrario: sono proprio questi fenomeni, di durata
accuratamente nota, a consentire la valutazione di tempi percepiti, ma che non possono con certezza essere valutati.

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Un altro aspetto del fascino esercitato dal concetto di tempo deriva dal fatto che ad esso è correlato uno spazio percorribile ad una certa velocità. La difficoltà in cui spesso la nostra vita è costretta a scorrere è sovente proprio determinata da un lato dalla mancanza di spazi alternativi e dall’altro dalla progressiva riduzione degli spazi percorribili nei tempi a disposizione, a causa della diminuzione della
velocità, limitata in modo massiccio dai condizionamenti negativi che derivano dallo stesso sviluppo e dal consumismo sfrenato con cui spesso viene interpretato.

 Le mancanze di spazi hanno un risvolto biologico chiaro: progressiva scomparsa delle zone libere, delle aree verdi, degli spazi che non possono essere interpretati in chiave economica tradizionale, dimenticando che economia vuole anche dire
qualità della vita, salute dei cittadini, sicurezza sociale.
Le considerazioni spazio temporali sono in questi ultimi anni state applicate a problemi planetari di grande interesse. Si ricordi per tutti, la valutazione di impatto ambientale che obbliga a valutare, ai fini del risultato richiesto, bilanci energetici temporali, consumi unitari, smaltimenti energetici per unità di tempo. Il tempo biologico ha finito quindi per sposarsi e confrontarsi con il tempo ecologico
inteso come lasso di tempo necessario per poter misurare variazioni della qualità dell’ambiente a seguito di attività produttive ed industriali naturali o indotti. Da tale confronto emergono indicazioni preziose sulle iniziative da assumere ai fini di una minimizzazione del danno ambientale e del rapporto costi/benefici, inserendo fra tali benefici quello della qualità ambientale, spesso dimenticata perché
ritenuta incommensurabile.

One thought on “Tempo biologico

  1. Il tempo affascina, mi affascina. Recentemente ho letto l’ultimo libro di Prigogine, La fine delle certezze, Bollati Boringhieri. Sembra che i vari tentativi della fisica di liberarsi del tempo, dell’idea stessa del divenire al centro della nostra comprensione della natura, di dimostrare che l’irreversibilità è illusione, siano destinati a fallire. La freccia del tempo non è fenomenologica, ma insita in tutte le cose, anche nei fenomeni quantici, e la vita (il tempo biologico) ne è figlia. Henri Bergson scrive: «a che cosa serve il tempo? … Il tempo è ciò che impedisce che tutto sia dato simultaneamente. Esso ritarda, o piuttosto è ritardo. Dev’essere dunque elaborazione. Non potrebbe essere perciò il veicolo della creazione e della scelta? La sua esistenza non potrebbe dimostrare che c’è indeterminazione nelle cose?» la fisica (es. Gell-Mann) tenta di farci abbandonare il realismo: sarebbe la nostra informazione carente sui sistemi complessi a farci percepire processi irreversibili e, dunque, la freccia del tempo sarebbe illusoria. Dunque, scrive Prigogine nel rifiutare questa impostazione, «saremmo padri del tempo anziché figli dell’evoluzione». Personalmente credo che, invece, parlando della realtà oggettiva, non vi sia nulla di più manifesto ed oggettivamente reale dell’evoluzione. Il massimo del realismo: l’evoluzione sarebbe perfettamente reale anche senza che ci fossimo noi ad osservarla. Allora, se il tempo esiste come motore dei sistemi evolutivi e creativi, non può smettere di esistere nel regolare i processi microscopici. Il programma di Prigogine, anche se non realizzato, indica come plausibile questa nuova direzione della fisica.
    Detto ciò, perché nonostante la relatività, nonostante vediamo solo lo svolgersi di processi e di velocità, continuiamo a vedere il tempo come qualcosa che scorre costantemente e indipendentemente da tali processi? Ciô che chiamiamo tempo non è allora solo un parametro ordinatore – convenzionale – di processi irreversibili che scandiamo con il ticchettio di un processo ciclico? Se si prova ad astrarre il tempo dai processi, come anche mostrato dalla relatività ristretta, si ottiene un nonsenso. Non ha senso dire “se tutto ciò che accade nell’universo di punto in bianco si mettesse a farlo a velocità mille volte superiore, compresa la propagazione della luce, non ci accorgeremmo della differenza”. Non abbiamo alcun modo per misurare il flusso del tempo che sia indipendente dall’osservazione di qualche fenomeno evolutivo o ciclico. Si ricava che la “rapidità con cui fluisce il tempo”, il ritmo o ticchettio dell’universo”, non esiste. La sola realtà, irriducibile, sono i processi e le loro rapidità, che sono comparabili.

    Alfredo Tifi

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