Storia della scienza A

Storia della scienza
per le lauree triennali
Prof. Giuliano Pancaldi
2011-12
Modulo 1
Un motto per descrivere lo spirito di questo corso?
Potrebbe essere una frase del Nobel per la fisica Richard Feynman (USA, 1918-1988):
“Dalla scienza dovete imparare che si deve dubitare degli esperti.
In effetti si potrebbe dire che la scienza presuppone l’ignoranza degli esperti”.
“Learn from science that you must doubt the experts. As a matter of fact … science is the belief in
the ignorance of experts” (Richard P. Feynman, 1966)
Ma qualcuno in aula, negli anni passati, ha proposto invece questo slogan:
“La scienza è l’inconsapevole voce del metafisico.”
E qualcun altro ha suggerito un’altra frase di Feynman:
“La religione è una cultura basata sulla fede; la scienza è una cultura basata sul
dubbio.”
A proposito di scienza e dubbi, un altro scienziato, questa volta biologo, Lewis Wolpert,
ha fatto questa osservazione molto intrigante per noi che apparteniamo al pubblico della
scienza:
"La scienza non può che essere provvisoria, ... ma il pubblico ha bisogno di certezze"!
Altri slogan saranno benvenuti nel corso di queste lezioni e alla fine li riesamineremo
tutti alla luce di quello che avremo imparato.
Il programma d’esame
Uno sguardo al programma, cioè alle letture che dovrete fare, a come organizzeremo le
ore di lezione e come dovrete organizzarvi per preparare l’esame.
Ecco il programma: è diviso in due parti.
Parte Prima (6 crediti):
“Da Darwin al Progetto Genoma Umano”
L’argomento della prima parte del corso – le lezioni del mese di febbraio – sono i 150
anni circa di storia della biologia che vanno dalla pubblicazione della teoria di
Darwin (1859), alla prima mappa del “genoma umano” (2001), fino ad alcune
riflessioni di questi ultimi anni sulla opportunità di ripensare il concetto di gene e i
fattori principali dell’evoluzione.
Libri e materiali da studiare per la prima parte del corso:
1. I quindici moduli didattici disponibili gratuitamente in Internet (vedi sotto): tracciano
una storia dell’evoluzionismo in biologia da Darwin a oggi. Gli ultimi moduli riassumono
le tesi di un’autrice che offre una visione filosofica spregiudicata degli sviluppi recenti
della genetica: Evelyn Fox Keller.
2. Paola Govoni, Che cos’è la storia della scienza (Carocci, 2011).
Chi vuole approfondire la figura di Darwin e l’origine delle sue idee può leggere il
monumentale libro di A. Desmond e J. Moore, Vita di Darwin (Bollati Boringhieri,
2009): si legge come un romanzo e sembra pensato per un film.
Ma saranno le lezioni e i moduli didattici di cui diremo tra un attimo ad aiutarvi a
preparare la prima parte dell’esame.
Oltre a raccontarvi gli episodi più importanti della storia dell’evoluzionismo negli ultimi
150 anni, cercheremo di fissare insieme le informazioni essenziali che deve conoscere
sull’argomento ogni persona colta – e dunque a maggior ragione uno studente
dell’Università di Bologna.
I moduli didattici
Per questo costruiremo insieme i moduli didattici della prima parte del corso. Questi
appunti vi permetteranno, durante le lezioni e alla fine, di ripassare le informazioni
essenziali e di prepararvi per l’esame.
Abbiamo a disposizione uno strumento informatico per fare insieme questi moduli
didattici. Lo trovate all’indirizzo:
www.moodle.unibo.it/
Per accedere dovete usare il vostro indirizzo e la password di unibo.
Al momento dell’iscrizione vi chiederanno la password del corso, che è:
lifeitself
Se siete “allergici” alle nuove tecnologie – è vostro diritto – potrete stampare questi
moduli, o farvi aiutare da qualche amico a stamparli, e usare le pagine stampate come le
fotocopie di una volta, ma perderete l’interattività e diverse altre cose interessanti.
A quell’indirizzo Internet troverete – aggiornati ogni settimana – i materiali che avremo
intanto esaminato e discusso.
Ci troverete anche, se vorrete, dei materiali che fornirete voi stessi perché vi sembrano
utili per inquadrare, completare o correggere quel che diremo a lezione. Ma di questo
riparliamo tra un attimo.
Un secondo obiettivo della prima parte del corso
Il corso si propone anche un secondo obiettivo: portare lo studente a porsi delle domande,
documentate e critiche, sul ruolo della scienza e della tecnica nel mondo contemporaneo,
a cominciare naturalmente dai temi che tratteremo a lezione.
Per esempio, le teorie evoluzionistiche di cui ci occuperemo sono tuttora parte della
cultura e – inutile nasconderselo – anche delle ideologie, della politica, dei delicati
rapporti tra scienza e religione.
E’ meglio essere consapevoli di queste implicazioni attuali piuttosto che ignorarle.
E’ una delle consapevolezze che ci permettono di “mettere in discussione” le conclusioni
degli esperti, una procedura che è fondamentale per il procedere della scienza: ricordate il
motto di Feynman che abbiamo adottato per il corso?
Se vorrete – come spero – potrete fare voi stessi un certo numero di relazioni su questi
temi controversi. I materiali che presenterete per la discussione saranno anch’essi
inseriti tra i materiali del corso in rete, se lo desiderate.
Non è difficile fare qualche esempio dell’“attualità” e delle controversie associate
all’evoluzionismo:
Il 12 febbraio di ogni anno qualcuno celebra il “Darwin day”. Darwin in effetti era nato il
12 febbraio 1809 (morì nel 1882).
Ecco alcune testimonianze di questa celebrazione, che ci aiutano a capire chi è interessato
ai temi di cui ci occuperemo durante il corso e perché.
Questa è la prima pagina del sito dei promotori inglesi e americani del Darwin day:
http://www.darwinday.org/events/
Vi trovate l’elenco di celebrazioni previste in tutto il mondo. Tra quelle italiane,
solitamente si trovano quelle organizzate da un’associazione che si chiama: UAAR Unione degli Atei e degli Agnostici Razionalisti (http://www.uaar.it/)
La stessa associazione ha organizzato diversi avvenimenti negli ultimi anni.
Potete trovare aggiornamenti su questo tipo di iniziative – e su molte altre cose collegate
all’evoluzione – nel “portale dell’evoluzione” italiano a questo indirizzo:
http://www.pikaia.eu/
Un punto di vista molto diverso da quello dell’UAAR è stato espresso, per esempio, dai
cattolici inglesi di The Tablet, http://www.thetablet.co.uk/article/1027 , il 6 agosto 2005.
Si riassume in questa vignetta, che era in copertina:
Dio “tende la mano” a Darwin, senza che ci sia bisogno di interpretare l’evoluzione
biologica come un “disegno intelligente” voluto dal Creatore, come vorrebbero altri.
La teoria dell’evoluzione, compreso il carattere contingente dell’evoluzione darwiniana
(ne riparleremo), sarebbe compatibile con la tradizione cristiana. Questa posizione di The
Tablet nel 2005 veniva appoggiata ad alcune dichiarazioni del cardinale Ratzinger, ora
papa Benedetto XVI. Del resto, il Vaticano nel 2009 ha organizzato un grande convegno
sull’evoluzionismo.
Ma su questi temi ovviamente torneremo, affrontandoli più a fondo e da punti di vista
diversi, con l’aiuto anche delle vostre relazioni e la vostra partecipazione al
“forum” che trovate a vostra disposizione nel sito del corso.
Una prova scritta di valutazione alla fine della prima parte del corso
e il resto dell’esame
Alla fine della prima parte del corso (dopo 30 ore di lezione) sarete invitati a fare una
prova scritta di valutazione: una decina di domande con brevi risposte.
La prova sarà seguita da un incontro in cui potrete discutere e “difendere” (o
correggere!) le vostre risposte.
Per chi ha un esame da 6 crediti questa prova scritta è anche la valutazione finale.
Per gli altri sarà una verifica di “metà percorso”. Alla fine delle lezioni (per loro, altre 30
ore) saranno “intervistati” sulla seconda parte del corso, descritta qui sotto, e con questa
intervista si concluderà l’esame.
Parte seconda
(+ 6 crediti), per chi ha un esame da 10-12 crediti:
“La musica della vita”
La seconda parte del corso è dedicata a un ripensamento della biologia contemporanea
che viene proposto dalla nuova “biologia dei sistemi” (“systems biology”).
Prenderemo spunto per questo da un libro – divulgativo ma non troppo – di Denis Noble,
La musica della vita. La biologia oltre la genetica (Bollati Boringhieri 2009).
In questa seconda parte del corso le vostre relazioni – su temi che sceglieremo insieme –
avranno ancora più spazio.
Ora introduciamo:
IL NOCCIOLO DELLA TEORIA DARWINIANA
DELL’EVOLUZIONE
Il problema che si pone Darwin alla fine degli anni Trenta
dell’Ottocento, attraverso un esempio particolare: le tartarughe delle
Galapagos:
(Frank J. Sulloway)
Le tartarughe dell’isola di Chatham (a sinistra) hanno il carapace leggermente curvo;
quelle dell’isola di Hood (a destra) lo hanno accentuatamente curvo o a “sella di
cavallo”.
Ogni buon naturalista deve classificare queste tartarughe come due specie diverse. E del
resto gli abitanti delle isole sanno dire, dalla forma del carapace, da che isola
provengono le diverse tartarughe.
Come si spiegano queste differenze?
Questo è uno dei problemi centrali che si pose Darwin una volta tornato a Londra dal suo
viaggio intorno al mondo e che lo portarono a una nuova teoria dell’evoluzione biologica.
Individuato il problema, Darwin argomentò più o meno come segue:
Il “creazionista” – una figura in parte fittizia, su cui torneremo con molte precisazioni –
secondo Darwin deve ammettere che Dio ha creato una specie diversa di tartarughe per
ogni isola delle Galapagos.
E’ convincente questa spiegazione sul piano scientifico?
Darwin, nel corso degli anni Trenta dell’Ottocento, pensa sempre più che questa risposta
non sia soddisfacente.
Alcuni vecchi naturalisti d’altra parte, in particolare il francese Lamarck – anche su di lui
torneremo – avevano sostenuto all’inizio dell’Ottocento che le differenze tra le specie
potevano essere prodotte da differenze nell’ambiente e nel clima in cui vivono.
Ma come si può applicare questa idea di Lamarck alle tartarughe delle Galapagos, che
vivono in ambienti molto simili – alla stessa latitudine – su isole separate solo da un
piccolo braccio di mare che possono attraversare facilmente?
Dal settembre del 1838, e poi pubblicamente nella sua opera più famosa – l’Origine delle
specie, pubblicata nel 1859 – Darwin propone una nuova teoria per spiegare la
graduale trasformazione delle specie, come le due diverse specie di tartarughe delle
Galapagos.
Secondo la teoria della selezione naturale di Darwin:
1. In natura nascono più individui di quanti possono trovare cibo per
sopravvivere.
(Questa, come vedremo, era un’idea che gli economisti del tempo di Darwin
ricavavano dallo studio delle popolazioni umane; Darwin la estese a tutte le
popolazioni viventi: ci torneremo).
2. In queste condizioni deve esserci tra tutti gli esseri viventi una “lotta per la vita”
(“struggle for life”; torneremo anche su questo).
3. Nella riproduzione si assiste a un “rimescolamento” delle caratteristiche dei
genitori: ogni individuo è un po’ diverso dall’altro. Inoltre, nella riproduzione
c’è una piccola ma costante fonte di variazioni o di nuove caratteristiche, che
distinguono sempre un poco i figli dai genitori.
( NB1: La scienza della genetica come la conosciamo oggi nasce dopo Darwin.
NB2: Le variazioni secondo Darwin vanno in tutte le direzioni possibili: non si
producono solo quelle di cui “c’è bisogno” per la sopravvivenza; vedi sotto,
punto 4 ).
4. Nella “lotta” troveranno più cibo, vivranno più a lungo e lasceranno più
discendenti gli individui che, nascendo, possiedono alcune caratteristiche o
variazioni che risultano per qualsiasi ragione vantaggiose per la
sopravvivenza.
5. Così, nel giro di qualche generazione, saranno più numerosi gli individui che
discendono dagli individui con le caratteristiche risulate vantaggiose nella lotta
per la vita: la specie si trasforma e nuove specie si formano a partire dalle
specie precedenti.
Secondo questa teoria le tartarughe dell’isola di Hood hanno il carapace a sella di
cavallo perché su quell’isola – più piccola delle altre e con un microclima più secco –
le tartarughe non trovano abbastanza cibo al livello del terreno, mentre possono
cibarsi brucando gli arbusti più alti di un cactus che vi si trova abbondante.
Per cause interne al processo riproduttivo e non ben conosciute ai tempi di
Darwin, in quella popolazione di tartarughe devono essere nati individui con il
carapace più ricurvo del solito in corrispondenza del collo, che potevano quindi alzare
il collo più degli altri.
Poiché gli individui con questa caratteristica hanno trovato cibo più facilmente degli
altri, sono vissuti più a lungo e hanno lasciato più discendenti. Con il tempo le
caratteristiche della popolazione della specie che abita l’isola di Hood sono cambiate.
Così una nuova specie si è formata a partire da una più antica.
NB1: Darwin non dice che il carapace si è trasformato “per permettere alle
tartarughe di mangiare di più e sopravvivere meglio”. Questo sottintenderebbe che
vi è un “progetto” o uno “scopo” in natura; un’idea, di derivazione religiosa, cui
Darwin è contrario.
NB2: Darwin non dice neppure che le tartarughe dell’isola di Hood hanno
trasformato il loro carapace perché, per molte generazioni, si sarebbero sforzate di
raggiungere le parti più alte e nutrienti di quel cactus. Questa è la vecchia idea
dell’evoluzionista pre-darwiniano Lamarck (1744-1829), che Darwin respinge.
Secondo Darwin, se non fossero nate a un certo punto – per ragioni interne al
processo della riproduzione [punto 3 della teoria] e indipendenti dall’ambiente –
delle tartarughe con il carapace più curvo, non si sarebbero mai formate tartarughe del
genere.
L’organismo dunque, secondo Darwin, non risponde direttamente all’ambiente, ma
solo indirettamente, attraverso il meccanismo della selezione naturale [punti 3, 4 e 5
della teoria].
Questa è la teoria della “selezione naturale” come Darwin la concepisce tra il
1838 e il 1859. In seguito preciserà e cambierà alcune delle sue idee, ma non
rinuncerà mai al nocciolo della teoria.
Questa teoria – con molte precisazioni e correzioni – è ancora oggi la teoria
dell’evoluzione biologica accettata dalla maggior parte degli scienziati.
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