Riflessioni aggiuntive sugli studi di Giorgio Piccardi.

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. A 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 quest'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, così 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 ad 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, così 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 sostanzialmente 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 fù 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 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 rigenerare 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, così 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, così 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, così 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 riconoscibilità 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.

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Paolo Manzelli
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Università degli Studi di Firenze