Fenomeni vegetali : un`introduzione

Peter Tompkins (1919 – 2007)
Agente segreto dell’OSS, ebbe un ruolo
di particolare importanza durante
l'occupazione nazista dell'Italia.
Lasciato lo spionaggio, ha scritto saggi
sulla Seconda guerra mondiale, il
Marcello
Sala i “misteri”
fascismo, l’occultismo,
dell’archeologia.
Autore di: Una spia a Roma, The secret
of Atlantis, Mysteries of the Mexican
Pyramids, La magia degli obelischi.
FENOMENI
VEGETALI
Christopher Bird (1928 –1996)
Ha prestato servizio nella Central
Intelligence Agency.
Autore di: La mano che indovina –
L'arte di cercare acqua, minerali ed
altre risorse naturali o qualunque altra
cosa smarrita, mancante o di cui si
abbia bisogno.
Marcello Sala
FENOMENI
VEGETALI
‘Fenomeno’:
dal greco phainomenon
= ciò che è manifesto
(il contrario di ‘segreto’)
Stefano Mancuso
Festival della Scienza di Genova 2011
L'utopia tranquilla delle piante
Conferenza di Stefano Mancuso
Le piante hanno comportamenti sofisticati ed evoluti,
una vita sociale meravigliosamente ricca e, in generale,
una affascinante complessità che per millenni
è rimasta sepolta sotto la loro apparente immobilità.
Charles Darwin
1862: On the various contrivances by which British and foreign
orchids are fertilised by insects
1868: The Variation of Animals and Plants under domestication
1875: Movement and Habits of Climbing Plants
1875: Insectivorous Plants
1876: The Effects of Cross and Self-Fertilisation in the
Vegetable Kingdom
1877: The Different Forms of Flowers on Plants of the Same
Species
1880: (with Francis Darwin) The Power of Movement in Plants
Stefano Mancuso
1880
Charles e Francis Darwin
Il potere di movimento delle piante:
«Non è una esagerazione dire che la punta delle radici,
avendo il potere di dirigere i movimenti delle parti adiacenti,
agisce come il cervello di un animale inferiore…»
(analogia piante animali = parentela)
Mancuso:
Certi movimenti richiedono coordinazioni cellulari
«Forse diamo troppa importanza ai neuroni.
In fondo sono solo cellule eccitabili»
Anche le piante hanno le loro cellule eccitabili
dietro la punta delle radici dove sono stati individuati livelli
insolitamente alti di attività elettrica e consumo di ossigeno
Segnalazioni lungo il floema
Le radici (anche di più piante) funzionano come una rete
«L’intelligenza è la capacità di risolvere problemi»
Non un cervello, ma «una sorta di intelligenza distribuita,
come quella di uno stormo di uccelli, o di un alveare»
Soggettività  soggetto–verbo-oggetto
(sostantivi  ‘sostanze’ , ‘cose’ , non relazioni)
video accelerato
«il fagiolo cerca un supporto per crescere…
sa dov’è il supporto… sta cercando di raggiungere …
a tutti i costi… sforzandosi… riesce a…
è lo stesso movimento che fa un uomo…
si vede proprio un’intenzionalità»
Quando Mancuso usa questo linguaggio, il pubblico reagisce così:
«… quest’ estate, quando sono andata in vacanza,
la Abutilon sul mio terrazzo si è offesa:
è stata bagnata da altre persone;
e poi, anche quando sono tornata,
per un bel po’ non ha fatto fiori…
mi ha tenuto il broncio…»
(Festival della scienza di Genova 2011)
Le domande sulle piante da cui è nato questo seminario:
Le piante sono consapevoli?
Esplorare le forme di vita vegetali può implicare qualcosa
rispetto al nostro modo di pensare la comunicazione?
‘’C’è voluto moltissimo pensiero per fare una rosa’’ (Bateson)
è soltanto una bella metafora o
è anche utile come metafora scientifica?
e, se sì, a quali processi (mentali) allude?
Le domande che facciamo o non facciamo:
La pianta pensa?
Il computer com’è fatto e come funziona?
e il computer?
e la bomba intelligente?
la bomba intelligente?
l’auto che posteggia da sé? e l’automobile che posteggia da sé?
e la pianta com’è fatta e come funziona?
...
Chi lo sa per lavoro
Chi lo sa perché
se lo è chiesto e
ha cercato la risposta
Chi usa comunque questi
oggetti e non se lo chiede…
… perché lo dà per scontato
Sappiamo come funziona il nostro
organismo e
il nostro gatto funzionerà come noi
un mollusco gasteropodo funzionerà
come noi
un anellide marino…
un tunicato…
un Symbion pandora…
un fungo
Ma davvero sappiamo
come funzioniamo noi?
A: «B, per favore, alza un braccio!»
Proviamo a ‘spiegare’ che cosa è successo:
Descrizione a livello 0:
A comunica una richiesta a B
B compie l’azione richiesta
Descrizione a livello sottostante:
A comunica a B la richiesta che B compia un’azione
B interpreta il messaggio come richiesta di compiere un’azione
decide di compiere l’azione richiesta
compie l’azione che ha deciso di compiere
Come fa A a esprimere una specifica ‘richiesta’?
Come fa B a ‘interpretare’ il messaggio come ‘richiesta’?
Descrizione a livello sottostante: …
Come fa A a compiere quella azione comunicativa (vocale)?
Come fa B a compiere l’azione richiesta?
Descrizione a livello sottostante: …
Come accade che…? (non soggetto che agisce ma fascio di relazioni)
Come fa B a compiere l’azione richiesta?
Le nostre rappresentazioni del comportamento, comprese le
leggi, partono dal presupposto che le persone siano consapevoli
di ciò che fanno e padrone delle proprie azioni
Esperimenti di
Benjamin Libet
1977
L'attività del nostro cervello relativa a un’azione comincia prima
del momento in cui noi decidiamo intenzionalmente di eseguirla
Che cosa significa questo?
Che cosa significa questo?
L'intenzionalità
ovvero la consapevolezza di
eseguire una certa azione
in risposta a
una volontà cosciente di agire
è una sorta di illusione perché segue e non precede le nostre azioni
Eppure noi assumiamo la ‘’finalità cosciente’’ come
struttura portante della ‘’metafora che noi siamo’’
che usiamo per interpretare il mondo
«Che cosa rimane se tolgo al fatto di alzare
il mio braccio il fatto che sia io ad alzarlo?»
(Ludwig Wittgenstein)
Ciò che si dà per scontato
Che cosa ″mangiano″ le piante?
è una domanda molto più banale, ma conosciamo la risposta?
Dalla metafora antropomorfica al linguaggio biologico:
come nelle piante viene soddisfatto il bisogno
di energia e di materiali strutturali
[che negli umani viene soddisfatto mangiando e respirando]?
assumendo dall’ambiente aria e acqua salata
(da cui si ricavano le sostanze
da cui viene sintetizzato lo zucchero
(da cui si ricavano tutte le altre sostanze
attraverso trasformazioni biochimiche))
e luce che fornisce l’energia iniziale
e respirando
Forse non è una faccenda così banale
Chi ripete convinto che le piante si nutrono
’’di acqua e sali minerali’’
difficilmente si chiede di che cosa si nutrono le piante
Credere di sapere blocca l’intenzione di conoscere
Il ‘sapere di non sapere’ innesca il processo
della conoscenza che per la scienza è:
 domanda  ricerca  ipotesi di risposta 
 istituzionalizzazione (validazione socializzazione)
 nuove domande
la domanda per la scienza:
perché accade ciò che accade?
per la biologia diventa:
- come funziona? (‘cause prossime’)
e, da quando Darwin ha inventato l’evoluzione,
- quale storia c’è dietro? (‘cause remote’)
All’inizio…
… Darwin
Inventa la fertilizzazione incrociata perché
alla luce dell’evoluzione è indispensabile
poi scopre l’eterostilia della primula
Inventa una falena che
impollini una specifica orchidea
perché la ‘selezione naturale’
produce coevoluzione
40 anni dopo viene scoperta
Xanthopan
morgani
praedicta
Angraecum sesquipedale
Charles Darwin, 1875,
Le piante insettivore:
Drosera rotundifolia: «Se un piccolo oggetto organico o inorganico
viene deposto al centro di una foglia, esso trasmette un impulso motorio
ai tentacoli marginali. Ne sono affetti prima quelli più vicini, che
lentamente si piegano verso il centro, poi anche quelli più lontani,
Drosera
finché ecco che tutti risultano flessi sopra l'oggetto»
Darwin: materia inorganica posta sulle foglie viene lasciata cadere,
mentre l'albume stimola la formazione di un fermento acido che lo
digerisce
Il vantaggio è che riesce a vivere in terreni acquitrinosi poveri di
azoto, assorbendolo direttamente dagli insetti anziché dal suolo
Darwin scoprí anche che, praticando un piccolo
intacco su una foglia di Drosera, soltanto una metà
della foglia resta paralizzata, come «un uomo dalla spina dorsale
fratturata, le cui estremità sono rimaste paralizzate»
‘Venere acchiappamosche’: pianta insettivora della stessa
famiglia della Drosera
Dionaea muscipula
Le reazioni della pianta sono talmente rapide che Darwin si
chiese se non c’entrasse l'elettricità, ossia qualcosa di analogo a
un impulso nervoso; ne discusse con un collega fisiologo, Burdon
Sanderson, che dimostrò che una corrente elettrica veniva
generata dalle foglie di Dionaea
Darwin: «Quando le foglie sono irritate, la corrente si propaga
alla stessa maniera che durante la contrazione
dei muscoli di un animale»
Charles e Francis Darwin, 1880 (Mancuso 2010),
Il potere di movimento delle piante:
Piantine di canaria in crescita esposte a luce fioca
senza/con cappucci o manicotti opachi o trasparenti
D. Chamovitz, Quel che una pianta sa, Cortina 2013
Inclinazione in
circa 3 ore
Che cosa si ricava dagli esperimenti dei Darwin?
La piantina cresce inclinata verso la fonte di luce (fototropismo)
La parte della pianta sensibile alla luce è l’apice (germoglio)
Fenomeno:
le piante si volgono
verso la fonte di luce
Spiegazione...?
La pianta volge le foglie verso la luce
- per raccogliere più luce per la fotosintesi
- per sopravvivere meglio
spiegazione finalista: la causa del comportamento materiale
è la rappresentazione dell’effetto
Questo cosa presuppone?
La pianta ha intenzione (Mancuso)  capacità di rappresentazione
la spiegazione finalista è antropomorfica
(‘’finalità cosciente’’ di Bateson)
Fenomeno:
le piante si volgono
verso la fonte di luce
Spiegazione...?
a1) le cellule del fusto si allungano
perché reagiscono a
un ormone (auxina) prodotto dal germoglio
a2) la luce inibisce la secrezione di auxina
a3) i fusti delle piante crescono di meno dalla parte illuminata
(meccanica)
facendo piegare la pianta
b) le piante le cui foglie si volgono verso la luce hanno
(funzionale)
maggiori probabilità di sopravvivere
Il comportamento della pianta è l’effetto di
un processo fisiologico materiale
Nella scienza idee diverse  linguaggi diversi
«… non è possibile perfezionare la scienza
senza migliorarne il linguaggio:
per quanto siano sicuri i fatti,
per quanto siano giuste le idee nate dai fatti,
essi traggono in errore se per essi
non esiste una espressione precisa.
Le nostre argomentazioni scientifiche spesso risultano
errate a causa della improprietà del nostro linguaggio.
Nella chimica la fantasia ha avuto una grande parte,
dalla fantasia sono derivati i nomi errati e le errate deduzioni»
(A.L. Lavoisier, 1787)
Non solo
idee diverse  linguaggi diversi (scienza)
ma linguaggi diversi  idee diverse
(insegnamento apprendimento)
Bateson ‘’apprendimento 3’’:
linguaggio naturalistico
pensiero scientifico
vs linguaggio finalistico
/
“animismo”
“… la vera causa che il fanciullo
cerca di porre a base dei fenomeni
è un’intenzione,
che sarà insieme
causa efficiente
e ragion d'essere
dell'effetto da spiegare”
Jean Piaget
Cambiamenti nell’ambiente  stimolo  reazione adeguata:
richiede una rappresentazione della causa dello stimolo?
… una valutazione delle conseguenze sulla propria sopravvivenza?
… una rappresentazione delle proprie possibilità di azione?
… una valutazione di vantaggio/svantaggio delle loro conseguenze?
… una decisione consapevole di agire?
…
Un impianto antincendio
ha queste facoltà?
No
eppure ha una reazione adeguata
a cambiamenti nell’ambiente
La ‘’finalità cosciente’’ umana come paradigma universale
‘‘La metafora che noi siamo’’ viene applicata a
organismi naturali e dispositivi tecnologici
(antropocentrismo epistemologico)
Gli umani hanno quelle facoltà, ma anche gli umani…
Riflesso pupillare
Stimolo sensoriale  reazione motoria
senza rappresentazione
Ci serve questa reazione?
È un vantaggio perché impedisce danni alla retina:
magia?
mistero?
intervento della Provvidenza?
l’orologio di Paley?
Biston betularia
«[…] supponi anche che trovassi per terra un orologio […]
Dev'essere esistito, in qualche tempo, e in questo o quel posto, un artefice,
o più, a mettere assieme comunque i pezzi dell'orologio, a fabbricarlo,
per lo scopo al quale effettivamente vogliamo risponda; egli, od essi,
hanno compreso la sua costruzione, e progettato il suo uso. […]
Ogni indicazione di ingegnosità, ogni manifestazione di design
che esistessero nell'orologio, esistono nelle opere della natura;
con la differenza, da parte della natura, di essere più grandi
e migliori ancora, ed in numero incalcolabile.»
William Paley, Teologia naturale, 1802
Gregory Bateson ‘pensare per storie’
• pertinenza
• contesto
• prima  dopo
causa  effetto
se effetto  causa  causa finale
(causa dell’azione è la rappresentazione del fine +
l’intenzione = ‘finalità cosciente’)
La fallacia di Paley
• l’orologio è un esempio non pertinente
• dà per scontato quello che vuole dimostrare:
che il contesto naturale è identico a quello tecnologico
• inverte il tempo: l’orologio è prodotto dall’uomo
la natura umana con le sue capacità tecnologiche
origina da, viene comunque dopo
quella degli animali suoi parenti di origine più antica
Perché i bovini accumulano grasso?
[...] l’esistenza di fabbricanti di candele di sego non
può indurre l’accumulo di grasso
(L’Origine delle specie, Abbozzo 1842)
[...] qui non c’è alcuna causa finale, ma deve essere effetto di
una qualche condizione delle circostanze esterne, risultato di
complicate leggi dell’organizzazione...
(video)
(Taccuino E 146, 1839)
Cade il vecchio argomento di un disegno nella natura secondo
quanto scriveva Paley, argomento che nel passato mi era sembrato
decisivo. Un piano che regoli la variabilità degli esseri
viventi e l’azione della selezione naturale non è più evidente
di un disegno che predisponga la direzione del vento.
(Autobiografia, 1876)
Riflesso pupillare:
stimolo sensoriale 
 reazione motoria
senza rappresentazione
Le cause prossime? ovvero:
qual è il funzionamento?
quali strutture
lo rendono possibile?
La domanda è ricorsiva
e la spiegazione può ‘scendere’
a livelli sottostanti
finché non si perde
la pertinenza della spiegazione
o può ’risalire’ alle cause remote
(‘che storia c’è dietro?’)
‘cause prossime’:
come funziona questo ‘comportamento’?
quali strutture lo rendono possibile ?
diversamente che nell’uomo
in organismi che non hanno nervi né muscoli?
e ‘cause remote’:
per ricostruire la storia evolutiva:
esseri viventi di origine molto antica
con strutture più semplici
hanno la capacità di reagire a stimoli esterni?
Escherichia coli si muove nel liquido grazie al
movimento a elica dei flagelli
Due tipi di moto:
- corse rettilinee nella direzione della
concentrazione crescente di zucchero
- dondolii se la concentrazione di zucchero decresce bruscamente
Come funziona?
La diminuzione di zucchero provoca (stimolo-reazione)
l’inversione del movimento a elica dei flagelli
 brusca perdita di
coordinazione dei flagelli
 arresto della spinta
direzionata  “dondolio”
Questo ‘comportamento’ in relazione all’ambiente
dà un vantaggio?
Il dondolio in risposta al venir meno dello zucchero
aumenta la probabilità di cambiare direzione
favorisce l’esplorazione
ovvero la ricerca di nuove possibili fonti di cibo
 aumenta la fitness
(probabilità di sopravvivenza-riproduzione)
 il carattere aumenta la sua frequenza
nelle generazioni seguenti
(= ‘si fissa’ per ‘selezione naturale’)
Tra cause prossime’:
‘come funziona?’
‘quali strutture lo rendono possibile?’
e ‘cause remote’:
‘che storia (evolutiva c’è dietro?’
cause funzionali:
‘quale vantaggio
in quel contesto ecologico
di relazioni con l’ambiente
ha innescato l’evoluzione di quel tratto?’
Alla fine… sempre Darwin
che ‘pensa per storie’
(primadopo – contesto - pertinenza)
Darwin ‘pensa per storie’
(prima  dopo – contesto - pertinenza)
Che storia c’è dietro le caratteristiche delle piante?
adattamenti alla vita sessile sono il risultato (non lo scopo)
dell’evoluzione delle piante
La ‘storia’ delle piante:
le caratteristiche che permettono di sopravvivere e
di riprodursi senza spostarsi da un luogo all’altro
hanno dato un vantaggio; perciò
se erano ereditarie, hanno aumentato la loro frequenza
attraverso le generazioni (= si sono evolute)
Tra queste caratteristiche quelle che
consentono di reagire a condizioni esterne
collegando la sensibilità all’attività
(movimento, produzioni biochimiche…)
Vite rampicante (25’’  5 giorni)
«Io sono convinto, Sir, che i viticci riescano a vedere»
(C. Darwin, lettera ad Asa Gray)
Darwin come Mancuso?
«Quando esploro quello che la pianta vede o annusa,
non sostengo con questo che la pianta abbia occhi oppure naso
(o un cervello che influenzi l’input sensoriale con l’emozione).»
«Le piante non hanno un sistema nervoso centrale; una pianta non ha
un cervello che coordini l’informazione per l’intero suo organismo.
Tuttavia le diverse parti di una pianta sono strettamente collegate tra di
loro, e le informazioni riguardanti la luce, le sostanze chimiche presenti
nell’aria e la temperatura vengono scambiate costantemente fra radici e
foglie, fiori e steli, in modo che il vegetale sia
nelle migliori condizioni nei confronti dell’ambiente.»
(Daniel Chamovitz, Quel che una pianta sa, 2013)
Spiegazione naturalistica vs antropomorfica
Come funziona l'attorcigliamento?
quali strutture lo rendono possibile?
La parte interna del fusto cresce meno di quella esterna
come nel fototropismo, ma qui
lo stimolo inibente non è la luce ma il contatto
(tigmotropismo)
In questa reazione contatto  inibizione della crescita
quale vantaggio per le piante?
Le piante dotate di questa caratteristica possono elevarsi
risparmiando rigidi tessuti di sostegno
 essendo ereditario il carattere aumenta la sua frequenza
attraverso le generazioni (‘selezione naturale’)
Darwin: le specie il cui fusto si avvolge intorno al sostegno sono
antenate di quelle dotate di viticci
Quel carattere che storia ha dietro?
In origine la possibilità di rallentare la crescita (in altezza)
in condizioni sfavorevoli come forte vento pioggia o neve
(‘effetto crinale’)
E prima ancora?
Circumnutazione
Darwin: tutte le piante, anche le più antiche e semplici,
lo fanno, anche se con traiettorie e tempi diversi
È un movimento di base a funzione esplorativa (vantaggiosa)
da cui derivano fototropismo e tigmotropismo dei fusti
e gravitropismo delle radici
D. Chamovitz,
Quel che una pianta sa,
Cortina 2013
Tracciato ottenuto da C. Darwin
segnando su una lastra di vetro
la posizione dell’estremità di
una pianta di cavolo selvatico
nell’arco di 11 ore
«È quando riconosciamo le operazioni della Creatura
nel mondo esterno che abbiamo la sensazione
della ‘bellezza’ o della ‘bruttezza’…»
«… se avete il coraggio di cominciare a osservare
il mondo attraverso un’epistemologia biologica,
v’imbatterete in concetti che i biologi non vedono
neppure. Incontrerete la bellezza e la bruttezza.
Queste potrebbero essere componenti reali
del mondo in cui voi vivete da creature viventi.»
(Gregory Bateson)
Charles Darwin, 1862, I vari espedienti mediante i quali le orchidee
vengono impollinate dagli insetti:
«Non potete rendervi conto di quanto mi sono divertito con le orchidee…
Che meravigliose strutture! … La bellezza dell'adattamento di questa o
quella parte non mi sembra che abbia paragoni …
Sono quasi impazzito di fronte alla ricchezza delle orchidee …
Felice colui che ha effettivamente visto sciami di api volare intorno
a una Catasetum con il dorso cosparso di polline!».
«La bellezza naturale, per Darwin,
non è soltanto un fatto estetico:
essa rispecchia sempre
funzionalità e adattamento in azione.»
(Oliver Sacks)
Come funziona - quali strutture lo rendono possibile –
che storia c’è dietro:
capire il linguaggio della ‘’Creatura’’
vs ‘’l’errore di Cartesio’’
che separa e contrappone l’arte e la scienza
Marcello Sala
FENOMENI
VEGETALI