Siamo abituati all’idea che l’attività scientifica sia il frutto di anni, se non decenni o secoli, di riflessione, speculazioni e, almeno da Galileo in poi di esperimenti, accuratamente e pazientemente programmati. E’ quello che ci viene insegnato a scuola, dall’asilo all’università. In altre parole pensiamo che la scienza e conseguentemente il progresso generale dell’umanità sia dovuto all’efficacia del pensiero logico e del principio di causazione meccanica, per il quale ad ogni causa segue un effetto. Ne conseguirebbe che la scoperta scientifica è il prodotto finale dell’applicazione universale di questo principio. La scoperta scientifica, insomma, sarebbe il risultato di un percorso lineare: come stabilisce la regola fondamentale del metodo scientifico, lo scienziato formula una ipotesi, la sottopone a verifica, e, se l’ipotesi è vera, gli esperimenti ben condotti, e con una indispensabile dose di fortuna, ‘scopre’ quello che aveva ipotizzato poter scoprire.
La fase più importante del processo che porta ad una scoperta scientifica, quindi è la formulazione di una ipotesi; ma l’ipotesi nasce a sua volta da una assunzione teorica che è antecedente ai fatti osservati e che, anzi, li può condizionare. E’ un principio splendidamente espresso da Albert Einstein, quando afferma che “la teoria decide ciò che possiamo osservare”. La teoria insomma guida la nostra percezione e ci induce a scegliere quali aspetti o fenomeni della realtà decidiamo di studiare e di scoprire. Si tratta di un vero e proprio filtro che ci fa osservare, misurare e scoprire quello che è previsto dalla teoria, trascurando tutti quegli aspetti o dettagli che essa non prevede. Insomma, non osserviamo il mondo così com’è, ma come un modello ci suggerisce che sia. Questa è la regola. Il problema è che le scoperte scientifiche assai spesso si fondano sull’eccezione. Il medico francese Claude Bernard, uno dei padri della fisiologia e della moderna medicina sperimentale, sosteneva, già nel 1865, che i progressi della scienza avvengono grazie alla flessibilità delle teorie ed alle osservazioni apparentemente casuali. Per spiegare questo concetto ricorse alla metafora della caccia: lo scienziato è il cacciatore, ma la selvaggina si può presentare sia quando la cerchiamo sia quando non la stiamo affatto cercando, oppure, magari, stiamo cercando altro. Questa visione delle cose sembrerebbe togliere importanza ai meriti del ricercatori; non a caso era fortemente avversata persino da William Whewell, lo studioso che nel 1834 aveva inventato la parola “scienziato”: egli sosteneva con veemenza che nella ricerca scientifica il caso non aveva alcuna rilevanza, anzi che ammettere il contrario significava in qualche modo volgarizzare la scienza, sminuire il lavoro dello scienziato, la cui la determinazione nel seguire una idea e la perseveranza nel farlo era, al contrario alla base della scoperta scientifica. In questa osservazione perentoria lo aveva preceduto Louis Pasteur che, nel discorso inaugurale alla facoltà di scienze di Lille, il 7 dicembre 1854, in un discorso ormai celebre nella storia della scienza, sostenne che è sempre la teoria a prevalere sul caso e a guidare le scoperte scientifiche. Possedere una teoria, essere convinti della sua validità e avere, insomma, una mente preparata e perseverante consente pertanto di trarre vantaggio anche dalle osservazioni casuali. E questo è stato considerato, e in parte è considerato ancora, un modello generale, il “paradigma” fondamentale della scienza moderna – quasi un dogma – che è anche entrato a far parte del “senso comune”. Ma le cose non stanno così. Nella storia della scienza il caso sembra avere una importanza talvolta determinante. A cominciare dalla preistoria. I nostri remoti antenati ‘scoprirono’ il fuoco. Come fecero? E le erbe alimentari o medicinali? Il caso deve avere giocato un ruolo determinante. Ma, senza scomodare i primi esemplari della nostra specie, basta pensare al famoso ‘principio’ di Archimede. Ecco la storia, o almeno una versione di essa. Ierone II, tiranno di Siracusa, aveva commissionato a un orafo una corona d’oro, per farne offerta votiva, e gli aveva fornito una certa quantità d’oro. La corona che gli venne consegnata aveva lo stesso peso del prezioso metallo che lui aveva dato all’orafo, ma non fidandosi dell’artigiano chiese ad Archimede se la corona fosse veramente tutta di oro puro, o se l’orafo l’avesse in qualche modo imbrogliato. Però, essendo una offerta votiva, non doveva romperla o smontarla. Compito non facile! Pensava a questo problema complicatissimo, quando andò alle terme immergendosi in una vasca e osservando l’acqua che ne fuoriusciva dopo la sua immersione. Capisce che è proporzionale al volume immerso e intuisce improvvisamente come fare per trovare soluzione al problema postogli dal tiranno. Prende una massa di argento che pesa esattamente quanto il serto del re e misura quanta acqua sposta, cioè il volume. Fa la stessa cosa con un peso equivalente di oro, e nota che essa sposta molto meno acqua, perchè l’oro ha una maggiore densità, quindi ha un volume inferiore a parità di peso. Immerge, allora la corona di Ierone e scopre che il suo volume è intermedio fra quello dell’argento e quello dell’oro. Quindi la corona è stata fatta mescolando oro e argento. L’orafo è stato truffaldino. Ma tutto questo procedimento gli era venuto alla mente semplicemente in seguito ad un semplice bagno nella vasca delle terme, che gli aveva suggerito la soluzione ad un problema che lo assillava. In poche parole, per caso. Non sappiamo se le cose siano andate proprio così, dobbiamo fidarci che racconto che ci ha tramandato Vitruvio nel nono libro del suo De architectura, ma di certo il bagno di Archimede e la risposta al tiranno di Siracusa sono un pò il prototipo di moltissime esperienze simili nelle quali un evento apparentemente causale è stato all’origine di fondamentali scoperte scientifiche.
La muffa di fleming e il mellone cantalupo
Fra le scoperte scientifiche ‘casuali’ un posto d’onore merita quella la penicillina, realizzata da Alexander Fleming, microbiologo scozzese. Nel 1922, si trovava nel suo laboratorio di Londra e si era beccato l’influenza. Scrupoloso e forse un po’ ipocondriaco stava studiando il suo muco nasale, coltivandolo in una piastra, sulla quale gli cadde casualmente una lacrima. Molto avvezzo alla osservazione, vide subito che nella coltura di batteri si era formato un vuoto: la sua lacrima aveva evidentemente ucciso i batteri, agendo quindi come antibiotico. A partire da quell’episodio, scoprì il lisozima, una sostanza enzimatica contenuta nelle lacrime che distrugge alcuni tipi batteri. Un caso. Ma che si ripeté nel 1928, sempre nel suo laboratorio, dove stata coltivando altri batteri, gli streptococchi, che si pensava fossero responsabili dell’influenza. A quando pare, per pura distrazione, aveva involontariamente contaminato le piastre con i resti di uno spuntino. Guardando le piastre, anche stavolta notò delle macchie, e della muffa, appartenente al genere Penicillium. La scoperta era fatta, anzi rifatta. Ma la storia non finisce qui. Infatti, ci si rese conto che purtroppo la penicillina era difficilmente sintetizzabile in laboratorio. Un patologo americano, Howard B. Florey e un biochimico ebreo, Ernst B. Chain, riuscirono però a trovare, saputo della scoperta, un metodo per isolare e concentrare penicillina in quantità sufficienti per curare le infezioni di stafilococco. La estraevano semplicemente dalle urine dei pazienti. Poco gradevole, se volete, ma si era in guerra e tanto bastava. Sempre Florey intuì anche che gli scarti della lavorazione dei cereali potevano aumentare sino a dieci volte la quantità delle colture di muffe della penicillina. Ma ancora non bastava. Bisognava trovare delle muffe più facilmente producibili. Venne indetta una competizione per trovare la muffa migliore per questo scopo. Vinse la signora Mary Hunt, che era riuscita semplicemente a trovare una muffa dorata che cresce sul melone cantalupo e che produceva più penicillina di quanto se ne producesse con gli altri metodi. L’era degli antibiotici era iniziata. Nel 1945 Fleming, Florey e Chain furono insigniti del Premio Nobel per la medicina.
Misteriose radiazioni
L’elenco delle scoperte mediche e farmacologiche frutto del ‘caso’, più che della verifica sperimentale di un modello teorico, è abbastanza lungo.
Prendete, per esempio la scoperta dei raggi X, che ha rivoluzionato la moderna diagnostica medica. Wilhelm Conrad Roentgen, lo scienziato prussiano che ne fu lo scopritore, stava studiando semplicemente i raggi catodici, cercava cioè di capire, detto in soldoni, cosa succede quando si fa passare una forte scarica elettrica attraverso un tubo riempito di vari gas. In queste condizioni le pareti del tubo diventano fluorescenti e Roentgen stava semplicemente tentando di capire a quanta distanza i raggi potessero arrivare schermando la fluorescenza del tubo catodico e concentrandoli al massimo. Vide così apparire su uno schermo collocato in un altro punto della stanza una luce verde nebulosa del tutto sconosciuta che non poteva essere prodotta dal tubo catodico stesso. Il nuovo tipo di radiazione attraversava carta e legno come fossero trasparenti. Incuriosito, cedette alla tentazione di mettere una mano davanti al tubo e al fascio di radiazioni ed ebbe così la sorpresa di vedere proiettata sullo schermo l’ombra della sua mano con bene in evidenza lo scheletro. Ripresosi dalla sorpresa imparò a trasferire le immagini ottenute con i raggi X su pellicole fotografiche. I medici compresero subito l’importanza della scoperta: ora si potevano vedere e ‘leggere’ le immagini delle parti ossee del corpo umano, il che poteva essere utilissimo nella pratica clinica. Erano nate le radiografie. In fondo Roentgen aveva solo giocato con un misterioso fascio di luce, senza sapere di che cosa si trattasse. Ma ottenne lo stesso il premio Nobel per la fisica nel 1901, il primo della storia.
Ma lasciamo perdere I premi Nobel. Basta pensare a cose più storicamente vicine. Per esempio la ‘scoperta’ degli psicofarmaci per alcuni gravi disturbi psichiatrici come, per esempio la depressione maggiore. Tre aziende farmaceutiche scoprirono contemporaneamente, nel 1951, gli effetti terapeutici sulla tubercolosi, di un farmaco già sintetizzato nel 1912, l’isoniazide e di un altro composto simile, l’iproniazide. La tubercolosi, era allora una malattia molto temuta e purtroppo diffusa. Nel 1952 entrambi i farmaci vennero sperimentali in un gruppo di pazienti con tubercolosi in cura al Sea View Hospital, a Staten Island, negli Stati Uniti. Durante la sperimentazione i medici notarono uno strano effetto collaterale e cioè il deciso miglioramento dello stato dell’umore nei pazienti, in gran parte depressi in conseguenza della loro tubercolosi allo stadio terminale. Questo effetto imprevisto del farmaco, e all’origine di una leggenda: si narra che un medico sintetizzò la situazione dicendo che i pazienti danzavano nei corridoi anche se avevano i buchi nei polmoni…
In tempi ancora più recenti, il caso ha determinato la scoperta del Viagra (Sildenafil) che in origine doveva essere un farmaco per problemi cardiaci. Ma i ricercatori della casa farmaceutica Pfizer scoprirono presto che la sua efficacia come farmaco cardiologico era modesta, mentre la molecola aveva un effetto significativo sull’impotenza maschile.
La parola giusta
Abbiamo usato la parola ‘caso’ per definire quel misterioso fattore che porta a scoperte inattese e impreviste dallo stesso scienziato. In realtà un termine più appropriato è ‘serendipità, un termine coniato dallo scrittore inglese Horace Walpole nel 1754, che il dizionario Treccani definisce come “La capacità o fortuna di fare per caso inattese e felici scoperte, specialmente. in campo scientifico, mentre si sta cercando altro”. La parola – originariamente coniata in inglese: serendipity – deriva una antica favola persiana, che racconta dei viaggi di tre principi provenienti dall’isola di Serendip, il nome con cui i Persiani chiamavano lo Sri Lanka. Nel corso dei loro viaggi i principi si accorsero di fare scoperte di cose di cui non erano in cerca, ma che li salvarono più volte da situazioni problematiche o pericolose perché riuscivano ad interpretare con grande sagacia segni che si presentavano loro in modo del tutto casuale. La fiaba, intitolata “I tre principi di Serendipo” fu tradotta in italiano dal letterato Cristoforo Ameno. Poi nel XVIII secolo, Horace Walpole coniò la definizione di ‘serendipità’, ad indicare una miscela di caso, arguzia nel percepirne il significato e conoscenza pregressa.
Insomma, la differenza fra caso e serendipità sta solo nel fatto che mentre la casualità interviene in maniera assolutamente fortuita, come avviene per esempio nei giochi d’azzardo (non a caso così definiti in questo modo…) la serendipità è più specifica, per così dire più selettiva. Scoprire qualcosa, mentre si sta cercando qualcos’altro accade in modo talmente frequente nella ricerca scientifica da rendere questo principio un fattore spesso determinante nella evoluzione delle conoscenze. Per dirla con Julius H. Comroe, un ricercatore biomedico americano, “La serendipità è cercare un ago in un pagliaio e trovarci la figlia del contadino”. Cosa sia meglio, se nel pagliaio trovare l’ago o la bella figlia del fattore lo lascio decidere ai lettori…
Giovanni Iannuzzo