scienza

1. scienza scienza Questo esempio, tuttavia, non definisce la parola “religione”. Definisce solo le barriere necessarie a difendere la religione da un mutamento di contesto, da quella riformulazione che la trasformerebbe in un’esperienza temporale e secolare e, fors’anche facilmente, in una forma di svago. (G. Bateson, DAE) Abbiamo scoperto che la scienza è difficile; ma, se non fosse difficile, non ci divertiremmo (Giulia, II media)

2. “… tutto questo è una specie di esempio, un’illustrazione di qualcos’altro?” “Certo, proprio così!”. Ma un esempio di che cosa? (G. Bateson, VEM) Marcello Sala GLI ESEMPI CHE GREGORY BATESON NON POTEVA FARE l’evo-devo

3. Come siamo diventati ciò che siamo? specie evoluzione biologica evoluzione culturale sviluppo apprendimento individuo natura cultura

4. Come siamo diventati ciò che siamo? specie evoluzione biologica sviluppo individuo livelli logici Evo-devo esempio di relazioni che attraversano i livelli transcontestualitàcostitutiva della mente natura

5. Come siamo diventati ciò che siamo? • Con ‘unità del tipo’ si intende quella fondamentale affinità strutturale • che osserviamo negli organismi appartenenti a una stessa classe • e che è del tutto indipendente dalle abitudini di vita. • Secondo la mia teoria, l'unità del tipo si spiega con l'unità di origine. • […] la selezione naturale opera adattando le varie parti di ciascun vivente alle sue condizioni di vita organiche e inorganiche, oppure avendole adattate in epoche molto remote • [...] l'ereditarietà degli adattamenti precedenti • [...] gli adattamenti, in tutti i casi, sono soggetti alle • diverse leggi dello sviluppo. • Charles Darwin, L’origine delle specie, 1859

6. [...] ciò che più ci preme è che • la nostra descrizione del genotipo individuale • sia formulata in un linguaggio appropriato • ai messaggi genotipici e agli effetti ambientali • che hanno foggiato il genotipo. • (Bateson, DAE, pag. 174) • Questa ‘informazione’ sull’ambiente è stata collocata nell’organismo attraverso un lungo processo filogenetico. • (Bateson, VEM, pag. 454)

7. L’essenza dell’epigenesi sta • nella ripetizione prevedibile; • l’essenza dell’apprendimento e dell’evoluzione • sta nell’esplorazione e nel cambiamento. • (Bateson, MN, pag. 70) • [...] l’epigenesi dev’essere in gran parte protetta • dall’intrusione di nuove informazioni. • Per ottenere ciò [...] lo sviluppo del feto dovrebbe seguire • gli assiomi e i postulati depositati nel DNA [...]. • Vi potranno essere casi in cui • una mancanza o una perdita di informazione • porta a gravi distorsioni dello sviluppo. • (Bateson, MN, pag. 216)

8. Qual è il mostro? Testa di Drosophila mutante “antennapedia”

9. Drosophila qual è il mutante?

10. ali e bilancieri in un dittero

11. Drosophila (dittero) mutante Bithorax due paia di ali come gli insetti di origine più antica Che cosa ci dice questo? I geni responsabili del secondo paio di ali di Drosophila sono presenti anche nel tipo “normale” ma non “si esprimono” o si esprimono diversamente

12. Il tarso [della blatta] a quattro segmenti, • che ricorre sporadicamente come una varietà, • è costruito in modo non meno perfetto • del tipo a cinque segmenti e • le proporzioni delle sue diverse articolazioni • non sono meno costanti. […] • Sembra [...] che ci siano due possibili condizioni, • l’una a cinque segmenti e l’altra a quattro, • essendo ciascuna una posizione di stabilità organica. • (William Bateson, 1894)

13. Che tipo di malformazioni sono? • Non sviluppo incompleto o mancato di parti del corpo, ma • elementi seriali (ali, zampe, antenne) sostituiti da altri • (malformazioni omeotiche) • cosa “c’è sotto”? • Le diverse parti del corpo che sono omologhe • e che, nelle prime fasi embrionali, sono simili, • a quanto sembra tendono a variare in modo parallelo: • è un fatto che riscontriamo nell’identicità della variazione • della metà destra e di quella sinistra del corpo, • negli arti anteriori e posteriori [...] • Charles Darwin, 1859

14. Non solo mostri: numeri e strutture seriali Perché specie diverse di zebre hanno numero diverso di strisce? Perché le coppie di arti dei centopiedi geofilomorfi sono sempre in numero dispari?

15. È sorprendente che noi non sappiamo quasi nulla sul vasto sistema di comunicazione che deve certamente esistere per controllare la crescita e la differenziazione. (Gregory Bateson, MN, pag. 24 n) [...] il suo DNA consiste in comandi o ‘ingiunzioni’ che dicono all’embrione come deve crescere. (Bateson, DAE, pag. 307) Il biologo [...] può asserire che un uomo ha due mani, ma deve andare cauto nell’attribuire un numero al linguaggio del DNA. [...] Il biologo che ricorra alla relazione o alla configurazione anziché al numero sarà probabilmente più preciso [...] (Bateson, DAE, pag. 232)

16. Due squadre (AeB) hanno in dotazione 2 cubi grandi e 13 piccoli e devono realizzare una costruzione Alla squadra Aviene data la scheda con le istruzioni Alla squadra Bla scheda con i disegni del progetto Quale squadra finirà prima?

17. ISTRUZIONI PER LA COSTRUZIONE (squadra A) • 3 operatori hanno a disposizione due cubi grandi e tredici cubi piccoli sul piano di un tavolo e seguono nell'ordine le indicazioni seguenti. • I termini “frontale” "destra" "sinistra" "vicino" "lontano" si riferiscono al punto di vista dell'operatore in azione in quel momento. • Gli operatori si collocano ai tre lati del tavolo in modo che l'operatore S si trovi sul lato Sud e abbia di fronte N sul lato Nord, l'operatore E si trovi sul lato Est e abbia S a sinistra e N a destra. • L'operatore S colloca sul tavolo davanti a sé un cubo grande con una faccia a contatto con il piano del tavolo e due facce parallele al proprio piano frontale. • L'operatore E colloca due cubi piccoli ciascuno con una faccia a contatto con il piano del tavolo e una faccia a contatto con uno dei due quarti inferiori della faccia verticale più vicina del cubo grande.

18. L'operatore N colloca due cubi piccoli con una faccia a contatto con il piano del tavolo, ciascuno con una faccia a contatto con la faccia verticale a sinistra di ciascuno due cubi piccoli già collocati. • L'operatore S colloca un cubo piccolo con una faccia a contatto col piano del tavolo ed una a contatto con la faccia verticale a destra del cubo piccolo collocato più vicino. L'operatore E colloca due cubi piccoli con la faccia inferiore a contatto con la faccia superiore dei due cubi piccoli a contatto con il cubo grande. • L'operatore N colloca due cubi piccoli con una faccia a contatto del piano del tavolo, il primo con una faccia verticale a contatto con il quarto inferiore a destra della faccia frontale più vicina del cubo grande, e il secondo con la faccia più lontana a contatto con quella più vicina del cubo piccolo più vicino. • L’operatore S colloca due cubi piccoli con le facce inferiori a contatto con le facce superiori dei due cubi piccoli collocati più in alto. • L'operatore E colloca due cubi piccoli con una faccia a contatto con il piano del tavolo, il primo con una faccia verticale a contatto con il quarto inferiore più vicino della faccia a destra del cubo grande, e il secondo con la faccia più lontana a contatto con la faccia più vicina del cubo piccolo più a destra. • L'operatore N colloca un cubo grande con una faccia a contatto con la faccia superiore del cubo grande già collocato.

19. DISEGNI DEL PROGETTO (squadra B)

20. Quale squadra finirà prima? … Quali conoscenze dovevano avere la squadra Ae la squadra B per poter eseguire il compito? Per l’osservatore sia AcheBstanno costruendo un oggetto specifico seguendo un codice di istruzioni l’oggetto sta nello spazio cognitivo dell’osservatore, ma nel caso A, le istruzioni non codificano per un oggetto ma per una sequenza di azioni che, se eseguite in certe condizioni, realizzano l’oggetto  l’oggetto finale non sta nello spazio cognitivo di A, la sua rappresentazione non è necessaria • il compito di Bconsiste • nel costruire di proposito • cose che si approssimano • a uno stato finale noto: • l’oggetto finale deve essere rappresentato • nello spazio cognitivo di B

21. Quale dei due modi è più facilmente realizzabile con un dispositivo materiale (un “automa”)? A(istruzioni) Rappresentazioni non necessarie per realizzare il prodotto Sufficienti istruzioni che rientrino nelle possibilità operative del dispositivo (capacità cognitive in dotazione)  può essere un automa B(disegni) Più agevole per una mente umana Richiede una rappresentazione del risultato molto complicata da realizzare con un dispositivo automatico (tentativi con le reti neuronali che imitano l’organizzazione del cervello) E se si tratta di dispositivi biologici di “basso livello” ? Ipotesi più logica: funzionano nel modo A senza rappresentazione

22. Una persona deve disegnare una circonferenza • e non l’ha mai fatto prima: • immaginate di doverle dare istruzioni per telefono ... • si usa un dispositivo che mantenga fisso • il centro e • la distanza della matita dal centro • elementi esterni alla linea disegnata • si percorre una linea chiusa • di curvatura omogenea • indicazioni localizzate nella matita 

23. [S.B.Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006] che cos’è?

25. Sulla superficie dell’ala una “quadrettatura” circonferenza nera = quadretti neri disposti nelle posizioni “giuste”

26. x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x (x-a)2 +(y-b)2= r2 Su un foglio a quadretti come si possono individuare le posizioni “giuste”? Sistema di coordinate: ogni riga e ogni colonna identificata da un numero: terzo modo di disegnare una circonferenza (Cartesio) Ma chi disegna circonferenze cartesiane materialmentesulle ali della farfalla? il disegno si fa da séman mano che la farfalla si sviluppa

27. [S.B.Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006] Scaglie che ricoprono la superficie dell’ala e che si sviluppano ciascuna da una cellula

28. Come è possibile che le cellule diventino di un certo colore? Ipotesi: dentro le cellule un “macchinario” che produce un colorante Come è possibile che alcune cellule diventino colorate e altre no? ... Per strada 10 auto Panda, 5 con fari spenti e 5 accesi: sono state fabbricate in due modelli, uno con i fari spenti e uno con i fari accesi? Per ragioni “economiche” fabbricate tutte con i fari e con la possibilità che siano accesi e spenti  interruttori

29. Le cellule della farfalla all’inizio sono tutte uguali • perché vengono dalla ri produzione di una prima cellula •  tutte sono dotate del “macchinario” che produce il colore • allora • perché alcune cellule producono quel colore e altre no? • In quelle cellule il “macchinario” è “acceso” •  il “macchinario” deve avere un “interruttore” • Esistono macchine che • si accendono e si spengono • senza che nessuno dall’esterno • azioni l’interruttore? • Es. illuminazione delle città: interruttori sensibili alla luce

30. Come fanno gli interruttori di • certi impianti anti-incendio • a scattare da sé quando c’è un incendio? • Sensibili a fumo o temperatura... • reazione senza rappresentazione • Come scatta la reazione? • La reazione dipende dall’intensità dello stimolo • scatta quando lo stimolo supera una certa soglia • Il fumo e il calore si diffondono con un gradiente: • quindi da cosa dipende la reazione? • dalla distanza del sensore dalla fonte dello stimolo • informazione, senza rappresentazione, su una misura

31. Come funzionano gli “interruttori” nelle cellule? Ipotesi: sono sensibili a qualche sostanza quando supera una certa concentrazione, gli “interruttori” accendono il “macchinario” che produce il colorante “interruttori” = geni nelle cellule sostanze che li “accendono/spengono” = regolatori prodotti da altri geni DNA umano: 3.300.000.000 nucleotidi solo 2% geni = 23.000 geni con espressioni proteiche: quale funzione ha il 98% del DNA (“spazzatura”)? Si sa che contiene circa 4.000.000 “interruttori”

32. I regolatori vengono prodotti in certe posizioni e poi diffondono,  la loro concentrazione è diversa a seconda della distanza dal luogo di diffusione Gli interruttori del “macchinario” “si accendono” solo nelle cellule che si trovano dove la concentrazione di regolatori è adeguata

33. [S.B.Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006] stessa zona alare nella farfalla colorazione naturale che ipotesi sulla loro funzione? nell’embrione colorazione artificiale di sostanze specifiche

34. Sostanza colorata in viola: regolatore del “macchinario” che produce il nero sostanza colorata in verde: regolatore del “macchinario” che produce il giallo

35. che cos’è? Arto di embrione di pollo in stadi successivi [S.B.Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006] Che cosa sono le parti più scure? Non opacità delle ossa ma colorazione artificiale di un regolatore per lo sviluppo osseo

36. Ma come fanno i regolatori a trovarsi nei posti “giusti” come se ne avessero gli indirizzi? Anche i regolatori sono prodotti dalle cellule anche i “macchinari” che li producono vengono “accesi” dai regolatori dei regolatori…  gerarchia ricorsiva di regolazioni si realizza soprattutto nell’embrione quando l’organismo si costruisce Ma come fanno i regolatori dei regolatori ecc. a trovarsi nei posti “giusti”? Risalire all’indietro  localizzazione più semplice all’inizio una sola cellula (zigote) di forma sferica

37. Come possono essere individuare • le diverse posizioni su una sfera? • Sistema delle coordinate latitudine-longitudine • Che cosa serve per determinare la latitudine • di un punto su una superficie sferica? • Riferimento a un polo sistema di paralleli • = diverse distanze dal polo 

38. Sulla Terra • latitudine = rappresentazione • di un osservatore: “mappa” • Ma il polo è una realtà fisica • del “territorio”? • Sì: asse di rotazione • Nel “territorio” dell’uovo • esiste una polarità fisica? • E la distanza come può • essere una realtà fisica? • Un gradiente di concentrazione • di qualche sostanza • prodotta nel polo • è una informazione materiale • sulla distanza dal polo Uovo di rana “polo animale”

39. Che cosa serve per determinare la longitudine di un punto su una superficie sferica? Distanza da un meridiano 0 Come può essere identificato il meridiano 0? Terra: meridiano 0 convenzionale, appartiene alla “mappa” Ma corrisponde a qualcosa di materiale nel “territorio”? passa per Greenwich Nell’uovo esiste un meridiano “speciale” identificabile materialmente? Nell’uovo di rana: il punto di ingresso nella cellula uovo dello spermatozoo identifica un meridiano particolare

40. Sulla superficie dell’uovo latitudine e longitudine sono valori di qualche variabile materiale (esempio concentrazione di una sostanza) sono informazioni se esiste un dispositivo biologico sensibile a quella variabile materiale cioè capace di reagire alle sue variazioni (differenze)

41. Il messaggio occorrente non è contenuto nel DNA [...] dello spermatozoo. Basta anche solo la puntura con un pelo di cammello [...] quello che serve è solo un marcatore di differenza[...] (Bateson, MN, pag. 217)

42. dorso testa coda ventre [S.B.Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006] Embrione di rana: colorazione di regolatori 1 per lo sviluppo della colonna vertebrale 2 per lo sviluppo della testa La polarità 1 determina l’asse dorso-ventrale la 2 quello testa-coda Sostanze biochimiche  caratteristiche formali

43. L’asimmetria di un arto laterale, per esempio di una mano, richiede un giusto orientamento in tre direzioni [...] Queste tre direzioni devono essere combinate in modo corretto per costruire una mano destra invece di una mano sinistra. Se una delle direzioni viene invertita [...] ne risulta un’immagine rovesciata. (Bateson, MN, pag. 220)

44. [...] l’abbozzo dell’arto anteriore destro. Si ricordi che questo arto è diverso dall’arto sinistro e che questa differenza non può essere nel DNA, perché nelle cellule della parte destra e in quelle della parte sinistra c’è lo stesso DNA. Da dove viene allora questa differenza? [...] Adesso lo amputiamo, lo solleviamo, lo ruotiamo di 180° e lo rimettiamo al suo posto. [...] L’arto si sviluppa nella nuova posizione e [...] diventa una zampa sinistra![...] (Bateson, SU, pag. 285) Che cosa ci dice questo? L’informazione sull’orientamento dell’asse non è interna all’abbozzo dell’arto, ma si trova nell’ambiente circostante

45. Sembra che il corpo dell’embrione abbia un gradiente anteroposteriore che è determinato ancor prima che si formi il rigonfiamento dell’abbozzo di arto. [...] Ma l’informazione dorsoventrale viene molto più tardi. Noi abbiamo eseguito l’operazione prima [...] Il mondo della morfogenesi obbedisce a una logica topologica. Invertendo una dimensione si ottiene l’immagine speculare [...] Questi gradienti sono gradienti di informazione. [...] Qualunque differenza potrebbe fungere da informazione: potrebbe essere di natura elettrica, chimica [...] per quanto ne so potrebbero essere meccanismi a orologeria. [...] (Bateson, SU, pag. 285-286)

46. Le forme degli animali e delle piante sono trasformazioni di messaggi. L’anatomia deve contenere qualcosa di analogo alla grammatica, poiché tutta l’anatomia è una trasformazione di materiale di messaggio, che deve essere trasformato in modo contestuale. (Bateson, MN, pag. 33)

47. È il contesto che fissa il significato, e deve essere sicuramente il contesto del ricevente a dar significato alle istruzioni genetiche. Quando chiamo questa cosa “naso” io cito le istruzioni di sviluppo dell’organismo e cito l’interpretazione data a questo messaggio dai tessuti che l’hanno ricevuto. Alcuni preferirebbero definire i nasi mediante la loro funzione, l’olfatto. [...] La proboscide del feto, in genere, non sente alcun odore. L’embriologia è formale. (Bateson, MN, pag. 31)

48. Dalle descrizioni formali (es. simmetrie) • di processi biologici (es. sviluppo di arti bilaterali) • che idea si ricava sullo sviluppo embrionale • verso una forma? • Lo sviluppo avviene grazie a • un’organizzazione gerarchica • nello spazio e nel tempo • di informazioni che producono effetti

49. Si possono distinguere queste tre zebre? Diversa larghezza e frequenza delle strisce Il pattern delle strisce bianche e nere è un carattere variabile ma varia tra le specie mentre è tendenzialmente costante all’interno della specie cosa c’è “sotto”? Zebra di Grevy (Equus grevyi) Zebra di montagna (Equus zebra) Zebra di Burchell (Equus burchelli)

50. Numero di strisce negli adulti: • zebra di Grevy 80 • zebra di montagna 43 • zebra comune 25-30 • La forma delle strisce delle zebre differisce • soprattutto nella metà posteriore del corpo: • z. di Grevy: strisce fitte parallele • z. di montagna: strisce larghe solo sui quarti posteriori • z. comune: strisce larghe a partire da metà corpo verso i posteriori • Le strisce delle zebre possono comparire nell’embrione in momenti • diversi, ma, quando compaiono, hanno sempre una larghezza di 0,4 mm • Lunghezza dell’embrione di zebra: • III settimana 11 mm • IV settimana 15-18 mm • V settimana 32 mm • L’embrione di zebra dalla III alla V settimana si espande • più nel dorso che nel ventre • Che cosa possiamo inferire queste informazioni?