FENOMENI VEGETALI Marcello Sala Peter Tompkins (1919 – 2007)

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1 FENOMENI VEGETALI Marcello Sala 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 fascismo, l’occultismo, i “misteri” dell’archeologia. Autore di: Una spia a Roma, The secret of Atlantis, Mysteries of the Mexican Pyramids, La magia degli obelischi. Christopher Bird (1928 –1996) Ha prestato servizio come agente segreto nella CIA. 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

2 FENOMENI VEGETALI Marcello Sala ‘Fenomeno’: dal greco phainomenon
= ciò che è manifesto (il contrario di ‘segreto’)

3 Stefano Mancuso Università di Firenze; direttore del Laboratorio Internazionale di Neurobiologia Vegetale e della rivista Plant Signaling & Behavior 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.

4 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

5 Stefano Mancuso

6 Charles e Francis Darwin Il potere di movimento delle piante:
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…» somiglianza piante animali = parentela (omologia) o adattamento convergente (analogia)

7 sopravvivono anche a tagli massicci

8 Certi movimenti richiedono coordinazioni cellulari
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» qualcuno risolve qualcosa: soggetto–verbo-oggetto (sostantivi  ‘sostanze’ , ‘cose’ non relazioni)  soggettività

9 video all’indirizzo https://www.youtube.com/watch?v=p6rCAuzSQ8U

10 «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)

11 Le domande che facciamo
o non facciamo: la pianta pensa? e il computer? la bomba intelligente? l’auto che posteggia da sé? ... com’è fatto e come funziona il computer? e la bomba intelligente? e l’automobile che posteggia da sé? e com’è fatta e come funziona la pianta? C’è chi se le pone per professione chi se le pone (anche senza parlare) per sua natura epistemologica C’è chi ha comunque a che fare con questi oggetti e non se lo chiede…

12 … perché 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?

13 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 fisicamente quella azione comunicativa? Come fa B a compiere fisicamente l’azione richiesta? Come accade che…? non soggetto che agisce ma dinamica di relazioni

14 Le nostre rappresentazioni del comportamento umano,
Come fa B a compiere l’azione richiesta? Le nostre rappresentazioni del comportamento umano, 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?

15 «Che cosa rimane se tolgo al fatto di alzare il mio braccio
Che cosa significa questo? L'intenzionalità la consapevolezza di eseguire un’azione in risposta a una volontà cosciente di agire è una sorta di illusione perché segue e non precede le 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)

16 Ciò che si dà per scontato nel caso delle piante
Di che cosa si nutrono le piante? è una domanda molto più banale, ma conosciamo la risposta? Nel 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

17 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 del conoscere 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’)

18 Inventa la fertilizzazione incrociata perché
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 Angraecum sesquipedale Xanthopan morgani praedicta

19 Quale vantaggio in questa caratteristica?
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, finché ecco che tutti risultano flessi sopra l'oggetto» video all’indirizzo Darwin: materia inorganica posta sulle foglie  nessuna reazione albume  formazione di un fermento acido che lo digerisce Quale vantaggio in questa caratteristica? La pianta riesce a vivere in terreni acquitrinosi poveri di azoto, assorbendolo direttamente dagli insetti anziché dal suolo

20 Differenze con l’esempio precedente?
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 video Differenze con l’esempio precedente? Le reazioni della pianta sono molto più rapide 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»

21 Che cosa si ricava dagli esperimenti dei Darwin?
Charles e Francis Darwin, 1880, 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 vegetativo

22 Questo cosa presuppone?
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 che avrà Questo cosa presuppone? La pianta ha intenzione (Mancuso)  capacità di rappresentazione la spiegazione finalista è antropomorfica (‘’finalità cosciente’’ di Bateson)

23 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 dall’apice vegetativo a2) la luce inibisce la secrezione di auxina a3) i fusti delle piante crescono di meno dalla parte illuminata: l’effetto è che la pianta si piega b) le piante le cui foglie si volgono verso la luce hanno maggiori probabilità di sopravvivere Il comportamento della pianta è l’effetto di un processo fisiologico materiale (meccanica) (funzionale)

24 «… non è possibile perfezionare la scienza
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.» (A.L. Lavoisier, 1787)

25 “… la vera causa che il fanciullo cerca di porre a base dei fenomeni
Non solo idee diverse  linguaggi diversi (scienza) ma linguaggi diversi  idee diverse (insegnamento apprendimento) Bateson ‘’apprendimento 3’’: linguaggio naturalistico vs linguaggio finalistico pensiero scientifico / “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 Perché anche adulti scienziati?

26 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 che recepisce come stimoli La ‘’finalità cosciente’’ umana come paradigma universale ‘‘La metafora che noi siamo’’ viene applicata a organismi naturali e dispositivi tecnologici (antropocentrismo epistemologico)

27 L’antropocentrismo epistemologico tende ad assimilare a noi
ogni essere vivente (e macchina) a proiettare su ogni vivente il nostro modo specifico di essere vivi Ci interessa sapere se le piante pensano, si offendono, amano come noi e siamo contenti se qualcuno ce lo conferma: perché ci piace che tutto sia uguale a noi e non ci interessa scoprire come diversamente da noi vivono altri organismi? … Rappresentazione della causa dello stimolo valutazione delle conseguenze sulla propria sopravvivenza rappresentazione delle proprie possibilità di azione valutazione di vantaggio/svantaggio delle loro conseguenze decisione consapevole di agire sono facoltà che gli umani hanno ’’in più’’, ma essi hanno anche…

28 L’antropocentrismo epistemologico tende ad assimilare a noi
ogni essere vivente (e macchina) a proiettare su ogni vivente il nostro modo specifico di essere vivi Ci interessa sapere se le piante pensano, si offendono, amano come noi e siamo contenti se qualcuno ce lo conferma: perché ci piace che tutto sia uguale a noi e non ci interessa scoprire come diversamente da noi vivono altri organismi? … Rappresentazione della causa dello stimolo valutazione delle conseguenze sulla propria sopravvivenza rappresentazione delle proprie possibilità di azione valutazione di vantaggio/svantaggio delle loro conseguenze decisione consapevole di agire sono facoltà che gli umani hanno ’’in più’’, ma essi hanno anche…

29 (video all’indirizzo https://www.youtube.com/watch?v=LSWXANCWSxk)
Riflesso pupillare: stimolo sensoriale   reazione motoria senza intenzionalità cosciente Questo è vantaggioso? La reazione in-mediata (da altri circuiti e centri nervosi superiori) è molto veloce impedendo danni alla retina: magia? mistero? intervento della Provvidenza? l’orologio di Paley?

30 «[…] supponi anche che trovassi per terra un orologio […]
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)

31 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» (Taccuino E 146, 1839) Video o fenomeno della risonanza spiegato dalla fisica? «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.» (Darwin, Autobiografia,1876)

32 senza rappresentazione Le cause prossime? ovvero:
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?’)

33 dalle ‘cause prossime’: come funziona questo ‘comportamento’?
quali strutture lo rendono possibile ? diversamente che nell’uomo in organismi che non hanno nervi né muscoli? alle ‘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?

34 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) nel flagello l’inversione del movimento a elica  brusca perdita di coordinazione dei flagelli  arresto della spinta direzionata  “dondolio” disordinato

35 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’)

36 Gregory Bateson ‘pensare per storie’
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’ Gregory Bateson ‘pensare per storie’ - pertinenza - contesto - prima  dopo

37 Che storia c’è dietro le caratteristiche delle piante?
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, ereditate, 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…)

38 Anche Darwin come Mancuso?
Video (25’’  5 giorni) «Io sono convinto, Sir, che i viticci riescano a vedere» (C. Darwin, lettera ad Asa Gray) Anche 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)

39 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 Differenze? 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 con risparmio di rigidi tessuti di sostegno  essendo ereditario il carattere aumenta la sua frequenza attraverso le generazioni (‘selezione naturale’)

40 Quel carattere (reazione contatto  inibizione della crescita)
Darwin: le specie il cui fusto si avvolge intorno al sostegno sono antenate di quelle dotate di viticci Quel carattere (reazione contatto  inibizione della crescita) 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’)

41 Video https://www.youtube.com/watch?v=y8bjxLiwY9E
E prima ancora? Video Circumnutazione di Arabidopsis, pianta non rampicante 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 (per ’’specializzazione’’) fototropismo e tigmotropismo dei fusti e gravitropismo delle radici D. Chamovitz, Quel che una pianta sa, Cortina 2013 Tracciato ottenuto da C. Darwin: come? segnando su una lastra di vetro la posizione dell’estremità di una pianta di cavolo selvatico nell’arco di 11 ore

42 «È quando riconosciamo le operazioni della Creatura
nel mondo esterno che abbiamo la sensazione della ‘bellezza’ o della ‘bruttezza’…» (Gregory Bateson, Forma, sostanza e differenza) «[…] 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, ’’Ultima conferenza’’)

43 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!».

44 «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

45 FENOMENI VEGETALI Marcello Sala
P.S. È stato autorevolmente affermato che «È il soggetto a creare l’oggetto» E adesso chi glielo dice alle piante che sono lì da almeno 400 milioni di anni prima che l’uomo fosse presente sulla Terra? E se poi ci tengono il broncio?

46 «Natura - Immaginavi tu forse che il mondo fosse fatto per causa vostra? Ora sappi che nelle fatture, negli ordini e nelle operazioni mie, trattone pochissime, sempre ebbi ed ho l'intenzione a tutt'altro che alla felicità degli uomini o all'infelicità. Quando io vi offendo in qualunque modo e con qual si sia mezzo, io non me n'avveggo, se non rarissime volte: come, ordinariamente, se io vi diletto o vi benefico, io non lo so; e non ho fatto, come credete voi, quelle tali cose, o non fo quelle tali azioni, per dilettarvi o giovarvi. E finalmente, se anche mi avvenisse di estinguere tutta la vostra specie, io non me ne avvedrei.» (Leopardi, Operette morali, Dialogo della Natura e di un Islandese)