Anno 7 - N. 20/ 2008

L’ORIGINE E IL CICLO della energia vitale

"Sono già morto minerale e divento pianta Sono morto pianta e mi sono elevato ad animale Sono morto animale ed ora eccomi uomo"

Si prospetta l’ipotesi che la luce nella fotosintesi clorofilliana trasformi l’azoto nell’isotopo radioattivo del carbonio liberando energia atomica

di Vittorio Macchi e Giovanna Macchi

In un recente libro intitolato “L’Anima e il suo destino” (ed. Cortina), Vito Mancuso, professore di Teologia moderna e contemporanea al S. Raffaele di Milano, paragona l’Anima ad una energia. Pur nel lodevole intento di armonizzare il pensiero scientifico laico con la dottrina religiosa, l’Autore suscita dissensi sia in campo laico che cattolico. Si veda l’articolo, pervaso di fine ironia, di Boncinelli sul Corriere della Sera del 4 gennaio 2008 e la critica del gesuita Padre Giandomenico Mucci su Civiltà Cattolica. Tuttavia lo scritto di Mancuso ha il merito di riferirsi all’Energia Vitale, quella forza misteriosa che permette il verificarsi delle infinite reazioni chimico-fisiche indispensabili al fenomeno Vita.
Fin dalle età più antiche, tale Energia ha dato molto da pensare a filosofi e scienziati. Definita come “vis naturalis” era considerata dai filosofi classici dell’epoca greco-romana di natura extrasensoriale e quindi non indagabile con la percezione. In realtà già nell’antico Egitto si era giunti ad una concezione razionale e cioè che la fonte dell’energia fosse il cibo. Questo spiega l’usanza rituale di cospargere col cibo le tombe dei defunti. Non spiegava, però, l’origine dell’energia contenuta nel cibo. La risposta venne data più di tremila anni dopo.

Nel 1700 i primi chimici si accorsero che un vegetale verde posto sotto una coppa di vetro e colpito dalla luce solare sprigiona un principio gassoso atto a mantenere accesa una candela o in vita un piccolo animale posto sotto la stessa coppa. Tale sostanza venne riconosciuta essere l’ossigeno e solo nella seconda metà dell’800 fu chiaro che derivava dalla scissione dell’anidride carbonica (CO2) dell’atmosfera per azione della luce sulla clorofilla del vegetale. Il fenomeno, come noto, è quello della fotosintesi clorofilliana che è fondamentale per la Vita non solo in quanto libera l’ossigeno, ma soprattutto perché conferisce al carbonio una eccezionale capacità di sintesi atta a dare origine, combinandosi con l’idrogeno, l’ossigeno e l’azoto, con doppi, tripli legami o forme cicliche, a tutte le sostanze del mondo organico e quindi alla Vita.

Il cloroplasto, cioè il corpuscolo endocellulare in cui avviene questo fondamentale processo, è presente solo nelle parti verdi dei vegetali. Attualmente, almeno nel nostro Pianeta, le grandi aree coperte da foreste e praterie, grazie alla fotosintesi clorofilliana, trasformano grandi quantità di anidride carbonica, sostanza inorganica, in materia organica.

Per comprendere meglio questo fenomeno dobbiamo riflettere su quanto conosciamo sulla natura e proprietà della luce, sulla struttura e meccanismi d’azione del cloroplasto e sulla composizione del nucleo atomico del carbonio.

La Luce

Dal momento che la fotosintesi può essere attivata anche dalla luce artificiale, è improbabile che dipenda da particelle provenienti dal sole, come per esempio i neutrini.
Circa la natura della luce molto si è discusso. Dopo che Newton nel 1600 ne aveva supposta la natura corpuscolare, in contrapposizione con il contemporaneo Huygens che invece ne sosteneva la natura ondulatoria, Maxwell nel 1873 assimilò la natura della luce a quella delle onde elettromagnetiche. In effetti la luce si comporta come onde in alcuni esperimenti e come formata da corpuscoli in altri. Uno scienziato la paragonò con ironia ad una donna volubile. Dall’inizio del ‘900, dopo la formulazione della Teoria Quantistica ad opera di Max Planck, la luce viene interpretata come uno sciame di fotoni che si propagano in modo ondulatorio con onde di frequenza diversa secondo lo spettro dei colori. La diffusione avviene in modo probabilistico. Questa idea sembrò assurda ad Einstein e lo spinse ad abbandonare la teoria quantistica a cui aveva aderito, dicendo che “Dio non gioca ai dadi”. Il fisico Bohr di rimando gli rispose che “è inutile dettar leggi a Dio”.

Importante ai nostri fini sono i rapporti tra elettroni e fotoni. Il fisico Feynman nel suo libro “QED. La strana teoria della luce e della materia” (ed. Adelphi 2003) si limita ad affermare che un elettrone può assumere o dimettere un fotone variando la potenzialità.
I rapporti tra fotoni ed elettroni sono, inoltre, alla base del fenomeno fotovoltaico in cui i fotoni strappano, per così dire, gli elettroni dai metalli per formare correnti elettriche, fenomeno studiato da Einstein. Che un processo simile possa avvenire, almeno, in parte anche nella fotosintesi è stato dimostrato da recenti ricerche svolte al M.I.T. di Boston dove si è notato che illuminando dei vegetali si ricavano delle deboli correnti elettriche, battezzate come “elettricità dagli spinaci”. Tali correnti sono però troppo deboli per avere azioni di rilievo nella fotosintesi.

Probabilmente sapremo qualcosa in più sulla natura e i comportamenti della luce quando avremo nozioni sulle enormi quantità di energia e materia mute, cioè non percettibili dai nostri sensi. I fisici hanno calcolato che queste sono circa nove volte maggiori di quelle note.

Poiché la luce è energia ci si può riferire alla nota Equazione di Einstein: E = m x c2 che indica l’equivalenza tra l’energia (E) e la materia (m) moltiplicata per il quadrato della velocità della luce (c2). Dall’equazione si desume che si ottiene una quantità molto elevata di energia dalla trasformazione di una piccola quantità di materia perché questa quantità viene moltiplicata per il quadrato della velocità della luce che è un numero … astronomico.

Il Cloroplasto

Questo organulo ha una struttura riconducibile ad un otricolo la cui parte interna è suddivisa da creste e sepimenti in piccoli compartimenti in cui oltre alla clorofilla si trovano metalli quali il magnesio, il ferro e il rame, enzimi e citocromi atti al trasporto degli elettroni.

Come già ricordato, per effetto della luce, il cloroplasto separa l’ossigeno dall’anidride carbonica e fa acquisire al carbonio isolato una potenzialità metabolica molto elevata.
è singolare il fatto che il cloroplasto sia di esclusiva pertinenza dei vegetali. Questo fa sì che gli animali per procurarsi carbonio “attivato” indispensabile per il metabolismo vitale debbono nutrirsi sia direttamente (gli erbivori) che indirettamente (i carnivori) di vegetali.
I vegetali crescono e si sviluppano assorbendo sostanze dal terreno mentre gli animali per acquistare la mobilità hanno dovuto rinunciare alle radici e quindi alla capacità di nutrirsi con le sostanze del terreno.
Si può quindi ipotizzare che perché avvenga la fotosintesi sia necessaria una sostanza tratta dal terreno. Qualche ipotesi sulla natura di questa sostanza può essere desunta dalla composizione del nucleo del carbonio.

Il Carbonio

Il nucleo dell’atomo del carbonio come quello di tutti gli elementi, è costituito da tre componenti e precisamente da: Protoni con carica elettrica positiva in numero fisso caratteristico per ogni elemento (numero atomico), in Elettroni con carica negativa e in Neutroni privi di carica elettrica il cui numero è diverso nei vari isotopi, che sono elementi con lo stesso numero di protoni e quindi con le stesse proprietà fisico-chimiche. Il numero dei protoni più quello dei neutroni costituisce il numero di massa.

Oltre il 98% degli atomi di carbonio possiede 6 protoni e 6 neutroni e viene indicato col numero di massa 12C. Il rimanente 2% è costituito da due isotopi il 13C con 6 protoni e 7 neutroni e il 14C con 6 protoni e 8 neutroni. Quest’ultimo è radioattivo e perciò instabile: emettendo un elettrone, avviene la trasformazione di un neutrone in protone creando così un elemento con 7 neutroni e 7 protoni che ha dunque numero atomico 7 e pertanto non è più carbonio, ma un altro elemento, cioè l’azoto 14N.

Questo processo, noto come decadimento, è assai lento: il tempo di dimezzamento cioè il tempo in cui metà della sostanza si trasforma, è infatti di 5760 anni.
Il mutamento comporta una variazione progressiva del rapporto quantitativo tra i vari isotopi. Come è noto, calcolando tale rapporto possiamo datare l’epoca della cessazione del processo vitale, nelle sostanze organiche, poiché la trasformazione del 14C inizia quando terminano i processi metabolici.
Il rapporto tra i vari isotopi non varia durante la vita perché probabilmente un altro elemento si trasforma in carbonio radioattivo. Tale elemento potrebbe essere il 12C o il 13C, ma l’ipotesi più probabile è che sia l’azoto assorbito dal terreno a trasformarsi, per effetto della luce, in 14C con un processo inverso al decadimento. Questa trasformazione atomica, propria dei vegetali avviene in modo lento e controllato per non provocare esplosioni di energia. Tuttavia l’energia che si libera è di notevole intensità, come si deduce dalla già citata equazione di Einstein, ed è quella che aumentando l’isotopo radioattivo del carbonio, gli fa assumere una grande potenzialità.
L’azoto dunque sarebbe l’elemento che i vegetali assorbono dal terreno per la fotosintesi. Singolare è il comportamento di questo elemento che costituisce uno dei mattoni fondamentali per la vita. In forma gassosa costituisce l’80% circa dell’atmosfera, entra ed esce dai polmoni, ma non viene utilizzato, circonda il fogliame delle piante, ma non viene assorbito. Viene acquisito dal terreno dai vegetali e con fatica, tanto che necessitano dell’ausilio di microrganismi, detti nitrogeni, talora inglobati nelle radici stesse.

Ciclo dell’energia

Gran parte dell’energia acquisita dal carbonio viene utilizzata per le esigenze metaboliche. Una porzione però subisce il processo dell’ossigenazione che è l’opposto della fotosintesi. Nella ossigenazione il carbonio si unisce all’ossigeno a formare l’anidride carbonica, mentre, come già detto, nella fotosintesi l’anidride carbonica si scinde in ossigeno e carbonio. Il carbonio dell’anidride carbonica perde il suo potere metabolico e diventa un elemento inorganico. Il processo della ossigenazione, detta anche respirazione cellulare, avviene nei mitocondri che sono organuli intracellulari, in un certo senso analoghi ai cloroplasti. Entrambi sono forniti di enzimi e metalli.

Nel mitocondrio l’ossigenazione del carbonio libera energia che viene assorbita da prodotti fosforati (ATP) che servono per il trasporto della stessa. Questa energia viene utilizzata sia a scopo metabolico sia per formare correnti elettriche indispensabili per il funzionamento del cuore, dei muscoli e dell’apparato nervoso.
La contrapposizione dei mitocondri e dei cloroplasti costituisce un ciclo che può venire schematicamente rappresentato dalla seguente formula:
(cloroplasto)
----------
CO2 + Es (+ N) C* + Em + O2
-----------
(mitocondrio)

In cui:
CO2 = anidride carbonica dell’atmosfera
Es = energia solare
N = azoto assorbito dal terreno che si trasforma in 14C
C* = carbonio attivato per probabile aumento della percentuale di 14C
Em = energia metabolica
O2 = ossigeno ceduto all’atmosfera nella reazione da sinistra a destra, assorbita nella reazione di verso opposto.

Naturalmente negli organismi privi di cloroplasti, come gli animali, l’equazione è valida solo in un senso e cioè da destra a sinistra. Mentre nel regno vegetale sono attive entrambe le funzioni.
Gli animali dunque si procurano il carbonio attivato solo attraverso il cibo.

L’ipotesi che la luce agisca sull’azoto per trasformalo in 14C, ipotesi che non sappiamo sia già stata avanzata da qualcuno, deve essere confermata da dati sperimentali.
A suo favore depone la constatazione, fatta dai fisici, che la quantità dell’energia solare utilizzata dalle piante per la fotosintesi è una piccola frazione di tutta quella irradiata, pari allo 0,18%. è perciò difficile ammettere che l’energia vitale sia solo una semplice trasposizione dell’energia solare. Probabilmente la luce agisce solo come un innesco di un processo di più ampie dimensioni, che però necessita di una continua attivazione (nel buio cessa) a differenza, per esempio, di quanto accade col fiammifero in grado di iniziare un incendio che si automantiene.
La modesta quantità di energia solare contrasta col fatto che l’energia vitale è di entità notevolissima. Si pensi per esempio che in uno zampone ci sono circa 2500Kcal, una quantità pari ad una energia cinetica sufficiente a sollevare di un centimetro 10 tonnellate in un secondo. Una così elevata quantità di energia non può avere origine che da una trasformazione atomica, come già ricordato nella equazione di Einstein.

Un’ultima considerazione. Quando l’attività metabolica dell’organismo cessa, il carbonio attivato viene assorbito da altri organismi che ne sfruttano l’energia. In qualche circostanza, specialmente in mancanza di acqua o di ossigeno, come avviene, per esempio, durante il processo di carbonizzazione delle foreste, il carbonio si libera dei legami con gli altri elementi, ma mantiene ancora dell’energia in grado di essere liberata con l’ossigenazione, come accade quando viene bruciato.

Un processo analogo di trasformazione del carbonio con mantenimento di energia, avviene durante la formazione degli idrocarburi (metano, petrolio, ecc.) dovuta al deposito nei fondi marini del plancton, cioè dei minuscoli organismi che vivono sulla superficie del mare.

Anche nel processo della mummificazione praticata dagli antichi Egizi, i corpi conservano ancora energia tanto che sono stati utilizzati nei primi del ‘900 come combustibile per le locomotive dei treni locali.

In conclusione appare stupefacente questa continua vicendevole trasformazione nell’Universo tra materia organica ed inorganica, tra energia e materia. Ne scaturisce una visione unitaria dell’Universo che può richiamare l’antica filosofia del testi vedici sulla metempsicosi. Ecco quanto scrive il sufi indiano, Rumi, citato da Tiziano Terzani nel suo libro “Un altro giro di giostra”:

“Sono già morto minerale e divento pianta
Sono morto pianta e mi sono elevato ad animale
Sono morto animale ed ora eccomi uomo”

La scienza cerca di capire ciò che la filosofia intuisce, entrambe rispondono ai perché ultimi dell’Uomo: la prima con la matematica e la sperimentazione, la seconda con il pensiero astratto e la poesia. Ma chissà, forse le conclusione sono le stesse… .