Peculiarità della ricerca in biologia

Alcune nozioni della biologia vengono acquisite attraverso esperimenti ripetibili: l'interazione tra ossigeno ed emoglobina di una data specie, a parità di condizioni esterne, rimane identica.

Altre nozioni hanno carattere empirico e provengono da osservazioni che non si ha mai occasione di rifare identiche, ad esempio: la strategia di caccia di un branco di lupi. Altre infine, vengono ricostruite attraverso una somma di indizi e non sono assoggettabili ad alcuna verifica diretta: la deambulazione e la ventilazione polmonare di un uccello estinto qual è il Moa della Nuova Zelanda, o di una qualche specie di dinosauro, non possono venir ricostruite in base all'osservazione ed alla sperimentazione.

La non ripetibilità degli esperimenti o la approssimativa ripetibilità di osservazioni compiute dai biologi fa sì che taluni cultori della fisica o della matematica (scienze esatte) guardino alla biologia come a una 'scienza molle', a una 'scienza non standard'.

Simile atteggiamento deriva da un errore prospettico causato dalla diversa complessità dei sistemi considerati e della scala temporale dei fenomeni osservati.

Quando il fisico tratta di elettroni e di fotoni tratta di particelle che non variano mai col trascorrere del tempo e sono tra loro identiche, sicché può servirsi senza alcuna restrizione dei propri procedimenti logici di tipo deduttivo ed affermare come andranno, o come andarono, certi fenomeni a qualunque distanza di tempo. Egli si vale quindi di criteri 'deterministici' ; sennonché al momento in cui passa a studiare la fisica dell'atmosfera, o la fisica della crosta terrestre, quel medesimo studioso è obbligato dalla complessità dei fenomeni e degli oggetti intorno ai quali indaga a introdurre approssimazioni piuttosto vaghe e a ragionare in termini di maggiore o minore probabilità invece che in termini di rigido determinismo, cioè di rigoroso rapporto tra causa ed effetto.

Il biologo che si occupa di comportamento animale (cioè di etologia) si trova infine in una situazione assai singolare in quanto sperimenta su soggetti dotati di memoria. Questi soggetti stimolati una seconda volta non gli ridaranno la risposta iniziale, in quanto ricordano, in quanto sono stati modificati dal primo intervento. L'etologo dovrebbe quindi di volta in volta sostituirli con altri soggetti vergini di esperienze e dotati di patrimonio genetico eguale: nei casi più fortunati troverà soggetti molto simili, ma non identici.

Va infine aggiunto che le previsioni che uno studioso può fare sono tanto meno precise ed affidabili quanto più grande è la distanza nel tempo.

Il naturalista può trovarsi in difficoltà già nel predire le caratteristiche di una popolazione a due generazioni di distanza, ma anche l'astronomo - che non ha difficoltà nel predire il luogo e il momento esatto in cui sarà osservabile ogni eclissi solare del prossimo millennio - sa bene di poter sbagliare nelle previsioni delle eclissi a un milione di anni di distanza. La estensione dei tempi entro cui le fluttuazioni casuali dei valori, sommandosi, turbano irrimediabilmente i calcoli dello scienziato variano da caso a caso, ma esistono per tutte le discipline e tutti gli argomenti.

I Moa vivevano in Nuova Zelanda e si estinsero verso la fine del Settecento

Eclisse di sole

Muscolatura umana

Analisi e sintesi.

Il biologo, per ogni organismo e per ogni struttura intorno a cui indaga, ambisce identificare ogni componente di ordine inferiore, fino agli atomi e magari più in giù.

Servendosi degli occhi riconosce dimensione e disposizione dei muscoli (o dei nervi); servendosi del microscopio tende a identificare forma e disposizione delle fibre che costituiscono un muscolo (o dei neuroni di un distretto del cervello, o delle cellule di un epitelio); servendosi quindi del microscopio elettronico si sforza di identificare l'ultrastruttura degli organuli cellulari; poi, con procedimenti chimici, identifica le varie specie di molecole che compongono questi organuli e infine chiede allo specialista di quanti e quali atomi ogni molecola è fatta.

In taluni casi indagati a fondo, si è oggi in grado di percorrere tutti i livelli organizzativi dal più complesso al più elementare e viceversa: di qualche virus si sa di quante e quali molecole è composto e come si comporta in varie circostanze; per le fibrille muscolari e per i globuli rossi umani le conoscenze sono quasi altrettanto particolareggiate.

Simili puntate in profondità sono rese possibili dal potenziamento dei sensi mediante apparecchiature che ne accrescono il potere risolutivo, e da una più completa conoscenza delle proprietà chimico-fisiche dei materiali biologici. Per tale motivo non è azzardato prevedere che con gli strumenti oggi a disposizione prima o poi si giungerà a conoscere i particolari organizzativi e il funzionamento di molti tipi di cellule e di molti organismi più semplici sino al livello delle grosse molecole che li compongono.

Altrettanto importante è la procedura inversa, il processo di ricomposizione che permette di collegare le proprietà delle molecole con le proprietà e le funzioni delle microstrutture cellulari e quindi di collegare il funzionamento delle cellule e degli apparati con aspetti particolari del comportamento dell'individuo.

Disegni di Leonardo

Molti protozoi presentano cellule estremamente complesse, come nel caso di questo ciliato, Vorticella