Skip to main content

Full text of "Le Scienze, n. 82"

See other formats


LE SCIENZE 



jSCIEYTIFIC 
VMBRICW 



numero 82 
giugno 1975 
anno vni 
volume xiv 



Il Centro di lavorazione pesante nello stabilimento delia Ingcr* 
solblland Company a Kuanoke in Virginia è slato probabilmen- 
te il primo esempio importante delia fabbricazione di pezzi go* 
vernata da calcolatore fCMPMl negli Stali Uniti, Il centro, pro> 
gettato e costruito dalla Sundslrand Corporati on, è entralo in 
funzione nel 1972. Intorno al sistema di trasferimento dei pezzi 
da una macchina utensile a quella successiva (si veda il dia- 
gramma del ciclo di lavorazione nel In pagina a fronte) sono in- 
stallate sei macchine utensili a controllo numerico: due Fresa* 
trici a cinque assi, due fresatrici a due assi e due trapanatrici a 
quattro assi. Le sei macelline e il sistema di trasferimento sono 
controllati à^ un calcolatore IBM 560/30, A causa dei tre secon* 



dì di esposi/Jone necessari per riprendere questa fotografia, Vtm* 
magrne del pezzo clic ha appena iniziato il trasferimento risulta 
sfocala. Il centro fabbrica una grande quantità, di pezzi impie- 
gati nei prodotti della Ingersoll-Rand, principalmente per paran- 
chi e argani. Bui supporti circolari sono fìssati i pezzi le cui di- 
mensioni massime non oltrepassino i 590 rml Le lavorazioni 
comprendono operazioni di fresatura, tornitura, alesatura, ma* 
^rbialiira e trapanatura. Il calcolatore può scegliere fra circa 21)0 
utensìli dispoeti in caroselli e contemporaneamente disponibili 
per il cambio automatico, U centro è controllalo da 3 operatori 
e da un supervisore. Per ottenere la stessa produzione un'ottici- 
na convenzionale avrebbe bisogno di 3(1 macchine e 31* operai. 



Fabbricazione di pezzi 
con il calcolatore 

Benché non sia stata ancora realizzata una fabbrica completamente 
automatizzata, sono stati fatti notevoli progressi nella messa a punto 
di sistemi automatici per la fabbricazione «a lotti» di pezzi complessi 

di Natban H. Cook 



L'evoluzione in atto nella tecnolo- 
gia manifatturiera sta aprendo 
la porta a un nuovo tipo di fab- 
brica, nella quale l'ambiente di lavo- 
ro sarà molto migliore» il fabbisogno di 
mano d'opera enormemente ridotto, i 
materiali grezzi utilizzati in modo più 
completo e i prodotti fabbricali a un 
costo notevolmente inferiore. Gli svi- 
luppi a cui si devono questi migliora- 
menti implicano una applicazione più 
estesa dei calcolatori per il controllo 
e l'azionamento dei sistemi e delle mac- 
chine operatrici. Poiché gli sviluppi in 
questo campo sono recenti alcuni ter- 
mini del problema non sono ancora 
conosciuti e mi propongo di illustrarli 
in questo articolo. 

ÀI livello massimo e più avanzato vi 
sono <o vi saranno) sistemi di fabbri- 
cazione integrati con calcolatori (CIMS, 
dall'inglese Computer-lmegrated Ma- 
nufacturing Systems)» Talt sistemi ri- 
chiedono la partecipazione coordinata 
dei calcolatori a tutte le fasi di lavo- 
ro nell'azienda manifatturiera: il pro- 



Nel centro di lavora rione pesante della 
IngersolbRand ì pezzi da lavorare seguono 
il ciclo qui presentato. Il calcolatore può 
governare contemporaneamente la fabbri- 
cazione di 16 pezzi di tipo diverso. Secon- 
do la complessità del pezzo* esso può esse- 
re indirizzato verso due o tre delle sei 
macchine saltando le altre. Un pezzo nor- 
male, per presentare agli utensili tutte le 
superaci, non deve essere montato più di 
due volte sul supporto, mentre in una 
officina convenzionale può essere necessa- 
rio montarlo da cinque a quindici volte. 



getto del prodotto, la pianificazione 
delia sua fabbricazione, la produzione 
automatica delle parti, il montaggio 
automatico, il collaudo automatico e 
naturalmente il flusso dei materiali e 



delle parti attraverso rimpianto con- 
trollato dai calcolatori. Per quanto si 
sappia non esistono ancora sistemi di 
questo tipo completamente realizzati; 
tuttavia stanno comparendo vari sot- 




8 




Nel Centro di lavorazione pesante del hi Ingersoll-Rand lo scher- 
mò eli presentazione a raggi catodici disposto vicino a ognuna 
delle marchine utensili indica il pezzo in lavorazione e quale 



fase è stata eseguita dalla macchina nella sequenza delle opera- 
zioni stabilite dal calcolatore* ^indicatore che appare nella foto- 
grafìa è associato in questo caso a una trapanatrice a quattro assi. 




11 carosello per il cambio automatico degli utensili che equipag- 
gia ogni macchina Smidstrand nell'impianto Ingersoll-Rand può 
contenere uno a 60 utensili diversi» Gli utensili sono scelti in 



sequenza da) programma del calcolatore e vengono fissati auto- 
maticamente alla macchina in pochi secondi. Gli utensili sono 
perpendicolari al carosello anche se nella foto appaiono inclinati. 



tosislemi e componenti di questi siste- 
mi. In questa sede descriverò un sotto- 
sistema chiamato da me e dai colleghi 
del Massachusetts Instkute of Techno- 
logy « fabbricazione di pezzi governa- 
ta dal calcolatore» (CMPM, dall'ingle- 
se Compii ter-Managed Parts Manu- 
facture), 

A Ilo scopo di dimostrare le possibili- 
tà della fabbricazione di pezzi go- 
vernata da calcolatore verranno anzi- 
tutto descritti brevemente i metodi at- 
tuali dì fabbricazione. Per semplicità 
si prende in considerazione solo la pro- 
duzione di parti in metallo come quel* 
le impiegate nelle automobili, nelle 
macchine lavastovìglie, nei frigoriferi, 
negli apriscatole, nei temperamatite, ec- 
cetera. Gli americani sono abituati a 
pensare alle loro fabbriche come ad 
aziende ad alta produttività; Teffic len- 
za della produzione in serie fa parte 
del loro patrimonio nazionale. Fin dal- 
la scuola elementare essi sentono par- 
lare di Henry Ford e sono informati 
che la loro produttività è la più alta 
del mondo in termini di produzione di 
beni per ora di mano d'opera prestata 
e tendono a credere, con compiacimen- 
to, che la loro produttività è forse qua- 
si la massima raggiungibile. Ma ciò 
non è vero. 

Per gli articoli prodotti In serie, ad 
esempio i motori per automobili, i si- 
stemi americani sono in effetti tan- 
to altamente produttivi che per il fu- 
turo oggi prevedibile si può pensare 
solo a miglioramenti marginali. Però 
per gli articoli non prodotti in serie, 
come i motori per aeroplani o le pe- 
santi e costose macchine per centrali 
elettriche, la produttività è così bassa 
da essere scoraggiante e quindi la pos- 
sibilità di realizzare miglioramenti sen- 
sazionali è elevata. 

La produzione in serie, nell'uso cor- 
rente del termine, si riferisce a un par- 
ticolare gruppo di macchine operatrici 
progettate di norma per costruire ite- 
rativamente lo stesso pezzo nel modo 
più efficiente possibile. Se si vuole am- 
mortizzare il costo di impianto del 
gruppo speciale di macchine dedicate 
alla fabbricazione di questo singolo 
pezzo è evidente che la produzione an- 
nuale deve essere tanto elevata da te- 
nere le macchine quasi ininterrotta- 
mente in funzione. 

Per molti articoli la domanda non è 
tale da giustificare la installazione di 
macchine speciali e quindi devono es- 
sere usate macchine per lavorazioni ge- 
neriche, cioè macchine che possono 
essere predisposte per realizzare una 
grande varietà di pezzi. La maggior 
parte delle persone ha una certa fa- 
miliarità con le macchine utensili per 



lavorazioni generiche come i torni, le 
trapanatrici, le fresatrici e simili. Me- 
diante attrezzi adatti e operai specia- 
lizzati con una serie di tali macchine 
si può fabbricare una grande varie- 
tà di pezzi, il cui costo però è elevato 
in confronto a quello dei pezzi fab- 
bricati in grande serie. 

Un determinato pezzo può essere rea- 
lizzato in diversi modi partendo dalla 
fabbricazione mediante macchine per 
lavorazioni generiche fino alla fabbri- 
cazione con i metodi della produzione 
dì serie. La scelta logica del tipo di 
macchine da usare dipende principal- 
mente dal numero dei pezzi da esegui- 
re, numero che può variare da una so- 
la unità a milioni di unità all'anno. 
Normalmente il costo della lavorazio- 
ne alla macchina è funzione della 
quantità da produrre. Lavorare una 
sola unità con macchine utensili ge- 
neriche può costare fino a 100 vol- 



te di più di quanto costa fabbrica- 
re lo stesso pezzo con i più efficien- 
ti metodi della produzione in serie. 
Come esempio si consideri un pezzo 
complesso prodotto in serie, conosciuto 
da chiunque: il monoblocco dì un ti- 
pico motore a 8 cilindri a V per auto- 
mobile, Nelle condizioni della produ- 
zione di grande serie, nella quale il 
monoblocco viene trasferito automati- 
camente lungo la linea di trasporto da 
una stazione di lavorazione alla suc- 
cessiva per le varie operazioni (trapa- 
natura, maschiatura, alesatura, fresa* 
tura, ecc), l'intero costo dì lavorazione 
alla macchina (escluso il costo delle 
materie grezze, ma inclusi t costi della 
mano d'opera e degli attrezzi, il deprez- 
zamento del macchinario e l'interesse 
sull'investimento) sarebbe dell'ordine di 
25 dollari (16000 lire). Tuttavia se si 
dovessero costruire solo alcuni mo- 
noblocchi speciali con le macchine 




Il sistema di fabbrica zi otte per lavorazioni multiple in fase di sviluppo da parie della 
Cincinnati Miiacron Inc. impiega un sistema non convenzionale di trasferimento sospe- 
so per muovere i pezzi in lavorazione. Nella fotografìa un monoblocco viene convoglia- 
to verso un e centro di fabbricazione > a cinque assi a controllo numerilo che cambia 
automaticamente le teste portautensili, alcune delle quali portano punte da trapano, 
ni 3-i hi per filettare o utensìli di vario genere per l'esecuzione di operazioni simultanee. 



io 



n 



utensili generiche e operai specializzati, 
il costo della lavorazione potrebbe fa- 
cilmente aumentare da 25 a 2500 dol- 
lari o più {da 16000 a J 600 000 lire). 
Per produzioni in quantità intermedie 
in cui i pezzi vengono fatti « per lotti » 
oppure per partite, è tuttora necessa- 
rio impiegare le macchine utensili ge- 
neriche (che possono essere usate an- 
che per Fare altri pezzi); sì può giusti- 
ficare, però, un cerio grado di automa- 
zione con una corrispondente riduzio- 
ne del costo per pezzo di lavorazione 
alla macchina. 

Si può ora esaminare il problema più 
da vicino e domandarsi dove viene spe- 
so il denaro per la fabbricazione dei 
pezzi. Sebbene l'industria produca in 
serie una grande quantità e varietà di 
pezzi, il loro costo unitario è basso. 
D'altra parte i pezzi « costruiti in un 
solo esemplare », sebbene molto co* 
stosi, sono anche in numero piuttosto 
limitato, Fra questi due estremi ci sono 
pezzi di molti tipi che vengono prodot- 
ti in lotti; sia i costi sia la quantità di 
questi uh imi non sono molto elevati. 
È stato valutalo che negli Stati Uniti 
fra il 50 e il 75 per cento della spesa 
complessiva per la fabbricazione di pez- 
zi è relativa ai metodi di fabbricazione 
a lotti con ordine di grandezza del sin- 
golo lotto pari a 50 unità o anche me- 
no. Le partì costruite in questo modo 
possono costare da 10 a 30 volte di più 
che se fossero prodotte in serie. Quin- 
di ciò ha una notevole influenza eco- 
nomica: se una parte dell'efficienza 
della produzione automatizzata di se- 
rie potesse essere utilizzata per la fab- 
bricazione a lotti, si avrebbero grandi 
possibilità dì risparmio. 

IVon deve meravigliare che gli operai 
addetti alla fabbricazione per lotti 
delle parti metalliche costituiscano cir- 
ca il 40 per certo di tutta la forza di 
lavoro manufatturiera. Diventa sem- 
pre più difficile trovare apprendisti per 
le industrie metalmeccaniche poiché 
sembra che i giovani preferiscano al- 
tri tipi di occupazione, particolarmen- 
te nel settore dei servizi. Tale fenome- 
no si verifica su scala mondiale; molte 
nazioni europee sono già costrette a 
importare per l'industria un gran nu- 
mero di operai semispecializzati e non 
specializzati. Quindi questa è l'area 
alla quale ci dedicheremo: il settore 
dell'industria manifatturiera per la fab- 
bricazione in lotti di parti metalliche. 
Di quanto sì riducono esattamente 
i costi di lavoro e dì produzione con 
l'introduzione del controllo e della ge- 
stione mediante calcolatore? La rispo- 
sta può essere più precìsa prendendo in 
considerazione come si sono sviluppa- 
te, nell'arco degli ultimi dieci anni, le 



macchine utensili per lavorazioni ge- 
neriche mediante Tintroduzione della 
tecnologia dei calcolatori. 

Nel funzionamento di una macchina 
per lavorazioni generiche vi è un cer- 
to numero di funzioni che devono es- 
sere eseguite o manualmente o auto- 
maticamente: 1) trasportare il pezzo 
da lavorare fino alla macchina; 2) mon- 
tare il pezzo sulla macchina e fissarlo 
rigidamente e accuratamente; 3) sce- 
gliere l'utensile appropriato e inserirlo 
nella macchina; 4) stabilire e regolare 
la velocità e altri parametri dì funzio- 
namento della macchina; 5) controlla- 
re il movimento della macchina met- 
tendo l'utensile in condizioni di com- 
piere la lavorazione voluta; 6) cambia- 
re in sequenza gli utensili, le condizio- 
ni e i movimenti fino a completare tut- 
te le operazioni eseguibili sulla mac- 
china; 7) smontare il pezzo dalla mac- 
china. Durante il ciclo di funzionamen- 
to della macchina tradizionale per la- 
vorazioni generiche (il tornio» la fresa- 
trice, il trapano, ecc.) tutte le sette fun- 
zioni suddette vengono eseguite dall'o- 
peratore (si veda l' Must razione nella 
pagina a fronte in alto a sinistra). 

Due decenni fa veniva sviluppata al 
MIT la prima macchina utensile a con- 
trollo numerico. In sostanza la fun- 
zione n. 5, il controllo del movimento 
della macchina, veniva sottratta all'o- 
peratore e resa automatica per mezzo 
dell'informazione contenuta in un na- 
stro perforato (H veda ['illustrazione 
nella pagina a fronte in alto a destra). 
Attualmente esistono macchine a con- 
trollo numerico con vari gradi dì com- 
plessità a seconda del numero di assi 
(movimenti) controllati e se viene veri- 
rificata solo la posizione finale (funzio- 
namento point-to*point) o è prescrìtta 
l'esecuzione di un profilo continuo. La 
macchina più semplice di questo tipo è 
una «trapanatrice poìnt-to-point a due 
assi » nella quale la tavola portapezzo 
può essere posizionata automaticamen- 
te solo nel piano orizzontale (x-y). La 
macchina più complessa è una «fresa- 
trice a cinque assi » nella quale vengo- 
no controllati in modo sincrono e con- 
tìnuo tre movimenti lineari (x-y-z) e 
due rotazioni angolari per produrre 
pezzi scolpiti con profili complessi Tali 
macchine sono largamente usate nella 
costruzione di cellule per aerei 

Lo sviluppo delle macchine a con- 
trollo numerico ha rappresentato un 
importante progresso tecnico perché di 
solito le altre funzioni richiedono mol- 
to meno addestramento e abilità da 
parte dell'operatore. Con l'aumentare 
del numero di macchine a controllo nu- 
merico installate, si è originato un ti- 
po di lavoro assolutamente nuovo e al- 
tamente specializzato, quello del pro- 



grammatore di pezzi la cui funzione 
è dì trasferire il disegno tecnico di un 
pezzo su nastro perforato il quale poi 
governa la macchina per produrre ìl 
pezzo stesso. 

TI risultato più importante che si è 
avuto dopo quello delle macchine a 
controllo numerico è stato Tintrodu- 
zione dei sistemi con cambio automati- 
co dell'utensile (ATC, dall'inglese Au- 
tomatic Tooi-Changing), che sottrae 
all'operatore la funzione ÈL 3 (sì veda 
r illusi razione in basso a sinistra nella 
pagina a fronte). Questo tipo di siste- 
ma fornisce a una macchina utensile 
automatica, per esempio una fresa- 
trice a tre assi a controllo numerico, 
la possibilità di immagazzinare, sele- 
zionare e cambiare gli utensili da ta- 
glio mediante comandi registrati su na- 
stro perforato, Queste macchine, chia- 
mate spesso centri di lavorazione, han- 
no raggiunto uno sviluppo che consen- 
te a una singola macchina di incorpo- 
rare una batteria di 60 utensili che pos- 
sono essere cambiati in pochi secondi, 
Il passo successivo nello sviluppo 
delle macchine a controllo numerico è 
stato la sostituzione dell'informazione 
contenuta in un nastro perforato con 
una memoria a dischi magnetici o con 
organi di memoria per calcolatori dan- 
do luogo a un sistema dì controllo nu- 
merico mediante calcolatore (CNC\ 
d a 1 T i ng I ese Co m pu ter- Nume rìcai-Con - 
troi). Questo progresso (si veda l'illu- 
strazione nella pagina a fronte in bas- 
so a destra) ha reso molto più facile re- 
digere e modificare i programmi per 
la costruzione delle parti: ha reso inol- 
tre possibile al calcolatore di adem- 
piere a molte funzioni ausiliarie come 
la preselezione dell'utensile successivo 
richiesto e averlo già pronto al momen- 
to in cui occorre. Quando una batte- 
ria di macchine viene posta sotto il 
controllo di un solo calcolatore ne ri- 
sulta un sistema conosciuto come con- 
trollo numerico diretto (DNC, dall'in- 
glese Direct Numerica? Control). Ov- 
viamente questo sistema aumenta Tuli* 
lizzazione dei calcolatori. 

Si possono ora esaminare le carat- 
teristiche e le possibilità di un siste- 
ma di fabbricazione di pezzi governato 
da calcolatori. In un sistema CMPM, 
un certo numero di macchine sono 
connesse fra loro non solo tramite un 
calcolatore di controllo comune, ma 
anche mediante un sistema di cari- 
co/scarico e dì trasferimenti dei pezzi 
[sì veda Vili astrazione a pagina 15). Ol- 
tre alla manutenzione delle macchine 
e degli utensili Tunica attività dell'ope- 
ratore è di installare \ pezzi da lavora- 
re su supporti speciali (carico) e d: 
rimuovere i pezzi finiti (scarico), Do- 






INFORM AZIONE 




e 



MACCHINA 



PEZZI 



Le macchine per lavorazioni generiche, per esempio un tornio, 
o una trapanatrice, richiedono le prestazioni di nn operatore spe- 
cializzato. Il suo lavoro consiste nel caricare la macchina, sce* 
gli ere gli utensili appropriati e provvedere alle necessarie rego- 
lazioni deUa macchina per compiere il lavoro voluto. Di solito 
le istruzioni sono inferite nel disegno di produzione del pezzo. 



NASTRO 



INFORMAZIONE 





PEZZI 



11 passo successivo per aumentare la produttività delle macchine 
utensili per lavorazioni generiche è stato il cambiamento auto* 
malico degli utensili. In questo sistema il nastro perforato con- 
tiene anche le informazioni per scegliere da una batteria di uten- 
sili, che varia da 20 a 100, quello appropriato. Il tempo ore or* 
rente per il cambio dell'inondile può essere di soli due secondi» 



f UTENSILI j 



NASTRO 



INFORMAZIONE 




MACCHINA 



PEZZI 



La macchina utensile a controllo numerico, sviluppata al Massa- 
chusetts Insti tu te ol Tecnology, solleva l'operatore dal lavoro 
dì interpretare il disegno di produzione per stabilire le regola- 
zi oni della macchina, il cui movimento è controllato dalle istru- 
zioni contenute in un nastro perforato* L'operatore deve tuttavia 
scegliere ancora gli utensili e caricare e scaricare la macchina. 




Ne] controllo numerico mediante calcolatore l'i mm a ga zzi na men- 
to deirinformazione è trasferito da un nastro perforato alla più 
ampia e flessibile memoria di un calcolatore. Questo cambiamen- 
to non solo rende più facile compilare e modificare ì programmi, 
ma consente anche di utilizzare il calcolatore per altri compiti 
come la registrazione della durata d'impiego di ogni utensìle. 



po che il pezzo da lavorare è stato in- 
stallato e ne è stato informato il cal- 
colatore, quest'ultimo ne assume il con- 
trollo e avvia il pezzo alle macchine 
occorrenti, sceglie gli utensili adatti, 
esegue le opportune operazioni e a la- 
vorazione finita restituisce il pezzo al- 
l'operatore per lo scarico. Tutte le set- 
te funzioni richieste sono state auto- 
matizzate con il risultato che l'opera- 
tore serve un sistema di macchine an- 
ziché una sola macchina. 

Questo sistema è molto adatto per il 
settore industriale preso in considera- 
zione: la fabbricazione di pezzi in pic- 



cole serie, I pezzi sono prodotti in lot- 
ti a causa dei costi della « messa a 
punto » e di quelli occorrenti per attrez- 
zare la macchina affinché passi dalla 
fabbricazione del pezzo A a quella del 
pezzo E, I dispositivi di fissaggio, che 
permettono alla parte A di essere assi- 
curata perfettamente alla macchina, 
devono essere sostituiti da altri idonei 
per la parte B; gli utensili per la par- 
te B devono essere estratti dal « ma- 
gazzino degli utensili » e inseriti al po- 
sto di quelli usati per la parte A\ in- 
fine la macchina deve essere fatta fun- 
zionare e i pezzi prodotti devono es- 



sere verificati attentamente per assicu- 
rarsi che tutto è in ordine. Ovviamente 
se viene costruito solo un piccolo 
lotto di pezzi, i costi unitari di messa 
a punto sono elevati Se invece vie- 
ne costruito un grande lotto i costi di 
messa a punto sono bassi, ma risulta- 
no elevati quelli del successivo magaz- 
zinaggio. Ne consegue che esiste una 
dimensione ottimale del lotto per ogni 
pezzo particolare. Tuttavia in un si- 
stema di fabbricazione di pezzi gover- 
nata da calcolatore, ri concetto abitua- 
le della dimensione economica del lot- 
to non è applicabile perché ì costi di 



12 



13 



messa a punto sono estremamente bas- 
si. Può convenire lavorare anche un 
«lotto» composto di un unico pezzo, 
Se i lotti sono esigui diventa quasi tra- 
scurabile il costo di magazzinaggio di 
parti finite o in corso di lavorazione. 

IVon c'è bisogno di mettere in eviden- 
za che i sistemi di fabbricazione 
di parti governati da calcolatore richie- 
dono una quantità di lavoro diretto 
considerevolmente minore dei sistemi 
di fabbricazione più convenzionali, I 
dati, per quanto ancora limitati, indi- 
cano che un sistema CMPM richiede 
solo dal 10 al 30 per cento del lavoro 
diretto occorrente in un'officina con- 
venzionale di capacità equivalente. Sen- 
za dubbio è anche vero che le macchi- 
ne per la fabbricazione di parti dirette 
da calcolatore sono più complesse e 
costose dì quelle convenzionali. Può il 
lavoro risparmiato compensare il loro 
maggior costo? Per rispondere a que- 
sta domanda si deve ricordare che una 
macchina per lavorare il metallo è 
produttiva solo nei periodi in cui il 
truciolo viene effettivamente asportato, 
mentre non è produttiva quando è fer- 
ma, quando viene attrezzata per pro- 
durre un pezzo diverso, quando i pez- 



zi vengono caricati e scaricati o men- 
tre vengono sostituiti gli utensìli. An- 
che se le stime differiscono fra loro, la 
macchina utensile comune in un'offi- 
cina convenzionale taglia ìl metallo 
solo dal 3 al 10 per cento del tempo, 
mentre in un sistema CMPM il tem- 
po di taglio del metallo può essere del 
50 per cento o anche più. È questa 
utilizzazione di gran lunga maggiore 
che compensa il costo più elevato della 
macchina singola. Si prevede che per 
una determinata capacità produttiva 
l'investimento di capitale richiesto per 
un sistema CMPM altamente sofistica- 
to non sarà maggiore di quello occor- 
rente per un'officina più convenzionale. 

In aggiunta ai sicuri risparmi nei eo- 
sti di lavoro si può contare su notevo- 
li economie per le minori scorte dì ma- 
gazzino. Un numero molto minore di 
pezzi, sia in lavorazione sia finiti, sa- 
rà a in attesa » o della successiva la- 
vorazione o dell'assemblaggio. Come 
risultato si prevede una riduzione del 
costo complessivo di un fattore fra 
cinque e dieci; in altri termini una ri- 
duzione di costo dairSO al 90 per cento. 

Sebbene i sistemi CMPM siano solo 
ora in corso di realizzazione ne sono 
stati installati alcuni prototipi per la 




CALCOLATORE 



Il controllo numerico diretto pone sotto il controllo dì un unico calcolatore una serie 
dt macchine, che possono essere dì tipo diverso e programmate per lavori differenti. 
Il sistema può avere o non avere la possibilità del cambio automatico degli utensili. 



produzione o a scopi dimostrativi. Il 
sistema forse più ambizioso di tutti (e 
anebe quello sul quale è molto difficile 
ottenere informazioni) è in funzione a 
KarKMarx-Stadt nella Germania Orien- 
tale. 11 sistema, installato in uno spe- 
ciale edificio ad aria condizionata gran- 
de quanto due campi di calcio, impie- 
ga motori a induzione lineare per tra- 
sferire i supporti di lavoro, sospesi su 
cuscini d'aria. Questo sistema può la- 
vorare pezzi con dimensioni massime 
di l X l X 1,6 metri. 

Il sistema CMPM che è stato proba- 
bilmente più a lungo in esercizio negli 
Stati Uniti è il Centro di lavorazione 
pesante nello stabilimento Ingersoll- 
-Rand a Roanoke in Virginia. Costrui- 
to dalla Sundstrand Corporation, rim- 
pianto ha sei macchine disposte intor- 
no a un sistema di trasferimento chiu- 
so (si vedano le illustrazioni alle pagi- 
ne 8. 9 e 10). Il sistema è in grado 
di fabbricare circa 500 pezzi completa- 
mente diversi e può accettare contem- 
poraneamente lino a sedici pezzi di for- 
ma diversa sia per essere lavorati alla 
macchina, sia in attesa di essere lavo- 
rati, sia sul sistema di trasferimento. 
Nell'attuale configurazione il sistema 
comprende circa 500 utensili, 200 dei 
quali disposti simultaneamente nei ca- 
roselli per il cambio automatico degli 
utensili. L*intero sistema, che si può 
considerare come il sostituto di una 
officina tipica con 30 macchine e 30 
operai, è fatto funzionare da una squa- 
dra composta da tre persone e da un 
supervisore. 

Alcuni dei più notevoli progressi nel- 
la produzione automatica di pezzi in 
piccole serie sono stati incorporati nel 
sistema di fabbricazione per lavora- 
zioni multiple attualmente in fase di 
sviluppo da parte della Cincinnati Mi- 
lacron Inc. (si veda l'ili tu; trazione a pa- 
gina ìl). Questo sistema ha non solo 
le caratteristiche generali della fab- 
bricazione di pezzi governata da calco- 
latore già viste in altri sistemi, ma prov- 
vede anche alla lavorazione di pez- 
zi di piccolo volume con un ritmo più 
alto di quello ottenibile con le mac- 
chine convenzionali a controllo nume- 
rico. Per esempio, un ingegnoso «cen- 
tro di fabbricazione » a cinque assi 
cambia automaticamente gruppi di u- 
tensili montati su un'unica testa in 
modo da effettuare simultaneamente 
un certo numero di operazioni. Il si- 
stema della Cincinnati Milacron con- 
sente, per mezzo di un nuovo metodo 
per il trasporto sospeso dei pezzi da la- 
vorare, una manovra efficiente del flui- 
do di taglio e dei trucioli, oltre a un 
facile accesso per le verifiche e la 
manutenzione. 

Quanto detto finora si riferisce alla 



14 



descrizione della fabbricazione di pez- 
zi governata da calcolatore e al suo at- 
tuale stadio di sviluppo. Cosa riserba 
il futuro? A questo punto si devono 
sostituire le opinioni personali alla de- 
scrizione dei fatti. Se per i sistemi 
CMPM si possono prevedere riduzioni 
di costi fino air80 per cento, perché i 
sistemi in esercìzio sono così pochi? 
I motivi sono di due tipi: tecnologici 
ed economici. 

Il principale motivo economico è che 
finora non si è completamente sicuri 
di quanto si possa risparmiare nelle va- 
rie branche dell'industria con la fab- 
bricazione di pezzi governata da cal- 
colatore. Come si è visto, sì valuta che 
per il 50-75 per cento tutti i pezzi fab- 
bricati alla macchina costituiscono lot- 
ti di 50 unità o meno e quindi adat- 
ti a essere prodotti con la fabbrica- 
zione governata da calcolatori. Comun- 
que non si conosce quale sia l'inciden- 
za del fattore economico. 1 sistemi esi- 
stenti sono stati giustificati per la fab- 
bricazione di specìfiche serie di pezzi e 
la giustificazione ha incluso una no- 
tevole quantità di fiducia. I sistemi 
CMPM sono dispendiosi: possono co- 
stare milioni di dollari, À meno che 
non si possa provare con la ricerca e 
le dimostrazioni che i sistemi CMPM 
sono davvero economici, affidabili e su- 
scettibili di future modifiche nella va- 
rietà e quantità di prodotti, poche so- 
cietà saranno disposte ad assumere il 
rischio finanziario richiesto per sco- 
prirlo in proprio. 

I motivi tecnologici della lenta ado- 
zione dei sistemi CMPM sono soprat- 
tutto collegati allo sviluppo dei siste- 
mi di calcolatori e dei programmi per 
il loro funzionamento. Quantunque 
singole società abbiano creato sistemi 
funzionanti in modo soddisfacente, per 
quanto si sappia nessuno di questi ha 
la completa versatilità operativa ne- 
cessaria per garantire la massima pre- 
stazione da parte di un sistema CMPM. 
Dal punto di vista del mercato degli 
Stati Uniti sembra troppo dispendioso 
per ciascun fabbricante di macchine 
utensili che pensi di entrare nel mer- 
cato CMPM sviluppare completamente 
un proprio sistema brevettato. È opinio- 
ne, quindi, dell'autore che se i costi va- 
lutati del CMPM sono sufficientemen- 
te esatti e se si realizzano le speran- 
ze degfi Stati Uniti di mantenere la 
produzione a livelli più alti di quelli 
delle altre nazioni, si dovrà preparare 
un programma nazionale per lo svi- 
luppo della fabbricazione di pezzi go- 
vernata da calcolatori con lo scopo fi- 
nale di realizzare sistemi dì fabbrica- 
zione totalmente integrati da calco- 
latori. 



CALCOLATORE 




La fabbricazione di pezzi governala da calcolatore è la fase più recente dell'applica- 
zione della tecnologia del calcolatori per ridurre il costo della lavorazione di pezzi in 
piccole serie. Siccome la memoria del calcolatore contiene tutte le informazioni neces- 
sarie per lavorare un pezzo alla macchina utensìle, un <: lotto s può essere composto an* 
che di una sola unità. Il sistema qui descritto è sostanzialmente lo stesso di quello ini* 
piegato nel Centro di lavorazione pesante della Ingersoll-Rand di Hoanoke in Virginia. 



15 







Micro fotografi a detironicu di nucleo di cellula epatica di topo, 
effettuata da David E. Cominga e Tadaahi Okada del City of 
Hope Medicai Center, Il nucleo, delimitato da una doppia mem- 
brana, è riempito di cromatina, il materiale che svolge le funzio* 
ni genetiche e di controllo della cellula. Nella cromatina, il 
materiale genetico I DNA) forma un complesso con le proteine 
la cui funzione è apparentemente quella di regolare l'attività dei 



16 



geni, 11 materiale scuro vicino alla membrana e in altri punti 
della cellula è cromatina «addensata», che sta sintetizzando 
KN\. Il niairriale granulare fine che è visibile nella metà sinistra 
del nucleo è costituito da granuli di RNA riurtiti per formare un 
complesso con le proteine* La grossa struttura scura, visìbile vi- 
cino al centro, è il nucleolo, una zona di cromatina speciali zzala, 
li preparato risulta ingrandito 22 000 volte nella mi crof olografia. 



Proteine dei cromosomi e 
regolazione genica 

La funzione delle proteine nei nuclei degli organismi superiori 
sta per essere chiarita. Sembra che gli istoni mantengano i geni 
disattivati e le proteine non istoniche li attivino selettivamente 

dì Gary S. Stein, Jauet Swinebart Stein e Lewis J. Kleinsmith 



Come è ben noto* i geni che tra- 
smettono l'informazione eredi- 
taria di generazione in generazio- 
ne e dirigono il funzionamento di ogni 
cellula vivente sono costituiti da DNA. 
Nelle cellule degli organismi superiori 
i geni sono disposti sui cromosomi, 
ma questi sono in realtà nucleoprotei- 
ne, cioè complessi di acidi nucleici e 
di proteine. Se il materiale genetico è 
soltanto DNA, qua! è allora la fun- 
zione delle proteine cromosomiche? 
Sembra che esse svolgano un compito 
importante nel mantenere costante la 
struttura del materiale genetico e nel 
regolare l'attività dei geni, cioè nel de- 
terminare quali geni in ogni cellula 
vengono attivati e quando. 11 controllo 
da parte dei geni è un fatto chiave in 
processi come il differenziamento, lo 
sviluppo embrionale e l'azione ormo- 
nale e in processi abnormi come la 
proliferazione cancerosa, le malattie 
metaboliche e quelle malattie congeni- 
te che sono correlate all'espressione 
dell'informazione genetica. In questa 
sede intendiamo interessarci in primo 
luogo dell'attività regolatrice delle pro- 
teine cromosomiche, un campo d'inda- 
gine che ha cominciato a fornire risul- 
tati significativi negli ultimissimi anni. 

L'attività regolatrice dei geni 

L'informazione genetica di una cel- 
lula è codificata nelle sequenze nucleo- 
tidiche che costituiscono il DNA. Per 
utilizzarla, la cellula trascrive tati se- 
quenze in filamenti complementari di 
RNA che sono poi « tradotti » in ca- 
tene di amminoacidi, che a loro volta 
formano le proteine. Il controllo della 
attività genica risiede nella selettività 
della trascrizione sia nel tempo, sta 
nello spazio. Nello sviluppo embrionale, 
per esempio, un singolo uovo fecon- 
dato contenente tutti i geni dell'orga- 
nismo prolifera così da dare un'ampia 



varietà di cellule differenziate, che so* 
no specializzale per compiere diverse 
funzioni. Nel corso dello sviluppo cen- 
tinaia di migliaia di geni vengono at- 
tivati e disattivati. Inoltre in ogni tipo 
di cellula definitiva viene trascritta» o 
espressa, solo una certa combinazio- 
ne di geni, in base alla funzione spe- 
cifica di quel tipo cellulare: nei globuli 
rossi può trattarsi dell'attività del ge- 
ne che codifica per l'emoglobina; nelle 
cellule muscolari di quella del gene 
per la mioglobma; nei fibroblasti di 
quella del gene per il collagene, la pro- 
teina del tessuto connettivo. E pur tut- 
tavia, per quanto si può dire, il DNA 
è sempre lo stesso in ognuno di questi 
tipi dì cellule specializzate. La costan- 
za del DNA in tutte le cellule di un 
determinato organismo è stata stabili- 
la per la prima volta nel 1948 ed è 
stata confermata ripetutamente. La 
verifica più elegante è venuta dagli 
esperimenti dì J.B. Gurdon del l'Uni- 
versi là di Oxford. Questo ricercato- 
re ha trapiantato nuclei dì cellule in- 
lestinali differenziate dì rana in uova 
di rana i cui nuclei erano stati rimossi: 
le uova si sono sviluppate normalmen- 
te. Risultati del genere dimostrano che 
i nuclei delle cellule intestinali e di 
tutte le altre cellule differenziate della 
rana contengono l'in formazione gene- 
tica totale della rana, anche se soltanto 
una porzione limitata di essa viene 
espressa. 

Anche all'interno di una data cellu- 
la differenziata, una certa parte del- 
l' informazione si esprime in un deter- 
minato momento e rimane inespressa 
in altri. L'espressione si può modificare 
quando le cellule in riposo sono atti- 
vate per dividersi oppure quando sono 
stimolate da ormoni specifici: in ambe- 
due i casi sì effettuano nel metaboli- 
smo della cellula complessi cambia- 
menti, in seguito all'innesco del pro- 
gramma genetico insito nella cellula 



stessa. In generale, in qualsiasi mo- 
mento, si esprime meno del 10 per cen- 
to del totale dell'informazione genetica. 
Meccanismi regolatori specifici attiva- 
no e disattivano per la trascrizione re- 
gioni particolari del genoma, cioè una 
intera serie di geni, a mano a mano 
che cambiano le necessità della cel- 
lula. 

Nei batteri, che mancano di un nu- 
cleo e in cut il genoma è considerevol- 
mente meno complicato di quello degli 
organismi superiori» è stato compiuto 
un progresso sostanziale verso il chia- 
rimento del meccanismo della regola- 
zione. Nel colibacillo Escherìchìa coli 
si è dimostrato che la trascrizione delle 
singole sequenze genetiche in RNA è 
governata dal fatto che regolatori spe- 
cifici si legano e si distaccano in deter- 
minati siti del DNA. Nelle cellule del- 
le piante e degli animali superiori il 
materiale genetico è più complesso, 
da un punto di vista sia strutturale, sia 
funzionale, 11 DNA è contenuto all'in- 
terno di un nucleo delimitato da mem- 
brana e, in questa sede, è unito a pro- 
teine e a un piccolo quantitativo di 
RNA per formare quella sostanza com- 
plessa che se chiama cromatina o, nel- 
la sua forma più organizzata, cromo- 
soma. Finora, in queste cellule dotate 
di nucleo, o eucariote, non sono sta- 
le ancora identificate proteine regola- 
trici specifiche, ma l'evidenza depone 
in favore del molo di elementi regota- 
tori delie proteine cromosomiche. 

Gli istoni 

Da un punto di vista storico, le pro- 
teine cromosomiche sono state suddi- 
vise in due gruppi: gli istoni e le pro- 
teine non istoniche. Gli istoni sono de- 
finiti nel modo migliore dalle loro pro- 
prietà chimiche: si tratta dì proteine 
con una carica positiva, riccamente do- 
tate di amminoacidi basici arginina e 



17 



® 



lisina e completamente prive dell'am- 
minoacido triptoFano. A causa della 
loro natura basica, possono essere fa- 
cilmente estratte con acido cloridrico 
o solforico diluito. Si possono frazio- 
nare in c:r>que classi principali, la mag- 
gior parte delle quali è presente in tut- 
te le cellule eucariole. Gli istoni fu- 
rono scoperti alla fine del XIX secolo, 
ma fu solo nel 1943 che Edgar e El- 
len Stedman, che allora lavoravano al- 
l'Università di Edinburgo, attirarono 
l'attenzione su dì essi come possibili re- 
golatori. I dati degli Stedman fecero 
intra wedere la possibilità che i tes- 
suti in fase di attivo accrescimento 
contenessero meno istori! dei tessuti 



che si trovavano in altre fasi; i due ri- 
cercatori ritennero quindi che gli isto- 
ni funzionassero da repressori, o ini- 
bitori, dell'attività biologica. Essi eb- 
bero ragione di postulare una fun- 
zione inibitrice per gli isioni, ma la lo- 
ro conclusione era basata su misure 
del contenuto istonico che in seguito 
sono risultate imprecise; oggi sappiamo 
che il contenuto in istoni delle cellu- 
le attive e inattive è identico. 

I primi studi decisivi di biochimica 
sugli effetti degli istoni a carico del- 
la funzione del DNA sono stati intra- 
presi agli inizi degli anni sessanta, do- 
po che furono sviluppati sistemi acel- 
lulari per la sintesi dell'RNÀ, Tn tali 



sistemi viene fornito DNA o cromati- 
na che fungono da stampo perla trascri- 
zione in provetta dell 1 RNA > Altri com- 
ponenti della miscela di reazione sono 
i precursori delle subunìtà dell'RNA e 
la RNA polimerasi, l'enzima che ca- 
talizza la polimerizzazione di tali sub- 
unità nei filamenti deirRNA. Nel 1962, 
Ru-chih Huang e James Bonner del 
California Tnstitute of Technology 
hanno dimostrato che, aggiungendo 
istoni a un simile sistema acellulare, 
si inibisce la sintesi dell'RNA (la mas- 
sima inibizione della sintesi dell'RNA 
è stata osservata con un rapporto isto- 
n e/DNA di 1:1:, che è pressappoco il 
rapporto in cui ì due composti chimici 



UOVO FECONDATO 



GENE PEH IL COLLAGENE 



GENE PER L'EMOGLOBINA 



GENE PER LA PROTEINA 

DEL CRISTALLINO DELL'OCCHIO 



GENE PER LA MI0GLQ8INA 




RBROBLASTO DELLA CUTE GLOBULO HOSSO IN VIA DI SVILUPPO 



CELLULA MUSCOLARE 



CELLULA DEL CRISTALLINO 
DELL'OCCHIO 





COLLAGENE 



EMOGLOBINA 



RNA MESSAG 



MIOGLOBINA 




RMA MESSAGGERO 



i 



PROTEINA DEL CRISTALLINO 
DELL'OCCHIO 



Viene qui esemplificata la regolazione genica nel cofso dello svi* 
luppo. Innovo fecondato (in alto) contiene tutta l'i n formazione 
genetica dell'organi fimo, codificata nel DNA; si tratta dei geni 
per le quattro importanti proteine qui indicate e per migliaia 
di altre proteine, L'uovo si divide e le cellule proliferano e si 



differenziano {frecce tratteggiate) in cellule spedulizzate appar* 
lenenti a vari tessuti. Ogni cellula differenziata contiene tutti I 
geni dell'organismo, ma questi sono regolati in modo che in ogni 
cellula solo quelli adatti per le funzioni specifiche sono atti- 
vati, trascrìtti in RNA messaggeri e quindi tradotti in proteine. 



si trovano normalmente nel nucleo). 
Il processo di inibizione diviene rever- 
sibile per aggiunta di un altro DNA, il 
che dimostra che gli istoni bloccano la 
trascrizione legandosi al DNA piutto- 
sto che inibendo Ja RNA polimerasi, 
Airincirca nella stessa epoca, Vincent 
G. Allfrey e Alfred E. Mirsky della 
Rockefeller University hanno dimostra- 
to che la rimozione selettiva degli isto- 
ni da nuclei isolati aumenta la velo- 
cità della sintesi di RNA. Ambedue 
i tipi di esperimenti hanno portato al- 
la conclusione che gli istoni normal- 
mente funzionano inibendo la capaci- 
tà dei geni dì essere trascritti neirRNA. 

È subito parso evidente che gli isto- 
ni sono implicati anche nella determi- 
nazione delle proprietà strutturali del- 
la cromatina. In particolare la loro 
aggiunta aumenta la stabilità della 
doppia elica del DNA. Questo fatto 
fornisce una chiave su una delle fun- 
zioni biologiche degli istoni, in quan- 
to ti serrarsi della doppia elica potreb- 
be interessare la disponibilità, o esposi- 
zione, delle sequenze nucleotiche che 
vengono trascritte in RNA. 

Un altro aspetto del metabolismo de- 
gli istoni che fa pensare alla loro fun- 
zione biologica è il rapporto tra sin- 
tesi degli isioni e replicazione del DNA. 
Prima che una cellula si divida in due 
cellule figlie, tutto il suo DNA deve 
essere duplicato in modo che ogni cel- 
lula figlia possa ricevere una copia 
compieta dell'informazione genetica. 
La sintesi del DNA è limitata a un pe- 
riodo ben definito del ciclo vitale del- 
la cellula (la fase S) ed è strettamente 
accoppiata alJa sintesi degli istoni. 
Thaddeus Borun, Elliot Robbìns e Mat- 
thew D, Scharflf dell'Albert Einstein 
College of Medicine e Gerald C Muel- 
ler della Università del Wisconsin han- 
no dimostrato che istone e DNA sono 
sintetizzati simultaneamente e che la 
inibizione della replicazione del DNA 
è accompagnata da un immediato ar- 
resto della sintesi del listone. Lo stret- 
to appaiamento della sintesi del DNA 
con quella del Pistone trova appoggio 
anche in esperimenti che indicano co- 
me gli RNA messaggeri che codificano 
per gli istoni siano associati agli orga- 
nelli cellulari deputati alla sintesi pro- 
teica e tradotti in proteine solo nel 
momento in cui viene sintetizzato il 
DNA. (Ciò significa che, se soltanto 
limitate regioni del genoma devono 
essere trascrìtte in una data cellula 
e in un dato momento, gli istoni devo- 
no essere immediatamente disponibili 
per poter reprimere i segmenti del 
DNA appena replicati, che devono ri- 
manere inespressi.) 

A parte la sintesi di nuove molecole 
di istone, l'interazione degli istoni con 



CROMATINA 




DNA (1} 



PROTEINA 
(1.5-2.5) 




ESTONE (1) 



RNA (0.05) 



PROTEINA 

NON ISTONICA 

(0.5-1.5) 



La cromatina, il complesso materiale presente nel nucleo delle cellule degli organismi 
superiori* è costituita da DNA, da proteine e da una piccola quantità di RNA. Vi sono 
due categorie di proteine: gli istoni e le proteine non isioni che. Le cifre indicano le 
quantità relative di ogni costituente della cromatina. Questa contiene all'incirca la stessa 
quantità di istoni e di DNA mentre il rapporto con le proteine non (atoniche è diverso. 



il DNA può essere alterata dalla mo- 
dificazione dì istoni già esistenti. Vi so- 
no reazioni enzimatiche che modifica- 
no la struttura istonica mediante la 
aggiunta di gruppi acetato, metile e 
fosfato. L'esatto significato di queste 
reazioni non è ancora noto, ma è sta- 
to dimostrato da Allfrey e collabora- 
tori che Tacetilazione defissione è cor- 
relata al livello generale della sintesi 
di RNA; la fosforinone di certi isto- 
ni, come ha osservato G. Roger Chalk- 
ley dell'Università dello lowa, è corre- 
lata alla velocità di divisione della cel- 
lula. Tali reazioni possono essere im- 
portanti nel controllo dell'attività glo- 
bale e della struttura del genoma. 

Tutto sommato, è chiaro che gli isto- 
ni sono implicati nel mantenimento 
della struttura cromatinica come pure 
nella repressione della sintesi di RNA 
DNA-dipendente. Cionondimeno, pa- 
recchie serie di prove suggeriscono che 
gli isioni hanno un'uniformità e una 
conseguente mancanza di specificità, 
che precludono la loro capacità di rico- 
noscere e di influire su particolari gè- 



RELATIVAJ 


















DI RMA (VELOCITA 












SINTESI 











0,5 1 1,5 

ISTONE AGGfUNTO (MlCROGRAMMI 
PER MICROGHAMMQ DI DNA) 



ni. In una data cellula analoghe quan- 
tità di htoni sono inoltre presentì nel- 
le regioni attive e inattive dei genoma, 
cioè nella cromatina « dislesa », che 
sta sintetizzando attivamente RNA, e 
nella cromatina « condensata », che 
non sta sintetizzando RNA. Nei nu- 
clei di certe cellule di larve d'insetto, 
le regioni del genoma che stanno ef- 
fettuando la sintesi dell'RNA sono di- 
stese a costituire degli ammassi (puff) 
relativamente voluminosi, Hewson 
Swift delF Università di Chicago ha 
misurato il rapporto istone/DNA neìle 
regioni inattive e in quelle con puff e 
ha trovato che è sempre lo stesso. For- 
se la prova più sorprendente della man- 
canza di specificità degli istoni è data 
dal confronto effettualo tra le sequen- 
ze ammìnoacidiche di una stessa fra- 
zione istonica in due tipi molto diver- 
si di cellule, quelle delle pianticelle di 
pisello e quelle del timo di vitello: 
è risultato che esse differiscono sol- 
tanto per due amminoacidi. Sembra 
chiaro dunque che gli istoni sono mo- 
lecole regolatrici implicate nel control- 



ai 
< 

O 

o 

_J 
Ili 

> 

< 
z 
ce 

Q 




TEMPO 



L'effetto inibitorio degli istoni sull'attività dei geni è stato dimostrato per la prima 
volta negli anni sessanta. Ru-chih Huang e James Bonner del California Insti tute of 
Technology hanno trovato (a sinistra) che in sistemi aeelhilari gli istoni inibiscono la 
sintesi dell'RNA, Vincent G. Allfrey e Alfred E. Mirsky della Rockefeller University 
hanno dimostralo {a destra* che la velocità con cui procede la sintesi dell'RNA è mag* 
aiore nei nuclei privati degli istoni (in colore) rispetto ai nuclei di controllo (in nera). 



18 



19 



Io della trascrizione genica. Tuttavia 
devono esserlo in un senso non spe- 
cifico. 

Proteine non istoniche 

Nella ricerca di molecole con capa- 
cità di regolazione dì geni specifici, l'at- 
tenzione è stata puntata di recente 
sulle proteine non istoniche dei cro- 
mosomi, che possono essere definite 
semplicemente come proteine associate 
con la cromatina, diverse dagli istoni. 
Come questi ultimi, esse vengono sin- 
tetizzate al di fuori del nucleo, nel ci- 
toplasma. Mentre poi gli istoni» subi- 
to dopo essere stati sintetizzati, vengo- 
no trasportati nel nucleo e associati 
con il DNA, studi effettuati nei no- 
stri laboratori presso il collegio di me- 
dicina dell'Università della Florida e 
presso l'Università del Michigan hanno 
dimostrato che, per le proteine non 
istoniche, il quadro è un poco più com- 
plesso. Una parte di queste proteine si 
associa con il DNA subito dopo la sin- 
tesi, ma trascorrono vari periodi dì 
tempo prima che altre proteine non 
istoniche appaiano tra i componenti 
della cromatina. Come gruppo» le pro- 
teine non istoniche mostrano una velo- 
cità di ricambio superiore a quella de- 
gli istoni, con una notevole variazione 
della durala delle singole frazioni non 
istoniche: alcune hanno una vita di 
minuti e altre sono stabili perlomeno 
come il DNA cellulare e gli istoni. Non 
è chiaro se, abbandonando la loro as- 
sociazione con il DNA, esse sono de- 
gradate oppure entrano a far parte di 
un fondo comune di proteine nel nu- 
cleo o nel citoplasma. Ciò che è chia- 
ro è che, se da una parte sembra che 
gii istoni e il DNA costituiscano com- 
ponenti permanenti del genoma, le pro- 
teine cromosomiche non istoniche so- 
no, perlomeno in parte, in stalo di flus- 
so dinamico. 

In contrasto con gli istoni, le pro- 
teine non istoniche mostrano un'enor- 
me eterogeneità sia dal punto di vista 
strutturale che funzionale. Il loro pe- 
so molecolare varia ira 10 000 e 
150 000 dalton. È difficile determinare 
accuratamente quante specie di pro- 
teine non istoniche sono associate con 
ti genoma, ma parecchie serie dì pro- 
ve fanno pensare che questo numero 
sia estremamente ampio. Un'indicazio- 
ne della loro diversità funzionale è la 
varietà dei sistemi enzimatici comples- 
si che si trovano tra loro. Si hanno en- 
zimi come le polirne rasi implicate nel- 
la sintesi e nella reintegrazione del 
DNA e deirRNA, enzimi implicati nel- 
la sintesi e nella degradazione di pro- 
teine ed enzimi che modificano gli aci- 



di nucleici e le proteine, aggiungendo- 
vi gruppi acetato, metile e fosfato. Ol- 
tre a questi componenti enzimatici si 
ritiene anche che la frazione non isto- 
nica contenga proteine che hanno, nel- 
la cromatina, funzioni strutturali e, 
alla slessa stregua, Funzioni regolatrici. 
Nella restante parte di questo artico- 
lo concentreremo la nostra attenzione 
sulle principali serie di prove a soste- 
gno dell'idea secondo cui almeno al- 
cune delle proteine non istoniche so- 
no implicate nella regolazione dell'at- 
tività di geni specifici. 

Esistono differenze significative tra 
i tipi dì proteine non istoniche che si 
trovano nelle cellule di differenti spe- 
cie, Dato ch^ l'informazione genetica 
codificata nei DNA è unica per ogni 
specie, l'osservata specie-specificità del- 
le proteine non istoniche è coerente 
con Tidea che esse abbiano una fun- 
zione regolatrice. AH 1 interno dello stes- 
so organismo esistono poi, in tessuti di- 
versi, differenti proteine non istoniche. 
Anche se tutte le cellule dell'organi- 
smo contengono lo stesso DNA, la va- 
riazione che si riscontra nell'insieme 
di proteine non istoniche presenti nei 
vari tipi cellulari concorda con un'u- 
tilizzazione selettiva dell'informazione 
genetica da parte di quei tipi cellulari. 

Se le proteine non istoniche sono 
impegnate in una regolazione genica 
specifica, allora la gamma di queste 
proteine in una cellula dovrebbe modi- 
ficarsi quando si modifica l'attività dei 
geni. Quest'ipotesi è stata messa alla 
prova in un vasto numero di sistemi 
sperimentali, in cui sì verificano noto- 
riamente variazioni dell'espressione ge- 
nica. In quasi tulli i casi sono stati os- 
servati i cambiamenti previsti nelle 
proteine non istoniche. 

Variazioni ne Ha sintesi 

Variazioni nell'espressione genica si 
verificano, per esempio, nel corso del 
ciclo cellulare. Le differenze più pro- 
nunciate nella trascrizione sì osserva- 
no tra la fase S (il periodo della sin- 
tesi dì DNA) e la mitosi (il processo di 
divisione cellulare). Nei nostri e in altri 
laboratori sono state esaminate duran- 
te ogni fase del ciclo cellulare, sotto 
l'aspetto della composizione e del me- 
tabolismo, le proteine cromosomiche 
non istoniche associate con il genoma 
e sono state osservate differenze ugual- 
mente pronunciate. Per fare un altro 
esempio, gli ormoni steroide!, come 
gli estrogeni e V idrocortisone, esercitano 
notoriamente i loro effetti su cellule 
bersaglio legandosi al loro nucleo e, in 
ultima analisi, alterando il quadro del- 
la trascrizione genica. È stato dimo- 



strato che parecchi ormoni steroide! 
provocano dei cambiamenti nella com- 
posizione e nel metabolismo delle pro- 
teine cromosomiche non istoniche. 

Le colture in vitro di cellule di neu- 
roblastoma (cancro delle cellule nervo- 
se) di topo costituiscono un interes- 
sante sistema modello per lo studio del 
differenziamento. Esse sono facilmente 
indotte a differenziarsi in cellule con 
proprietà strutturali, biochimiche ed 
elettriche tipiche della cellule nervose. 
Uno dei vantaggi davvero singolari del 
sistema è che il differenziamento indot* 
to è completamente reversibile. Mi- 
chelle Zornetzer, nel nostro laborato- 
rio in Florida, ha osservalo che, nel- 
lo stato differenziato, c*è una diminu- 
zione selettiva nella sintesi delle pro- 
teine non istoniche di elevato peso mo- 
lecolare e che questo fenomeno diven- 
ta reversibile quando lo diventa anche 
lo stato di differenziamento {si veda !a 
figura a pagina 22). La Zornetzer ha 
anche dimostrato che il differenzia- 
mento delle cellule suddette è associato 
a differenze nella sintesi deIl*RNA. Vi 
è cioè una forte correlazione tra i ti- 
pi di proteine non istoniche associate 
con il genoma e le alterazioni nell'e- 
spressione genica che si accompagna- 
no al differenziamento. 

£ possibile separare la cromatina" in 
due frazioni che differiscono una dal- 
l'altra sia per struttura, sia per attivi- 
tà genetica; la frazione di cromatina 
condensata, che è strutturalmente com- 
patta e relativamente inattiva nella 
sintesi deirRNA, e la frazione di cro- 
matina distesa, che sintetizza attiva- 
mente TRNA. Come abbiamo ricorda- 
to, li rapporto istone/DNA è identico 
in questi due tipi di cromatina. Tutta- 
via la quantità relativa di proteina non 
istonica è considerevolmente più eleva- 
ta nella forma attiva, distesa, della 
cromatina. Qui di nuovo la presenza 
delle proteine non istoniche è correla- 
ta con uno stato strutturale della cro- 
matina, caratterizzato da una sintesi 
attiva di RNA. 

Cambiamenti nelle proteine non isto- 
niche accompagnano anche le modifi- 
cazioni che si verificano nelle proprie- 
tà strutturali e biochimiche di una cel- 
lula infettata e trasformata da virus 
cancerogeni. Le cellule trasformate mo- 
strano una mancanza di controllo del- 
la crescita, che è tipica delle forme 
maligne. Recenti risultati ottenuti nei 
nostri laboratori indicano che, quasi 
subito dopo l'infezione delle cellule 
con virus tumorali, si verificano dei 
cambiamenti nella composizione e nel 
metabolismo di proteine cromosomiche 
non istoniche. Queste modificazioni di- 
ventano permanenti in cellule trasfor- 



mate e rese neoplastiche. Finora non 
si è avuta alcuna prova definitiva di 
un rapporto causa/effetto, ma sembra 
logico concludere che le proteine non 
istoniche abbiano una funzione prima- 
ria nel mediare le modificazioni indot- 
te da virus nell'espressione genica as- 
sociate con la condizione neoplastica. 

Un'altra proprietà distinta delle pro- 
teìne cromosomiche non istoniche, che 
dà conferma aH*idea che esse siano 
implicate nella regolazione genica spe- 
cifica, è la loro capacità di legarsi al 
DNA. Nelle cellule batteriche in cui 
le proteine regolatrici specifiche so- 
no state identificate e isolate, è ri- 
sultato che esse funzionano legandosi 
a sequenze specifiche in regioni oppor- 
tune del DNA, In maniera analoga, ci 
si potrebbe attendere che le molecole 
regolatrici specifiche, presenti nelle cel- 
lule eucartote, si leghino a tipi partico- 
lari di DNA. Nel 1970, esperimenti ef- 
fettuati in uno dei nostri laboratori 
(precisamente in quello di Kieinsmìth) 
hanno dimostrato che alcune proteine 
non istoniche si legano innanzitutto 
in maniera specifica al DNA, 

Questi esperimenti hanno utilizzato 
la tecnica della cromatografìa su cel- 
lulosa del DNA, sviluppata da Bruce 
M. Alberts della Princeton Universi- 
ty, In essa il DNA viene adsorbito su 
una matrice di cellulosa che riempie 
un tubo di vetro. Le proteine in esame 
passano attraverso questa colonna; 
quelle che si legano al DNA, invece, 
si fissano alla colonna e possono poi 
essere rimosse per essere analizzate. 
Quando proteine non istoniche, pre- 
parate da fegato di ratto, si fanno pas- 
sare attraverso una colonna del gene- 
re, ottenuta con DNA di ratto, una 
piccola percentuale delle proteine si 
fissa, Quando le proteine che così si le- 
gano al DNA vengono rimosse dalla 
colonna e fatte passare attraverso una 
nuova colonna, ottenuta con DNA 
batterico, la maggior parte passa ol- 
tre (si veda la figura a pagina 23). In 
altre parole, una parte delle proteine 
non istoniche deve essere in grado di 
riconoscere sequenze nucleoli diche spe- 
cifiche nel DNA, per cui si lega al 
primo DNA che incontra, ma non a 
un DNA estraneo. Una simile intera- 
zione specifica tra queste proteine e il 
DNA è esattamente quello che ci si 
aspetterebbe se una parte di esse fosse 
implicata nella regolazione dell'attività 
di geni specifici. Questo legarsi specifi- 
co delle proteine non istoniche al DNA 
è stato provato da osservazioni effet- 
tuate in parecchi altri laboratori, tra 
cui quelli di Alifrey, Bonner e Lubo- 
mir S. Hnilica dell'Università del Texas 
a Houston. 



Prove sperimentali 

Per determinare direttamente se la 
presenza delle proteine non istoniche 
può alterare la trascrizione genica è ne- 
cessario utilizzare sistemi in cui gli 
effetti delle proteine non istoniche sul- 
la sintesi dell' RNA possono essere mi- 



surati con esattezza. Nel 1968, una re- 
lazione presentata dal laboratorio di 
Tung-Yue Wang dell 1 Università dello 
stato di New York a Buffalo ha soste- 
nuto che raggiunta di proteine non isto- 
niche a un sistema acellulare contenen- 
te DNA e RNA polimerasi purificate 
può rendere reversibile ['inibizione del- 






RENE 

1 

VUJvL 


\k 



PESO MOLECOLARE DECRESCENTE^ 



PESO MOLECOLARE DECRESCÈNTE - 





PESO MOLECOLARE DECRESCENTE - 



PÉSO MOLECOLARE DECRESCENTE - 



Una vasta gamma di proteine non istoniche è predente nei diversi tessuti. Ogni curva 
registra le fluttuazioni nella densità ottica^ e quindi nella quantità delle proteine pre- 
senti, che avvengono in un gel. La disposizione dei pìcchi è diversa per ] gel contenen- 
ti proteine non istoniche eslratte da quattro diversi tessuti specializzati del ratto. 



20 



21 



la sìntesi di RNA, normalmente pro- 
dotta dalla presenza degli istoni* Que- 
sti risultati sono conformi a una pre- 
cedente relazione di Thomas À, Lan- 
gan, che lavorava a quell'epoca alla 
Rockefeller University, relazione in ba- 
se alla quale quando Tistone forma un 
complesso con la proteina non istoni- 
ca, esso esercita soltanto un parziale 



effetto inibitorio sulla sintesi dell/RNA, 
Simili modi di affrontare il problema 
sono stati messi in atto da Ghin-Sung 
Teng e da Terrell H. Hamilton della 
Università del Texas ad Austin e da 
Tnomas C Spelsberg e da Hnilica a 
Houston, Ambedue i gruppi hanno 
trovato che le proteine cromosomiche 
non ìstoniche impediscono la completa 



< 
z 



o 

ce 

Ql 
O 

< 



< 

O 




PESO MOLECOLARE DECRESCENTE 



ai 

ce 
a. 



< 
a 



PESO MOLECOLARE DECRESCENTE - 



2 



O 



a 
< 




La velocità di sintesi di certe proteine non istoni che, e, di conseguenza, la quantità di 
ognuna di esse, varia nello Messo tipo di cellula nei diversi stadi del differenziamento. 
Le curve in colore mostrano le velocità di sintesi, mentre le curve in nero le quantità 
di proteine non ìstoniche che si trovano nelle cellule differenziate di un neuro bla stoma 
di topo fin ulto) e in altre cellule non differenziate [in bassol Nello stato differenziato 
vi è nna diminuzione della velocità di sintesi delle proteine ad alto peso molecolare. 



inibizione della sintesi dell'RNÀ da 
parte degli istoni. Il gruppo di Wang 
è andato oltre, dimostrando che la 
trascrizione aumentata, prodotta dal- 
l'aggiunta di proteine non Ìstoniche, 
rappresenta l'attivazione di regioni dei 
genoma precedentemente represse. Pre- 
si nel loro complesso, questi studi han- 
no dimostrato chiaramente che le pro- 
teine cromosomiche non ìstoniche pos- 
sono influenzare la trascrizione. Tut- 
tavia un'interpretazione definitiva dei 
risultati è parsa diffìcile perché ì com- 
ponenti della cromatina nei sistemi 
acellulari erano mescolati in condizio- 
ni che potevano non permettere loro 
di associarsi come accade nel nucleo di 
una cellula intatta. 

La prova più diretta che le proteine 
cromosomiche non Ìstoniche svolgono 
una Funzione nella regolazione della 
trascrizione specifica del tessuto pro- 
viene da esperimenti di ricostituzione 
della cromatina durante i quali i vari 
componenti di quest'ultima sono iso- 
lati e poi riuniti dì nuovo in varie com- 
binazioni. In esperimenti pionieristici, 
effettuati secondo questi orientamenti, 
R. Stewart Gilmour e John Paul del 
Beatson Institute for Cancer Research 
di Glasgow hanno isolato cromatine 
provenienti dai timo e dal midollo os- 
seo di coniglio e le hanno dissociate in 
DNA, proteìne ìstoniche e non ìstoni- 
che. Quindi essi hanno ricostituito le 
cromatine ricorrendo a un metodo ela- 
borato da Huang e Bonner. Nell'espe- 
rimento di controllo, il DNA, gli istori i 
e le proteine non ìstoniche di timo di 
coniglio sono stati semplicemente ri- 
messi di nuovo insieme. La cromatina 
ricostituita è stata quindi utilizzata co- 
me stampo per la sintesi dell'RNÀ in 
presenza di RNA polimerasi. L'RNÀ 
trascritto si è comportato, negli espe- 
rimenti eseguiti per valutare la sua ca- 
pacità di legarsi al DNA estratto da 
timo o da midollo osseo di coniglio, 
proprio come RNA di timo sintetiz- 
zato normalmente. Quindi Gilmour e 
Paul hanno messo insieme il DNA e gli 
istoni ottenuti dal timo e dal midollo 
osseo, e hanno ricostituito la cromati- 
na aggiungendo al miscuglio proteine 
non Ìstoniche. L T RNA prodotto da que- 
sta cromatina ibrida si è comportato es- 
so pure come TRNA di timo, anche se 
la cromatina includeva DNA e istoni 
di midollo osseo, D'altra parte, quan- 
do il DNA e gli istoni riuniti sono sta- 
ti ricostituiti con proteine non ìstoni- 
che di midollo osseo, TRNA ottenuto 
dalla cromatina ibrida sì è comportato 
proprio come FRNA di midollo os- 
seo (si veda la figura a pagina 24). Gli 
esperimenti hanno messo chiaramente 
in luce che è la presenza di proteine 
non ìstoniche, specifiche dei tessuti, a 



determinare quali geni saranno esatta- 
mente trascritti nei vari tessuti. 

Che dire di ciò che avviene negli stes- 
si tessuti in tempi diversi? Forse le pro- 
teine non Ìstoniche sono responsabili 
anche dei cambiamenti transitori nel- 
l'attività di trascrizione, associati con 
i cambiamenti dello stato metabolico 
di un singolo tipo cellulare? Il ciclo 
della cellula costituisce un sistema mo- 
dello ideale per analizzare in maniera 
diretta l'influenza che le proteine non 
ìstoniche hanno sull'attività di trascri- 
zione del genoma, dato che la croma- 
tina isolata dalle cellule della fase S 
(il periodo di replicazione attiva dei 
DNA) ha una maggior attività nella 
sintesi dell'RNA della cromatina iso- 
lata da cellule in mitosi. Esperimenti di 
ricostituzione della cromatina, condot- 
ti da uno di noi (Gary Stein) e da John 
Farber alla Tempie University, hanno 
dimostrato che sono le proteine non 
ìstoniche a essere responsabili di que- 
sta modulazione della trascrizione ge- 
nica durante il ciclo della cellula. La 
cromatina, ricostituita da DNA e isto- 
ni mescolati con proteine non Ìstoni- 
che provenienti da cellule mttotiche, 
ha mostrato una minor capacità di 
sìntesi delTRNA della cromatina rico- 
stituita, in presenza di proteine non 
ìstoniche provenienti da cellule duran- 
te la fase S (si veda la figura a pagina 
25). Per eliminare la possibilità che gli 
istoni siano coinvolti in queste altera* 
zioni gli esperimenti di ricostituzione 
sono stati anche effettuati in presenza 
di istoni provenienti da cellule in fase 
S oppure da cellule in mitosi. In questo 
ultimo caso, le attività di trascrizione 
dei due tipi di cromatine ricostituite 
erano identiche, mostrando così che 
gli istoni non stabiliscono le differenze 
di disponibilità delle sequenze di DNA 
per 'la sintesi dell'RNA durante il ci- 
clo della cellula, 

Per dimostrare chiaramente che le 
proteine non Ìstoniche regolano l'atti- 
vità di singoli geni, è necessario pro- 
vare la trascrizione di un gene speci- 
fico. Negli ultimissimi anni, è stato pos- 
sibile sintetizzare in laboratorio copie 
radioattive di singole sequenze geniche, 
risalendo da un RNA noto al suo DNA 
complementare. Queste copie di geni 
radioattivi si legano in maniera spe- 
cifica agli RNA complementari per 
i quali codificano, e così possono es- 
sere utilizzate come « sonde » sensibili 
per mettere in evidenza la presenza di 
RNA trascritti da geni particolari (sì 
veda la figura in allo a pagina 26). 

Gilmour e Paul hanno utilizzato di 
recente queste «sonde» sofisticate in 
una serie dì esperimenti di ricostitu- 
zione della cromatina, Questa è stata 



PflOTE+NE NON 
ÌSTONICHE Di BATTO 



SOLUZIONE 
SALINA CONCENTRATA 




PROTEINE CHE 

SI LEGANO AL DNA 



DNA DI RATTO- 



PROTEINE ~ 
NON SPECIFICHE 
CHE SI LEGANO 
AL DNA 



DNA BATTERICO- 




O 




PROTEINE- 

SPECIFICHE 

PER IL RATTO 

CHE SI LEGANO 

AL DNA 




y 



L'associazione specifica di proteine non Ìstoniche al DNA è stata dimostrata facendo 
passare proteine non ìstoniche di fegato di ratto attraverso una colonna di cellulosa, sul- 
la quale era stato adsorbito del DNA dì ratto. Una parte delle proteine rimaneva sulla 
colonna, legata al DNA; le proteine non legate (grigio scuro) f nonusci vano invece dalla 
colonna (i). Le proteine legale iìn colore e in bianco) sono state poi fatte migrare da 
una soluzione salina concentrata ( la). Esse sono state fatte passare attraverso colonne 
contenenti DNA di ratto o DNA del batterio Escherichia coli. Tutte si sono legale a E 
DNA dì ratto (2), mentre soltanto una piccola percentuale si è invece legata al DNA di 
Escherickia coli {J). Le proteine che sì sono legate soltanto al DNA di ratto, ma 
non al DNA di Escherichia coli erano chiaramente specifiche per il DNA di ratto. 



22 



23 



isolata da fegato di feto di topo, che 
sintetizza normalmente la gtobina (la 
proteina dell'emoglobina) e da cervello 
di ratto, che invece non la sintetizza, 
Ogni preparato di cromatina è stato 
trascritto in un sistema aceliulare e gli 
RNA sintetizzati sono stati caratteriz- 
zati saggiando la loro capacità di le- 
garsi con le copie radioattive dei geni 
per la globina. Conservando lo stesso 
tipo di trascrizione osservato nelle cel- 



CROMÀTtNA Dì 
MIDOLLO OSSEO 



lule intatte, la cromatina di fegato fe- 
tale ha sintetizzato RNA che codifica- 
va per la globina, mentre la cromatina 
proveniente dal cervello non lo ha fat- 
to. Gilmour e Paul hanno proseguito 
quindi i loro esperimenti dissociando 
le cromatine e ricostituendole in pre- 
senza di vari tipi di proteine non isto- 
niche. Essi hanno trovato che, quando 
la cromatina di cervello è stata ricosti- 
tuita in presenza di proteine non isto- 



niche ottenute da tessuto cerebrale, 
non è riuscita a sintetizzare TRNA per 
la globina, mentre quando la ricostitu- 
zione si è realizzata in presenza dì pro- 
teine non istoniche provenienti da fe- 
gato fetale, il gene per la globina è sta- 
to trascritto. Simili risultati danno un 
valido sostegno airidea secondo la qua- 
le è la presenza dì proteine non isto- 
niche specifiche a determinare che il 
gene per la globina sìa trascritto in tes- 



RNA 




PROTEINE 
CROMOSOMICHE 



DNA 




DNA 



PROTEINE 
CROMOSOMICHE 



PROTEINE 
NON ISTON1CHE 



PROTEINE 
NON ISTONICHE 




RNA s-S^^y 




CROMATINA RICOSTITUITA 

CON PROTEINE CROMOSOMICHE 

NON ISTONICHE DI TIMO 



Un esperimento di ricostituzione della cromatina, effettuato da 
R, Stewart Gilmour e da John Paul del Beatson Insti tute for 
Cancer Research ha dimostralo che le proteine non istoniche so- 
no responsabili della trascrizione specifica del tessuto. La ero- 
matina è stata isolata da limo e da midollo osseo di coniglio. 
Ciascun tipo di cromatina ha prodotto un caratteristico RNA (a, 
bì. La cromatina, dissociata in DNA e nelle frazioni istonica e 
non istonica e quindi ricostituita, ha prodotto sempre Io stesso 



CROMATINA RICOSTITUITA 

CON PROTEINE CROMOSOMICHE 

NON ISTONICHE DI MIDOLLO OSSEO 



RNA, In seguito le due cromatine sono state dissociate e sìa i 
DNA, sia gli i sto ni delle due preparazioni sono stati mescolati. 
Quando poi il DNA e gli astoni riassociati sono stati combinati 
con le proteine non istmi irti e de! timo, la cromatina ricostituita 
ha prodotto RNA paragonabile alFRNÀ di timo (e). Quando, in- 
vece, DNA e istoni riassociati sì sono combinati con proteine non 
i sto ni eh e provenienti da midollo osseo, la cromatina ricostituita 
ha prodotto RNA paragonabile alTRNA dì midollo osseo idi 



suto epatico fetale e non in tessuto ce- 
rebrale. 

Forte di un simile modo di affron- 
tare il problema, il nostro gruppo della 
Florida ha dimostrato di recente che le 
proteine cromosomiche non istonìche 
sono responsabili della limitazione del- 
la trascrizione dei geni per gli isto- 
ni alla fase 5 del ciclo cellulare (si 
veda la figura in basso ne Ha pagina 
successiva). Servendosi di una « son- 
da » costituita da tstone-DNA radioat- 
tivo per esaminare TRNA prodotto in 
provetta, abbiamo dimostrato innanzi- 
tutto che la cromatina proveniente da 
cellule in fase S trascriveva gli RNA 
per gli istoni, mentre la cromatina ot- 
tenuta da cellule nella fase G } del ci- 
clo cellulare - cioè nel periodo prece- 
dente alla replicazione del DNA — non 
eseguiva la trascrizione. Questo risul- 
tato concordava con una precedente 
dimostrazione dell'appaiamento della 
sintesi degli istoni con la replicazione 
del DNA, Abbiamo dimostrato allora 
che la cromatina ricostituita con pro- 
teine non istoniche da cellule in fase 
S trascrìveva gli RNA per gli istoni 
nella stessa misura della cromatina 
nativa da cellule in fase S. Per contro, 
la cromatina ricostituita con proteine 
non istonìche isolate dalla cromatina 
di cellule in fase G x non ha mostra- 
to nessuna trascrizione identificabile 
degli RNA per gli istoni. 11 significato 
di tutto questo è chz le proteine cro- 
mosomiche non istoniche governano 
l'elaborazione dell'informazione pro- 
veniente da geni specifici durante perio- 
di ben definiti del ciclo della cellula, 

Un'ipotesi 

Se si ammette che le proteine cromo- 
somiche non istoniche svolgono un ruo- 
lo chiave nel regolare la trascrizione di 
singoli geni sia in diverse cellule spe- 
cializzate, sia in perìodi differenti nel- 
lo stesso tipo di cellule, ci si chiede co- 
me potrebbe essere esercitato un si- 
mile controllo. Qual è il meccanismo 
molecolare che ne è alla base? Una 
proprietà sorprendente delle proteine 
non istoniche, è l'ampio grado della 
loro fosforìlazione. In una serie di espe- 
rimenti iniziati nel 1966 Kleinsmith, 
Aìlfrey e Mìrsky hanno osservato che 
le proteìne non istoniche vengono con- 
tinuamente modificate nel nucleo per 
aggiunta e rimozione di gruppi fosfato. 
Abbiamo pensato che, siccome i grup- 
pi fosfato sono dotati di carica nega- 
tiva, tali modificazioni potevano alte- 
rare sia la struttura, sia le interazioni 
funzionali delle proteine non istoni- 
che nella cromatina. Da quando sono 
state effettuate queste prime osserva- 
zioni; i ricercatori di molti laboratori, 



< 

ce 



< 
oc 



}- 

W 



a 

































< 

z 
oc 

5 

5 

LU 

Z 



b 

z: 



TEMPO 



CROMATINA DI 
CELLULE IN FASE S 



TEMPO 



CROMATINA DI 
CELLULE IN MITOSI 




\ZJ 



CROMATINA RICOSTITUITA 

CON PROTEfNE CROMOSOMICHE 

NON ISTONICHE DI CELLULE IN MITOSI 



W 



CROMATINA RICOSTITUITA 

CON PROTEINE CROMOSOMICHE 

NON ISTONICHE DI CELLULE IN FASE S 



C 

z 



oc 
o 

UJ 



d 



TEMPO 



TEMPO 



Un altro esperimento dì ricostituzione ha dimostrato che le proteine non iconiche go- 
vernano le variazioni dì trascrizione, che si notano in diversi stadi del ciclo della cel- 
lula. La cromatina isolata da cellule in fase S sintetizza più rapidamente RNÀ (a) della 
cromatina isolata durante la mitosi ibi. Le due cromatine sono state dissociate e il DNA 
e eli istoni riuniti. La cromatina ricostituita con proteine non istoniche di cèllule mito- 
ti che ha sintetizzato RNÀ a una velocità caratteristica per la cromatina di cellule in mi* 
tosi (e). La cromatina ricostituita con proteine non istoniche di cellule in fase S ha pro- 
dotto delFRNÀ alla maggiore velocità tipica della cromatina di cellule in fase S (di 



24 



25 



RNA MESSAGGERO 



IBRIDO 



DMA COMPLEMENTARE 



^^^^^7^ 



DNA-POLIMERASI 
RNA-DIPENDENTE 



IDROLISI 







Gli esperimenti di ibridazione servono a identificare prodotti 
specifici del gene. Un RNA noto Un colore pieno) viene isolalo* 
In presenza dell'enzima DNA polimerasi RNA dipendente (Iran- 
scripta si inversa), TRNA serve da stampo per il monta g rio di un 
filamento complementare di DNA Un colore chiaro), che può 



essere marcato mediante incorporazione di una subunità radioat* 
tiva. LHbrido RNA-DNA viene dissociato mediante idrolisi e dà 
luogo a un DNA complementare radioattivo, ossia a un gene 
sintetizzato. Questo è utile per identificare TRNA da cui è stato 
prodotto in quanto forma ibridi solo ron quelfRNA (a destra). 



"i 



^^nXX 



\*s-\ 



1 



<w^-N 



CROMATINA DA 
CELLULE IN FASE G 



CROMATINA DA 
CELLULE IN FASE S 



DNA COMPLEMENTARE 
CHE CODIFICA 
PER L'ISTONE 



1 



DNA COMPLEMENTARE 
CHE CODIFICA 
PER LISTONE 



>^V 




\-S 



CROMATINA RICOSTITUITA 

CON PROTEINE 

NON ISTONICHE DI CELLULE IN FASE S 



W 



CROMATINA RICOSTITUITA 

CON PROTEINE 

NON ISTONICHE DI CELLULE IN FASE G> 



DNA COMPLEMENTARE 
CHE CODIFICA 
PER LISTONE 



DNA COMPLEMENTARE 
CHE CODIFICA 
PER L'ISTONE 




<^"-s 



Nell'esperimento qui descritto è stato preparato un DNA radio- 
attivo complementare a 11 'RNA per Tistone ed è stato quindi usa- 
to come «sonda» Un colore ckiaro\ con la quale dimostrare 
che, mentre la cromatina proveniente da cellule in fase G t non 
produce RNA per listone fa), la cromatina di cellule in fase S 
lo fa {in colore piena, Ir. Le cromatine sono state quindi -li-- 
sociate, gli istoni e il DNA riuniti di nuovo e quindi ricostituiti 




v>*-\ 



con due tipi di proteine non istoniche. Gli RNA sono stati pre- 
parati da due cromatine ricostituite e quindi saggiati con il 
DNA. La cromatina, ricostituita con le proteine non ìstoniehe 
provenienti da cellule in fase S, ha sintetizzato FRNA per Pistone 
proprio come la cromatina naturale proveniente da cellule in fase 
S Ir). La cromatina, ricostituita con le proteine non istoniche di 
cellule in fate G\ >^\ non v bmea in grido di *irileliz2are RNA, 



studiando diversi sistemi biologici, han- 
no notato che la fosforilazione delle 
proteine non istoniche è associata con 
il differenziamento cellulare e con l'at- 
tivazione dei geni, inoltre è stato dimo- 
strato che la capacità delle proteine 
non istoniche di stimolare la sìntesi 
delTRNÀ in sistemi acellulari dipende 
dal loro stato di fosforilazione. 

Tali osservazioni suggeriscono che la 
fosforilazione delle proteine non isto- 
niche possa essere in qualche modo 
implicata nel meccanismo grazie al 
quale queste molecole regolano la tra- 
scrizione genica. Un modello propo- 
sto chiama m causa sia il legame con 
DNA specifico sia la fosforilazione {si 
veda la figura in questa pagina). Noi 
suggeriamo che una proteina non isto- 
nica specifica si leghi a un sito specifi- 
co del DNA, represso dall'istone. In 
quel punto la proteina non istonica di- 
venta fosforitela e, dato che i grup- 
pi fosfato sono dotati di carica nega- 
tiva, essa comincia a respingere il 
DNA, che è pure dotato di carica ne- 
gativa, mentre d'altra parte st asso- 
cia intensamente con gli istoni dotati 
di carica positiva. L'effetto di questi 
due processi è quello di provocare il 
distacco del complesso proteina ìsto- 
nica-proteina non istonica dal DNA. 
La risultante area priva di DNA, man- 
cando del suo istone inibitore, può 
quindi essere trascritta in RNA. 

Anche se questo modello del distac- 
co degli istoni è molto ipotetico, un 
certo numero di osservazioni concor- 
dano con le sue caratteristiche generali. 
Come abbiamo ricordato, ì geni sono 
trascritti più attivamente durante la 
fase 5 che non durante la mitosi. Abbia- 
mo osservato di recente che anche le 
proteine non istoniche sono più atti- 
vamente fosforiate durante la fase S 
che non durante la mitosi e inoltre che 
gli istoni si legano meno saldamente 
al DNA durante la fase S che non du- 
rante la mitosi. Alcuni recenti esperi- 
menti sulla ricostituzione della croma- 
tina, effettuati nel nostro laboratorio 
in Florida, hanno dimostrato che le 
proteine non istoniche associate con 
il genoma durante la fase S sono re- 
sponsabili in maniera specifica del le- 
game meno forte degli istoni con il 
DNA durante quel periodo del ciclo 
della cellula. Questi risultati dimostra- 
no se non altro almeno uno stretto 
rapporto tra attività genica, fosforila- 
zione della proteina non istonica e as- 
sociazione degli istoni al DNA. 

11 modello del distacco degli istoni 
è solo uno dei molti proposti per spie- 
gare il comportamento delle proteine 
cromosomiche nella regolazione genica. 
Anche se il meccanismo particolareg- 



giato non è stato ancora chiaramente 
dimostrato, la comprensione dell'atti- 
vità delle proteine cromosomiche e 
delle loro interazioni con il DNA sta 
avanzando rapidamente. Certo le pro- 
teine istoniche e non istoniche svolgo- 
no delle funzioni importanti nella de- 
terminazione delle proprietà struttura- 
li e funzionali del genoma. Mentre gli 



istoni sono implicati nel mantenimento 
della struttura della cromatina e nella 
repressione non specifica delle sequen- 
ze geniche, sembra chiaramente dimo- 
strato che le proteine cromosomiche 
non istoniche riconoscano loci genici 
ben definiti e quindi regolino la Ira- 
scrizione dell'informazione genetica spe- 
cifica. 



PROTEINA NON ISTONICA 




'SION: 



z$s& MWw 



+ + 



_ 



+ + + 



7A\ 



~mm 



+ + + 



+ + 



FOSFORILAZIONE 



-} 




+ + 



+ + + 



TH 



+ + 






£v 




+ + + 



+ '+ 




11 gene viene attivato, secondo un ipotetico modello, quando una proteina non i&tonica 
riconosce (J) un sito specifico su un filamento dì DNA che generalmente viene re- 
presso da istoni. La proteina non istonica sì lega al sito (2); quindi subisce una fo* 
sfonlacione e diventa pertanto dotata di rarica negativa (3). Poi respinge il DNA do- 
tato di carica negativa e si allontana contemporaneamente ali 'iato ne dotato di carica 
positiva, lasciando nudo il sito posto sul DNA i4). Questo sito, che in questo modo non 
è più represso dalttstone, diviene disponìbile per la trascrizione dellUNÀ fin colore, 5), 



26 



27 



Modelli a risonanza duale delle 
particelle elementari 

In questo nuovo modello teorico le particelle a interazione forte (adroni) 
vengono descritte matematicamente come corde senza massa i cui estremi 
si muovono con la velocità della luce in uno spazio multidimensionale 

di John H. Schwarz 



Negli ultimi 20 anni sono state 
prodotte e identificate in colli- 
sioni provocate da acceleratori 
di particelle ad alta energia centinaia 
di differenti particelle « elementari ». 
Nello stesso periodo sono stati propo- 
sti molti schemi empìrici e teorici nel 
tentativo di mettere ordine in una mas- 
sa di dati che a prima vista appare com- 
pletamente caotica. Sono stati fatti no- 
tevoli progressi e molti aspetti del pro- 
blema sono oggi ben conosciuti, ma 
la fisica appare ancora ben lontana dal 
raggiungimento di una teoria completa 
delle particelle elementari. Questo ar- 
ticolo espone un nuovo promettente 
metodo, noto come teoria della riso- 
nanza duale, che può rivelarsi utile nel- 
la comprensione del comportamento di 
una delle due grandi classi di particel- 
le elementari, gli adroni, cioè le parti- 
celle soggette a una delle quattro forze 
conosciute della fisica: I 1 interazione 
forte. 

Tutte ìe trattazioni teoriche della fi- 
sica delle particelle elementari sono 
basate su due principi solidamente af- 
fermati: la teoria della relatività ri- 
stretta e la teoria dei quanti. La teoria 
della relatività ristretta, oltre a enun- 
ciare la famosa relazione tra energia e 
massa (E = me 1 }, descrive la correla- 
zione esistente tra le osservazioni ese- 
guite da osservatori in moto con velo- 
cità differenti. Le teorie sono solita- 
mente formulate in modo covariante, 
il che significa che tali correlazioni so- 
no implicite nel formalismo matemati- 
co che esprime la teoria. Secondo la 
teoria dei quanti, una particolare in- 
terazione sperimentale - per esempio 
la collisione dì due particelle - può ve- 
rificarsi in molti modi diversi, ciascuno 
con una ben determinata probabilità. 
Queste probabilità vengono espresse 
mediante numeri complessi chiamati 
ampiezze di diffusione. Il compito di 
ogni teorìa delle particelle è di permet- 



tere il calcolo dell'ampiezza di diffu- 
sione di una data interazione tra par- 
ticelle con un alto grado di precisione* 
Se si cerca di calcolare le ampiezze di 
diffusione (date in funzione di un ade- 
guato insieme di variabili), anche la 
teoria dei quanti rientra automatica- 
mente nel nuovo schema teorico. 

T e particelle elementari sono sogget- 
te a parecchi differenti tipi di forze 
(o interazioni), che si possono raggrup- 
pare in due vaste categorie: forti e 
non forti. La categoria di quelle non 
forti viene dì solito ulteriormente sud- 
divisa in forza elettromagnetica, for- 
za gravitazionale e forza debole. Per 
gli scopi di questa trattazione possiamo 
ignorare quest'ultima distinzione, poi- 
ché le interazioni forti sono l'oggetto 
più importante della teoria della riso- 
nanza duale. Le interazioni forti opera- 
no tra le particelle elementari solo a 
brevi distanze (tipicamente dell'ordine 
di IQ U centimetri) e sono circa 100 vol- 
te più intense delle più forti tra le al- 
tre interazioni, cioè quelle elettroma- 
gnetiche. Le interazioni forti sono quel- 
le che tengono Insieme il nucleo ato- 
mico (per cui sono dette anche nuclea- 
ri) e sono in gran parte responsabili 
delle proprietà dei protoni e dei neutro- 
ni che costituiscono il nucleo, 

Dal punto di vista filosofico, sono 
propenso a credere che dovrebbe esse- 
re possibile trovare una descrizione ma- 
tematica di tutte le particelle e delle 
loro interazioni che sia completa, con- 
sistente e persino elegante. Per pro- 
gredire verso la formulazione di una 
tale teoria, sembra opportuno affronta- 
re dapprima problemi più modesti me- 
diante approssimazioni successive. Due 
sistemi ipotetici più semplici da esami- 
nare sono: (1), adroni soggetti solo a 
interazioni forti e, (2), non adroni sog- 
getti solo a interazioni non forti. Cia- 
scuno dei due sistemi è nei migliore 



dei casi solo un'approssimazione, poi- 
ché in effetti gli adroni sono soggetti 
anche alte interazioni non forti. È im- 
maginabile che entro ogni sistema si 
possa trovare una teoria autoconsisten- 
te che possa descrivere con precisio- 
ne vaste classi di esperimenti, ma è 
purtroppo altrettanto probabile che 
ciascuna delle suddette approssimazio- 
ni implichi l'eliminazione di elementi 
logici che sono essenziali per delineare 
una teoria matematicamente consisten- 
te di tutte le particelle elementari. Per 
il momento possiamo solo sperare che 
si avveri la prima possibilità, In conse- 
guenza di questa ipotesi il resto della 
trattazione verterà sugli adroni e sul- 
le loro interazioni forti, con l'ipotesi 
sottintesa che si possa successivamente 
trovare una teoria consistente e com- 
pleta di tutte le interazioni. 

Le conoscenze teoriche sugli adroni 
ottenute finora sono basate principal- 
mente su metodi che non tentano di da- 
re formule esatte per tutte le possibili 
ampiezze di diffusione, ma descrivono 
piuttosto importanti aspetti generali de- 
gli adroni che dovrebbero essere conte- 
nuti o spiegati in una teoria completa. 
Esempi di questi metodi di indagine 
comprendono vari modelli statistici e 
schemi di classificazione delle particelle. 

Un'interessante possibilità che deri- 
va da uno studio di modelli statistici 
compiuto da Rolf Hagedom dell'Or- 
ganizzazione Europea per le Ricerche 
Nucleari (CERN) di Ginevra è che 
possa esistere un numero infinito di 
adroni, la cui distribuzione sia una fun- 
zione esponenziale crescente della mas- 
sa. Una siffatta distribuzione impliche- 
rebbe l'esistenza di una temperatura 
universale massima (circa 2 X IO 12 
kelvin). In favore del tipo dì distribu- 
zione di Hagedom vi è qualche indizio 
sperimentale, non ancora confermato. 
Lo stesso tipo di spettro di particelle 
nasce anche in modo naturale (e ine- 



vitabile) nei modelli a risonanza duale. 
Questo aspetto pone inoltre tali mo- 
delli in netto contrasto con i modelli 
della usuale teoria quantistica dei cam- 
pi, che ne costituiscono i principali 
concorrenti nella ricerca di una teo- 
ria degli adroni. I modelli della teoria 
dei campi riescono solo con difficoltà 
a rendere conto di una tale distribuzio- 
ne di massa, anche se non la escludono 
totalmente. 

Il significato dì una temperatura uni- 
versale può essere valutato consideran- 
do la seguente ipotetica situazione. 
Supponiamo che una pentola di adroni 
sia prossima a tale temperatura mas- 
sima e che si tenti di portarla a una 
temperatura superiore fornendo ener- 
gia, per esempio bombardando gli adro- 
ni con particelle ad alta energia in con- 
dizioni tali da dare origine a un equi- 
lìbrio termico. Le previsoni dell'ipotesi 
di Hagedom sono che una volta rag- 
giunta la temperatura massima, qual- 
siasi ulteriore cessione di energia si tra- 
duca nella creazione di nuove parti- 
celle piuttosto che in un aumento di 
temperatura. Qualcuno ha avanzato l'i- 
potesi che un siffatto «quarto princi- 
pio della termodinamica » possa avere 
influenzato l'evoluzione dell'universo 
fino dai primi stadi del big bang (gran- 
de scoppio iniziale). 

Vi sono due schemi distinti di classi- 
ficazione delie particelle che rendono 
conto con notevole successo dei diffe- 
renti aspetti dello spettro di particelle 
elementari finora osservato. Il primo 
(basato sulle ricerche di Murray Geli- 
-Mann e di George Zweig dell'Istituto 
di Tecnologia di California) è chiama- 
to modello a quark. Esso prevede, in 
ultima analisi, il raggruppamento degli 
adroni in certe famiglie, nelle quali i 
diversi componenti sono simili, fatta 
eccezione per certi numeri quantici, o 
proprietà fondamentali, quale la cari- 
ca elettrica (esempi di numeri quanti- 
ci di significato più riposto sono le 
proprietà chiamate spin isotopico e 
ipercarica). Il modello a quark stabili- 
sce inoltre che il criterio dì raggrup- 
pamento può apparire chiaro se sì sup- 
pone che gli adroni siano formati se- 
condo certe regole da tre costituenti 
fondamentali ti quark) e dalle loro an- 
tiparticelle (antiquark). Questa sche- 
matizzazione ricorda da vicino la sud- 
divisione di molecole in atomi, di ato- 
mi in elettroni e nuclei, di nuclei in 
neutroni e protoni; ora si afferma che 
i neutroni e i protoni sono a loro vol- 
ta costituiti da quark. 

A questo punto le analogie paiono 
crollare, poiché non è ancora stata 
osservata nelle collisioni ad alta ener- 
gia la produzione di quark come par- 
ticelle libere. Per questo e altri motivi 



Q 



LU 
OC 

5 
o 
a 
z 
< 

o 

I- 

LU 

s 

o 

a 







A {i 










f^A, 


5% f 








4^ f 




V 










r 











13/ 3 



n/ a 



% 



* V2 

m 

CE 

5 

o 

< 
o 



5 
o 

5 



fe 



2 3 4 

QUADRATO DELLA MASSA D3 RIPOSO (GEV 2 ) 













A 




















\A 


0\ _ 


i* 






A 














V 


















IN* 













12 3 4 5 6 

QUAOHATO DELLA MASSA DI RIPOSO (GEV a J 

Le irai et tu ri e di Regge! curve ipotetiche lungo le quali possono essere raggruppate le 
famiglie di adroni con differenti valori dello spin e della massa, risultano essere pres- 
soché rettilinee e approssimativamente parallele! in accordo con le previsioni della teo- 
ria della risonanza duale. Nella figura in alto sono indicate con linee oblique alcune 
delle traiettorie dei mesoni meglio conosciute. I simboli indicano i componenti finali 
di ciascuna famiglia di mesoni secondo diversi sistemi di nomenclatura; alcuni dei 
mesoni indicati sono risonanze estremamente instabilì non elencate nella tabella della 
pagina seguente. Le particelle dotate della proprietà chiamata stranezza sono indicate a 
colori, Nella figura qui sopra sono riportate le più note traiettorie dei barioni. In que- 
»lo caso ISI indica un nucleone, elle può essere o un protone o un neutrone. L'unità 
di momento angolare, ~fi è ugnale alla costante di Planck ( indicata con h i divisa per 2n. 
I mesoni hanno valori interi del momento angolare, mentre ì barioni hanno valori semi- 
interi. La massa di riposo è espressa In unità equivalenti di energia secondo la relazione 
di Einstein E = me 1 ; GeV ìndica il g ignei ellron voli* pari a un miliardo di elettronvolt* 
Tutte le traiettorie nelle due figure hanno una pendenza di poco inferiore a 1/GeV*. 



28 



ì teorici credono oggi che i quark sia- 
no permaneutemente legati all'interno 
degli sdroni e non possano esser pro- 
dot»» in nessun caso come particelle 
libare. Un certo numero di tentativi 
per comprendere il confinamento per- 
manente dei quark entro gli adroni è 
stato fatto nel contesto sìa dei modelli 
della teoria dei campi sia dei modelli 
a risonanza duale, ma finora nessuna 
delle proposte avanzate è mollo con- 
vincente. Al punto in cui stanno le co- 
se ora, il problema del <t confinamento 
dei quark » rappresenta un serio e for- 
se fondamentale ostacolo a tutti gli 
sforzi fin qui compiuti per costruire 
una teoria completa delle particelle 
elementari. 

Il secondo importante schema di clas- 
sificazione delle particelle non ha un 
nome semplice, anche se ha avuto mol- 
to successo. Secondo tale schema gli 
adroni 'possono essere raggruppati in 
famiglie i cui costituenti hanno valo- 
ri diversi del momento angolare e della 
massa, ma sono simili sotto tutti gli 
altri aspetti (il momento angolare, se- 
condo la teoria dei quanti, può avere 







PIONI fr + .7r f iO 




z 


KAONI (K\ k°> K tì , K") 




o 
w 

tu 
2 


ETÀ ( V *) 

RHO (/Ap%") 


z 




OMEGA M 


o 

OC 










O 
< 




PROTONE (p) 




z 


NEUTRONE (n) 




o 
ce 


LAMBDA (A ) 




< 

tu 


SIGMA PlM^v-j 
DELTA {i + \ à\ A°. A') 






ELETTRONE tO 


O 

tu 
o 

< 

z 
o 

z 


z 

CL 

_J 


POSITONE (e + ) 
MUQN! (m\m"> 
NEUTRINI fo, £ fll J>. v^) 


E 


FOTONE (yì 




5 

< 


GRAVITONE 

(NON ANCORA OSSERVATO* 



Gli a <.! runì e i non adroni, rispettivamente 
particelle soggette a interazioni forti e par- 
ticelle che non lo sono, sono ulteriormente 
suddivisi in quattro sottoclassi in questo 
elenco parziale che comprende, tra le par- 
ticelle elementari osservate, solo quelle a 
vita media relativamente più lunga e me- 
no pesami. I mesoni e i barioni, le due 
sottoclassi degli adroni, sono contraddistin- 
ti di) vari numeri quantici, come il mo- 
mento angolare intrinseco, o spin. I sim- 
boli soprassegnati indicano un'antiparticel- 
la; in alcuni casi la particella coincide con 
la propria antiparticella. I neutrini e gli 
antineutrini possono essere di due tipi: 
elettronico, v B e muonico, v„. Negli acce- 
leratori di particelle sono stati prodotti 
centinaia di adroni più pesanti a vita me- 
dia più breve (chiamati anche risonanze). 



solo valori discreti, multipli della co- 
stante di Planck ridotta). I componen- 
ti di ciascuna famìglia giacciono su 
una ipotetica curva detta traiettoria di 
Regge (dal nome del fisico torinese 
Tullio Regge). L'idea che tutti gli adro- 
ni giacciano su tali traiettorie, chiama- 
ta talvolta ipotesi di Regge (anche se 
il lavoro originale dì Regge non riguar- 
dava gli adroni), è oggi largamente 
accettata. 

I fatti empirici sono molto più spe- 
cifici e vanno persino al di là di quan- 
to suggerisce l'ipotesi di Regge. Le 
traiettorie di Regge risultano sperimen- 
talmente quasi rettilinee, il che signifi- 
ca che il momento angolare delle par- 
tìcelle su una particolare traiettoria 
è espresso con buona approssimazio- 
ne da una funzione lineare del quadra- 
to della massa della particella (si veda 
la figura nel! a pagina precedente). Inol- 
tre, tutte le traiettorie di Regge per 
gli adroni consueti appaiono approssi- 
mativamente parallele. Ulteriori pro- 
ve sperimentali a sostegno dell'ipotesi 
di Regge e della linearità delle ordina- 
rie traiettorie di Regge si ricavano dal- 
l'osservazione del comportamento alle 
alte energie delle funzioni di probabili- 
tà di interazione note ai fisici delle 
particelle come sezioni d'urto di diffu- 
sione. I modelli a risonanza duale go- 
dono della proprietà che nella prima 
approssimazione tutte le particelle giac- 
ciono su traiettorie di Regge paralle- 
le e rettilinee. Questo fatto assicura 
che lo spettro delle particelle e le am- 
piezze di diffusione hanno molti aspetti 
realistici. D'altra parte, nei modelli del- 
la teoria dei campi è difficile render 
conto della linearità delle traiettorie 
di Regge. A mio avviso questa pro- 
prietà dei modelli a risonanza duale è 
una delle ragioni più stringenti per af- 
fermare la validità di tale linea d'at- 
tacco. 

Tn pratica la teoria della risonanza 
duale è lo studio di una classe di 
modelli matematici. Il principale obiet- 
tivo è ovviamente quello di trovare l'e- 
sempio particolare che si presti a de* 
scrivere il nostro universo, ma ì mo- 
delli finora realizzati non sono eviden- 
temente in grado di farlo, anche se 
presentano molti aspetti che fanno ri- 
tenere di essere sulla strada giusta, qua- 
li per esempio la distribuzione di Ha- 
gedorn e le traiettorie rettilinee paral- 
lele di Regge. Un'altra importante pro- 
prietà di questi modelli è implicita nel 
loro nome. Cosa si intende per riso- 
nanza duale? 

II termine «dualità» è stato usato 
nella fisica delle alte energie con pa- 
recchi significati differenti. Per evitare 
confusione possiamo definire separata- 



mente la «dualità teorica» dalla «dua- 
lità fenomenologica». La dualità fe- 
nomenologica, dal punto di vista sto- 
rico, è stata scoperta per prima (nel 
1967) e ha avuto un ruolo importante 
nel motivare la formulazione della dua- 
lità teorica un anno dopo. La dualità 
fenomenologica è il fatto empirico che 
quando il regolare comportamento a- 
sintotico di una sezione d'urto di dif- 
fusione ad alta energia viene estra- 
polata all'indietro verso le energie in- 
feriori, la curva che ne risulta tende 
a rappresentare una media dei massi- 
mi e minimi della vera sezione d'urto 
(sì veda la figura netta pagina a fianco 
in alio). I massimi sono dovuti a parti- 
celle instabili a breve vita media chia- 
mate risonanze. Anche se non manca 
qualche ambiguità nel procedimento di 
estrapolazione, la dualità fenomenolo- 
gica ci permette di ricavare relazioni 
approssimate tra i parametri che de- 
scrivono il comportamento alle alte 
energie e le masse e le intensità di ac- 
coppiamento delle risonanze a energie 
inferiori. 

La dualità teorica è una proprietà 
intrinseca nella costruzione dei mo- 
delli a risonanza duale. Si tratta di 
una precisa affermazione matematica 
sulla struttura delle ampiezze di diffu- 
sione calcolate in prima approssimazio- 
ne, nella quale le formule sono relati- 
vamente semplici poiché le risonanze 
non hanno larghezza (cioè non presen- 
tano dispersione in energia). I modelli 
a risonanza duale vengono calcolati con 
una serie di approssimazioni successi- 
ve che partono e sono determinate da 
questa prima approssimazione. L'intera 
serie costituisce la teoria completa, ma 
la dualità teorica riguarda solo la pri- 
ma approssimazione. L'esatto enuncia- 
to della dualità teorica è che l'ampiez- 
za di diffusione calcolata sommando 
tutti i contributi degli «scambi» di ri- 
sonanze uguaglia quella ottenuta som- 
mando tutte le risonanze di « canale 
diretto » (si vedano te figure netta pa- 
gina a fianco in basso). Questa formu- 
lazione rassomiglia molto all'ipotesi 
del bootstrap (stringa da scarpe) avan- 
zata da Geoffrey Chew dell'Università 
di California di Berkeley e da Steven 
Frautschi dell'Istituto di Tecnologia 
della California, Secondo la loro ipo- 
tesi, lo scambio di risonanze fornisce 
le forze necessarie per tenere insieme 
le risonanze di canale diretto. Una dif- 
ferenza è che il meccanismo di duali- 
tà non determina l'intensità complessi- 
va della forze. Il nuovo aspetto dei mo- 
delli a risonanza duale che rende pos- 
sibile questo fatto è che essi sono ba- 
sati su un'infinità di risonanze con pro- 
prietà strettamente correlate la cui 
funzione specifica è di incorporare in 



prima approssimazione il meccanismo 
di bootstrap, 

Dal punto di vista storico i modelli 
a risonanza duale vennero sviluppati 
inventando formule per le ampiezze di 
diffusione nella prima approssimazione. 
11 processo fu iniziato da Gabriele Ve- 
neziano dell'Istituto Scientifico Wctz- 
mann (Israele) e del CERN e fu con- 
tinuato da molti altri. La teoria ven- 
ne poi studiata allo scopo di dimostra- 
re che essa soddisfa certi principi ge- 
nerali, quali per esempio ì requisiti che 
le probabilità di Interazione siano po- 
sitive e diano per somma 1 e che un 
segnale non possa essere ricevuto pri- 
ma ancora di essere stato inviato. Ne- 
gli ultimi anni è stato intrapreso con 
successo un programma di ricerca che 
spiegasse come queste e altre proprietà 
siano intrinseche alla teoria della riso- 
nanza duale. Questo metodo di attac- 
co ha avuto uno stimolante impulso 
dal recente lavoro di Yoichiro Nambu 
dell'Università di Chicago, Léonard 
Susskind dell'Università di Yeshiva 
(New York), Holger Nielsen dell'Isti- 
tuto Niels Bohr dì Copenaghen e altri, 
i quali hanno mostrato l'esistenza di 
un semplice quadro fisico degli adroni 
previsto dai modelli duali, Questo qua- 
dro fornisce un modo elegante per la 
descrizione della teoria della risonanza 
duale, anche se non è sempre il più 
conveniente per i calcoli dal punto di 
vista pratico. 

IVambu e gli altri hanno scoperto che 
in un modello di risonanza duale 
gli adroni si possono considerare come 
stati quantici di una corda, anche se 
di un tipo molto particolare di corda. 
Da un lato la corda è intrinsecamente 
priva di massa e quindi il suo moto è 
necessariamente relativistico: perciò, 
per esempio, i suoi estremi devono 
muoversi sempre con la velocità della 
luce. Corde con queste proprietà so- 
no dette corde di luce. La massa di 
un adrone nasce dall'energia dovuta 
alla tensione della corda e dall'energia 
cinetica del suo moto rispetto al centro 
di massa (la tensione, ricavata dalla 
pendenza delle traiettorie di Regge, ri- 
sulta essere di circa 13 tonnellate). 
Emerge da questo fatto la differenza 
tra i modelli di risonanza duale e i 
modelli della teoria dei campi: le par- 
ticelle elementari descritte secondo un 
modello della teoria dei campi sono 
puntiformi, mentre quelle di un mo- 
dello di risonanza duale hanno un'e- 
stensione spaziate. 

Una volta accettata la possibile esi- 
stenza di un'estensione spaziale è na- 
turate chiedersi perché mai la struttu- 
ra di un adrone debba essere monodi- 
mensionale (a corda) piuttosto che bi- 



o tridimensionale (a goccia). Per defi- 
nizione i modelli a risonanza duale ac- 
cettano solo una struttura monodi- 
mensionale, fc stata esaminata anche la 
possibilità di una struttura a gocce, ma 
tutto ciò che sappiamo finora è che 
queste teorie sono molto più difficili 
dal punto di vista matematico, Secon- 
do me, gii schemi esistenti basati sulle 
corde sono sufficientemente realistici 
da rendere plausibile che una corretta 
teoria degli adroni possa essere basa- 
ta su un tipo di corda ancor più fan- 
tastico di tutti quelli fin qui ipotizzati. 



La teoria delle corde di luce avreb- 
be potuto essere studiata 40 anni fa, 
ma non vi era alcun motivo per farlo 
fin quando non si sospettò una correla- 
zione con i modelli duali. Questo stu- 
dio è un'applicazione interessante e 
istruttiva dei principi della relatività 
ristretta e della meccanica quantistica. 
Se sì esaminano solo i moti classici 
(cioè non quantistici) di corde non in- 
teragenti, il problema non presenta 
alcuna difficoltà, ma se si inseriscono 
le imposizioni della teoria dei quanti 
gli effetti sono notevoli. Una sorpren- 



Ui 

z 

iu 
O 
cn 

UJ 

ce 
u 

O 

i- 

0C 



m 

z 
O 




ENERGIA CRESCENTE 



La dualità delle risonanze è definita empìricamente mediante l'osservazione del compor- 
lamento delle funzioni di probabilità di interazione chiamate sezioni d'urto di diffusio- 
ne. In questo esempio la curva in grigio rappresenta la differenza tra la sezione d'urto 
totale per interazioni % ¥ p e la sezione d'urto totale per interazioni T*~p, I massimi e i 
mìnimi della curva* particolarmente evidenti a basse energie, indicano la presenza di 
risonanze. La curva a colori è n n'estrapola zio ne a energie inferiori dei comportamento 
regolare alle alte energie della curva in grigio. Il fatto che la curva a colori tenda a me- 
diare i massimi e i minimi della curva in grigio viene chiamato dualità fenomenologica. 




Due modi alternativi di interpretare le forze in gì oro in un'interazione in cui due 
particelle elementari incidenti \ indicate con «a» e <b>) si urtano per produrre due 
particelle uscenti (indicate con <c» e td*} sono indicati in questo schema. Le forze 
si possono interpretare come il risultato di uno scambio di risonanze, come indicalo nel 
diagramma schematico a sinistra, o come il risultato della formazione di una risonanza 
intermedia che successivamente decade, come nel processo di diffusione * di canale di* 
retto * rappresentato a destra» La dualità teorica consiste nel l'afferma re che questi due 
processi di diffusione, trattati matematicamente in prima approssimazione, coincidono» 



30 



31 








L'analogia delle corde senza massa si è rivelata utile nella de* 
scrizione degli stati quantici degù' adroni nel modello a riso* 
na ti z si duale. Gli estremi della e orda devono sempre muoversi 
con la velocità della Ine e. Sebbene una siffatta « corda di luce * 
sia supposta monodimensionale, la teorìa dei quanti richiede che 
lo spazio nel quale la corda si muove nel più semplice dei mo- 



delli di risonanza duale debba avere 25 dimensioni! Per una 
data massa adrontea la corda ha un numero finito di possibili 
moti nel sistema di riferimento del centro di massa, corrispon- 
denti a un insieme di stati quantici discreti. Per esempio, la cor* 
da può ruotare attorno al proprio centro mantenendosi tesa 
fin atto), o contemporaneamente ruotare e oscillare fin basso l~ 



dente conseguenza è che diventa im- 
possibile soddisfare contemporaneamen- 
te i principi della meccanica quanti- 
stica e della relatività ristretta, ;i me- 
no che le dimensioni dello spazio in 
cui si muovono le corde non abbiano 
un valore particolare. Nel mondo rea- 
le lo spazio ha ovviamente tre dimen- 



sioni: nel più semplice dei modelli a 
corde ne deve avere 25! Per fortuna i 
differenti modelli a corde hanno diffe- 
renti dimensioni critiche, in modo ta- 
le che questa restrizione non rappre- 
senta una difficoltà insormontabile, 
Piuttosto si intravvede l'interessante 
possibilità che il numero delle dimen- 



sioni dello spazio possa un giorno es- 
sere ricavato da altre grandezze, o al- 
meno correlato ad esse* 

La relazione tra le particelle elemen- 
tari e gli stati di moto di una ipotetica 
corda merita qualche considerazione 
ulteriore. Secondo le leggi della risica 
classica una corda di luce ha un'infìni- 




Le corde di Iure possono interagire secondo la teoria della ri* 
amanza duale o co ngi ungendosi in sinistrai, o rompendosi (al 



centro l, o rompendosi e poi ri con giungendoci (a destraU Quest'ul- 
timo raso è l'analogo del cros&ing over osservato nei cromosomi. 



tà continua di moti possibili. La teoria 
dei quanti riduce il numero di possibi- 
lità nel sistema di riferimento del cen- 
tro di massa a un insieme discreto di 
stati quantici. Anche il numero di sta- 
ti quantici è infinito, ma fino a ogni 
dato valore della massa è finito: in ef- 
fetti la distribuzione è esattamente 
del tipo di Hagedorn. Come possibile 
esempio di moto, supponiamo che la 
corda stia ruotando attorno al suo pun- 
to medio mantenendosi perfettamente 
tesa; in questo caso la frequenza di ro- 
tazione deve essere tale che il momen- 
to angolare sia un multiplo intero della 
costante di Planck ridotta. La lunghez- 
za totale della corda è unicamente de- 
terminata in ciascun caso dalla condi- 
zione che i suoi estremi si muovano con 
la velocità della luce. Questa classe di 
stati contiene il massimo momento 
angolare per una data quantità di mas- 
sa, perciò gli stati adronici descritti in 
questo modo corrispondono a quelli 
previsti dalla traiettoria dì Regge. Vi 
sono molti altri possibili moti nei qua- 
li la corda subisce sia oscillazioni che 
rotazioni (si vedano le figure nella pa- 
gina a fronte in alto). 

La teoria delle corde di luce espo- 
sta sopra descrive lo spettro di par- 
ticelle di un particolare modello duale 
nella prima approssimazione. La situa- 
zione completa è più complessa, perché 
le corde possono interagire una con Tal- 
ira (si vedano le figure nella pagina a 
fronte in basso). Stanley Mandelstam 
deirUniversità della California a Berke- 
ley mostrò che la principale Interazione 
può essere o La rottura di una corda in 
due pezzi o la giunzione di due corde per 
formarne una sola. Un'altra possibilità 
è che quando due corde si toccano in 
punti interni, esse si spezzino per poi 
ricongiungersi in modo che ogni seg- 
mento di una corda si congiunga a un 
segmento dell'altra (un fenomeno ana- 
logo in biologia è il doppio scambio di 
frammenti dei cromosomi.) Queste re- 
gole sull'interazione delle corde per- 
mettono di calcolare le ampiezze di dif- 
fusione per varie possibili reazioni degli 
adroni. Un effetto delle interazioni e 
di modificare in qualche modo le pro- 
prietà degli adroni stessi. Per esem- 
pio, le traiettorie di Regge non si man- 
tengono esattamente rettilinee quando 
nell'esame delle interazioni sì introdu- 
cono correzioni al di là della prima 
approssimazione. 

Quando si prendono in considerazio- 
ne gli effetti dell' interazione delle cor- 
de, si scopre subito che è necessario un 
nuovo tipo dì corda. Dato che due 
corde possono interagire congiungen- 
dosi agli estremi, che cosa può impe- 
dire ai due estremi di una corda di 
congiungersi, trasformandola in tal mo- 




liti nuovo tipo di corda di luce necessario per la consistenza matematica del modello, è 
una corda chiusa,, o cappio, che si forma allorché una corda aperta si congiunse agli 
estremi (a sinistra). Viceversa, dovrebbe essere possibile anche la rottura di una corda 
chiusa per formare una corda aperta ia destra K Particelle ipotetiche chiamate p omero ni 
sembrano essere descrivibili mediante il modello di risonanza duale a corda chiusa, 
ma tali particelle non sono ancora state osservate sperimentalmente in laboratorio. 



do in una corda chiusa, o cappio? In 
effetti la consistenza matematica ri- 
chiede che gli adroni a cappio siano 
inclusi nella teoria, anche se essi non 
sono previsti nella prima approssima- 
zione (ai veda fa figura sopra). Anche 
gli adroni che corrispondono a stati 
quantici di corde chiuse giacciono su 
traiettorie di Regge parallele rettilinee 
(nella prima approssimazione), con una 
pendenza che è esattamente la metà di 
quella delle traiettorie associate alle 
corde aperte. La possibile esistenza di 
questi nuovi stati nella teoria è ecci- 
tante, poiché i fatti sperimentali richie- 
dono qualcosa in più delle ordinarie 
traiettorie dì Regge a corde aperte. Il 
comportamento alle alte energie del- 
le reazioni dì diffusione elastica ha mo- 
strato un tipo di interazione diffrattiva. 
Un punto di vista ampiamente sostenu- 
to è che la diffusione di diffrazione può 
essere spiegata in termini dì scambi 
singoli e multipli della traiettoria di 



Regge dì un « pomeron » (il nome 
« pomeron » deriva da quello del fisi- 
co russo Isaak Yakovlevich Pomeran- 
chuk). Le corde chiuse costituiscono 
dei validi candidati per le traiettorie 
pomeronìche. Infatti, questa particola- 
re teoria richiede che le particelle sia- 
no associate a traiettorie pomeronìche. 
Finora non è stato rivelato in labora- 
torio nessun serio candidato al ruo- 
lo dì particella pomeron, ma vi sono 
parecchi motivi per ritenere che tali 
particelle siano difficilmente rivelabili. 

Oove sì inseriscono i quark nel mo- 
dello a corde? Un'interessante pos- 
sibilità è che essi siano particelle punti- 
formi (come in qualsiasi teoria dei 
campi) fissate agli estremi delle corde. 
Se si suppone che compaiano nuovi 
quark ogniqualvolta si formano nuovi 
estremi per la rottura delle corde, allora 
questo quadro fornisce una semplice 
spiegazione del confinamento dei quark: 




I quark possono essere inseriti in molti modi pos&ihili nei modelli di risonanza duale. 
Per esempio, se si suppone che i quark siano particelle fondamentali puntiformi fissate 
agli estremi delle corde di luce, sarebbe facile descrivere la sinistrai un itdrone costi' 
tuito da un quark e da un antiquark (cioè mi mesone!, mentre un adrone costituito da 
tre quark (cioè un barione! richiederebbe una topologia più complessa ia destra). 



32 



33 




Primo Levi 

Il sistema 
periodico 

Gli incontri, gli imprevisti, le 
sfide del mestiere di chimico, 
raccontati attraverso venturi 
«momenti», ognuno dei quali 
prende spunto da un elemen- 
to: l'azoto, il carbonio, il ni- 
chel, e cosi via, Un «romanzo 
della materia» che è anche 
la storia di una formazione ci- 
vile, negli anni a cavallo del- 
la guerra. Lire 2600. 



Einaudi 



i quark sono tenuti assieme da corde! 
A prima vista il quadro appare promet- 
tente per la classe di adroni chiamati 
mesoni, che contengono un quark e un 
antiquark e per gli stati pomeronici, che 
non contengono quark. Gii adroni chia- 
mati barioni, invece, sono composti da 
tre quark ciascuno e richiedono quin- 
di una costruzione più complicata, qua- 
le una corda a forma di Y, in modo 
da presentare tre estremi liberi ai qua- 
li fissare t quark {si veda la figura nella 
pagina precedente in basso). Questa to- 
pologia dà origine a serie difficoltà ma- 
tematiche; in effetti anche la costruzio- 
ne dei mesoni presenta certi problemi. I 
quark dovrebbero avere una carica elet- 
trica e uno spin, ma pare che tali parti- 
celle non possano attaccarsi saldamente 
agli estremi di una corda in moto con 
la velocità della luce. Si potrebbe an- 
che cercare di rallentare gli estremi at- 
tribuendo ai quark una massa, ma que- 
sto solleva altri seri problemi Nono- 
stante l'interesse iniziale, attaccare i 
quark agli estremi di corde può rive- 
larsi un metodo completamente errato 
per incorporarli nei modelli a risonan- 
za duale, 

Un'alternativa all'idea di fissare i 
quark agli estremi di corde potrebbe 
essere che i vari numeri quantici (co- 
me la carica elettrica) che si suppone 
che i quark trasportino, siano distri- 
buiti sulla lunghezza delle corde. In 
questo caso i barioni non richiedono 
necessariamente urta nuova topologia- 
Questa ipotesi che i numeri quantici 
dei quark non siano localizzati in pun- 
ti ben precisi è alquanto impopolare fra 
ì fisici teorici. II principale motivo sta 
nel fatto che recenti esperimenti ese- 
guiti al Centro dell'Acceleratore Linea- 
re di Stanford (SLÀC) sulla diffusione 
ad alta energia di elettroni e protoni 
mostrano la proprietà chiamata scaling 
(invarianza di scala). 

Lo scaling è solitamente interpreta- 
to come una prova diretta del fatto 
che la carica elettrica air in terno di un 
protone è in un dato istante localizza- 
ta in uno o più punti, che^ corrispondo- 
no alte posizioni dei quark. Un'altra 
alternativa che dovrebbe essere compa- 
tibile con lo scaling è che i quark sia- 
no particelle puntiformi mobili lungo 
la corda come le perle di una collana, 
Sfortunatamente questo modo di af- 
frontare il problema porta a una ma- 
tematica molto complessa, e quindi le 
sue previsioni non possono in alcun mo- 
do essere verificate. 

Una lacuna più grave del più sem- 
plice dei modelli a corde, oltre a quella 
di essere vincolato a 25 dimensioni, è 
la sua incapacità di giustificare resi- 
stenza dei fermioni, particelle con spin 
semiintero (lo spin, come le altre pro- 



prietà quantistiche, può avere solo cer- 
ti valori discreti). Tra gli adroni que- 
ste particelle sono esattamente quelle 
chiamate barioni. Se viene rifiutata l'i- 
potesi di poter ricavare uno spin se- 
miintero attaccando a una corda tre 
quark, ciascuno con mezza unità di 
spin t allora è la corda stessa che deve 
in qualche modo dare origine allo spin. 
Stati di fermioni duali non interagenti 
furono proposti teoricamente da Pierre 
Ramond nel 1971, Poco tempo dopo 
fu messo a punto da André Neveu e 
dal sottoscritto un modello duale di 
particelle interagenti dotate di spin 
che comprendeva i fermioni di Ra- 
mond. Tale modello soddisfa gli stessi 
principi generali del più semplice di tali 
modelli, ma prevede uno spettro di par- 
ticelle più realistico. È stato dimostra- 
to che una descrizione a corde di que- 
sto modello è in accordo con la relati- 
vità ristretta e con la meccanica quan- 
tistica, purché lo spazio abbia nove 
dimensioni. Anche se questo non è 
ancora il numero giusto, esso costitui- 
sce un passo in avanti nella direzione 
giusta, Pare inoltre che esista almeno 
la possibilità che sei delle nove dimen- 
sioni possano essere attribuite a gradi 
di libertà interni anziché allo spazio 
ordinario. 

Se sì riuscisse a fare ciò in un modo 
pienamente autoconsistente, allora for- 
se una forma modificata del modello 
potrebbe essere quella giusta* 

Il modello duale con spin rappresen- 
ta un'estensione non trascurabile del 
precedente modello duale. Mentre la 
«azione» che caratterizza il modello 
senza spin presenta un gruppo di sim- 
metrie matematiche analogo a quello 
della teoria della relatività generale, il 
modello con spin presenta un gruppo 
di simmetrie ancora più vasto. Se l'e- 
leganza di una teoria viene misurata 
dal numero di simmetrie che essa pos- 
siede, allora il modello duale con spin 
ha un'alta quotazione. La mia opinio- 
ne è che l'eleganza, definita in questo 
modo, sia strettamente correlata al- 
l'importanza fìsica. 

Per concludere, negli ultimi sei anni 
è stata sviluppata una nuova teoria del- 
le particelle elementari - la teorìa del- 
la risonanza duale. Essa non ha ancora 
fornito nuove previsioni di fatti speri- 
mentali di rilievo che possano confer- 
marne la validità (o escluderla), ma 
essa rende conto in modo soddisfacen- 
te di molti aspetti generali dei sistema 
degli adroni. 

Se si potranno superare i pochi osta- 
coli che ancora rimangono, vi sono 
huone probabilità che questa ricerca 
possa alla fine tradursi in una teoria 
completa delle interazioni forti e delle 
particelle che a esse sono soggette. 



34 



Il mantello terrestre 



Questo grande involucro di roccia incandescente comprende V80 per cento del 
volume della Terra e il 6 7 per cento della sua massa. Per q uanto il mantello sia 
inaccessibile, si è appreso molto su di esso attraverso esperienze indirette 

di Peter J. Wyllie 



ATMOSFERA 



IDROSFERA 



Il mantello terrestre è uno spesso gu- 
scio dì roccia incandenscenle che 
separa il nucleo della Terra, metal- 
lieo e parzialmente fuso, dalle rocce 
più fredde della sottile crosta. Esso ha 
inizio a una profondità che va in media 
da 35 a 45 chilometri sotto la superfìcie 
e prosegue fino ad una profondità dì 
circa 2900 chilometri; interessa così cir- 
ca la metà del raggio della Terra, VS3 
per cento del suo volume e il 67 per 
cento della sua massa, Ha una profon- 
da influenza sulla crosta: questa infat- 
ti, con la sua sottile pellicola di oceani 
e di atmosfera, è un distillato del man- 
tello dal quale hanno origine le forze 
propulsive che muovono lentamente ì 
continenti attorno alla superfìcie ter- 
restre. La conoscenza del mantello è 
quindi fondamentale per la compren- 
sione della struttura e del comporta- 
mento dinamico della Terra. Anche se 
il mantello è inaccessibile, è stata rac- 
colta su di esso, con mezzi più o meno 
indiretti, una considerevole messe dì 
informazioni. 

Il mantello esercita la sua Influenza 
sulla superfìcie in molti modi, Per 
esempio, nei 4,6 miliardi di anni tra- 
scorsi da quando la Terra ha avuto 
origine dalla nebulosa solare, il mantel- 
lo, per fusione dei suoi costituenti a più 
basso punto di fusione, ha prodotto lave 
che hanno raggiunto la superfìcie e si 
sono solidificate, aggiungendo altre roc- 
ce alla crosta e liberando vapore ac- 
queo e altri gas nell'atmosfera e negli 
oceani. Su scala diversa ì composti gas- 
sosi del carbonio provenienti dal man- 
tello hanno dato inizio alla storia della 
vita, fornendo la materia prima per le 
molecole organiche. 

Analogamente, il mantello è sede di 
una forza propulsiva che ha molteplici 
effetti: muovendosi lentamente sotto la 
crosta, il mantello plasma la superfìcie 
terrestre; determina la nascita e la per- 
sistenza delle montagne che, in sua 



assenza, verrebbero spianate dall'ero- 
sione fino al livello del mare In meno 
di 100 milioni di anni; provoca le eru- 
zioni vulcaniche, i terremoti e la deriva 
dei continenti* 

Una sezione trasversale della Terra 
ne mostra gli strati concentrici del nu- 
cleo, del mantello e della crosta (si 
veda la figura in alto nella pagina a 
fronte). Essi differiscono l'uno dall'al- 
tro per la composizione o per lo stato 
fisico, o anche per entrambi. Il man- 
tello è composto di minerali silicatici 
ricchi in magnesio e ferro, e ha una 
composizione media che corrisponde a 
quella di una roccia chiamata perido- 
tite dal nome del suo componente prin- 
cipale, l'olivina, usata come gemma e 
detta anche peridoto nella sua forma 
verde e trasparente. Il mantello è soli- 
do, ma in una zona relativamente sot- 
tile che va da circa 100 chilometri sot- 
to la superficie a circa 250 chilometri, 
la roccia può essere parzialmente fusa, 
con sottili pellicole di liquido distri- 
buite fra i granuli minerali. Questa zo- 
na, per ragioni che verranno chiarite 
più avanti, viene detta strato a bassa 
velocità. 

La densità del mantello aumenta 
con la profondità da circa 3,5 gram- 
mi per centimetro cubo presso la su- 
perficie a circa 5,5 grammi presso il 
nucleo. L'aumento non è continuo; la 
curva della densità mostra dei gradini 
ben distinti (si veda la figura a pagi- 
na 42). Essi indicano cambiamenti si- 
gnificativi nelle rocce del mantello a 
profondità vicine a 400 e 650 chilome- 
tri. La distribuzione delle densità of- 
fre la base per calcolare che il man- 
tello costituisce il 67 per cento della 
massa della Terra. 

Tettonica a zolle 

Questo quadro statico di una Terra 
concentrica e stratificata viene modifi- 



cato dalla teoria della tettonica a zol- 
le, che si riferisce al moto delle zolle 
di litosfera. La litosfera comprende 3a 
crosta e parte del mantello superiore, e 
viene distinta dairastenosfera, che le 
sottostà, in base al fatto che è più fred- 
da, e quindi più rigida. La teoria della 
tettonica a zolle offre un quadro dina- 
mico di un mantello mobile, con zol- 
le di litosfera spesse circa 100 chilome- 
tri che si spostano sopra i'astenosfera. 
La superficie della Terra è coperta da 
poche grandi zolle litosferiche e parec- 
chie altre minori. Queste zolle, simili a 
gusci, si muovono le une rispetto alle 
altre e Tatti vi tè geologica, testimonia- 
ta da terremoti e vulcani, si concentra 
lungo i limiti che dividono una zolla 
dall'altra, cioè lungo i margini di zolla. 

I margini delle zolle sono di tipo di- 
vergente o convergente, Sotto la cresta 
delle dorsali oceaniche risale il materia- 
le dalFastenosfera, fondendo a mano a 
mano che si muove e producendo così 
della lava che viene eruttata nella val- 
le tettonica che si estende al cen- 
tro della dorsale; in questo modo sì 
genera nuova crosta. I moti convetti- 
vi presenti nel 'mantello fanno diver- 
gere le zolle là dove si forma nuo- 
va crosta. 

Dove i loro margini convergono le 
zolle possono collìdere, sollevando la 
crosta fino a formare montagne, op- 
pure una zolla può spingersi sotto l'al- 
tra, riportando nel mantello il materia- 
le della litosfera; di conseguenza la 
nuova litosfera che si forma è com- 
pensata da quella che si distrugge al- 
trove. Tali margini sono associati alle 
fosse oceaniche e agli allineamenti di 
vulcani, compresi gli archi di isole vul- 
caniche e i vulcani nelle catene mon- 
tuose attive. 

Della Terra nel suo insieme sono 
state determinate molte proprietà fisi- 
che: le dimensioni, la forma e la mas- 
sa del nostro pianeta sono state misu- 



crosta 




250 CHILOMETRI 
100 CHILOMETRI 
12-60 CHILOMETRI 



2900 
CHILOMETRI 



L'interno della Terra delineato lenendo confo solo degli strati 
e non dei processi attivi che hanno luogo nel ano interno. Le 
rocce della sottile crosta sono fredde e rigide. La roccia del 



DORSALE MEDIO ATLANTICA 



mantello, che è ealdo, è in grado di muoverai lentamente. I dati 
delle onde sismiche indicano che il nucleo esterno consiste di 
metallo fuso, L'idrosfera è costituita dai! e acque di superficie. 




Sezione trasversale della Terra dinamica, come viene vista dalla 
teoria della tettonica a zolle. Le zolle di litosfera, la quale com- 
prende la crosta e parte del mantello superiore, si spostano 
lateralmente sull'astenosfera* che è uno strato del mantello cai* 
do e forse parzialmente fuso. 11 materiale dell'astenosfera rìsale 
sotto le «reste delle dorsali oceaniche, fonde e produce della 
lava che viene eruttala e va a formare nuova crosta nel fondo 



oceanico. Le zolle di litosfera divergono a mano a mano che U 
materiale che risale forma della nuova litosfera; la formazione 
di nuova litosfera viene bilanciala dalla distruzione di una 
quantità equivalente di litosfera ai margini delle zolle che con- 
vergono, dove la piastra dì litosfera si spinge giù nel mantel- 
lo. Questo tipo di margine è associato in modo caratteristico 
sia alle fosse oceaniche sia agli allineamenti di vulcani. 



40 



© 



41 



rate con grande precisione. In base al 
suo volume e alla sua massa si può 
calcolare una densità media di 5,5 
grammi per centimetro cubo, molto 
più alta, cioè, di quella delle rocce che 
costituiscono la parte accessibile della 
crosta. Una parte notevole del suo in- 
terno, quindi, dev'essere composta di 
un materiale a densità più alla di 5,5 
grammi per centimetro cubo. Gli stu- 
di sul campo gravitazionale terrestre e 
sulle proprietà delle sfere rotanti indi- 
cano che la massa è concentrata ver- 
so il centro. 



Dati sul mantello 

La principale fonte di informazioni 
sulla fìsica della Terra proviene dagli 
studi sulle onde sismiche, le quali for- 
niscono qualcosa di simile a una radio- 
grafìa dell'interno della Terra. Quest'ul- 
tima, infatti, quando viene scossa da 
un terremoto violento, risuona come 
una campana; le vibrazioni di una cam- 
pana dipendono dalla sua forma e 
dalle sue proprietà fìsiche, e, analoga- 
mente, le vibrazioni della Terra, regi- 
strate da strumenti sensibili, possono 





- o 



1000 
2000 
3000 

4000 



OC 
P 

3 
O 



o 

z 
o 

u. 

o 

n 



6000 



2000 4000 6000 

PROFONDITÀ DELLA SUPERFICIE 
{CHILOMETRI) 



3 5 7 9 11 13 

DENSITÀ (GRAMMI PER CENTIMETRO CUBO) 














o 












1000 












2000 












3000 












4000 










5000 


B9HHBHI 


_L 


É ;■ ' 


\ 1 — 







o 

J 

x 
o 

< 

H 

5 

z 
o 

LL 

o 

a: 



2000 



PROFONDITÀ DELLA SUPERFICIE 
(CHILOMETRI) 



1 2 3 4 5 

TEMPERATURA {MIGLIAIA DI GRADI CELSIUS) 




*--- ~ ~-—- ^-^ tir" 1- * ^"i~T -~~~^ ir»nTi ?— ' * — " t— r t~ — r* 
- -j 

i- 1— I— 



1000 



2000 



■ 3000 



o 



a 
z 
o 
il 
o 
ce 



6000 



2000 4000 6000 

PROFONDITÀ DELLA SUPERFICIE 
(CHILOMETRI) 



12 3 4 

PRESSIONE (MILIONI DI ATMOSFERE) 



Le proprietà fisiche della Terni variano con la profondità della superfìcie. Le profon- 
dità sui grafici della densità» della temperatura e della pressione corrispondono alle 
profondità sulle sezioni disegnate a sinistra. Un'atmosfera corrisponde alla pressione 
che l'aria esercita al livello del mare e vale 1033 grammi per ogni centimetro quadrato. 



venire interpretale in modo da avere 
indicazioni sulle sue proprietà. 

La liberazione di energia al fuoco 
(ipocentro) di un terremoto genera di- 
versi tipi di onde: sia le onde primarie 
P sia le onde secondarie S, più lente, si 
propagano all'Interno della Terra. Le 
abbreviazioni servono anche a ricor- 
dare che l'energia viene trasmessa in 
due modi diversi lungo un certo per- 
corso: le onde P sono onde di compres- 
sione e rarefazione, mentre le onde S 
sono dovute a deformazioni di taglio 
(sì veda la figura nella pagina a fronte). 
Le onde P attraversano sia i solidi sia 
i liquidi, le S t invece, vengono trasmes- 
se soltanto dai materiali che possono 
subire deformazioni di taglio, cioè ma- 
teriali che possono venire piegati o de- 
formati. Un'onda S non può attraver- 
sare un liquido perché il liquido non 
offre resistenza a deformazioni di ta- 
glio e scorre, invece, molto facilmente, 

Se le proprietà del materiale che 
compone la Terra fossero uniformi 
dappertutto, le onde, uscendo dai fuo- 
co di un terremoto, seguirebbero linee 
rette e ogni tipo di onda si propaghe- 
rebbe a velocità costante. Il tempo im- 
piegato dalle onde P e S a raggiunge- 
re una certa stazione di registrazione, 
posta a distanza nota dal fuoco, dareb- 
be la velocità di ogni tipo di onde. In 
realtà, invece, i risultati ottenuti da 
molti terremoti indicano che le onde 
viaggiano all'interno della Terra a ve- 
locità superiore a quella che si potreb- 
be prevedere in base alle velocità che 
si conoscono nelle rocce superficiali. 
Inoltre questi risultati indicano che 
le onde che percorrono distanze mag* 
giori viaggiano anche a velocità supe- 
riore. Questi dati significano che la 
velocità delle onde sismiche u grande 
profondità è maggiore che presso la 
superfìcie e che essa aumenta progres- 
sivamente con la profondità. 

In base a queste e ad altre osserva- 
zioni è noto che le onde sismiche al- 
l'interno deìla Terra vengono riflesse 
e rifratte. In seguito alla rifrazione es- 
se seguono dei percorsi concavi verso 
l'alto. Si ha riflessione a quelle profon- 
dità alle quali si hanno dei cambiamen- 
ti improvvisi nelle proprietà fisiche. La 
riflessione si verifica quindi ai limiti: 
fra crosta e mantello, fra mantello e 
nucleo, fra nucleo esterno e nucleo in- 
terno. Queste caratteristiche delle on- 
de sismiche testimoniano la struttura 
concentrica della Terra; le onde S se- 
guono percorsi che non vanno oltre il 
limite mantello-nucleo: non attraver- 
sano cioè il nucleo, e questo dato dimo- 
stra che almeno la parte esterna del nu- 
cleo è liquida. 

La misura dei tempi di viaggio delle 
onde lungo diversi percorsi nel man- 



DIREZIONE DI PROPAGAZIONE 



DIREZIONE DI PROPAGAZIONE 





Onde sismiche di due tipi si propagano nell'interno della Ter- 
ra a partire dal fuoco di un terremoto, dove si libera dell'ener- 
gia. Esse sono qui rappresentate mentre attraversano un hi orco 
di r ni tì a. A sinistra è un'onda di compressione, o P, che ha ori 
gine da una pressione o una rarefazione improvvisa in direzione 
della propagazione dell'onda. Questa comprime la roccia e le 
particelle vicine st muovono in avanti; poi rimbalzano indietro 
alla posizione iniziale e oltre, continuando a vibrare in questo 



modo per qualche tempo. Ogni volumetto di materia f colore) st 
contrae e si espande man mano che Fonda di compressione st 
muove nella roccia, Un*onda trasversale, o S„ ha origine da una 
pressione ad angolo relto con la direzione di propagazione» Le 
particelle di roccia vibrano in su e in giù; un pezzetto dì ma* 
lertalc i colare) subisce deformazioni di taglio» Il fronte d'onda 
trasmette energia. Questa illustrazione è stata adattata da La Geti- 
fisica, di O. M. Phillips pubblicata in Italia da Mondadori Est. 



42 



43 



tello fornisce un modo per calcolare a 
che velocità si trasmettono le onde nel 
materiale che compone il mantello alle 
varie profondità. I diagrammi della 
velocità delle onde sismiche mostrano 
un aumento progressivo con la profon- 
dità, ma fino a circa 1000 chilometri 
gli aumenti avvengono a salti. Queste 
osservazioni indicano che il mantello ha 
una struttura stratificata. La velocità 
sia delle onde P sìa delle onde S net 
mantello diminuisce in una zona che 
va circa da 100 a 250 chilometri dalla 
superficie, Questo è io strato a bassa 
velocità a cui si è già accennato: nel 
modello della tettonica a zolle è consi- 
derato equivalente alFastenosfera. Le 
proprietà fisiche di questo sdraio, dedot- 
te dai grafici della velocità delle onde e 
da altri dati georìsici, sono in accordo 
con la presenza di un liquido intersti- 
ziale, che in genere è ritenuto una fra- 
zione fusa della roccia stessa che com- 
pone lo strato. 

Margini di zolla 

I terremoti ci offrono non solo que- 
sto quadro statico di una Terra a stra- 
ti concentrici, ma anche alcuni aspetti 
del quadro dinamico della tettonica a 
zolle- Poiché i terremoti avvengono 
soltanto in rocce che siano abbastanza 
Fredde e rigide da potersi fratturare, la 
distribuzione dei loro fuochi indica i 
margini delle zolle stabili, La profon- 



dità dei fuochi che sì trovano lungo i 
margini associati a dorsali oceaniche è 
inferiore ai 100 chilometri, e questo 
indica che il mantello al di sotto della 
litosfera è caldo. 

Presso i margini convergenti, dove 
una zolla sprofonda nel mantello al di 
sotto di un'altra, i fuochi dei terremoti 
si spingono fino a profondità attorno 
ai 700 chilometri. La distribuzione di 
questi fuochi profondi permette di indi- 
viduare \ frammenti di litosfera che af- 
fondano; studi dettagliati sulla veloci- 
tà delle onde sismiche in queste zone 
confermano resistenza di piastre di li- 
tosfera più fredda del mantello che si 
estendono dentro di esso fino a profon- 
dità considerevoli, 

Le informazioni sulla struttura e sul- 
le proprietà fisiche del mantello che ci 
vengono date dalle onde sismiche sono 
abbastanza dirette; al contrario, per 
ottenere delle informazioni sulle pro- 
prietà chimiche dell'in terno delia Ter- 
ra, bisogna ricorrere essenzialmente a 
dati indiretti. I soli campioni chimici 
disponibili sono alcune rocce giunte 
nella crosta dagli strati più superficia- 
li del mantello. Per poter valutare la 
composizione della Terra nel suo insie- 
me, e quella del nucleo e del mantello, 
bisogna affidarsi alla chimica dei cor- 
pi extraterrestri, ivi compresi le meteo- 
riti, il sole e le stelle. Si suppone che Ja 
composizione di questi corpi sia sostan- 
zialmente simile a quella della Terra. 



FUOCO DEL TERREMOTO 



Questo modo di affrontare il problema 
comporta la formulazione di modelli 
fisici e chimici sull'orìgine dei sistema 
solare e della Terra- 
Si accetta, in genere, che il sistema 
solare si è formato 4,6 miliardi di an- 
ni fa per il collasso gravitazionale di 
materia che prima si trovava dispersa 
nello spazio interstellare. Un grande 
precursore del Sole, un proto Sole, era 
circondato da una sottile nebulosa, a 
forma di disco, formata di gas e parti- 
celle di polvere. L'aggregazione locale 
di particelle e la condensazione di gas 
al Tin terno della nebulosa rotante for- 
marono dei piccoli oggetti che, aggre- 
gandosi, diedero luogo a corpi planeta- 
ri. In questo periodo si formò il ma- 
teriale delle meteoriti. Poiché il Sole 
comprende più del 96,6 per cento della 
massa del sistema solare, la sua compo- 
sizione è realmente la stessa di tutto il 
sistema solare. La concentrazione degli 
elementi nel Sole e nelle altre stelle è 
stata misurata con metodi spettroscopi- 
ci, in base al fatto che ogni elemento 
viene identificato dalla sua radiazione 
elettromagnetica caratteristica, 

Cosa rivelano le meteoriti 

Le meteoriti viaggiano adesso attra- 
verso il sistema solare su orbite ellit- 
tiche che di tanto in tanto intercetta- 
no la Terra. Esistono prove che esse 
provengono dalla fascia degli asteroidi, 

FUOCO DEL TERREMOTO 




I percorsi delle onde sismiche nell'interno della Terra danno 
delle informazioni sulla sua struttura e bulle proprietà fisiche 
dei suoi strati concentrici, Dal fuoco di un terremoto l'energia 
si propaga in tulle le direzioni. Se le proprietà della Terra fot*, 
aero dappertutto uniformi i percorsi delle onde seguirebbero li- 
nee rette fa sinistrai e le veloiità delle onde sarebbero costanti. 



44 



Le misure dei tempi di viaggio mostrano invece che la velocità 
delle onde, e quindi le proprietà fisiche, cambiano improvvisa- 
mente a certi livelli (ti destra), rivelando così gli strati concen- 
trici. Le onde P vengono trasmesse sia dai solidi che dai liquidi. 
Le onde S, non trasmesse dai liquidi, non attraversano il nu- 
cleo : almeno i] nucleo esterno della Terra è allo stato liquido. 



quello sciame di piccoli corpi planete- 
simali che orbitano a distanze fra 2,2 
e 3,2 unità astronomiche dal Soie (si 
veda anche l'articolo La natura degli 
asteroidi su « Le Scienze *, n> 81, mag- 
gio 1975). Le meteoriti sono molto va- 
riabili per composizione chimica, per 
mineralogia e per struttura, ma per lo 
scopo di questa discussione sarà suffi- 
ciente distinguerne i due gruppi prin- 
cipali: le meteoriti ferrose e le meteo- 
riti litoidi. Le meteoriti ferrose sono 
costituite essenzialmente da leghe <H 
ferro-nichel, in cui la concentrazione di 
nichel varia ira il 4 e il 20 per cento: 
contengono anche piccole quantità dì 
solfuro di ferro. 

Le meteoriti litoidi sono composte 
essenzialmente da minerali silicatici, as- 
sieme a leghe metalliche e solfuro di 
ferro in varie proporzioni. Le abbon- 
danze relative dì elementi non volatili 
quali il magnesio, il calcio e il ferro so- 
no più o meno le stesse, in molti tipi di 
meteoriti litoidi, che si hanno nel Sole 
e nelle altre stelle. Se ne deduce quindi 
che queste abbondanze forniscono una 
buona base per la stima delle abbon- 
danze complessive nella Terra e negli 
altri pianeti. 

Nei modelli complessi sull'origine e 
sull'evoluzione del sistema solare la 
composizione della Terra viene ricavata 
a partire da una meteorite litoide ricca 
in elementi volatili e immaginando una 
serie di processi e di cambiamenti chi- 
mici che potrebbero spiegare gli altri 
tipi di meteoriti e l'attuale struttura 
della Terra. Questi calcoli permettono 
delle stime della composizione del nu- 
cleo e del mantello. 

Un metodo d'indagine più semplice, 
che fornisce risultati simili, è di sceglie- 
re un certo gruppo di meteoriti litoidi 
e di supporre che la composizione me- 
dia della loro frazione silicatica sia 
equivalente a quella del mantello terre- 
stre, I solfuri di ferro e una parte suffi- 
ciente delle leghe ferro-nichel delle 
stesse meteoriti forniscono una stima 
della composizione del nucleo terrestre. 
Le meteoriti ferrose servono come 
controllo per questi calcoli. 

Qualsiasi procedimento venga segui- 
to, le stime della composizione del man* 
tello sono d'accordo sui seguenti punti: 
I) più del 90 per cento (in peso) del 
mantello consiste di ossidi di silicio, 
magnesio e ferro (Si0 2 , MgO e FeO), 
e nessun altro ossido supera il 4 per 
cento; 2) gli ossidi dì alluminio (Àl 2 Oj), 
calcio (CaO) e sodio (Na 2 0) in totale 
oscillano fra il 5 e 1*8 per cento; 3) 
questi sei ossidi rappresentano più del 
98 per cento del mantello, e nessun al- 
tro ossido raggiunge una concentrazio- 
ne dello 0,6 per cento. Le concentra- 



ci 

< 

oc 

(E 

LU 

H 

5 

_l 
_ 



500 



1000 



1500 



2000 



ZdCO 



3000 



3500 











MANTEUO 






























































f 












\ 


NUCLEO 





6 e 10 12 

VELOCITA DJ PROPAGAZIONE (CHILOMETRI AL SECONDO) 



14 



Diagrammi di velocità delle onde sismiche che ultra vergano il mantello, disegnali per 
le onde S {in nero) e P Un colore), Le velocità risentono dell'aumento di temperatura e 
pressione con la profondità, ma i gradini che appaiono a intervalli lino a profondità 
di circa lOflO chilometri corrispondono a cambiamenti nelle proprietà fìsiche del man- 
tello. La diminuzione di velocità fra 100 e 250 chilometri prò ha hi 1 mente è dovuta alla 
presenza di roccia parzialmente fusa : questa è Tastenosfera mobile della tettonica a zolle, 



zionì degli altri elementi, presenti in 
tracce, non vengono definite, Nelle roc- 
ce del mantello gli ossidi sono combi- 
nati in minerali diversi. 

Solo le pendoliti, fra tutte le rocce 
che si trovano nella crosta, corrispon- 
dono alle stime della composizione del 
mantello eseguite attraverso lo studio 
dei corpi extraterrestri. È dunque a 
tali pendoliti che si rivolge l'attenzione 
dei geologi che sì interessano al man- 
tello e che desiderano altri dettagli, fra 
cui le concentrazioni degli elementi in 
traccia. Il problema, ovviamente, è di 
assicurarsi che il campione di pendo- 
li te che si sta studiando si sia formato 
nel mantello e non nella crosta. Per 
questa ragione hanno un interesse par- 
ticolare quegli inclusi arrotondati, detti 
noduli, che si trovano nei camini (pi- 
pes) kimberlitici (intrusioni cilindriche, 
del diametro di qualche centinaio di 
metri, che in certe zone perforano la 
crosta e che provengono dal mantello). 

Kimberliti e lave 

Le kimberliti sono celebri come roc- 
ce che portano i diamanti alia superfi- 



cie terrestre. 11 diamante è una fase del 
carbonio stabile soltanto a pressioni 
elevatissime; quindi sì può essere certi 
che le kimberliti hanno origine nell'in- 
tervallo compreso fra i 150 e i 300 
chilometri di profondità dalla superfi- 
cie - ben dentro il mantello superiore. 

Diversi fatti indicano che un camino 
kimberlitico, al momento della sua for- 
mazione, risale rapidamente attraverso 
la crosta come sospensione fluida di 
solidi, roccia fusa e gas, irrompendo al- 
la superficie con un tremendo scop- 
pio e dando luogo a una breve esplo- 
sione vulcanica. Fra i pezzi di roccia 
strappati dal condotto del camino e ri- 
portati alla superficie sì hanno noduli 
dì peridotite e, meno frequentemente, 
noduli di eclogite, un'altra roccia del 
mantello. Questi noduli sono arroton- 
dati e lucidati per gli urti continui con 
gli altri frammenti spìnti dal gas nel 
camino esplosivo. 

Anche in certe lave vulcaniche si 
hanno delle associazioni di noduli si- 
mili a quelle che si trovano nelle kim- 
berliti. In genere questi noduli proven- 
gono da livelli del mantello più super- 
ficiali di quelli delle kimberliti. Molte 

*3 



stime della composizione del mantel- 
lo si sono basate sulla mineralogia e 
sulla chimica delle associazioni di no- 
duli delle kimberliti e delle lave. A 
questo scopo sono state usate anche 
pendoliti che si trovano in altri am- 
bienti geologici, per quanto con que- 
ste ultime sia particolarmente impor- 
tante tenere conto della natura dell'as* 
sanazione geologica con altre rocce e 
dei risultali dei processi geologici, per 
essere ben certi che i risultati ottenuti 
in base alle misure eseguite sulla roc- 
cia si riferiscano davvero al mantello e 
non a fenomeni della crosta, 

Oltre allo studio dei corpi extraterre- 
stri e delle rocce del mantello, un ter- 
zo mezzo dì indagine è quello di calco- 
lare ta composizione chimica di una 
pendolile immaginaria adatta a forni- 
re le lave vulcaniche che derivano dal 
mantello per fusione parziale. La fu- 
sione dà luogo al magma basaltico che 
viene eruttato abbondantemente alla 
superfìcie dai vulcani e lascia nel man- 
tello dietro di sé una peridotite resi- 
duale, presumibilmente impoverita de- 
gli elementi a più basso punto di fusio- 
ne che» fondendo, sono stati asportati 
dal magma, Assegnando una composi- 
zione chimica adeguata alla peridotite 



residuale si arriva a una ipotetica com- 
posizione del mantello superiore; que- 
sta peridotite ipotetica è stata chiama- 
ta pirolite (roccia a pirosseno e olivina). 

II mantello eterogeneo 

Un tempo si supponeva, sulla base di 
modelli fisici, che il mantello superio- 
re avesse una composizione omogenea, 
Invece, come abbiamo visto, gli studi 
geofisici dettagliati degli ultimi anni in- 
dicano una struttura stratificata, In ef- 
fetti i noduli che sono stati studiati 
confermano il fatto che il mantello su- 
periore è molto eterogeneo, sia da un 
punto di vista chimico che mineralo- 
gico. I campioni a disposizione proven- 
gono da una zona del mantello che va 
dal limite con la crosta alla zona di 
origine dei camini kimbe ri itici, da un 
intervallo di profondità, cioè, fino a 
250 chilometri. Si potrebbe sperare di 
trovare, fra i noduli, campioni della 
peridotite originale del mantello, che 
non sìa mai stata fusa; campioni di pe- 
ridotite residuale impoverita, dalla qua- 
le, cioè, è stata asportata una frazione 
fusa dei componenti a più basso punto 
di fusione; campioni di questa frazione 
fusa che non sono riusciti a raggiunge- 




Bollirìne di anidride carbonica che compaiano in una mirrografia elettronira di un 
campione di peridotite, L*in grandi mento è di 2fl Oflfl diametri. Le bollicine, che com- 
paiono nelle discontinuità della struttura cristallina, dimostrano la presenza di anidri» 
de carbonica nel mantello* La micrografìa è stata realizzata- da Harry W, Green IL 



re la superficie come magma, ma so- 
no invece cristallizzati nel mantello 
sotto alta pressione Formando della 
eclogite; campioni intermedi fra i ti- 
pi accennati e campioni dalla stessa 
composizione mineralogica, ma formati 
da altri processi, troppo complicati per- 
ché si possano prendere in considera- 
zioni qui. 

Le stime sulta composizione del man- 
tello nel suo complesso, basate sul- 
l'esame dei corpi extraterrestri, for- 
niscono dei valori simili a quelli che 
si ottengono dallo studio delle roc- 
ce che hanno origine nel mantello su- 
periore. Queste stime, nel loro insieme, 
fanno pensare che il mantello, dairalto 
in basso, come composizione, non cam- 
bi molto. Paragonando queste stime, 
però, si trova che la concentrazione di 
potassio del mantello superiore nel mo- 
dello della pirolite è notevolmente più 
alta dì quella che si trova nelle rocce 
peridotìtiche che derivano dal mantel- 
lo, e entrambe sono molto più basse 
delle stime ottenute dallo studio dei 
corpi extraterrestri. 

Rimangono ancora grandi incertezze 
su concentrazione e distribuzione di 
altri elementi in traccia e di compo- 
nenti volatili come l'acqua e l'anidride 
carbonica, Questi componenti hanno 
un significato fondamentale per defini- 
re la quantità di energia termica ge- 
nerata per decadimento radioattivo (di 
elementi come Turante», il torio e riso- 
topo radioattivo del potassio, il potas- 
sio-40), la temperatura di fusione (in 
presenza di piccole quantità di acqua 
ad alta pressione le rocce cominciano 
a fondere a temperature più basse del 
punto di fusione della roccia asciutta) 
e la resistenza fisica del mantello (che 
verrebbe notevolmente ridotta dalla 
presenza di piccole quantità di materia 
fusa fra i granuli minerali o di bolli- 
cine interstiziali di gas). 

Acqua e anidride carbonica. 

In certi noduli pe rido ci liei si trova 
della flogopite e dell'anfibolo, che sono 
minerali idrati, che, cioè, incorpora- 
no dell'acqua. Questa viene accettata 
come una prova dell'esistenza di acqua 
per lo meno in certe parti dei mantello 
superiore. È dubbio se la concentra* 
zione dell'acqua possa superare lo 0,1 
per cento in peso, ed è probabile che la 
sua distribuzione non sia uniforme. 

L'esame microscopico ha mostrato 
che i cristalli di olivina e pirosseno in 
alcuni noduli peridotitici di kimberliti 
e lave contengono numerose cavità dal 
diametro fino a 5 micrometri, Molte 
di esse sono piene di densa anidride 










* 



'-.4 



*~> 





•;.» 




La peridotite a mica e granalo Ui sinistra) e l'er-logite U destra) 
sono rocce che provengono dal mantello. La peri dotile consiste 
principalmente dì olivina \ giallo verdastro)* ma contiene anche 
granato trossoU pirosseno rombico e pirosseno tnonoclino f ver- 
de brillante K I campioni contenenti mica, un minerale che con- 
itene acqna nella sua struttura, sono rari. Questo campione pro- 



viene dalla Tanzania. L/eclogite (questa proviene da una minte* 
ri in Sudafrica! è composta da granato (rosso) e da un pirosseno 
monoctino tverdeK I minerali sono stratificali. Le rome del 
mantello vengono portate alla superficie dai camini kimberli- 
ti ci e da certe lave vulcaniche. Queste fotografie sono sta- 
te fornite da J, B, Dawson, deirÙ ni versila di $L Andrews» 



carbonica liquida, intrappolata ad ul- 
ta pressione. Ciò indica la presenza di 
anidride carbonica sotto qualche for- 
ma, nel mantello superiore. 

La microscopìa elettronica ad alta 
tensione ha recentemente fornito dei 
quadri veramente dettagliali sui difet- 
ti reticolari, cioè sulle discontinuità 
nelle strutture cristalline che si trova- 
no nei singoli granuli minerai] . I di- 
fetti non possono essere visti al micro- 
scopio normale. Nelle micrografie elet- 
troniche, lungo le discontinuità nel- 
l'olivina e ne) pirosseno di certi noduli 
peridotitici, si vedono numerose bolli- 
cine dì anidride carbonica. Ciò fa pen- 
sare che inizialmente l'anidride carbo- 
nica doveva essere discìolta nei mine- 
rali solidi, mentre poi per essoluzione 
è precipitata in goccioline dì gas a cau- 
sa delle deformazioni elastiche presso i 
difetti reticolari. 

Le determinazioni indipendenti delie 
proprietà fisiche e chimiche del man- 
tello devono essere coerenti fra di loro. 
Per controllare se sono coerenti biso- 
gna conoscere le proprietà fìsiche di 
un materiale di composizione uguale a 
quella stimata per il mantello nell'in- 
tervallo di pressioni e temperature che 
esistono in quest'ultimo. Se è possibile 
determinare in che modo varia la mi- 
neralogìa in funzione della pressione e 
della temperatura si ha un modo per 
valutare la profondità da cui proviene 
un campione di roccia e la temperatura 
esistente a quella profondità quando la 



roccia vi si è formata o ha raggiunto 
requii ibr io con l'ambiente circostante. 

Pressione e temperatura 

La struttura dei silicati è controllata 
dalle posizioni degli atomi di ossigeno; 
gli altri atomi, che sono molto più 
piccoli, occupano gli spazi fra di essi. 
A bassa pressione ogni atomo di silicio 
è circondato da quattro ossìgeni, 1 cen- 
tri dei quali formano un tetraedro; si 
dice che il silicio ha coordinazione quat- 
tro. À pressioni molto superiori gli ato* 
mi di ossìgeno vengono schiacciati gli 
uni contro gli altri e si riorganizzano in 
una struttura più densa, con gli atomi 
di silicio a coordinazione set. Questa 
riorganizzazione della struttura cristal- 
lina è una transizione di fase. Le va* 
riazioni brusche delle proprietà fisiche 
del mantello sono causate da transi- 
zioni di fase successive. 

A partire da un materiale con una 
certa composizione, come la peridotite 
che si immagina che esista nel mantel- 
lo, le transizioni di fase dipendono dal- 
la pressione e dalla temperatura. Per 
via sperimentale è stato determinato 
un diagramma delle transizioni di fa- 
se della peridotite, con strumentazio- 
ni di laboratorio capaci di raggiun- 
gere i 200 kilobar (200 000 atmosfe- 
re, equivalenti alla pressione che esì- 
siste 600 chilometri sotto la superfìcie 
terrestre). Questo diagramma, con me- 
todi indiretti, è stato esteso anche a 



una larga fascia di pressioni superiori. 
Dai noduli nelle kimberliti e nelle 
lave è noto che nel mantello le pendo- 
liti possono cristallizzare almeno in tre 
associazioni mineralogiche: pe ridotiti a 
plagioclasio. pendoliti a spinello e pe- 
ndoliti a granato. Gli esperimenti ad 
alta pressione dimostrano che queste 
associazioni sono legate da passaggi di 
fase, All'aumentare della pressione le 
pendoliti a plagioclasio si trasformano 
prima in peridotiti a spinello e quindi 
in peridotiti a granato (si vedano te 
figure alle pagine 52 e 55), 

Alcuni studi sperimentali dimostrano 
che, a pressioni ancora superiori, la 
peridotite a granato subisce una transi- 
zione di fase che comporta un aumen- 
to di densità di almeno il 10 per cento; 
l'olivina, che predomina nel mantello 
superiore, si trasforma in un materiale 
simile allo spinello e il pirosseno allu- 
minifero si trasforma in una struttura 
simile al granato, che si combina in 
soluzione solida col granato già presen- 
te, À pressioni prossime ai 200 kilobar 
i minerali vengono ancora compressi in 
strutture in cui tutti gli atomi di silì- 
cio hanno coordinazione sei, dando 
luogo a minerali sconosciuti alla su* 
perfide della Terra. Questa compres- 
sione risulta da un nuovo aumento di 
densità di circa il 10 per cento. La 
pressione a cui effettivamente avven- 
gono i passaggi di fase aumenta all'au- 
mentare della temperatura. 

Ad ogni determinata profondità un 



46 



47 




Ne/fa foto a co/ori un* vettura OPEL trasformate in uno serra di fre- 
schezza da un condiziona tor e DfLCO GENERAL. 

Ne Ha fofo sopra, sono visibìli /e due manopole per regolare il flusso 
o la femperafura dell'aria. 



t'impiego de/ compressore frigidaire f it nome più prestigioso netta pro- 
duzione mondiale dei compressori, garantisce /a qualità dell'impianto 
DELCO GENERAL 



48 



aumento di temperatura può portare la 
roccia al punto dove inizia la fusione. 
Questa temperatura aumenta con la 
pressione, come è indicato dalla curva 
detta «solitili*» nel diagramma delle 
fasi {sì veda ìa figura a pagina 52\ Una 
roccia composta da diversi minerali 
fonde progressivamente attraverso un 
intervallo di temperatura in cui cristalli 
soJidi coesistono con del liquido. La 
fusione completa è contrassegnata dal- 
la curva detta «Jiquidus». 

GH effetti della temperatura si pos- 
sono studiare per mezzo di una geo- 
terma, cioè una curva che dà la tem- 
peratura ad ogni profondità all'interno 
della Terra. Se questa curva viene ri- 
portata sul diagramma dì fase della pe- 
ridotite ogni suo punto occupa una 
certa posizione sul diagramma delle 
fasi» e quindi definisce anche l'associa- 
zione mineralogica della pendolile a 
ogni profondità. Seguendo una geoter- 
ma sul diagramma delle fasi sì può co- 
struire una sezione trasversale attra- 
verso un mantello ipotetico composto 
di peridotite. Ogni strato è costituito 
da una particolare associazione mine- 
ralogica. 

I limiti fra gli strati del mantello si 
hanno presumìbilmente alle profondità 
in cui la geoterma taglia i passaggi di 
fase. Risulta da tutto ciò che questi li- 
miti corrispondono strettamente alle 
profondità alle quali camhia la veloci- 
tà delle onde sismiche. Questo risulta- 
to viene considerato come una buona 



prova che la composizione del mantel- 
lo è prossima a quella della ipotetica 
peridotite e che la struttura stratifica- 
ta del mantello superiore è dovuta a 
transizioni di fase piuttosto che a cam- 
biamenti di composizione, 

La diminuzione nella velocità delle 
onde sismiche nella zona a bassa ve- 
locità si può spiegare con la presenza 
di acqua o anidride carbonica nel man- 
tello superiore. Entrambe potrebbero 
provocare un inizio di fusione nella 
peridotite del mantello superiore. Il ri- 
sultato è un cambiamento nelle pro- 
prietà fisiche della roccia. E se non 
fosse presente acqua, forse, un effetto 
simile potrebbe essere provocato da ani- 
dride carbonica inlergranulare. 

Nella prima metà di questo secolo la 
maggior parte dei geofisicì era convin- 
ta che la convezione, cioè la risalita 
di materiale più caldo e la discesa di 
materiale più freddo, non poteva av- 
venire nel mantello, solido e rigido. 
Questa è una delle ragioni per cui per 
tanto tempo la teoria della deriva dei 
continenti non riuscì a trovare sosteni- 
tori. Recentemente, tuttavia, in un cer- 
to numero di modelli la convezione 
nel mantello è stata assunta come | 
meccanismo propulsore per la migra- 
zione delle zolle di litosfera, I dettagli 
sul moto del mantello e sulla scala del- 
la convezione restano incerti, ma vi 
sono pochi dubbi sul fatto che le velo- 
cità sono estremamente basse - così 
basse che ne] la normale scala dei tem- 



5 

O 



100 



ir 



200 



D 

Z 

O 
u- 
O 
te 



300 



400 




1000 2000 

TEMPERATURA (GRADI CENTIGRADI) 



3000 



Lo sfrato a bassa velocità nel mantello superiore sembra the possa essere spiegalo dal- 
la presenza di aequa e anidride carbonica, che abbassano la curva del « solidus % e fan* 
no fondere la roccia a temperatura e pressione più basse. L'anfibolo e la flogopite, 
minerali idrati, cioè contenenti acqua, sono stabili in un intervallo di temperatura 
limitalo (in colore), Paragonando questo diagramma a quello per rorre del mantello 
asciutte sì vede che la curva geolerma passa da una fase dì peridotite solida u una 
di peridotite parzialmente fusa alla profondità di circa 100 chilometri, che corrisponde 
esattamente al letto della zona a bassa velocità che si osserva nel mantello superiore. 



pi umani il mantello è praticamente 
fermo. 

Le zolle di litosfera, coi loro conti- 
nenti sul dorso» si muovono alla velo- 
cità di qualche centimetro all'anno. 
Supponiamo che zi materiale del man- 
tello si muova alla velocità di cinque 
centimetri alFanno, il che equivale a 
circa 0,005 millimetri all'ora. La punta 
della lancetta di un normale orologio 
a pendolo da casa si muove a cinque 
centimetri all'ora, ed il suo moto non 
viene avvertito direttamente dai rocchio 
umano. Eppure questa velocità è 10000 
volte più alta di quella calcolata per il 
mantello. Nfa anche così un moto di 
cinque centimetri all'anno è molto si- 
gnifìcativo nel tempo geologico; una 
particella di roccia potrebbe spostarsi 
dal fondo alla parte più alta del man- 
tello in 58 milioni di anni, e cioè in 
una frazione molto piccola dei 4,6 mi- 
liardi che rappresentano l'età della 
Terra. 

/ moti del mantello 

Come è possibile che le rocce scor- 
rano, seppure così lentamente? Quan- 
do un fabbro prende una sbarra di 
acciaio freddo non è in grado dì pie- 
garla, ma se la riscalda fino a farla di- 
ventare rossa allora la può piegare fa- 
cilmente, anche se la sbarra è ancora 
solida. Analogamente si possono de- 
formare le rocce del mantello, che so- 
no ad alta temperatura, anche se stan- 
no ancora allo stato solido. 

L'olivina! il pirosseno e le peridotiti 
sono stati sottoposti a deformazioni ad 
alta pressione e temperatura in una se- 
rie di esperimenti dì laboratorio: si de- 
formano davvero. Recentemente sono 
stati studiati al microscopio elettronico 
ad alta tensione i campioni deformati, 
per stabilire il meccanismo degli scorri- 
menti plastici. Una conclusione che si 
ricava da questo lavoro è che le defor- 
mazioni si verificano prima nei singo- 
li cristalli, i quali poi rie ristai lizzano 
formando un mosaico di nuovi granuli, 
fi meccanismo dello scorrimento varia 
in funzione della temperatura e della 
pressione. 

Sono stati proposti degli schemi di 
celle di convezione molto grandi, che 
si estendono per tutto il mantello ($t 
veda la figura nella pagina a fronte). 
Un modello alternativo, che si basa sul- 
l'argomentazione che l'assorbimento di 
calore nelle transizioni di fase ridur- 
rebbe la forza motrice, confina la con- 
vezione al mantello superiore, al di 
sopra della transizione olivina-spinello. 
Un terzo modello limita la convezione 
all'astenosfera, che è uno strato del 
mantello che si trova fra i 100 e i 300 
chilometri di profondità. Tuttavia le 



DORSALE 



FOSSA 



LITOSFERA 




MANTELLO 



PUNTO CALDO 
X 




Modelli di convezione proposti per spiegare come l'attivila nel 
mantello muove le solle di litosfera. Nella convezione il mate- 
riale più caldo sì muove verso l'alto e U materiale più freddo 
si muove verso il ba&go. Secondo un modello (a) le celle con- 
vettive si estendono attraverso l'intero mantello. Nel secondo 



modello lo! esse sono confinate a profondila inferiori alla tran- 
sizione spi nello »oLivina. Un terzo modello (e) limita ì moti del 
mantello a) la ste nosfera. Nel modello del « piume * termico (d'i 
tulli i movimenti verso Palio sono limitati a pochi piume ter 
miei; quelli verso il basso sono estesi a tutto il mantello. 



zone di su bd tizio ne, dove il materiale 
della litosfera ritorna nel mantello e si 
collega quindi alle forze convettive, 
sembrano giungere fino a profondità 
di 700 chilometri, Un altro modello sul 
meccanismo che muove le zolle fa ap- 
pello a « plumes » (ciuffi o pennacchi) 
termici nel mantello. Secondo questa 
teoria tutti i movimenti verso l'alto del 
materiale del mantello sono ristretti a 
circa 20 piume, ognuno dei quali ha 
un diametro di poche centinaia di chi- 
lometri e risale dai limile tra nucleo e 
mantello. Il movimento di ri tomo vie- 
ne effettuato tramite un lento moto 
verso il basso del resto del mantello. 

Quando un piume raggiunge la lito- 
sfera il flusso diventa orizzontale, espan- 
dendosi radialmente in tutte le direzio- 
ni. Un piume crea un punto caldo, con 
attività vulcanica in superficie, e può 



causare una risalita della litosfera ver- 
so l'alto. In questo modo i piume po- 
trebbero causare il movimento delle 
zolle di litosfera. 

L'ipotesi del punto caldo attuai me n- 
te è un'idea calda, e molli geologi ne 
stanno studiando le implicazioni per di- 
versi fenomeni, fra cui Je caratteristi- 
che delle catene di isole vulcaniche co- 
me le Hawaii. Questa ipotesi, comun- 
que, ora è stata messa sotto processo 
da parte degli studiosi della Terra che 
dubitano che un piume possa rimanere 
un tutto unico mentre risale per 2800 
chilometri di mantello. 

I moti verticali del materiale che co- 
stituisce il mantello, in qualsiasi tipo 
di sistema convettivo, portano dei cam- 
biamenti nella distribuzione di tempe- 
ratura; a una certa profondità la tem- 
peratura aumenta dove il materiale è 



in risalita e diminuisce dove sta affon- 
dando. Il moto cambia la forma della 
curva geotermica nel corso del tem- 
po e da un posto airaltro a mano a ma- 
no che la convezione procede. La 
composizione dei minerali nella peri- 
dotite del mantello varia in funzione 
della pressione e della temperatura, e 
questo è stato stabilito dagli esperimen- 
ti di laboratorio sui diagrammi di fase 
delle peridotiti e dei minerali che la 
costituiscono. 

Se una particella di peridotite del 
mantello, a causa dei moti convettivi 
in esso, viene sottoposta a variazioni 
di temperatura e pressione, la sua com- 
posizione mineralogica, per mezzo del- 
la ricristallizzazìone, cerca di raggiun- 
gere un equilibrio con l'ambiente che 
sta cambiando. I movimenti sono cosi 
lenti che di solito l'equilibrio minera- 



50 



51 



logico viene raggiunto. Se però la roc- 
cia viene improvvisamente trasportata 
alla superficie, come in un'eruzione 
kimberiitica, il campione non ha il tem- 
po di nequilibrarsi e raggiungere la su- 
perficie col timbro mineralogico che 
corrisponde alla posizione e alla tem- 
peratura alle quali per V ultima volta 
aveva raggiunto l'equilibrio nel man- 
tello. 

La composizione dei minerali coesi- 
stenti nelle pe ridotiti ad ogni pressione 
e temperatura è stata misurata diretta- 
mente con esperimenti di laboratorio. 
Usando questi dati come taratura og- 
gi è possibile prendere dei campioni di 
pendolili del mantello, come j noduli 
delle kimberliti, misurare la composi- 
zione dei minerali di ogni campione e 
valutare così la pressione (o la profon- 
dità) e la temperatura della zona del 
mantello da cui sono venuti. 



Un'antica geo ferma 

Questi metodi, applicati ai noduli 
delle kimberliti, nell'ultimo anno o 
due hanno portato a risultati strani. 
Una serie di noduli, raccolti nello stes- 
so camino kimberlilico, dà una serie di 
punti, uno per ogni nodulo, definiti dal- 
la temperatura e dalla pressione di 
equilibrio stimate prima dell'eruzione. 
Il luogo di questi punti su un diagram- 
ma profondità (pressione) - tempera- 
tura corrisponde alla geoterma che esi- 
steva al tempo dell'eruzione della kim- 
berlite. In altre parole ogni nodulo del- 
la kimberlite porta immagazzinata nel- 
la sua composizione mineralogica Ja re- 
gistrazione della sua temperatura e 
pressione d'equilibrio nel mantello pri- 
ma di venire improvvisamente strap- 
pato via. I mineralogisti sperimentali 
impegnati in questo lavoro hanno tro- 



ILF 

2 
O 



< 

CE 

te 

_ 



UJ 

■z. 



a 

O 
u_ 
O 
ce 




vato che i risultati dei camini kìmber- 
litici del Sudafrica danno delle geoter- 
me fossili a gradiente normale fino a 
circa 150 chilometri, ma con gradien- 
ti maggiori a profondità più alte; appa- 
rentemente a quelle profondità la tem- 
peratura era più alta del normale, per 
un certo intervallo di tempo prima che 
le kimberliti venissero eruttate, circa 
100 milioni di anni fa. 

Questi risultati sono estremamente 
interessanti per i geofisici che cercano 
di ricostruire la storia termica della 
Terra, la dinamica del mantello e le 
forze motrici della tettonica a zolle. 
Un'interpretazione dì questi dati è che 
il punto in cui V isoterma fossile si pie- 
ga corrisponde al tetto dell'astenosfera 
a un'età di circa 120 milioni di anni 
fa, quando la zolla litosferica africana 
cominciò a muoversi rapidamente, men- 
tre l'Atlantico si apriva. Secondo que- 



600 



10O0 2000 

TEMPERATURA (GRADI CELSIUS} 



Il diagramma delle fasi per la pendolile è stabilito in Termini 
di pressione» o profondità, e temperatura* À una certa profon* 
dita un aumento di temperatura può portare la roccia al pan» 
lo in cai inizia la fusione. L'inizio e la fine della fusione sono 
delimitati dalle curve del « solidus » e del * liquidus ». Leggen- 
do le due parti del diagramma dal basso verso l'alto, seguendo 
la geoterma (n), si vede che il mantello superiore ha una atrut» 



CROSTA 



PERIDOTITE A SPINELLO 



100 



„ 200 



2 
O 

-j 

x 



300 



400 



a 
z 
o 

u. 

o 

oc 



3000 



500 



600 



700 



PERJDOTITE A GRANATO 

OLIVINA 5T 

PIROSSENO ROMBICO 17 



PIROSSENO MONOCLINO 12 
GRANATO 14 



TRANSIZIONI 



ROCCIA A SPINELLO E GRANATO 
SPINELLO 57 



GRANATO 39 
GIADEITE i 



TRANSIZIONI 



STRUTTURE A COORDINAZIONE SEI 



SEZIONE TRASVERSALE DEL MANTELLO 



tura strali ficaia a causa di sucressive transizioni di fase, dalla 
peridotite a spinello della parte più alta fino a una roccia com- 
posta di minerali con elementi a coordinazione set, cioè con 
atomi di ossigeno molto ravvicinati che racchiudono atomi di 
magnesio, ferro e silicio, a una profondita di circa 600 chilo- 
metri. I numeri nella sezione trasversale \h\ rappresentano le 
percentuali dei vari minerali che sono presenti nella roccia. 



sta interpretazione il moto dell'asteno* 
sfera prò duce va energia termica per 
attrito e faceva spostare la geoterma 
verso temperature più alte e facendola 
piegare al limite Jitosfera-astenosfera, 
mentre la velocità di conduzione del ca- 
lore attraverso le rocce è così bassa che 
la geoterma originale rimaneva prati* 
camente invariata nella litosfera, I geo- 
fisici che concludono che l'attrito nel- 
Tastenosfera non è in grado di pro- 
durre effetti termici così vasti avanza- 
no un'altra interpretazione, Essi argo- 
mentano che la parte più ripida della 
geoterma fossile, al di sotto del punto 
in cui si piega, potrebbe essere stata 
causata dalla convezione verso l'alto 
di un piume termico locale che avreb- 
be dato inizio all'eruzione della kim- 
berlite. 

Questo esempio illustra in che modo 
la tettonica a zolle, col suo centro nel 



100 



- 200 

S 

UJ 

3 
o 

-J 

x 
o 

« 300 

or 

ce 

UJ 



400 



Q 

Z 

O 

- 

o 

ce 



500 



600 



700 



( 


i 

STRATO A BASSA VELOCITA 




\ 


^ 

















































































8 9 10 1t 12 

VELOCITA DELLE ONDE P NEL MANTELLO 
(CHILOMETRI AL SECONDO* 

II diagramma della velocità delle onde 
P mostra che le profondità effetti ve dei 

cambiamenti nel mantello, indicate dalle 
onde sismiche, coincidono strettamente 
con quelle delle transizioni di fase» ri* 
cavate sia dal diagramma delle fasi 
sia dalla geoterma riportati qui accanto. 



mantello, ha riunito nelle stesse aule 
ai congressi scientifici ricercatori di 
campi che un tempo venivano conside- 
rati molto diversi gli uni dagli altri. 
Geologi dì campagna, mineralogisti, 
geofisici, chimici e fisici sperimentali 
hanno insieme scoperto nei minerali 
dei noduli delle kimberliti una serie dì 
informazioni che ora sono pane per i 
denti dei teorici che cercano di capire 
come il mantello si muove ora e come 
si è mosso nei 4,6 miliardi di anni di 
vita della Terra. 

Vista da una nave spaziale, la Terra 
nel suo insieme si presenta come un 
grande globo rotante, liscio come una 
palla da biliardo. La più profonda per- 
forazione eseguita alla sua superficie 
raggiunge una profondità di appena 
novt chilometri; non è che una puntu- 
ra éi spillo, che penetra per meno del- 
lo 0,15 per cento del raggio terrestre. 
Per questo è molto notevole che si 
sappia tanto sul l' inaccessibile man- 
tello. 

Incertezza dei modelli 

Ciononostante, la quantità delle in- 
formazioni nelle nostre mani è insuffi- 
ciente per una piena comprensione del 
comportamento dinamico del mantello» 
ed è questa la chiave di mólti fenome- 
ni geofilici e geologici. La misura del- 
Tincertezza su quello che realmente 
succede nel mantello si può illustrare 
paragonando due ipotesi -sulla catena 
di isole vulcaniche delle Hawaii, Ogni 
isoia si è formata in seguito a eruzioni 
al di sopra di una zona di fusione fissa 
neirastenosfera. La zolla di litosfera, 
nel suo moto, ha poi allontanato risola, 
formando così, in un lungo intervallo 
di tempo, la catena di isole. 

Secondo una interpretazione di que- 
sti eventi la fusione è localizzata in un 
punto caldo sopra un piume termico. 
Secondo un'altra interpretazione la fu- 
sione è localizzata per attrito in rocce 
che fluiscono dall' aste nos fera in una 
colonna che si muove verso il basso at- 
traverso il mantello. Si dice che questa 
colonna forma un'ancora gravitaziona- 
le, perché mantiene la zona di flusso 
verso il basso in una posizione più o 
meno direttamente soprastante, 

Queste ipotesi diametralmente op- 
poste vengono avanzate da studiosi di 
scienze della Terra assai rispettati* Le 
Hawaii vanno spiegate con un piume 
termico in risalita o con un'ancora gra- 
vitazionale che affonda? Io ho fiducia 
che presto l'accumularsi di nuovi dati 
e il raffinarsi delle teorie porranno dei 
limiti molto più precisi al quadro che 
si può fare della struttura e della di- 
namica del mantello. 



INTRODUZIONE ALLA 

SESSUOLOGIA MEDICA 

di Giorgio Abraham e Willy Pa 
sini. Il primo vero manuale che 
offre al medico e allo psicologo 
una conoscenza approfondita ed 
esauriente del problema in tutti 
i suoi aspetti interdisciplinari. 
Un'opera unica per quanti sono 
interessati ai problemi pratici 
della sessuologia, Lire 3.000 

IL COMPORTAMENTO 
SESSUALE UMANO 

analizzato in sei culture rappre 

sentative. A cura di Donald S. 
Marshall e Robert C. Suggs. Dal 

la ipocrisia repressiva all'estre 
ma permissività. Un'analisi com 
parata delle molteplici e multi 
formi manifestazioni della ses 
sualità promossa dall'Istituto Kin 
sey il più famoso centro di ses 
suologia del mondo, Lire 6.600 



MEDICINA E POTERE 

Collana diretta da G A, Maccaciro 



SCIENZA E POTERE 

Un dibattito a più voci (P. Biso 
gno, M. Cacciari, U. Cerront, M. 
Cini, U. Curi» L De Castris, G. A. 
Maccacaro, A. Massucco Costa, 
G. Napolitano, G, Guazza; G. To 
raldo di Francia e altri) per di 
scutere e chiarire uno dei temi 
più attuali della società di og 
gi. Lire 2,000 

o 

MALESSERE 

Le neurosi viscerali di Massimo 

Gaglio, Come la prevenzione e la 
cura del «malessere» trova nella 
scienza ufficiale che lo nega e 
nella società che tradizìonalmen 
te chiede la sua medtcalizzazio 
ne* diffidenze e ostacoli. Un duro 
scontro tra la nuova medicina e 
i! potere medico. Lire 5.400 



2 a edizione 



FARMACI SALUTE E 
PROFITTI IN ITALIA 

di Albano Del Favero e Giuseppe 
Loiacono. Lire 3.200 




52 



53 



Passato e futuro dei centri storici 



Il patrimonio culturale ed edilizio del nostro paese esige che stato, regioni 
e comuni intervengano con sollecitudine nel risanamento e nel restauro dei 
centri storici senza trascurare gli aspetti sociali ed economici del problema 

dì Luciano Puntuale 



f | ^re anni or sono, la data del pri- 
mo aprile 1972 ha costituito una 
A svolta importante e, per certi 
aspetti* decisiva per una più diretta 
azione di conservazione e di recupero 
dei centri storici, a causa dell'avvenuto 
passaggio delle competenze in materia 
urbanistica alle regioni a statuto ordi- 
nario. Conseguentemente un diverso 
ruolo Io stato è stato chiamato a svol- 
gere e imo ve responsabilità sono state 
decentrate; con delega, agli enti locali. 

Tra stato e comuni un ruolo prima- 
rio dovranno quindi svolgere le re- 
gioni. À queste ultime, in particolare, 
è stato assegnato, ormai da tre anni, 
stante la loro responsabilità nel settore 
urbanistico, il non facile compito di 
provvedere, attraverso una accorta e 
lungimirante azione politica di incen- 
tivi e di sostegno,, alla predisposizione 
di programmi per La conservazione del 
patrimonio edilìzio storico di oltre 8000 
comuni italiani, guidando e sollecitan- 
do gli sforzi degli enti locali nella dire- 
zione ritenuta più idonea, sotto il pro- 
filo edilizio e urbanistico, onde soddi- 
sfare compiutamente le molteplici e 
complesse esigenze del risanamento edi- 
lìzio, cosi come è richiesto anche dal- 
l'attuale cultura storica, economica e 
sociologica. Tutto ciò sulla base degli 
indirizzi che lo stato dovrà formulare 
per il coordinamento generale delle 
iniziative. Mancano ancora infatti i 
necessari inquadramenti, nonché i cri- 
teri di base per T approntamento di tut- 
te quelle metodologie operative che 
possano assicurare, a livello regionale 
o locale, l'attuazione di una più ade- 
guata e unitaria disciplina dell'intera 
materia. 

Alcune regioni, come per esempio La 
Toscana, l'Emilia Romagna e l'Um- 
bria, tuttavia, anche in assenza di nor- 
me-quadro, si sono sollecitamente pre- 
occupate della tutela del proprio pa- 
trimonio architettonico e hanno già 

54 



predisposto numerosi seppur limitati 
provvedimenti Legislativi o normativi. 
Questi, tuttavia, risentono ancora, co- 
me già detto, dell'assenza di un pre- 
ciso inquadramento giuridico di livel- 
lo generale che stabilisca, net settore 
urbanistico, gli ambiti entro i quali 
T intervento regionale può e deve arti- 
colarsi indipendentemente dagli aspet- 
ti ambientali, culturali o monumenta- 
li del problema. Occorre, in tale ma- 
teria, non cadere nel facile equivoco, 
tuttora ricorrente, che per la tutela 
dei centri storici siano sufficienti solo 
quelle provvidenze legislative statali 
che solitamente vengono usate per i 
beni culturali di natura estetico-am- 
bientale, I centri storici sono infatti 
strutture urbane che - indipendente- 
mente dal costituire episodi storici che 
testimoniano valori di civiltà passate - 
contengono una pluralità di organismi 
di impianto complesso che possono es- 
sere recuperati solo privilegiando in 
essi gli aspetti più propriamente urba» 
nìstico-edilizi. Occorre, in sostanza, una 
precisa politica di intervento operativo 
che valuti le possibilità di riuso del 
patrimonio architettonico in termini 
strumentali, in ordine ai caratteri nor- 



mativi, tipologici e, soprattutto, eco- 
nomici del problema. 

È necessario quindi che le regioni, 
oggi, svolgano un ruolo autonomo, in 
qualità di « protagoniste », nel campo 
della promozione dì concrete iniziative 
per l'attuazione sistematica dì quei 
programmi di restauro e di risanamen- 
to conservativo che le più recenti ri- 
sultanze proposìtive scaturite dal di- 
battito culturale dell'ultimo quindicen- 
nio hanno ormai chiaramente indivi- 
duato nei loro termini sia individuali 
sia specifici e che lo stato si è anche 
di recente preoccupato di trasformare 
in concreti atti legislativi, anche se di 
carattere speciale, come nel caso dì 
Venezia, Ancona, Tuscania, ecc. 

Allo stato, alle regioni e agli enti 
locali sono, pertanto, oggi in molti a 
guardare con un certo interesse poiché 
spetta a loro attuare, nelle rispettive 
sedi, i diversi programmi di interven- 
to. Lo stato di degradazione di circa 
15 milioni di vani costituenti il patri- 
monio edilizio storico delle nostre città 
ha ormai raggiunto livelli tali da ri- 
chiedere provvedimenti rapidi e riso- 
lutivi sia da parte dello stato - per 
quanto concerne la programmazione 



La struttura rinascimentale di Roma, stretta nella penombra delle sue anguste vie 
{in atto ti sinistriti gj raccoglie ai lati dei lungotevere alberati al di là dei quali 
incombano gli edifìci trionfalìstici della ri uà-rapitale. In alcune zone in particolare, 
come nel quartiere Tor di Nona Un alto a destra)* questa antica struttura ricca di 
edifici architettonici pregevoli ha subito in alcune sue parti profonde trasformazioni 
fisiche, sociali ed economiche a causa dell'isolamento a cui è stata costretta per la 
realizzazione dei lungotevere che ne hanno limitato la continuità. Come si vede nel- 
l'immagine, sullo sfondo, una antica via quattrocentesca è rimasta bloccata dal lungo» 
leverò sopraelevato che ha definitivamente eliminato il tradizionale accesso al fiume. 
A Roma, come in molte altre città italiane! che traggono la loro caratterizzazione dalie 
preesistenze di strutture di epoche diverse, non è infrequente la presenza dt monu< 
menti che risalgono a epoche molto antiche (per esempio, il tetto in primo piano 
nella fotografia in basso a sinistra raffigurante Piazza della Rotonda, è la copertura del 
pronao romano del Pantheon!. Questo fenomeno, riscontrabile anche in Via della 
Rotonda li» busso n destral ha caratterizzalo ambienti inconfondibili nei quali con- 
vivono in simbiosi monumenti eccezionali ed edifici di scarso valore architettonico 
formando una unità ambientale che diviene essa stessa un unico monumento di ecce zio* 
naie equilibrio umano. In ogni caso, i quartieri antichi rappresentano la testimonianza 
del passato civile della nostra società e, quindi, la loro conservazione si impone 
alla coscienza dell'uomo moderno in termini di sopravvivenza culturale e civile. 




degli interventi - sia da parte delle 
regioni, per assicurare una attuazione 
unitaria dei programmi. Ai comuni 
spetta, per ultimo, il compito non fa- 
cile ma determinante di provvedere 
alla gestione della intera operazione 
di risanamento con l'approntamento 
dei necessari strumenti attuativi. 

Tali provvedimenti dovranno mirare 
alla tutela dei caratteri più propria- 
mente storici e tipologici degli organi- 
nismi edilizi e determinare una loro 
più attenta riqualificazione sociale ed 
economica, così come è stato ormai 
sufficientemente acclarato da moltepli- 
ci deliberazioni comunali, 

Nessuno nutre più dubbi» ormai, che 
occorra evitare* sulla scorta della ne- 
gativa esperienza dei decenni passati, 
il prevalere di tutti quegli interventi 
parziali di marca speculativa che tanti 
danni hanno arrecato al patrimonio 
edilizio e urbanìstico dei centri storici» 
poiché in tal modo si verrebbe a in- 
centivare ancor di più t'esodo di quel- 
le fasce dì popolazione tradizionalmen- 
te più deboli con conseguente modifi- 
ca di quell'equilibrio sociale che è le- 
gato alla struttura economica degli 
abitanti. 

À differenza di quanto è avvenuto 
nel passato» occorre, pertanto, che il 
problema deìla riqualificazione dei cen- 
tri storici venga definitivamente in- 
quadrato in una prospettiva di svilup- 
po dell'intero territorio urbano in ter- 
mini sia di razionalità degli insedia- 
menti residenziali sìa di pianificazione 
delle scelte territoriali, per una effetti- 
va fattibilità delle proposte operative 
e per una loro maggiore concretezza a 
livello esecutivo. A tale proposito è 
bene ricordare che, se nell'immediato 
futuro sarà possibile giungere alla for- 
mulazione di più concrete iniziative - 
inquadrando cioè iì problema del ri- 
sanamento edilìzio in un programma 
più generale e vasto di riequilibrìo del- 
l'intero territorio urbano - lo sì dovrà 
soprattutto ai risultati metodologici e 
programmatici raggiunti nel corso degli 
anni sessanta. Tali anni, infatti, sono 
stati estremamente fecondi di idee e di 
contributi, il che ha fatto maturare 
con sufficiente rigoglio il complesso 
problema del recupero dei centri sto- 
rie i T anche se poi non v*è stato, in de- 
finitiva, l'emergere sia dì un chiaro e 
costante indirizzo metodologico» sia 
di precìse e unitarie proposte operati- 
ve da contrapporre come valida alter- 
nativa all'intervento «spontaneo» che» 
tuttora, in gran parte prevale. 

Il migliore contributo degli anni ses- 
santa rimane, pertanto, quello circo- 
scritto di una più generale e approfon- 
dita presa di coscienza del problema, 
da parte della classe dirigente, la quale 




La presenza di similare dì epoca romana ha condizionato la forma archi tettonica e ur- 
li mi -tira di molte città italiane. La persistenza del castrum romano, per esempio, ha 
influenzato la configurazione di Como (in alto a sinistra^ poiché costituisce tuttora la 
matrice degli attuali moduli spaziali entro i quali continuano a svilupparsi le abita- 
zioni» mentre a Firenze Un alto a destra ! i caratteri architettonici e urbanistici di mol- 
ti quartieri, condizionati dalia presenza di strutture pubbliche romane» danno conti- 
nuità, attraverso La permanenza degli elementi più antichi* alle espansioni urbane di 
epoca successiva. Tra le città romane» Verona, stretta nell'ansa dell'Adige e contor- 




56 




nata dalle espansioni medtoevali {in basso a sinistra ), racchiude entro le «ne mura i va- 
lori tipici e inconfondìbili della maggior parte dell'edilizia storica italiana* valori che, 
durante le manifestazioni indette in questo < Anno europeo del patrimonio a re hi lettoni- 
co *, verranno portali all'attenzione dì coloro che attraverso lo stato, le regióni e i co- 
muni debbono assicurare la salvaguardia di ogni testimonianza delle civiltà passate. 
Per quanto riguarda Napoli (in basso a destra\ inconfondibile appare ancora oggi 
la dimensione della città greco-romana» perfettamente conservata nelle strette strade 
costruite sul modello dell'isolato greco e sviluppatasi secondo gli schemi ip pò do nei. 



%3 







ha cercato spesso, in nome della cosid- 
detta «cultura ufficiale», di limitare 
attraverso \ suoi organi tecnici le alte- 
razioni che si andavano perpetrando ai 
danni del patrimonio storico, Ne è una 
riprova la maggiore attenzione che in 
quegli anni è stata riposta dagli orga- 
ni statali di controllo in sede di va* 
lutazione delle scelte urbanistiche co- 
munali» alle norme operative di Pla- 
no regolatore generale o di piano par- 
ticolareggiato riguardanti i centri stori- 
ci. (Il che ha comportato» di riflesso, 
anche una più accorta opera di pianifi- 
cazione da parte degli stessi enti loca- 
li.) Nel fare un bilancio di tale perio- 
do occorre sottolineare subito la parti- 
colare dimensione che è stata data ai 
problema della tutela dei «beni cultu- 
rali ». Gli anni sessanta si sono aperti 
con un importante convegno sul tema 
della « salvaguardia e risanamento dei 
centri storico-artistici » e si sono con* 
elusi con la celebrazione deir« Anno 
intemazionale in difesa della natura ». 
Si è assistito, cioè» nel giro di dieci an- 
ni a una evoluzione qualitativa del con* 
cetto di «bene culturale», dai valori 
storici a quelli ecologici» e a una sua 
estensione quantitativa, dalla dimensio- 
ne edilizia a quella territoriale. 

Gli anni settanta hanno visto» inve- 
ce» fin dall'inizio» lo spostamento del- 
l'interesse degli studiosi più sugli aspet- 
ti dì carattere economico caratteriz- 
zanti ogni bene culturale (specificata- 
mente quelli edilizi) per una più ade- 
guata opera di risanamento. Il che ha 
conseguentemente diminuito di mol- 
to l'importanza dei valori formali che 
erano alla base di tutte le discussioni 
del decennio precedente, 

'autunno del 1960 si chiuse con la 
dichiarazione finale del convegno 
dell'ai lora nascente « Associazione na- 
zionale per i centri storico-artistici » la 
cui importanza fu tale da divenire» con 
il nome di «Carta di Gubbio*» un do- 
cumento fondamentale sulla salvaguar- 
dia più attiva dell'ambiente storico del- 
le nostre città» i cui risultati avrebbero 
dovuto costituire il capìtolo principale 
di quel tormentato a Codice dell'urba- 
nistica » allora in corso di elabora- 
zione. 

I contenuti ideologici e programma- 
tici che ispirarono razione rin novatrice 
di quegli anni trovarono» tuttavia» la 
loro premessa e il loro principale so- 
stegno proprio nel clima culturale, po- 
lemico e contradditorio del decennio 
precedente che vedeva l'Italia del « mi- 
racolo economico» sempre più tesa 
verso quel frenetico quanto caotico svi- 
luppo edilizio che nel giro di pochi an- 
ni l'avrebbe portata alla crisi econo- 
mica del 1963-1964. In quegli anni si 



57 




Dalla sommila della cupola del Pantheon *i possono osservare le ampie trasformazioni 
cui sono assoggettati quasi tutti gli ultimi piani degli edifìci della Roma storica che 
vengono spesso rinnovati per essere adattali come abitazioni di lusso. Ciò provoca, 
conseguentemente, profonde trasformazioni nella struttura sodale e abitativa dei quar- 
tieri antichi e tensioni economiche che facilitano l'espulsione dei ceti meno abbienti» 



riteneva che fosse già una grande af- 
fermazione di princìpio il sostenere, 
per la tutela dei centri storici, la neces- 
sità della conservazione dei « volumi 
edilizi ». Era il periodo in cui i mass 
media facevano balenare modelli di 
vita basati sui consumi e le città si am- 
pliavano sulla base di pochi; vecchi e 
inefficienti piani regolatori. 

T piani di costruzione, quando c'era- 
no, si limitavano a cristallizzare si- 
tuazioni particolari senza tenere con- 
to della necessità di assicurare una più 
efficiente strutturazione urbanistica del- 
le città, mentre i nuovi piani regola- 
tori, adottati o in corso di approvazio- 
ne - che tuttavia avrebbero visto la 
luce solo nella seconda metà del decen- 
nio - erano strutturati sulla base del- 
la vecchia legge urbanistica dd 1942, 
la Quale era ben lontana da proporre 
qualsiasi pur mìnima azione di salva- 
guardia in difesa dei centri storici. 

In presenza di tali e tante carenze 
nel settore del V urbanistica italiana, in 
assenza di qualsiasi pur minimo ma 
razionale processo di pianificazione del 
territorio (sia a livello comunale sia 
intercomunale), le città erano quasi 
sempre inadeguate a sopportare lo sfor- 
zo edilizio del tempo. 

Gli interessi immobiliari continuava- 
no, pertanto, a concentrarsi netle aree 
più centrali della città - cioè nelle zone 
di più sicuro profitto per la loro po- 
tenziale redditività anche se di più de- 
licata struttura dal punto di vista sto- 
rico-ambientale e monumentale - a 



causa della indubbia convenienza eco- 
nomica che aveva il proprietario per il 
maggior provento che gli sarebbe deri- 
vato attraverso il processo di trasfor- 
mazione del proprio immobile median- 
te il meccanismo della demolizione e 
ricostruzione. Era la logica spietata di 
un certo sistema economico, frutto di 
un particolare calcolo di convenienza, 
che sotto l'alibi di un miglior « decoro » 
degli ambienti più «malsani» delle 
città tendeva invece a far aumentare 
il saggio di accumulazione nel settore 
edilizio anche attraverso l'aumento dei 
prezzi delle aree più centrali In tali 
zone, molte abitazioni di elevato valore 
storico e ambientale, se non addirit- 
tura monumentale, per gli oneri deri- 
vanti dalle proprietà obsolete e insuffi- 
cientemente ricompensati dagli affitti 
bloccati, subirono forzatamente que- 
sto progressivo processo di svaluta- 
zione e molti proprietari ridussero al 
minimo i costi di manutenzione; era 
nell'interesse esclusivo di un certo tipo 
di proprietà, infatti, in assenza di qual- 
siasi piano di risanamento e tenendo 
fissi i costì di esercizio, cercare dì fare 
aumentare il più possibile gli introiti 
accrescendo l'indice di affollamento fi- 
no al giorno in cui si sarebbero presen- 
tate l'opportunità e la convenienza del- 
la sostituzione con nuovi edifìci. Ciò 
al fine di ricavarne il massimo benefi- 
cio attraverso una operazione immo- 
biliare che puntava il tutto per tutto 
sul sicuro richiamo che le nuove desti- 
nazioni d'uso (rappresentative, direzio- 
nali, commerciali, eccetera) nelle aree 



più centrali avrebbero certamente com- 
portato a tutto benefìcio dell'operazio- 
ne stessa, secondo la logica speculativa 
tipica del settore. Nelle aree più in- 
terne, invece, ove ciò non poteva ac- 
cadere per particolari vincoli dettati 
dalla ubicazione o dall'ambiente, si as- 
sisteva ugualmente al degrado delie 
abitazioni per un accentuarsi dei feno- 
meni di ghettìficazione sociale delle 
aree stesse non sottoposte ad alcun pro- 
cesso di riqualificazione urbana ma la- 
sciate alla progressiva incuria del tempo. 

È il momento delle ultime episodi- 
che trasformazioni edilizie che aggredi- 
scono quasi tutti i principali centri sto- 
rici, il cui peso diminuirà soltanto ver- 
so la fine degli anni cinquanta quando 
si renderanno ormai disponibili in nu- 
mero sufficiente i primi piani regolatori 
del dopoguerra, piani che contenevano 
quanto bastava per assicurare il mas* 
simo tornaconto ai processi di svilup- 
po edilìzio basati sulla preventiva acqui- 
sizione delle nuove aree fabbricabili. 

Si venivano così, sostanzialmente, 
favorendo più o meno direttamente, 
con la connivenza di molte amministra- 
zioni locali e a seconda dei calcoli di 
giochi politici legati al finanziamento 
delle reciproche « correnti » di parti- 
to, gli interessi edilizi di sempre più 
vasti gruppi monopolistici privati che 
cominciarono a valutare positivamente 
la convenienza al «decentramento» 
su quelle aree marginali alle città che 
loro stessi, sotto forma di società im- 
mobiliari, si erano nel frattempo af- 
frettati ad acquistare a basso prezzo 
agricolo ma che poi i piani regolatori 
avrebbero fc provvidenzialmente » tra- 
sformato in sicure aree fabbricabili: 
prendeva così slancio in tutta Italia 
quella vasta operazione edilizia che, nel 
giro di pochi anni, avrebbe distrutto il 
« giardino d'Europa ». In tale diverso 
clima edilizio, teso a esaltare la con- 
venienza della «t casa in proprietà » nei 
quartieri periferici, le aree più cen- 
trali cominciarono progressivamente a 
perdere di importanza; conseguente- 
mente la pressione edilizia si allonta- 
nò sempre più sensibilmente da esse 
mentre l'accresciuta domanda dì nuo- 
ve case in proprietà (con tutti i bene- 
fici fiscali e le agevolazioni creditìzie 
offerte dal governo) stimolava e favo- 
riva l'esodo dei ceti borghesi e di quelli 
meno abbienti dai quartieri più antichi 
a tutto vantaggio di un nuovo tipo di 
operazione speculativa altrettanto red- 
ditizia quanto quella precedente, le- 
gata alla operazione di sostituzione edi- 
lizia. La possibilità di disporre di ap- 
partamenti vuoti da « restaurare », di 
preferenza attici, permetteva, sempre 
in assenza di precise scelte urbanisti- 
che nel settore, le più grandi avventu- 



58 



re immobiliari nel centro storico, che 
veniva progressivamente sottoposto, die- 
tro la semplice conservazione delle so- 
le facciate, a vaste operazioni dì rin- 
novamento edilizio per quei ceti socia- 
li di classe sempre più elevata che era- 
no ' gli unici che potevano sopportare 
l'onere dell'impresa. Ancora una volta 
il problema si andava « spontaneamen- 
te» risolvendo in termini strettamente 
settoriali a solo vantaggio di poche 
classi privilegiate o di funzioni non 
residenziali contrastanti con il carat- 
tere dell'edilizia storica. 

Gli ambienti culturali, tuttavia, rea- 
girono vivacemente a tali manomissio- 
ni episodicamente impostate senza la 
garanzia di un qualsiasi pur minimo 
piano unitario e denunciarono all'opi- 
nione pubblica sempre più frequente- 
mente i veri meccanismi speculativi 
che erano alla base delle principali al- 
terazioni formali delle città. 

TJavanti a tale vasto movimento cultu- 
rale che, trapassando il limitato set- 
tore dei semplici «addetti ai lavori », 
interessava sempre più ampi strati del- 
l'ambiente artistico e letterario italia- 
no con frequenti ripercussioni anche 
all'estero, gli organi pubblici, accusa- 
ti pubblicamente di tanto scempio, av- 
vertirono la necessità di una maggiore 
cautela nell'approvazione sia dei pia- 
ni regolatori e dei programmi di fab- 
bricazione sia dei progetti interessanti 
zone soggette a tutela paesaggistica o 
monumentale. 

La più importante inversione di ten- 
denza a livello ufficiale, al riguardo, 
venne proprio dal Consiglio superiore 
dei lavori pubblici nel 1952 quando - 
dietro la pressione della stampa e del 
mondo culturale più avanzato - ta- 
le consesso diede parere negativo per 
la prima volta a un tipo di operazione 
urbanistica che fino allora era stata in- 
vece sempre supinamente accettata ma 
che avrebbe comportato, se attuata, la 
devastazione di uno degli ambienti ur- 
bani più interessanti della Roma ba- 
rocca. In quell'occasione venne infatti 
rifiutalo il piano particolareggiato del- 
la via Vittoria che prevedeva l'amplia- 
mento della strada in attuazione del 
Piano regolatore generale del 1931, 

Da quel momento gli organi centrali 
di controllo in campo urbanistico co- 
rniciarono a percorrere una nuova più 
corretta strada a fianco di quelle stesse 
forze culturali che si erano fino ad al- 
lora battute, isolatamente, per la salva- 
guardia del patrimonio storico artistico. 

Ma era necessario che passassero 
ancora 14 anni prima che il parlamen- 
to apportasse una sostanziale modifi- 
ca alla vecchia legge urbanistica. La 



proposta Sullo dì riforma urbanistica 
venne infatti clamorosamente bocciata 
nel 1963 ma la legge ponte del 6.8.1967, 
n. 765 - sulla scia dell'impressione pro- 
vocata dal .]* inchiesta sullo scandalo edi- 
lizio di Agrigento in conseguenza della 
frana - si riuscì ad approvarla con le 
precisazioni dell'art. 17, quinto com- 
ma, che per la prima volta obbligava 
a conservazione e restauro tutti i cen- 
tri storici la cui edilizia fosse anteriore 
al 1860, predisponendo, per la loro in- 
columità, rigidi sistemi di salvaguardia 
urbanistica in attesa dei piani partico- 
lareggiati divenuti da allora obbli- 
gatori. 

è questo* tuttavia, il momento in 
cui la crisi dei centri storici farà sen- 
tire più che mai tutta la sua complessa 



dimensione. Allontanata quasi definiti- 
vamente la minaccia delle brutali so- 
stituzioni edilizie, i nuclei antichi ri- 
masero abbandonati a se stessi non es- 
sendo stata posta in cantiere nessuna 
iniziativa urbanìstica per la loro effet- 
tiva riqualificazione come alternativa 
ai metodi allora correnti. Ben presto 
all'obsolescenza delle strutture si ac- 
compagnò una sempre più profonda 
decadenza sociale ed economica, il che 
aumentava le deficienze igieniche e 
rendeva precaria la permanenza in es- 
si di sempre più larghi strati di popo- 
lazione. 

T comuni, assillati da ben altri più 
pressanti e contingenti interessi, pre- 
ferirono sistematicamente eludere il 



Quest'anno si svolge in tutta l'Europa la celebrazione dell' « Anno europeo del 
patrimonio architettonico », proclamato tra tutti gli stati membri del Consiglio 
d'Europa, proprio per sottolineare la generale necessità di difendere ogni testimo- 
nianza urbanìstica ed edilizia ancora presente nelle città storiche mediante prov- 
vedimenti atti ad assicurare la riqualificazione sociale ed economica nel costante 
rispetto dei valori culturali e ambientali tradizionali. 

Anche in Italia è stato costituito un apposito Comitato nazionale posto sotto l'al- 
to patronato del presidente della Repubblica, la cui presidenza è stata affidata al 
ministro dei lavori pubblici, Pietro Bucalossi, proprio per sottolineare l'importan- 
za del problema edilìzio e urbanistico che deve essere congiuntamente affrontato 
e risolto se si vuole far decollare una effettiva politica di recupero che ponga l'edi- 
lizia storica in condizioni tali da non subire, ulteriormente, i danni derivanti 
dal decadimento fisico, della degradazione socioeconomica o dalle trasformazioni 
connesse con una utilizzazione esclusivamente finalizzata al perseguimento di 
interessi speculativi. 

In ordine a tali finalità, l'Italia ha ospitato a Bologna, nell'autunno scorso, il 
T Symposium del Consiglio d'Europa sul tema « La dimensione sociale della con- 
servazione dei centri storici ». 

Tale simposio ha sottolineato ancora una volta che occorre applicare in maniera 
rigorosa i principi del restauro urbano preservando gli aspetti sociali delle città 
e attuando ogni possibile intervento da parte dei pubblici poteri, sia per quanto 
concerne le provvidenze economiche sia per quanto riguarda l'informazione e 
la consultazione dei cittadini interessati al restauro dei propri alloggi. 
In coincidenza con tale Anno europeo, nel 1975, il Comitato italiano ha pro- 
mosso, attraverso il Ministero dei lavori pubblici di intesa con le regioni e i co- 
muni interessati, una serie di studi e di ricerche sul tema dei centri storici avente 
come fine, tra l'altro, l'analisi e la comparazione dei seguenti problemi: aspetti 
della didattica universitaria: caratteri della normativa giuridica e legislativa sia 
statale sia regionale; contenuti metodologici espressi dagli strumenti urbanistici 
generali o attuativi; forme di intervento promosse dagli enti pubblici; ruolo del- 
l'imprenditoria, della proprietà e dell'inquilinato; forme di partecipazione popo- 
lare connesse con il decentramento amministrativo e i problemi sociali; criterio- 
logìa degli interventi in atto nelle città di Ancona, Verona, Taranto e Bologna, 
prescelte come sedi di realizzazioni particolarmente significative in tema di risa- 
namento conservativo. 

Sono state, altresì, promosse varie iniziative per diffondere e divulgare i problemi 
dei centri storici nell'ambito delle scuole nonché per informare vaste categorie di 
utenti sull'importanza degli aspetti sociali, economici, politici, culturali, giuridici, 
tecnici attraverso sia programmi radiotelevisivi, sia concorsi giornalistici e foto- 
grafici, pubblicazioni e attività culturali, mostre, conferenze e dibattiti. 
In autunno infine si svolgerà a Roma una « Conferenza nazionale dei centri sto- 
rici » nel corso della quale saranno discussi i risultati degli studi e delle ricerche 
che verranno presentati dal Comitato italiano. Da tale conferenza dovrebhe sca- 
turire un articolato normativo e un indirizzo prepositivo da proporre all'attenzione 
delle autorità statali, regionali e comunali che debbono salvaguardare il patrimo- 
nio architettonico dei centri storici italiani, 



59 



problema con generici quanto comodi 
rinvii ai piani particolareggiati; si era 
nel momento in cui le amministrazio- 
ni comunali tentavano di impostare 
una nuova politica urbanistica per i ter- 
ritori esterni ai nuclei urbani sulla scor- 
ta delle legge 167 approvata nel 1962. 
Tale legge ebbe, peraltro, l'effetto di 
incentivare ancora una volta l'esodo 
della popolazione residente dalle aree 
più centrali, indirizzando larghi strati 
di abitanti verso i nuovi quartieri peri- 
ferici con il miraggio, del tutto limita- 
lo, di migliori condizioni abitative. 

Si crearono, così, i presupposti per 
una nuova più intensa domanda di abi- 
tazioni in zone ancora prive di valide 
infrastrutture urbane, mentre nessun 
incentivo veniva predisposto per un re- 
cupero qualificato di tutto quel vasto 
patrimonio edilizio esistente che era 
viceversa sufficientemente ricco di con- 
crete attrezzature sociali, di effetti- 
ve infrastrutture urbane e di qualifica- 
ti servizi di quartiere, oltre che di 
una dimensione architettonica ed edili- 
zia tutt'altro che squallida (se para- 
gonala alla periferia) e di elevato va- 
lore umano e sociale. 

11 1967 - Tanno della legge ponte - 
trova ben pochi comuni in regola con 
gli strumenti urbanistici. Il loro nume- 
ro non supera infatti il 10 per cento. 
A quel tempo pochissime erano le cit- 
tà dotate di un piano regolatore: Fer- 
rara e Livorno si dotarono di un piano 
solo nel 1961, seguite Tanno successi- 
vo da Venezia e nel 1965 da Firenze e 
da Roma. Urbino, L'Aquila, Perugia 
e Fabriano ebbero approvati i loro pia- 
ni solo nel 1967 ma, con l'entrata in 
vigore della legge ponte, quasi tutti gli 
strumenti urbanistici allora in vigore 
dovettero essere rivisti per adeguarli 
ai minimi stabiliti da nuovi standard 
urbanistici. In una realtà territoriale 
così difficile e complessa, il problema 
dei centri storici non poteva perciò 
minimamente essere affrontato e por- 
tato a soluzione dagli enti locali con la 
necessaria tempestività e comprensio- 
ne. Ài comuni incombevano, infatti, 
ben pressanti problemi la cui contin- 
genza, come già detto, scardinava qual- 
siasi programmata volontà di razionale 
indirizzo nell'azione pianificatrice. L'e- 
dilizia storica continuava, pertanto, a 
subire di riflesso tutti gii effetti nega- 
tivi propri di tale situazione, anche se 
non è da sottovalutare la reale respon- 
sabilità che è propria di moke ammini- 
strazioni comunali nel campo dell'inef- 
ficienza urbanistica, da alcune voluta- 
mente accettata come presupposto per 
qualsiasi tipo di speculazione, o in- 
trallazzo edilizio. Gli ambienti cultura- 
li t viceversa, erano quanto mai atten- 
ti all'evolversi- della situazione e con- 



tinuavano a dibattere l'argomento a 
qualsiasi livello: politico, tecnico, scien- 
tifico, sociale e di informazione. 

Il 1967 fu infatti anche II momento 
della mostra itinerante «Italia da sal- 
vare » inaugurata in q uè iranno dal pre- 
sidente delia Repubblica a Milano, e 
promossa da Italia Nostra e dal TCI, 
la cui influenza sul pubblico e sulle 
autorità statali di controllo fu tale da 
esaltare una più attenta e consapevole 
presa di coscienza della necessità di 
tutela dei beni culturali. Gli anni ses- 
santa videro, inoltre, attraverso il con- 
tributo dell'INARCH (Istituto nazio- 
nale di architettura) del 1963 {confe- 
renza nazionale dell'edilizia) teso a sot- 
tolineare la necessità di una visione 
urbanistica e perciò più globale dell'in- 
tero problema e l contenuti della « Car- 
ta dì Venezia » del 1964, promulgata 
dal T ICO M OS, il definitivo estendersi 
del concetto di « monumento » dalla 
singola opera architettonica all'intera 
città storica. Tale realtà culturale ven- 
ne vieppiù sottolineata dagli incontri 
a antico-nuovo » di Venezia e Firenze 
{anni 1965-1966) che videro definitiva- 
mente dibattere, per quel decennio, il 
problema degli interventi architettoni- 
ci nei contesti storici. 

La Commissione Franceschini prima 
e la Commissione Papaldo dopo sot- 
tolinearono anch'esse (a livello parla* 
mentare la prima e interministeriale la 
seconda) la necessità di pronte e ur- 
genti riForme legislative per adeguare 
le vecchie strutture dello stato alle nuo- 
ve necessità che i tempi ormai mutali 
richiedevano per una più adeguata tu- 
tela dei centri storici e dei beni cultu- 
rali in generale. In conseguenza di ciò 
la classe politica, le amministrazioni 
pubbliche e gli enti locali, messi sot- 
to accusa da una opinione pubblica 
sempre più larga e matura anche se 
ancora limitata nella cerchia ristretta 
ed elitaria di particolari classi sociali, 
sentivano il bisogno - rivelatosi poi dei 
tutto illusorio — di fornire assicura- 
zioni concrete circa la salvaguardia del 
patrimonio storico e culturale. Il co- 
mune di Urbino, affidando nel 1959 a 
Giancarlo De Carlo il Piano regolatore 
generale (PRG), fu il primo a rompere 
il cerchio di indifferenza nei confronti 
della tutela urbanistica dei beni cultu- 
rali e senti la necessità dì promuovere 
una nuova politica di piano più rispet- 
tosa dei valori della città antica. De 
Carlo approfondi con particolare cura 
il tema giungendo a configurare una 
normativa di intervento estremamen- 
te dettagliata la quale, tuttavia, non 
sortì alcuno degli effetti sperati dal- 
l'urbanistica proprio perché le propo- 
ste, per quanto apprezzabili, non erano 
tali da calarsi compiutamente nella di- 



versa realtà economica e sodate del 
comune. 

L'insuccesso di Urbino, peraltro av- 
vertilo daìlo stesso De Carlo fin dal- 
l'inizio, non costituì un fatto isolato: 
in tali anni verranno, infatti, scritte 
le pagine più sterili ed equivoche della 
nostra recente storia urbanistica. 

Da una parte c'erano gli urbanisti 
i quali, basando dogmaticamente la 
loro operatività sopra una cultura ac- 
cademica e professionale arretrata an- 
che se mediata e perfezionata dalle ul- 
time risultanze dei convegni, ritene- 
vano che fosse sufficiente una buona 
metodologia operativa e una attenta 
normativa tecnica per risolvere com- 
piutamente il problema dei centri sto- 
rici; mentre dairaltra parte c'erano 
le amministrazioni comunali, che pre- 
ferivano invece sistematicamente elu- 
dere l'argomento, certe che bastasse 
commissionare al «(tecnici » studi più 
accurati e approfonditi per accanto- 
nare temporaneamente il problema, per 
garantire la cultura e soddisfare l'opi- 
nione pubblica. Infatti con rassicura- 
zione del rinvio di qualsiasi intervento 
ai fantomatici « piani particolareggia- 
ti » che ben difficilmente sarebbero ve- 
nuti alla luce, i comuni si creavano 
subito un prestigioso alibi culturale a 
sostegno delle loro « buone intenzioni » 
e delia loro « inequivocabile volontà 
di portare a compimento con fermezza 
e chiarezza l'annoso problema dei ri- 
sanamento conservativo dei centri an- 
tichi... ». 

In realtà era troppo evidente il pro- 
fondo divario esistente tra le proposte 
operative degli urbanisti - che pur era- 
no metodologicamente interessanti - e 
la realtà urbana, incapace di recepire 
una programmazione così complessa e 
delicata, in carenza di una precisa vo- 
lontà politica per la tutela dì tali beni 
e in mancanza di una effettiva presa 
di coscienza e di partecipazione al pro- 
blema di strati sempre più vasti di po- 
polazione, Le scelte culturali venivano 
cosi a scollarsi sempre di più dalla 
complessa realtà sociale ed economica 
dei centri storici e nessun contributo 
risultava pertanto fattibile sul piano 
pratico. Sono questi, infatti, gli anni 
fecondi di idee ma sterili di realizza- 
zioni in cui Astengo progetta il risa- 
namento del quartiere di S, Martino 
a Gubbio, il risanamento di Capodi- 
monte e del Guasco ad Ancona (insie- 
me a Coppa, Salmoni, e altri), il re- 
stauro di Assisi, di Bergamo e di Sa- 
luzzo; Coppa affronta i problemi dei 
centri storici di Perugia, Città di Ca- 
stello, Orvieto e Vicenza; Picchiato 
quelli del ghetto di Padova e di Sie- 
na; Michelucci quello di Firenze; Pa- 
ne quelli del centro antico di Napoli 



j 



9ó*5&* 





II piano di risanamento del centro storie© di Urbino* che appare per promuovere una coscienza urbanistica volta al recupero del- 

in questa immagine, ha costituito una delle tappe fondamentali U identità figurativa, formale e strutturale delle città antiche. 



e di Mol fetta; Quaroni quello di Bari 
vecchia; De Carlo, oltre a Urbino, quel- 
lo di Rimini; Benevolo, insieme ad 
altri, quello di Ascoli Piceno e Ferra- 
ra; Rìdolfì quello di Temi; Lugli quel- 
lo di Tivoli e Forlì; Gazzola quello di 
Verona» mentre città come Bologna, 
Como, Reggio Emilia, Genova, Savona 
predispongono d'ufficio i rispettivi pia- 
ni di risanamento; lo stato interviene 
pubblicamente con apposite leggi spe- 
ciali sìa per la conservazione di Bari 
vecchia, di Tusoania, del rione Ter- 
ra di Pozzuoli, di Matera eccetera e 
sia per modificare più o meno profon- 
damente le normative dei piani regola- 
tori dì città come Milano, Napoli, Ro- 
ma, Venezia, Piacenza, Firenze, Savo- 
na, tanto per citarne alcune, al fine di 
assicurare una più rispettosa tutela 
dell'ambiente storico. Malgrado ciò il 
problema non è riuscito a trovare, nel- 
la realtà del nostro tempo, alcuna solu- 
zione valida. I piani, le proposte, le 
prescrizioni e le leggi speciali, e non, 
sono rimasti e rimangono in gran par- 
te sulla carta, inoperanti e inefficaci. 
Abbiamo a tutt'oggi una ricca messe 
di studi e di progetti ma ben pochi so- 
no i risultati pratici che è stato pos- 
sibile conseguire. 

È evidente, pertanto, che fino a quan- 
do il problema della difesa dei be- 



ni culturali rimaneva una «obiettiva 
necessità» avvertila soltanto da quella 
piccola minoranza di persone che fino 
a ieri coincideva quasi solo con la co- 
siddetta « classe colta », era ben difficile 
arrivare a una soluzione efficace che 
portasse alla riqualificazione degli am- 
bienti storico-urbani e che trovasse, a 
sostegno, il consenso delle popolazioni 
così com'era avvenuto, invece, per il 
problema del l'ecologi a. Occorre, per- 
tanto, oggi che nessuno pone più in 
dubbio la necessità della conservazio- 
ne integrale delle città storiche in quan- 
to tali, affrontare con diversa volontà 
politica (e qui sta il preciso nuovo 
ruolo delle regioni olire che dello sta- 
to) la risoluzione dei problemi soprat- 
tutto d'ordine sociale ed economico 
che sono propri del settore, sta predi- 
sponendo la necessaria legge quadro 
urbanistica sia innescando un ampio 
processo di « partecipazione collettiva » 
alla gestione della città evitando, come 
invece avviene ancora in molte città, 
che l'interesse e le scelte della specu- 
lazione immobiliare continuino a mo- 
dificare i contenuti residenziali tradi- 
zionali delle aree centrali, il che favo- 
rirebbe soltanto l'accentuarsi di quel 
vasto processo di sostituzione sociale 
che toglie spazio alla residenza, accele- 
ra definitivamente l'espulsione degli 



abitanti, modifica sostanzialmente il tes- 
suto della città e altera i caratteri strut- 
turali dell'edilizia storica. 

Poiché esiste una serie di meccanismi 
economici relativi al tipo di sviluppo 
edilizio e urbanistico attuale che di- 
ce chiaramente no alla conservazione 
dei centri storici, sono in molti oggi 
coloro che ritengono che occorra ag- 
gredire proprio la politica della casa 
(le più recenti leggi sulla casa sono, 
ad esempio, meno discriminanti delle 
precedenti nei confronti delle abitazio- 
ni esistenti), facilitando il recupero del- 
l'edilizia storica a vantaggio soprattut- 
to di quelle classi sociali, medie e 
piccole, che sono state in questi ulti- 
mi anni forzatamente espulse dai lo- 
ro luoghi tradizionali sia per l'alto co- 
sto delie operazioni di risanamento sia 
per il calcolo speculativo legato alle 
scelte della grande proprietà privata o 
per gli squilibri territoriali tuttora esi- 
stenti tra aree depresse e zone di ac- 
centuato sviluppo industriale. È para- 
dossale che in Italia, paese ove esiste 
tuttora un notevole fabbisogno di abi- 
tazioni, si lascino decadere circa 15 
milioni di vani antichi o se ne modifi- 
chino i contenuti tipologici per adibirli 
a destinazioni di uso diverso dalla re- 
sidenza tradizionale. Occorre, in defini- 
tiva, che tali heni - che costituiscono 



60 



61 




Gli interventi di restauro, riguardanti il centro storico di Bo- 
logna ed esemplarmente condotti attraverso Tanaìi&i delle tipo* 
logie edilizie, hanno permesso soluzioni estremamente rigorose 



per ogni testimonianza storio j del passato, pur tenendo nel mas- 
simo conto le esigenze dell'intervento pubblico e della tutela de- 
gli interessi economici e sociali delle popolazioni esistenti. 



un insieme culturale ed economico 
considerevole - vengano conservati, in- 
dipendentemente dai loro valori for- 
mali (belli o brutti che siano), oltre che 
per i toro vaìori storici, anche per i 
contenuti sociali. Questi ultimi po- 
trebbero essere convenientemente re- 
cuperati solo se si riuscisse a garantire 
una diversa impostazione economica 
del problema. Per far ciò occorrono 
indubbiamente provvidenze politiche e 
legislative che non siano di solo « vin- 
colo # bensì tali da incentivare un ri- 
sanamento effettivo delle abitazioni per 
un recupero di sempre più larghi strati 
sociali (e a vantaggio soprattutto della 



popolazione più giovane) che altrimen- 
ti tenderebbero a spostarsi verso abita- 
zioni, forse apparentemente più con- 
fortevoli, ma certamente poste in zo- 
ne sempre più periferiche e marginali, 

f^iò potrà risultare fattìbile solo se 
le regioni sapranno impostare per i 
rispettivi territori una loro politica dì 
intervento che modifichi il modello di 
assetto territoriale in atto come alter- 
nativa all'attuale modello di concen- 
trazione per un più equilibrato uso del- 
le risorse e del suolo. È necessario cioè, 
prima di affrontare i problemi più spe- 
cìfici del « risanamento », cercare dì 



risolvere l'attuale squilibrio territoria- 
le tra Nord e Sud, tra zone di svilup- 
po e aree in abbandono. Ma per far 
questo occorre soprattutto una diversa 
politica di localizzazione industriale, 
una nuova riqualificante azione a so- 
stegno dell'agricoltura e, a livello di 
crescita urbana, l'attuazione di tutta 
una serie di incentivi e di disincentivi 
ptr evitare lo squilibrio nelle previsio- 
ni urbanìstiche di quasi tutti i nostri 
comuni dediti fino a ieri troppo sempli- 
cisticamente alla de cu plica z ione delle 
loro effettive necessità dì fabbisogno 
abitativo. 

Le provvidenze economiche previste 



nella legge speciale per Venezia do- 
vrebbero, in questo quadro, tendere a 
sollecitare e a facilitare il rientro nel- 
la città insulare di gran parte della 
popolazione che forzatamente è stata 
costretta ad allontanarsi da essa in que- 
sti ultimi anni. 

Ed è proprio per ottenere ciò che la 
legge prevede la realizzazione di un 
« piano comprensorìale », come stru- 
mento volto alla riorganizzazione del 
territorio circostante la laguna, se si 
vuole una effettiva salvaguardia e ri- 
vitalizzazione di Venezia, Solo con 
un contributo della spesa pubblica sa- 
rà tuttavia possibile raggiungere risul- 
tati tali da ridurre al minimo i proces- 
si degenerativi, frutto dell'attuale spe- 
culazione edilizia e Fondiaria, 

Analogo è il caso del centro storico 
di Napoli vincolato per il suo elevato 
valore storico dal Consiglio superiore 
dei lavori pubblici a restauro e risana- 
mento conservativo, con una rigorosa 
normativa urbanistica, che tuttavia non 
potrà attuarsi senza una precisa par- 
tecipazione dello stato a causa dell'ele- 
vato costo delle operazioni di restauro 
e del carattere stesso dell'opera di risa- 
namento, la quale non può essere la- 
sciata alla sola iniziativa privata. 

Occorre ridurre al minimo gli incen- 
tivi allo sfruttamento incontrollato del- 
la consistenza edilizia delle città sto- 
riche, come tuttora invece si lascia fa- 
re grazie anche all'attuale meccanismo 
di risanamento che, come nel caso di 
molte città, dovrebbe godere di diffe- 
renziate condizioni di rimborso e non di 
semplici contributi e incentivi. Solo 
fermando l'esodo delle popolazioni, mi- 
gliorandone le classi di età oggi poco 
elevate, eliminando i processi di ghet- 
tificazione. sarà possibile rovesciare il 
letale fenomeno di obsolescenza del- 
le strutture urbane storiche. Questo è, 
indubbiamente, il problema più difficile 
che le regioni - a livello politico - do- 
vranno affrontare per un immediato 
riequilibrio dei valori culturali su tut- 
to il territorio, al fine di proporre so- 
luzioni realìsticamente valide e non 
ipotesi disancorate dalla realtà come 
di fatto finora purtroppo è accaduto* 

IVel settore, invece, più specificata- 
mente teorico-proposìtìvo e meto- 
dologico le region i possono disporre og- 
gi di soluzioni operative quanto mai 
valide sotto il profilo dei possibili ri- 
sultati conseguibili» grazie al passaggio 
avvenuto in questi ultimi anni da una 
concezione meramente figurativa e for- 
male, cioè estetizzante, a una conce- 
zìone più rispettosa dei valori storici di 
ciascun organismo edilìzio visto nel- 
l'integrità della sua concezione tipo- 
logica, formale e strutturale. 



11 Convegno di Bergamo del 1971 e 
gli studi dei piani di Bologna, Como 
e Rimini, oltre a quello di Vicenza fat- 
to da Coppa, hanno per la prima volta 
permesso di dare una nuova imposta- 
zione al problema dei centri storici. 

Per quanto riguarda gli interventi 
operativi le più recenti esperienze han- 
no, infatti, dimostrato che i caratte- 
ri tipologici (e quelli più strettamen- 
te a questi connessi come quelli strut- 
turali e distributivi) costituiscono, nel- 
l'ambito del loro lento ma coordina- 
to sviluppo temporale, in stretta sim- 
biosi con gli stessi valori stilistici, gli 
elementi architettonici caratterizzanti 
la complessa unità e omogeneità di 
qualsiasi organismo edilizio storico. Poi- 
ché occorre tendere alla conservazio- 
ne e alla riqualificazione dei caratte- 
ri costitutivi dell'intero organismo edi- 
lizio, cosi come gli eventi storici lo 
hanno configurato fino ai nostri gior- 
ni, è necessario che non vengano mai 
disgiunti gli aspetti formali da quelli 
tipologici se si vuole compiere effetti- 
va operazione él restauro edilizio, nel 
recupero cioè di quei caratteri strut- 
turali, distributivi e di destinazione di 
uso che, unitariamente considerati, co- 
stituiscono gli elementi essenziali per 
la effettiva conservazione della com- 
plessa realtà storica e sociale di ogni 
città. 

Tale metodologia dovrà, Inoltre, es- 
sere sempre verificata con l'utenza al 
fine di una maggiore, più precisa, pun- 
tuale e pertinente rispondenza delle 
necessità del risanamento ai bisogni 
concreti della popolazione. 

I a nuova « Carta del restauro » emes- 
sa di recente dal Consiglio superiore 
delle belle arti e quella in corso di for- 
mulazione da parte dell'ICOMOS per 
aggiornare la Carta di Venezia del 
1964 costituiscono, in proposito, il più 
importante e significativo contributo 
« ufficiale » al problema. In tali docu- 
menti, infatti, i centri storici vengono 
considerati per la prima volta merite- 
voli di restauro e risanamento conse- 
cutivo non solo per i loro valori este- 
tico-formali e per i loro caratteri sto- 
rico-documentari, ma soprattutto per 
la presenza di quegli aspetti funziona- 
li, distributivi, strutturali che sono ta- 
li da determinare i « caratteri tipolo- 
gici di ogni singolo organismo edilizio» 
e che sono estremamente importanti da 
conservare per garantire una effettiva 
unità all'operazione del restauro ur- 
bano. 

Tale atteggiamento «ufficiale», uni- 
tamente alla nuova, più dilatala dimen- 
sione scaturita dal mondo della cultu- 
re, .fa sì che oggi per risolvere compiu- 
tamente ogni aspetto del complesso 
problema non possano più venire igno- 



rati anche quei meccanismi economici 
che sono stati finora i maggiori respon- 
sabili delle più pesanti trasformazioni 
dei centri storici. 

Una efficace politica di riequilibrio 
di tali centri, pertanto, pur partendo 
dalle ultime rigorose metodologie ope- 
rative valide a livello urbano ed edi- 
lìzio, dalle nuove definizioni contenu- 
te nella « Carta del restauro », dalle 
precise scelte politiche ed economiche 
formulate dagli ultimi congressi in ma- 
teria, non potrà mai essere formulata 
pienamente se non si prenderanno in 
esame, come già detto, le complesse im- 
plicazioni territoriali - e quindi urba- 
nistiche - che hanno portato alla gra- 
ve crisi di questo importante settore, il 
cui riequilibrio è fondamentale se si 
vuole riportare ordine nella città. Il 
recupero dei centri storici è, infatti, 
strettamente connesso a un effettivo 
riassetto del territorio proprio per un 
migliore utilizzo di ogni sua risorsa, 
dal momento che esìste una stretta di- 
pendenza tra ì meccanismi di sviluppo 
della città, le variazioni del mercato 
immobiliare e le scelte della proprie- 
tà sul capitale investito nel settore 
edilizio. È da questi problemi, infatti, 
che nascono poi conseguentemente le 
scelte per le operazioni di restauro e 
di riqualificazione sociale o non. È 
necessario giungere quindi al più pre- 
sto a una legge quadro per l'urbanisti- 
ca che contenga un apposito titolo sui 
centri storici, il quale tenga nel giu- 
sto conto il problema della conserva- 
zione dell'edilizia di valore storico, il 
tutto nell'ambito di una sostanziale re- 
visione delle attuali polìtiche di svilup- 
po del territorio e delle città, alla luce 
delle ultime acquisizioni del mondo cul- 
turale, economico e sociale in materia 
di risana memo conservativo e della re- 
cente esperienza legata all'applicazio- 
ne della legge speciale per Venezia, 

Il 1975 è Tanno internazionale per 
la conservazione dei centri storici pro- 
mosso dal Consiglio d'Europa simil- 
mente all'anno internazionale per la 
difesa della natura del 1970; saranno 
capaci lo stato, le regioni e i comuni, 
in occasione di questo appuntamento 
europeo, di mostrare tangìbilmente che 
esiste una volontà effettiva per risol- 
vere il problema, o ci si ridurrà ancora 
una volta a vaghe quanto generiche 
affermazioni dì princìpio? Gli ultimi 
venti anni dì storia europea non lasce- 
rebbero, in proposito, sperare nulla dì 
buono per il futuro ma oggi, dal mo- 
mento che in Italia è stata profonda- 
mente modificata la struttura dello sta- 
to con l'avvento delle regioni, è leci- 
to, almeno, sperare in un ripensamen- 
to. Rimarrà anche questo solo una 
speranza? 



62 



63 



Orologi biologici 
della zona di marea 



Negli organismi sono assai frequenti orologi interni regolati sul 
ritmo del giorno solare; piante e animali che vivono lungo la costa 
possiedono però anche un orologio basato sul giorno lunare 

(ti John l). Palmer 



Nella spiaggia situata tra le linee 
di marea sulla costa sette n trio- 
naie di Cape Cod vive un'alga 
bruno-dorata microscopica, la diatomea 
Hantzschia virgata. Il protoplasma di 
questa pianta unicellulare è racchiuso 
in una parete cellulare silìcea, allunga- 
ta e perforata in molti punti da pori e 
fessure. Attraverso alcuni pori termi- 
nali Taiga secerne una sostanza mucil- 
lagginosa che utilizza per compiere un 
lento movimento di propulsione attra- 
verso il suo habitat sotterraneo. Du- 
rante il periodo di bassa marea diur- 
na il minuscolo organismo mobile sci- 
vola tra gli interstizi dei granelli di 
sabbia fino alla superfìcie: qui rimane 
per tutto il tempo di bassa marea, espo- 
nendo il suo apparato fotosintetico alfa 
luce solare. A metà estate le diatomee 
sono talmente numerose che, nonostan- 
te le dimensioni microscopiche, forma- 
no un evidente tappeto di coìor bruno- 
-dorato che riveste la spiaggia. Esse, non 
appena l'alta marea le sommerge, si 
sprofondano nel sicuro rifugio della 
sabbia 

Per mettere in evidenza alcuni in- 
teressanti aspetti del meccanismo mi- 
gratorio di questi microrganismi si tra- 
sporta la sabbia contenente le diato- 
mee dalla costa settentrionale di Cape 
Cod al Laboratorio di Biologia marina 
di Woods Hole, sulla costa meridiona- 
le. I campioni vengono messi in un ter- 
mostato, dove la temperatura è man- 
tenuta costante e la luce rimane accesa 
in continuità: in questo nuovo ambien- 
te, in cui non esistono i cambiamenti 
periodici giorno-notte e alta-bassa ma- 
rea, le diatomee continuano le escur- 
sioni periodiche fino alla superficie del- 
la sabbia, in sincronia virtuale con le 
diatomee rimaste a 45 chilometri di di- 
stanza. I movimenti nel laboratorio so- 
no talmente «puntuali», che quando 
progettiamo un'escursione a Cape Cod 



Bay, talvolta osserviamo le diatomee 
nel termostato anziché consultare le 
tavole di marea- Poiché il ritmo delle 
diatomee persiste in assenza delle pe- 
riodicità ambientali che dovrebbero re- 
golare questo comportamento, sembra 
che air interno di queste piante vi sia 
un orologio biologico che regola le ca- 
ratteristiche temporali della loro vita. 
Questa affermazione non è uno dei 
tanti divertenti aneddoti che si raccon- 
tano sulla vita degli organismi: la mag- 
gioranza degli abitatori della zona di 
marea mostra infatti a precise scaden- 
ze ritmi periodici, caratterizzati dalla 
ripetizione di un fatto fisiologico o re- 
lativo ai comportamento, come una 
febbrile attività sincronizzata con una 
particolare fase della marea. Poiché in 
ogni giorno lunare {lungo 24,3 ore, che 
rappresentano il periodo di tempo che 
intercorre tra due successivi levar della 
luna) si producono due alte maree, i 
ritmi vengono definiti « ritmi bimodali 
di giorno lunare », in contrasto coi 
rttmi unimodali di giorno solare degli 
organismi sincronizzati sul giorno so- 
lare di 24 ore. Gli orologi biologici re- 
golati sia sul giorno lunare, sia su quel- 
lo solare, hanno un'importanza note- 
vole per la sopravvivenza, in quanto 
avvertono anzitempo dei cambiamenti 
regolari dì taluni aspetti periodici del- 
l'ambiente, come il crepuscolo o il ri- 
torno dell'alta marea: poiché l'orologio 
continua a funzionare anche nelle con- 
dizioni immutabili del laboratorio, si 
deduce che i ritmi biologici persistano 
per un considerevole periodo di tempo, 

[~ 'uca, o granchio violinista, un cro- 
staceo adattatosi evolutivamente al- 
le piattaforme fangose e sabbiose del- 
le coste nordamericane, emerge dalla 
tana durante la bassa marea: lo si vede 
procedere con la sua caratteristica an- 
datura laterale attraverso le spiagge, 



in cerca di detriti. I maschi ingaggiano 
finti combattimenti tra loro e cercano 
di attirare le femmine nella tana da 
scapoli con goffi cenni dell'enorme 
chela: quando arriva rondata di marea 
tutti i granchi si ritirano nella tana, 
dove rimangono al sicuro fino al ter- 
mine dell'alta marea. 

In laboratorio è molto semplice regi- 
strare il comportamento locomotore di 
questo granchio, Si usano come conte- 
nitori semplici scatole di plastica, come 
quelle in cui si pongono le esche per 
pescare, facilmente reperibili presso i 
negozi sportivi, e in ciascuna di esse si 
pone un granchio. La scatola, bilan- 
ciata su un fulcro a coltello, si inclina 
non appena il crostaceo si muove da 
un'estremità all'altra, provocando la 
chiusura di un microinterruttore, il 
quale, a sua volta, produce uno spo- 
stamento d f una penna che scrive su 
una striscia di carta. Questo registra- 
tore di movimenti viene posto in un 
termostato, cosicché il granchio può 
sbizzarrirsi negli andirivieni per giorni 
e giorni, In questo ambiente monotono 
l'orologio dell'animale continua a fun- 
zionare e a registrare quasi fedelmente 
(ma non del tutto) i medesimi movi- 
menti che si verificano in natura. La 
differenza è lieve, ma significativa: in 
laboratorio il periodo del ritmo bimo- 
dale di giorno lunare è leggermente 
più lungo o più corto dell'analogo pe- 
riodo dell'ambiente naturale. Questa 
variazione di periodicità si riscontra 
ogni volta che un organismo viene po- 
sto in un ambiente dove non si verifi- 
cano cambiamenti. 

Poiché i ritmi di marea seguono il 
giorno lunare, prendono il nome di 
«circalunadiani » (dal latino circa lu- 
narem dìem: quasi uguali a un giorno 
lunare), 

I ritmi in alcune specie di granchi 
violinisti continuano inalterati talvol- 



64 




La spiaggia di Cape Cod è popolata da colonie della diatomea 
Hantzschia virgulti* Questa alga durante la bassa marea vive 
nella sabbia umida tra la linea cfalta marea e il bordo dell'acqua. 
La fotografia in alto mostra una parte della spiaggia appena 
liberata dal riflusso della marea. Nella fotografia in basso, scat* 
lata alcuni minuti più tardi, appaiono chiazze bruno -dora Ir, for- 



mate dalle diatomee mitrale in superficie. Quando si pone in un 
termostato la sabbia contenente queste diatomee, con luce e 
temperatura Tostanti, gli organismi continuano a migrare verso 
la superfìcie in sincronia coi periodi delle maree diurne che si 
verificano sulla spiaggia di origine. L'oggetto nelle fotografie 
serve da riferimento per poter confrontare le differenze di colore. 



65 




I] comportamento migra io rio di Hantzschùi virgata è echematis* 
za lo in queste due sezioni verticali di terreno sabbioso. Le 
diatomee di questa specie normalmente risiedono circa nn 

millimetro sotto la superficie della sabbia (et sinistra). Ogni 
dia tornea possiede due cloroplasti a forma di X f in cui avviene 



la fotosintesi. Durante le ore diurne gli organismi sono spinti 
verso la superficie dal muco espulso attraverso i pori terminali 
delle pareti cellulari, allungate e di consistenza silìcea in destra). 
Le diatomee rimangono esposte alla luce del sole fino al momen- 
to in cui la sabbia viene invasa dall'ondata di ritorno della marea. 



ta per circa cinque settimane in labo- 
ratorio, ma più spesso si smorzano 
abbastanza rapidamente. I granchi deb- 
bono essere esposti di tanto in tanto a 
immersioni periodiche in acqua di ma- 
re, se si vuole che il ritmo mareale 
perduri a lungo: anche in natura, 
quando piccole popolazioni di granchi 
violinisti si stabiliscono lungo i margi- 



ni di pozze non soggette a variazioni 
di marea, perdono il ritmo mareale e 
mantengono unicamente il ritmo lega- 
to al giorno solare. Quando però que- 
sti crostacei vengono riportati su una 
spiaggia soggetta alla marea, riescono 
a ristabilire velocemente il ritmo Segato 
al giorno lunare, che poi persiste ab- 
bastanza a lungo anche quando gli ani- 



mali vengono portati in località lontane. 
Sulle medesime piattaforme di marea 
vivono, a fianco del granchio violinista, 
due altre specie, il granchio verde e il 
granchio della penultima ora: entram- 
bi questi crostacei mostrano ritmi ma- 
reali* ma differiscono dal granchio vio- 
linista in quanto presentano un'attivi- 
tà sincronizzata col periodo d'alta ma- 




REGISTRATORE 



WWW :v.,V -■ "" : -'-[ 



r 


La* 






i 




J 


w 




'n 


h 




ir 





L'attività giornaliera di un granchio violinista viene registrata sposta una estremità della scatola, questa s'inclina da anello 

con un semplice strumento costituito da una scatola di plastica parte e chiude un interruttore collegato a un pennino. È così 

in equilibrio sopra un fulcro a coltello: quando il granchio possibile conoscere il numero degli andirivieni del granchio» 



66 



rea, I ritmi delle due specie persistono 
nelle condizioni costanti del laborato- 
rio per una settimana, poi svaniscono. 
Nel caso del granchio verde sì è potu- 
to dimostrare che questi animali, pur 
avendo perso il ritmo nel laboratorio, 
possono recuperarlo senza essere sotto- 
posti alle maree: basta raffreddare 
l'ambiente a una temperatura di 4 °C 
per sei ore. 

Questa tecnica è stata utilizzata an- 
che per dimostrare che i ritmi mareali 
non vengono appresi dall'animale du- 
rante il processo di crescita, ma sono 
innati. Barbara Williams, compiendo 
ricerche con Ernst Naylor all'Uni- 
versity College di Swansea, riuscì con 
pazienza e abilità a far nascere e al- 
levare granchi verdi in laboratorio, par- 
tendo dalle uova, attraverso i nume- 
rosi stadi larvali, fino a giungere al- 
la fase adulta. Durante l'intero pro- 
cesso di maturazione i granchi furono 
esposti solo ai cambiamenti periodici 
giorno-notte del laboratorio. Quando 
i granchi raggiunsero dimensioni suffi- 
cienti per essere utilizzati nei nostri espe- 
rimenti, si scopri che fattività locomoto- 
ria era limitata alle ore diurne. La Wil- 
liams praticò a questo punto ai granchi 
un «trattamento a freddo» per 15 ore 
e registrò in seguito il comportamento 
locomotorio: apparve allora d'un trat- 
to una distinta componente mareale, 
Poiché un periodo singolo di 15 ore di 
freddo non avrebbe potuto fornire ai 
granchi alcuna informazione sul ciclo 
delle maree, di durata pari a 12 T 4 ore, 
è ragionevole concludere che l'orologio 
che misura la frequenza mareale è in- 
nato e che per essere attivato ha biso- 
gno solo di uno stimolo ambientale 
opportuno. 

In condizioni naturali sia il gran- 
chio delia penultima ora, sia quello ver- 
de, mostrano durante le loro attività 
locomotore un evidente ritmo di gior- 
no solare oltre al ritmo di giorno luna- 
re. Nel granchio della penultima ora 
il ritmo solare appare come un largo 
picco d'attività che perdura per tutta 
la notte. Nel granchio verde il ritmo 
solare è rappresentato non come un 
unico picco, ma come una diminuzione 
nell'atti vita quando la marea diurna è 
massima. La combinazione dei ritmi so- 
lari e lunari, piuttosto frequente negli 
organismi che vivono nella zona di ma- 
rea, solleva la questione se tali organi- 
smi possiedono un orologio solare per 
una componente del ritmo e un oro- 
logio lunare separato per l'altra compo- 
nente, oppure se esiste un unico oro- 
logio che faccia funzionare entrambi 
i ritmi: un meccanismo a orologio sin- 
golo potrebbe essere paragonato a quel 
tipo d'orologio da polso usato da al- 
cuni pescatori, che presenta contempo- 




5 LUGLIO 

20r — *-*■ 



ALTA MAREA 



BASSA MAREA 




MEZZANOTTE 
7 LUGLIO 



MEZZOGIORNO 



MEZZANOTTE 



20 



16 



io 



< 
< 



o 
a, 

Cft 



1 

- 


-1 ! ■ 



MEZZANOTTE 



9 LUGLIO 



MEZZOGIORNO 



MEZZANOTTE 




MEZZANOTTE 
11 LUGLIO 



MEZZOGIORNO 



MEZZANOTTE 



CAI 

15 












10 


/"""""^ 










5 


^\ 


1 Ar 






S 



MEZZANOTTE 



MEZZOGIORNO 



MEZZANOTTE 



Il granchio violinista ' 'in alto) vive sulle piattaforme fangose e sabbiose soggette alla 
marea: durante l'alta marea rimane nella sua tana, mentre durante la bassa marea esce 
in cerca di cibo. Quando uno di questi granchi viene tolto dal suo ambiente e posto 
in un termostato con luce e temperatura costanti, al Pi ni zio i suoi periodi di massima 
attività corrispondono ai tempi di bassa marea della località di origine (curva in alto)*. 
poi il periodo del ritmo comincia ad allungarsi e verso la fine della settimana 
non è più in sincronia con i tempi di marea della spiaggia di origine (curva in basso). 



67 



rancamente sul quadrante l'indicazione 
dell'ora solare e dell'ora di marea- 

Oltre all'attività locornotoria, nei gran- 
chi esistono anche altri processi re- 
golati da un orologio biologico. I rit- 
mi di variazione di colore del granchio 
violinista, del granchio verde e di quel- 
lo della penultima ora sono stati stu- 
diati da Frank A, Brown jr. p Margue- 
rite Webb e Milton Fingerman del Ma- 
rine Bioiogical Laboratory e da B.L. 
Powell del Trinity College di Dublino. 
Nell'ipoderma dì questi granchi sono 



presenti dei cromatofori stellati che 
contengono granuli d'un pigmento scu- 
ro: quando i granuli di pigmento sono 
strettamente aggregati nel centro del- 
le cellule, la colorazione dei granchi 
è chiara, quando i granuli sono unifor- 
memente dispersi io tutti i prolunga- 
menti delle cellule, l'effetto di colore 
che risulta è scuro. Tutte e tre le specie 
impallidiscono di notte e diventano scu- 
re durante le ore diurne, anche quan- 
do sono poste nelle condizioni costanti 
di un laboratorio. Si è trovato che la 
variazione di colore del granchio vio- 



ALTA MAREA 



linista possiede anche una componen- 
te regolata dalla marea che produce un 
oscuramento addizionale al momento 
della bassa marea. 

Gli occhi dei granchi sono posti su 
peduncoli mobili, sedi di un'unità neu- 
roendocrina chiamata complesso or- 
gano X - ghiandola del seno, che secer- 
ne un ormone in grado di far disper- 
dere i granuli di pigmento all'interno 
dei cromatofori. Powell ha dimostra* 
to che l'asportazione dei peduncoli ocu- 
lari del granchio verde (e quindi anche 
del complesso organo X - ghiandola 



ALTA MAREA 




t 



< 



> 



/ ME22ANOTTE ^V 


^x 


MEZZO- ^ 
GIORNO ^^ jf 

< 24 ORE 


\ j^ MEZZO- 
V^^ GIORNO 

=H 



il granchio della penultima ora vive «olle piattaforme di marea 
in una zona molto vicina a quella del granchio violinista: il 
suo nome deriva dal fatto che fattività di un individuo appena 
catturato rag giunge il culmine un'ora prima della mezzanotte. 



La curva in nero mostra Tatti vita media regolata sul giorno so- 
lare, di 30 granchi per un periodo di un mese. Lo eterno crosta- 
ceo dimostra anche un ritmo di attività regolato ani giorno lu- 
nare {curva in colore) che corrisponde ai periodi d'alta marea. 



ALTA MAREA 



ALTA MAREA 



ALTA MAREA 



ALTA MAREA 



ALTA MAREA 




MEZZANOTTE 



MEZZOGIORNO 



MEZZANOTTE 



MEZZOGIORNO 



MEZZANOTTE 



Il granchio verde, che vive pure sulle piattaforme soggette a 
maree, possiede un modello di attività locornotoria corrispon- 
dente ai periodi d'alta marea, L'attività diminuisce nettamente 
quando Falla marea ài verifica durante le ore diurne. Questo 
comportamento non viene perduto quando il granchio viene 
portato in laboratorio in condizioni costanti (curva in neroh 



Il granchio verde mostra inoltre un ritmo, regolato dal giorno 
solare, di variazione del proprio colore: impallidì sce durante la 
notte e diviene più scuro durante le ore diurne. Il ritmo di va- 
riazione cromatica (curva in colore), che persiste quando il gran* 
chio è mantenuto in condizioni costanti, si pensa sia controllato 
da un sistema neuroendocrino localizzata nei peduncoli oculari. 



del seno) elimina il ritmo dì cambia- 
mento di colore del granchio. Inoltre 
lo stesso ricercatore ha potuto dimo- 
strare che il ritmo si ripristina in un 
granchio senza peduncoli, innestando- 
gli le ghiandole del peduncolo d'un al- 
tro granchio. Questi risultati dimostra- 
no che nel granchio verde i peduncoli 
oculari sono la sede dell'orologio che 
controlla il ritmo di mutamento di co- 
lore: nel granchio della penultima ora 
e nel granchio violinista l'asportazione 
dei peduncoli oculari riduce invece uni- 
camente l'ampiezza dei ritmi di cambia- 
mento di colore. 

Il sistema neuroendocrino dei pedun- 
coli oculari esercita anche un controllo 
sul ritmo di attività locornotoria del 
granchio verde. Negli esperimenti con- 
dotti da Naylor e Williams, quando i 
peduncoli oculari dei granchi verdi ve- 
nivano asportati, tutta Fattività loco- 
motoria cessava e ritornava solo gra- 
dualmente nei successivi set giorni. 
Poiché nei granchi verdi il ritmo di 
marea svanisce normalmente dopo cir- 
ca una settimana nelle condizioni co- 
stanti del laboratorio, la mancanza dì 
ritmo nei granchi senza peduncoli quan- 
do riprendevano la loro attività non era 
affatto strana. Tuttavia i tentativi per 
restaurare 11 ritmo, mediante immer- 
sione dei granchi in acqua fredda, non 
ebbero alcun effetto. D'altro canto i 
granchi a cui erano state asportate so- 
lo le retine, e non 1 peduncoli, ritor- 
navano al ritmo normale dopo essere 
stati immersi in acqua fredda. 

In successivi esperimenti Naylor e 
Williams trovarono che non era neces- 
sario sottoporre tutto ti corpo del gran- 
chio al tuffo nell'acqua fredda. Se si 
pone un granchio aritmico in acoua 
con una temperatura di 15 °C, ma le- 
gato in modo da fare sporgere i pe- 
duncoli oculari sopra la superfìcie, il 
suo ritmo mareale può essere ripristi- 
nato semplicemente facendo gocciola- 
re acqua marina ghiacciata sopra i 
peduncoli per un breve periodo. Infi- 
ne, Naylor e Williams ricavarono estrat- 
ti di peduncoli oculari di granchi ver- 
di nella fase quiescente del ritmo ài 
attività locornotoria e iniettarono gli 
estratti in granchi attivi a cui erano 
stati estirpati i peduncoli, L'iniezione 
provocò una riduzione significativa del 
livello di attività di questi granchi, di- 
mostrando che esiste una sostanza ini- 
bitrice liberata periodicamente dalle 
ghiandole del peduncolo. 

Ho effettuato esperimenti simili sul 
granchio della penultima ora. Quan- 
do i peduncoli oculari di questo gran- 
chio venivano asportati, tutta l'attivi- 
tà locornotoria si fermava. Ricavai e- 
stxatti di peduncoli oculari di granchi 
ritmici sia durante la fase attiva, sia du- 







I i variazione di colore del granchio violinista è il risultato di un'aggregazione o di 
una dispersione di granuli di pigmento in alcune cellule dell'ipoderma, dette croma* 
tofori (in ulto, notevolmente ingranditi): in nlcuni cromatofori vi sono solo granuli neri, 
in altri anche granuli bianchi o arancioni. Questa specie di granchio diventa più chiara 
dui-ante la notte mentre gì scurisce in presenza di luce diurna. La componente marcate 
di questo ritmo fa si che vi sia un oscuramento addizionale nel periodo di bassa marea. 



rante la fase quiescente del Patti vita 
locornotoria e li iniettai in varie con- 
centrazioni in granchi che erano diven- 
tati aritmici a causa di una permanen- 
za prolungata in condizioni costanti. 
In seguito a questo esperimento non si 
poterono osservare alterazioni consi- 
stenti nei livelli di attività dei granchi 
recettori. 

Poiché le ghiandole neuroendocrine 
dei peduncoli oculari del granchio del- 
la penultima ora non determinano il 
ritmo dell'attività locornotoria di que- 
sta specie, effettuai un esperimento per 
scoprire se vi fosse un messaggero chi- 
mico proveniente da qualche altro pun- 
to del corpo: congiunsi due granchi, 
uno dei quali fortemente ritmico, Tal- 
Ero aritmico, ritagliando due pìccole 
aperture neiresoscheletro dorsale dei 
due animali e saldando queste feri- 
te con la ceralacca. Nei granchi la 
maggior parte del sangue non è con- 
tenuta in vasi sanguigni, ma fluisce 
liberamente negli spazi tra gli organi: 
quindi, quando due granchi restano 
congiunti nel modo che ho descritto 
sopra, il sangue dell'uno si mescola li- 
beramente con quello dell'altro. 

Tenni presente anche una particola- 
rità anatomica dei granchi, il processo 
detto autotomia. Quando un granchio 



viene aggredito, l'attaccante di solito 
gli afferra una delle 10 zampe: la vit- 
tima sì difende eliminando la zampa e 
scappando prima che il predatore glie- 
ne afferri un'altra. La zampa si separa 
dal corpo in un punto di rottura pre- 
determinato: la perdita eccessiva di 
sangue dal moncone viene evitata me- 
diante un meccanismo dì blocco auto- 
matico e la zampa sacrificata si rige- 
nera durante le mute successive. 

Sfruttando questo meccanismo di am- 
putazione automatica, poco prima di 
congiungere i due granchi, indussi il 
granchio ritmico a disfarsi di tutte le 
sue zampe. Perciò dei due granchi co- 
sì congiunti uno, aritmico, stava in 
basso e camminava, mentre TaUro, rit- 
mico ma privo delle zampe, si faceva 
trasportare passivamente, rimanendo, 
per forza di cose, supino (si veda Vil- 
I us trazione a pagina 70). Qualsiasi at- 
tività locornotoria registrata da questo 
momento sarebbe stata l'attività del- 
l'individuo fornito di zampe e avrebbe 
avuto il significato di attività ritmica 
indotta da una sostanza ignota, presen- 
te nel sangue del granchio amputato* 
Nei 47 esperimenti condotti su coppie 
congiunte, non potei registrare alcun 
ritmo. D'altra parte, quando due gran- 
chi ritmici venivano saldati nello 



68 



stesso modo in esperimenti di control- 
lo, si poteva osservare sempre un rit- 
mo: quindi il procedimento di fusione 
non era responsabile dell'assenza di 
ritmicità. 

è chiaro quindi che, mentre il siste- 
ma endocrino è coinvolto nei ritmi di 
variazioni di colore e di locomozione 
nel granchio verde, non è necessaria- 
mente coinvolto in ritmi di questo ge- 
nere in altri granchi. Non è neppure si- 
curo che un meccanismo neurale stia 
alla base di un qualsiasi ri imo biologi- 
co, poiché un livello di organizzazione 
unicellulare come quello della diato- 
nica Hantzschia è sufficiente a espri- 
mere tutte le note proprietà dei ritmi 
regolati da un orologio biologico. 

L'attitudine al ritmo non viene ap- 
presa e neppure rimane impressa su 
un organismo per effetto dell'ambiente 
circostante, ma è l'espressione d'un fat- 
tore potenziale genetico. L'ereditarie- 
tà determina anche se il granchio deve 
essere attivo durante l'alta o la bassa 
marea: questo non significa per altro 
che l'ambiente non abbia un ruolo im- 
portante nella chiara maniFestazione dì 
un ritmo, L'orario delle maree su un 
particolare tratto di costa determina 
l'adattamento del ritmo. La relazione 
tra un orologio biologico e l'ambiente 
è simile a quella che si stabilisce tra 
un orologio a pendolo e il suo proprie- 
tario. II ritmo con cui cammina un 
orologio a pendolo è determinato dai 
suoi meccanismi e dal tipo di pendo- 
lo, ma il proprietario può spostare in 
ogni momento le lancette con le di- 
ta per riportarle sull'ora esatta. Così 
un granchio verde si adatterà ben pre- 



sto a un massimo d'attività durante 
l'alta marea e un granchio violinista 
durante la bassa marea, anche dopo 
che questi due animali siano stati tra- 
sportati su una lontana spiaggia d'un 
differente oceano. 

Nella sabbia che forma le dune del- 
le spiagge della California meridionale 
è diffuso un piccolo crostaceo saltato- 
re del genere Excirolatia. Ài culmine 
dell'alta marea, quando le acque inon- 
dano l'habitat di questo minuscolo iso- 
podo, l'animaletto emerge dalla sab- 
bia per nuotare e andare in cerca di ci- 
bo tra i frangenti, Due o tre ore più 
tardi, quando la marea si ritira, il cro- 
staceo sì rintana nella sabbia e aspet- 
ta la successiva ondata di marea, James 
T. Enright della Scripps Institution of 
Oceanography trovò che tali crosta- 
cei, tenuti in un vaso d'acqua marina 
in condizioni costanti, nuotavano at- 
tivamente durante i periodi corrispon- 
denti al massimo d'alta marea e rima* 
nevano in riposo sul fondo del recipien- 
te per tutto il resto del tempo. 

Nella California meridionale l'an- 
damento delle maree varia -notevolmen- 
te secondo le fasi lunari. In un deter- 
minato mese il tipo di marea passa 
da un massimo per ogni giorno luna- 
re a due per giorno lunare, Inoltre, 
durante i periodi di transizione da una 
marea al giorno a due e da due a una, 
l'altezza dei massimi di marea conse- 
cutivi varia. L.A. Klapow, che allora 
lavorava all'Università di California a 
San Diego» dimostrò che l'andamento 
delle maree nel periodo in cui i piccoli 
crostacei erano stati raccolti veniva ri- 
flesso dall'intensità del ritmo di attività 




la questa figura due granchi della pena Iti ma ora appaiono uniti in modo che il loro 
sangue si può mescolare liberamente; nell'oso schei e Irò dorsale dì ciascun granchio 
vergono effettuate alcune piccole incisioni, che poi vengono saldate con ceralacca. 
I* granchio in alto *i è liberato di tulle le sue zampe per mezza delFautotoniia, un prò- 
cesso mediante il quale un Branchi o stacca automaticamente l'arto afferrato da un preda- 
tore. Prima dell'unione Tatti vita locomotoria del granchio così amputato era sincrona con 
le maree, mentre Tatti vita del granchio illeso, era arìtmica. Negli esperimenti condotti 
su queste coppie di granchi non si è mai rilevata un'attività ritmica: si conclude perciò 
che il sangue non contiene alcun messaggero chimico clic induce tale comportamento. 



degli stessi animali portati in laborato- 
rio (si veda V illustrazione nella pagina 
a frante)* In esperimenti separati Kla- 
pow ed Enright dimostrarono anche 
che le onde battenti e le acque turbino- 
se determinano il modello di ritmo del- 
l' i sapodo, 

Sembra perciò che gli abitatori del- 
le spiagge esposte al mare aperto ab- 
biano modelli di attività regolati dall'a- 
zione dei frangenti. Gli organismi che 
vìvono in baie protette nella zona di 
marea non sono invece esposti a fran- 
genti e perciò dobbiamo cercare altri 
fattori che ne determinano il ritmo; le 
possibilità sono numerose: l'inondazio- 
ne periodica e le variazioni regolari 
di temperatura» la pressione idrostati- 
ca» la composizione chimica delle ac- 
que o la disponibilità d'ossigeno. Di 
tutti questi possibili fattori, solo due 
si sono dimostrati veramente importan- 
ti: come esempio mi basterà citare un 
altro studio sul granchio verde, ese- 
guito dall'infaticabile gruppo di ricer- 
catori condotti da Naylor e Williams. 
Una delle scoperte più sorprendenti 
è stata quella che la principale carat- 
teristica della marea, la periodica inon- 
dazione della linea di costa, non era di 
per se stessa un fattore importante nel 
sincronizzare il ritmo di attività loco- 
motoria con le maree, Questo fatto fu 
dimostrato portando dei granchi in la- 
boratorio e sottoponendoli per cinque 
giorni a 6,2 ore d'immersione in ac- 
qua marina, seguiti da 6,2 ore di espo- 
sizione all'aria. L'immersione in ac- 
qua marina fu calcolata in modo da 
corrispondere alla bassa marea nella 
spiaggia natia dei granchi, capovolgen- 
do così l'orario di marea di questi cro- 
stacei. La temperatura dell'acqua e del- 
l'aria fu mantenuta costante a 19 "C. 
Dopo questo trattamento i granchi fu» 
rono posti in un registratore d'attività, 
dove i movimenti furono misurati du- 
rante i successivi tre giorni mantenen- 
do costante la temperatura. Il tratta- 
mento non riuscì a riportare in fase il 
ritmo dei granchi. Il procedimento ven- 
ne ripetuto, ma stavolta la temperatura 
dell'aria fu mantenuta a un livello di 
1 1 gradi più elevalo di quello dell'ac- 
qua. Cinque giorni di questo tratta- 
mento rimisero in fase il ritmo dei 
granchi, e la variazione rimase inal- 
terata anche in condizioni costanti. 

In una versione finale del medesimo 
esperimento fu tralasciata l'immersio- 
ne in acqua di mare. I granchi furono 
esposti all'aria a 13 X per 6,2 ore e 
poi all'aria a 24 tì C per lo stesso perìo- 
do. Ne risultò una sincronizzazione 
completa e persistente. Recentemente 
ho provocato gli stessi cambiamenti di 
comportamento nei granchi violinisti e 
in quelli della penultima ora, e ne 



ho dedotto che è T abbassamento di 
temperatura portato dal flusso di ma- 
rea che ha la maggiore importanza nel- 
lo stabilire la fase del ritmo di attività 
dei granchi. 

L'altra forza ambientale che sincro- 
nizza i ritmi alle maree locali è la pres- 
sione idrostatica. In un esperimento al- 
cuni granchi aritmici furono sottopo- 
sti per cinque giorni a un ciclo di al- 
ta pressione {1,6 atmosfere) per 6,2 
ore, seguito da un periodo di 6,2 ore 
di pressione normale. I granchi reagi- 
rono con un aumento di attività du- 
rante i periodi d'alta pressione: que- 
sta periodicità continuò quando i gran- 
chi furono mantenuti in condizioni 
costanti, 

per ora non abbiamo una conoscen- 
za di prima mano di come l'orolo- 
gio vìvente funzioni realmente: mentre 
cerchiamo attivamente questo mecca- 
nismo misterioso, abbiamo se non al- 
tro chiarito molte delle sue proprietà. 

Quando furono scoperti per la pri- 
ma volta i ritmi dei processi biologici 
come il metabolismo ossidativo, la fo- 
tosintesi e altri processi simili, e ven- 
ne notato che questi ritmi persisteva- 
no in assenza di stimoli esterni, l'oro- 
logio regolatore fu interpretato sem- 
plicemente come un passaggio oscillan- 
te nella catena di reazioni chimiche im- 
plicate nei processi. Di conseguenza 
ì primi tentativi di localizzare l'oro- 
logio si occuparono dell'analisi delle 
reazioni delle catene, della speranza 
di identificare il punto d'oscillazio- 
ne. Tale componente ritmica non fu 
però scoperta e gli esperimenti succes- 
sivi mostrarono che essa probabilmente 
non esiste: in effetti ora si sa che l'o- 
rologio è completamente distinto dal 
processo che viene reso ritmico. 

Una delle numerose osservazioni che 
portano a questa conclusione fu ese- 
guita sul granchio verde. Quando la 
temperatura corporea del granchio fu 
abbassata a 10 H C\ tutta l'attività loco- 
motoria si arrestò per la. durata del raf- 
freddamento. Quando la temperatura 
corporea fu fatta ritornare al livello 
normale, Fattività riprese e il ritmo di 
movimento si trovò esattamente in fase 
con quello dei granchi di controllo che 
non erano stati raffreddati. È chiaro 
che l'orologio del granchio aveva con- 
tinuato a funzionare con precisione an- 
che quando il ritmo non era stato espli- 
cato. Questo dato dimostra che l'oro- 
logio e i processi ritmici prodotti sono 
separati e debbono essere congiunti in 
modo da po ter essere staccati e poi 
riagganciati. 

11 distacco della coppia orologio-pro- 
cesso indotto è forse anche la causa 
della perdita finale di ritmicità che si 



ANDAMENTO EFFETTIVO DELLA MAREA 




TEMPO (GIORNI) 



ANDAMENTO EFFETTIVO DELLA MAREA 




MAREA AL MOMENTO DELLA CATTURA 



AA A A A A A A / 

J \s \j \j sj \j \j \j 



ATTIVITÀ LOCOMOTORIA 




4 5 

TEMPO (GIORNI) 



ANDAMENTO EFFETTIVO DELLA MAREA 




TEMPO (GIORNI) 

Il ritma di attività del genere Exeìroltmu, un pìccolo crostaceo isopodo detto pulce 
della rabbia che vive sulle spiagge sabbiose della California meridionale, si è adattato 
alla peculiarità delle maree nella regione. Le maree si alternano ogni mese tra un 
massimo per giorno lunare e due massimi. Quando i piccoli isopodl vengono mantenuti 
nelle condizioni costanti del laboratorio, il loro tipo di attività (curve in colore) tende 
a imitare l'andamento delle maree a cui h>iid stati esposti per l'ultima volta (curve 
tratteggùtte) amiche l'andamento effettivo delle maree {curve continue in nera). 



70 



71 



nota negli animali mantenuti a lungo 
nelle condizioni costanti del labora- 
torio. Sembra che, quando gli animali 
della zona di marea sono portati lon- 
tano dal loro ambiente, non vi è più al- 
cuna forza che li mantenga nel ritmo 
marcale e quindi i processi vitali, svin- 
colali dall'orologio, divengono aritmici. 

La validità della nozione di accop- 
piamento tra questo orologio e i pro- 
cessi vitali è ulteriormente messa in ri- 
lievo dal fatto che i ritmi, scomparsi 
negli animali in laboratorio o in un 
habitat naturale non soggetto a marea, 
si possono ripristinare per mezzo di uno 
stimolo semplice e di breve durata, per 
esempio il raffreddamento. Poiché il 
trattamento non fornisce alcuna infor- 
mazione circa gli intervalli di marea, 
T interpretazione più semplice è che 
lo stimolo riagganci la coppia formata 
dall'orologio, che nel frattempo ha 
continuato a funzionare, e i processi 
che regolano Tatti vita locomotoria: ta- 
le attività quindi ridiventa ritmica. 

Come abbiamo visto, il ritmo di mi- 
grazione verticale della diatomea Hantz- 
schia dimostra che a un orologio biolo- 
gico è sufficiente il livello di organiz- 
zazione caratteristico di un'unica cel- 
lula per potersi esprimere. Esistono 
altri due organismi unicellulari che for- 



niscono esempi ancor più evidenti. Il 
dinoflagellato marino Gonyaulax di- 
mostra di possedere simultaneamente 
ritmi diversi in quattro processi: foto- 
sintesi, luminescenza (emissione di lu- 
ce durante la notte), irritabilità e divi* 
sione cellulare. Nell'alga verde unicel- 
lulare À ce tabularla sono stati scoperti 
ben cinque ritmi diversi, che persistono 
anche quando il nucleo della cellula 
viene asportato con un metodo micro- 
chirurgico. Esistono prove che nelle 
piante e negli animali pluricellulari l'o- 
rologio debba essere ricercato nelle sin- 
gole cellule: quando gli organismi sono 
suddivisi nelle loro parti e alcuni pezzi 
vengono mantenuti in vita in coltura 
di tessuto, le cellule continuano il rit- 
mo originario. Il luogo più plausibile 
in cui si deve ricercare questo orolo- 
gio vivente è quindi all'interno della 
singola cellula, dove ci si può aspetta- 
re di scoprirlo sotto forma di una qual- 
siasi entità fisiologica. Tuttavia, no- 
nostante ricerche approfondite, non so- 
no stati localizzati né l'orologio, né al- 
cuna delle sue componenti. La ricerca 
comunque ha rivelato due aspetti inso- 
liti di questo meccanismo: la velocità 
con cui funziona è quasi completamen- 
te insensibile alla temperatura e non 
è neppure influenzata da tutta una 



gamma di agenti chimici potenzial- 
mente demolitori- 
In generale aumentando la tempera- 
tura aumenta la velocità con cui una 
reazione chimica procede: ci si aspet- 
terebbe quindi che l'orologio vivente, 
con tutto il suo apparato chimico, ac- 
celeri la propria velocità in modo ana- 
logo. Per sottoporre a esperimento 
queste ipotesi di lavoro, abbiamo sot- 
toposto gruppi di granchi a tempera* 
ture gradualmente superiori in labo- 
ratorio e abbiamo osservato i loro rit- 
mi in periodi di parecchi giorni. Poi- 
ché il periodo d'un ritmo biologico 
espresso si considera corrispondente al- 
la frequenza portante dell'orologio, un 
cambiamento del ritmo indotto dalla 
temperatura si può considerare corri- 
spondente a un mutamento nella fre- 
quenza dell'orologio. Il risultato otte- 
nuto negli esperimenti indicati è l'as- 
senza completa di variazioni nel perio- 
do: se si osserva una variazione, si trat- 
ta soltanto di una frazione minima del- 
le variazioni normali nei sistemi chi- 
mici. 

Quasi nello stesso modo si sono di- 
mostrati infruttuosi i tentativi aventi 
lo scopo di demolire i ritmi degli or- 
ganismi con sostanze chimiche, come 
inibitori della sintesi proteica, stimo- 



(-9 


2 

6 


H 












ATTIVITÀ 

ALTFII 

PROCESSI 

FISIOLOGICI 












l 1 











OHOLOGIO BIOLOGICO 

1 




OROLOGIO BIOLOGICO 



MECCANISMO DI 
ACCOPPIAMENTO 



ATTIVITÀ 

O ALTRI 

PROCESSI 

FISIOLOGICI 



MECCANISMO DI 
ACCOPPIAMENTO 




ATTIVITÀ 

O ALTRI 

PROCESSI 

FISIOLOGICI 




TEMPO (OHE) 



OROLOGIO BIOLOGICO 



MECCANISMO DI 
ACCOPPIAMENTO 




TEMPO (OREJ 



Si pensa che esista uri meccanismo dì accoppiamento, non anco- 
ra i<! culi lì calu, tra gli e orologi > e i procedi biologici. Quando 
La coppia è agganciala <a\, si ha l'espressione del ritmo biolo- 
gico. Lo sganciamento della coppia ih) può causare la perdita 



del comportamento ritmico degli organismi allevati in lab ora- 
Iorio, Tuttavia l'orologio continua a funzionare e* quando il 
meccanismo viene riagganciato fc» T il ritmo ricomincia al 
jmtii'i corrispondente al € tempo * determinato dall'orologio. 



72 



lami, inibitori metabolici e sostanze 
narcotizzanti, Delle centinaia di sostan- 
ze utilizzate negli esperimenti, solo 
quattro alterano il periodo del ritmo: 
l'ossido dì deuterio, l'alcool etilico, la 
valinomicina e gli ioni di lìtio. Data 
la grande varietà e il numero di sostan- 
ze vagliate, appare chiaro che gii oro- 
logi biologici, a differenza degli altri 
sistemi auto regolatori degli organismi, 
sono virtualmente immuni a tutte le 
manipolazioni chimiche. 

Da un punto dì vista pratico questa 
insensibilità avrebbe potuto essere pre- 
vista. È certo che uno dei più impor- 
tanti attributi di qualsiasi orologio, vi- 
vente o artificiale, è la precisione: un 
orologio la cui velocità venisse altera- 
ta da variazioni di temperatura o da 
sostanze chimiche presenti nell'ambien- 
te non avrebbe i requisiti opportu- 
ni. Anzi, se l'orologio reagisse a ogni 
cambiamento della temperatura am- 
bientale, non sarebbe a rigor di termi- 
ni un orologio, ma piuttosto un termo- 
metro che segnala le temperature am- 
bientali mediante la velocità con cui 
corre. 

La precisione degli orologi biologi- 
ci è ancor più stupefacente quando ci 
si rende conto del fatto che tale esat- 
tezza dev'essere mantenuta durante la 
divisione cellulare, quando presumibil- 
mente non solo la cellula ma anche 
l'orologio viene riprodotto. La regola- 
rità con cui viene compiuta questa ri- 
produzione è stata dimostrata in una 
ricerca sul paramecio, un protozoo uni- 
cellulare, eseguita da Àudrey Barnett 
dell'Università del Maryland. Nel cep- 
po di parameci allevati dalla studiosa, 
il sesso di ciascun animale varia ogni 
giorno, nel periodo dell'accoppiamen- 
to, da un individuo all'altro. La Barnett 
sottopose a oscurità continua otto pa- 
rameci i cui orologi erano stati rego- 
lati sui cicli normali giorno-notte. Le 
cellule della popolazione sì dividevano 
2,2 volte al giorno, e alla fine dei sei 
giorni avevano prodotto più di 121000 
individui. Il settimo giorno fu dì nuo- 
vo esaminato il comportamento di in* 
versione sessuale dell'intera popolazio- 
ne, e si trovò che era ritmico. La fa- 
se del ritmo era assai simile a quella 
delle cellule di controllo rimaste net 
ciclo normale giorno-notte. Poiché solo 
le otto cellule originarie erano state 
sottoposte al ciclo giorno-notte, cia- 
scuno degli orologi originari era sta- 
to riprodotto numerose volte con una 
perdita minima di precisione, 11 fatto 
può essere anche interpretato in que- 
sto senso: ogni cellula contiene molti 
orologi alcuni dei quali si riproduco- 
no mentre altri rimangono ancora col- 
legati ai processi cellulari e ne regola- 
no il ritmo, 



EDWARDS 
«IL VUOTO 

NEL MONDO" 




Infatti il nome Edwards è sinonimo di tecnica del vuoto, 

e chi opera in questo campo lo sa. 

fi Gruppo Edwards ha una propria sede o consociata in tutti i più 

importanti paesi def mondo. 

Per essere più vicino ai Vostri problemi. 

Per rispondere prontamente alle Vostre richieste. 

E per Voi, nel Gruppo Edwards, lavorano uomini specializzati. 

Nel settore del vuoto, del freddo, della meccanica, della strumentazione 

elettronica, della liofilizzazione farmaceutica, 

Ed è questa specializzazione che ci ha permesso di assumere 

["attuale proporzione mondiale. 

Per essere sempre proiettati alla ricerca del meglio, ci siamo suddivisi 

t compiti di studio e progettazione. 

In Italia, gli impianti di liofilizzazione sono la nostra prima ragione di vita. 

Li progettiamo e li costruiamo per Voi e per tutto il mondo. 




GRUPPO BOC 

EDWARDS ALTO VUOTO S.pA 

20Q90 TREZZANO SUL NAVIGLIO (MI) VIA CARPACCIO 35 - TEL 44.53.851 

TELEX 32345 EDHIVAC - TELEGR. EOVUOTO TREZZANO S/N 

UFFICIO REGIONALE: 00154 ROMA - VIA CAPITAN BAV ASTRO 136 - TEL 57.61.58 



73 



Alfred Wegener e l'ipotesi 
della deriva dei continenti 



Sessantanni fa questo scienziato avanzava Vipotesi che i continenti 
si muovono e proponeva una teoria della loro migrazione; la validità 
delle sue idee, tuttavia, non venne riconosciuta se non molto più tardi 

di A. Hallam 



Che le linee di costa dei due lati 
dell'oceano Atlantico combacia- 
no Tuna con l'altra come i pezzi 
di un rompicapo dev'essere stato no- 
tato non appena furono compilate le 
prime buone carte geografiche del Nuo- 
vo Mondo. Ben presto la complemen- 
tarietà della forma dei due continenti 
provocò delle speculazioni circa la lo- 
ro origine e le loro storie, e un certo 
numero di teorie primitive cominciò a 
suggerire che queste forme non fos- 
sero tali per una semplice coincidenza. 
Nel 1620 Francesco Bacone richia- 
mò l'attenzione sulla somiglianza dei 
contorni dei due continenti, ma non 
giunse a suggerire che essi potevano 
un tempo aver costituito un'unica mas- 
sa continentale. Nei secoli successivi 
altre teorie cercarono di spiegare que- 
sta corrispondenza, in genere come ri- 
sultato di qualche supposta catastrofe, 
quale lo sprofondamento della mitica 
Atlantide. Il primo che suggerì che ì 
continenti si erano effettivamente mos- 
si sulla superficie della Terra fu Anto- 
nio Snider Pellegrini nel 1858, ma an- 
ch'egii attribuì l'evento a una causa 
soprannaturale: il diluvio universale, 
Oggi, naturalmente, la migrazione dei 
continenti costituisce una parte essen- 
ziale della teoria della struttura della 
Terra universalmente accettata dai 
geologi. 

Fra le varie ipotesi che precedette- 
ro la teoria moderna della tettonica a 
zolle (si veda ti volume Tettonica a zol* 
le e continenti alla deriva, Letture da 
« Le Scienze », 1 974), una teoria si po- 
ne in evidenza: quella formulata da 
Alfred Wegener nei primi anni del 
XX secolo. Wegener aveva accesso sol- 
tanto a una piccola parte delle infor- 
mazioni disponibili oggi, eppure la sua 
teoria anticipa dì molto alcuni aspetti 
fondamentali della concezione attuale 
della Terra: non solo il moto dei con- 
tinenti, ma anche la deriva polare coi 



cambiamenti climatici che ne conse- 
guono e il significato della distribuzio- 
ne di antiche piante e animali. Nel suo 
lavoro vi sono anche parti che si sono 
poi dimostrate sbagliate, ma i punti 
fondamentali delle sue argomentazio- 
ni sono stati confermati. La sua teo- 
ria non resta semplicemente quella di 
un precursore dei concetti che oggi 
prevalgono, ma è quella del suo auten- 
tico progenitore. 

W/egener presentò per la prima volta 
le sue idee nell'ambiente scientifi- 
co nel 1912, ma tali idee hanno rice- 
vuto credito generale soltanto cinquan- 
tanni dopo. Quando infine le sue ve- 
dute sulla Terra sostituirono il model- 
lo precedente, negli anni sessanta, il 
cambiamento rappresentò una revisio- 
ne radicale di una dottrina ben stabi- 
lita, ed esso ebbe luogo soltanto per- 
ché nuovi dati, derivati dalle scoperte 
in geofisica e oceanografìa, lo rendeva- 
no obbligatorio, Nel frattempo la teo- 
ria di Wegener era stata quanto me- 
no trascurata, e spesso era stata trat- 
tata con noncuranza. Nel momento 
peggiore i sostenitori della deriva dei 
continenti venivano sprezzantemente 
liquidati come maniaci. Per capire que- 
sta reazione bisogna esaminare sia l'o- 
pera di Wegener che l'atteggiamento 
dei suoi contemporanei. Ricavò We- 
gener le sue conclusioni da dati atten- 
dibili e le sostenne con argomenti coe- 
renti? Oppure si limitò a formulare 
delle congetture e si trovò ad avere ra- 
gione per caso? Se i suoi ragionamen- 
ti erano plausibili, perché la sua opera 



fu avversata con tanta persistenza e 
determinazione? Mi proverò a rispon- 
dere a queste domande e in più cerche- 
rò di valutare che genere di uomo fos- 
se Wegener e quale fosse ti suo valore 
di scienziato, 

Wegener non aveva credenziali co- 
me geologo, Nato a Berlino nei 1880, 
figlio di un ministro evangelico, stu- 
diò alle Università di Heidelberg, 
Innsbruck e Berlino e ottenne il dot- 
torato in astronomia. Sua passione pre- 
dominante fu però la meteorologia. 

Tale sua passione fu ricompensata 
quando egli fu selezionato come me- 
teorologo per una spedizione dane- 
se nella Groenlandia nord -orientale. Al 
suo ritorno in Germania accettò un in- 
carico in meteorologia all'Università 
di Marburg ed entro pochi anni scrisse 
un importante testo sulla termodinami- 
ca dell'atmosfera. Nel 1912 partecipò 
a una seconda spedizione in Groen- 
landia, col danese IP. Koch. Questa 
spedizione comprendeva la più lunga 
traversata della calotta glaciale mai 
intrapresa; le osservazioni glaciologi- 
che e meteorologiche pubblicate riem- 
piono molti volumi. 

Nel 1913 Wegener sposò Else Kop- 
pen, figlia del meteorologo Wladimir 
Peter Koppen. Dopo la prima guerra 
mondiale (in cui Wegener combatté 
come ufficiale) sostituì il suocero alla 
direzione del Dipartimento di ricerche 
meteorologiche dell'Osserva torio mari- 
no di Amburgo, Nel 1924 accettò una 
cattedra di meteorologia e geofisica al- 
l'Università di Graz in Austria, dove 
trovò che i suoi colleghi mostravano 



Un antico su percoliti riente avrebbe ri uni lo tutte le grandi masse dì terra emersa del 
uh lini. L'illustratone al centro nella pagina a fianco illustra la ricostruzione di Wegener 
di questo supercontìnente, che egli per primo chiamò Pangea. Una versione più recen* 
te, illustrata in ba&so, differisce in alcuni dettagli nella posizione e nell'ori e otti mentii, 
ma conserva le caratteristiche principali della proposta iniziale di Wegener. Ambedue le 
carte si banano non sulle linee di costa dei continenti, ma sui bordi delle piattaforme 
continentali. Per confronto in alto è riportata una carta del mondo come Appare oggi. 



74 




maggior simpatia per i suoi interessi 
di ricerca di quanto non avessero fat- 
to i suoi colleghi di Amburgo. 

Wegener mori nel 1930 mentre gui- 
dava una terza spedizione in Groen- 
landia, probabilmente di un attacco 
cardiaco causato da sovra ftalica mento, 
I suoi necrologi elogiativi dicono che 
egli aveva ottenuto una notevole consi- 
derazione sia come meteorologo che 
come esploratore artico; altre fonti 
aggiungono che egli fu inoltre un or- 
ganizzatore e amministratore capace e 
un insegnante lucido e stimolante. La 
sua opera sulla deriva dei continenti, 
che sarà certamente la sua eredità per- 
manente, era rimasta dì interesse mar- 
ginale, sebbene l'avesse assorbito pro- 
fondamente* 

lYTon è certo come Wegener concepis- 
se per la prima volta l'idea che i 
continenti possono muoversi. Secon- 
do un racconto di dubbia autenticità 
ne ebbe l'ispirazione durante un viag- 
gio in Groenlandia, mentre osservava 
la fessurazione di un ghiacciaio (il pro- 
cesso che dà origine agli iceberg). Dai 
suoi scritti e da quelli dei suoi contem- 
poranei, tuttavia, sembra più probabi- 
le che egli sia giunto alla teoria nella 
stessa maniera in cui vi erano giunti i 
suoi predecessori: notando su una car- 
ta geografica la complementarietà del- 
le linee di costa dell'oceano Atlantico. 
Secondo lo stesso Wegener l'idea gli 
venne per la prima volta nel 1910, ma 
un contemporaneo che lo aveva co- 
nosciuto da studente sostiene che egli 
si era interessato a questo argomen- 
to fin dal 1903. Sia che questa idea 
sia stata maturata per un decennio 
o per soli due anni, essa fu presen- 
tata pubblicamente per la prima volta 
nel gennaio 1912 ìn una conferenza 
alla Associazione geologica tedesca a 
Francoforte sul Meno. Le prime re- 
lazioni pubblicate comparvero più tar- 
di, nello stesso anno, su due riviste 
tedesche. 

Nel 1912 le teorie prevalenti sulla 
formazione e l'evoluzione della Terra 
non potevano adattarsi alla deriva dei 
continenti. I geologi e i geofilici cre- 
devano allora che la Terra si fosse 
formata allo stato fuso e che si stesse 
ancora solidificando e commendo. Du- 
rante questo processo gli elementi pe- 
santi, quali il ferro, sarebbero spro- 
fondati nel nucleo e i più leggeri, quali 
il silicio e l'alluminio, sarebbero risa- 
liti alla superfìcie pzr dar luogo a una 
crosta rigida, 

Alla maggior parte dei geologi del- 
l'epoca sembrava che questo modello 
riuscisse molto bene a spiegare i tratti 
principali della superficie terrestre. Le 
catene montuose erano prodotte per 



compressione alla superficie durante la 
contrazione, proprio come le rughe che 
si formano sulla buccia di una meta 
che si asciuga e si contrae. Su scala più 
vasta la pressione causata dalla com- 
pressione, applicata a grandi struttu- 
re arcuate, causava il crollo e la sub- 
sidenza di alcune regioni alla superfi- 
cie, creando cosi i bacini oceanici, men- 
tre altre zone seguitavano a emergere 
come continenti. I movimenti vertica- 
li della crosta venivano considerati in- 
teramente plausibili, mentre venivano 
esclusi i movimenti paralleli alla su- 
perfìcie. Così i continenti e t bacini 
oceanici erano, alla lunga, intercam- 
biabili; alcune aree continentali spro- 
fondavano più rapidamente delle terre 
adiacenti e venivano inondate dal ma- 
re; contemporaneamente alcune parti 
del fondo oceanico si sollevavano fino 
a diventare terre emerse. 

La somiglianza o l'identità di nume- 
rose piante e animali fossili su conti- 
nenti lontani veniva spiegata ammet- 
tendo resistenza di ponti di terraferma 
che avevano collegato le masse conti- 
nentali ed erano poi affondati fino al 
livello del fondo oceanico. La stratifi- 
cazione dei depositi sedimentari par- 
lava di successive trasgressioni e regres- 
sioni del mare sui continenti. Le re- 
gressioni potevano venire attribuite al- 
la subsidenza dei bacini oceanici e le 
trasgressioni al parziale riempimento 
dei bacini con sedimenti erosi dai con- 
tinenti. Più o meno al tempo in cui 
Wegener elaborava la sua teoria della 
deriva dei continenti venne proposta 
un'elaborazione del punto dì vista tra- 
dizionale, secondo la quale i movimen- 
ti verticali della crosta sono regolati 
dalTisostasia: il concetto è che tut- 
ti gli etementi del sistema sono in equi- 
librio idrodinamico. Così i continenti, 
essendo meno densi dello strato sotto- 
stante, galleggiano più in alto dei fondi 
oceanici. 

W/cgener individuò un certo numero 
dì difetti e contraddizioni nel mo- 
dello della Terra che si contrae, Inol- 
tre parecchie caratteristiche importan- 
ti della superficie terrestre non veni- 
vano affatto spiegate dal modello, a 
meno che non venissero considerate 
come prodotte da coincidenze. La più 
ovvia di queste caratteristiche è ia cor- 
rispondenza delle coste atlantiche del- 
l'Africa e del Sudamerica. (Nel dise- 
gnare questa corrispondenza Wegener 
non adoperò la vera e propria linea dì 
costa, ma il bordo della piattaforma 
continentale, che è un limite più signifi- 
cativo; nelle ricostruzioni moderne si 
usa lo stesso metodo.) Un'altra anoma- 
lia si ha nella distribuzione delie cate- 
ne montuose, che sostanzialmente si 



limitano a cinture strette e curvilinee, 
mentre se si fossero prodotte per la 
contrazione del globo dovrebbero es- 
sere distribuite uniformemente su tutta 
la sua superficie, proprio come le ru- 
ghe su una mela secca. 

Egli scopri un'altra caratteristica sin- 
golare dall'analisi statistica della to- 
pografìa terrestre. In base ai calcoli 
dell'area totale della superficie terre- 
stre, Wegener trovò che una gran- 
de percentuale della crosta terrestre 
è a due diversi livelli. Uno corri- 
sponde alla superfìcie dei continen- 
ti e l'altro al fondo dei mari (si ve- 
dono le ìllusirazioni alle pagine 80 
e 81), È logico aspettarsi una distri- 
buzione simile se la crosta è compo- 
sta di due strati, quello superiore di 
rocce più leggere, quali i graniti, e 
quello inferiore di basalto, gabbro o pe- 
ndolile, che dovrebbero formare an- 
che i fondi oceanici. Questa interpreta- 
zione è rafforzata anche dalla misura 
delle variazioni locali della gravità ter- 
restre. Non è invece compatibile con 
un modello della crosta in cui le varia- 
zioni in elevazione derivano da solle- 
vamenti e subsidenze casuali; in que- 
sto caso ci sì dovrebbe aspettare una 
gaussiana, cioè una distribuzione del- 
le elevazioni a forma di campana cen- 
trata su un singolo valor medio del li- 
vello. 

Wegener trovò sostegno per le sue 
idee anche nei fossili e in certe carat- 
teristiche -geologiche tipiche che sem- 
bravano tagliare ì margini continenta- 
li. Fra tutta la documentazione fossi- 
le i rettili forniscono un ottimo esem- 
pio. In Brasile e in Sudafrica, e in nes- 
sun altro luogo al mondo, si trovano 
dei fossili di Mesasaurus, un piccolo 
rettile che visse verso la fine dell'era 
paleozoica, circa 270 milioni di anni 
fa (si veda / fossi! i e ia deriva dei con- 
tinenti di A. Hallam, in « Le Scienze », 
n. 54, febbraio 1973)* Questa caratte- 
ristica distribuzione veniva spiegata tra- 
dizionalmente assumendo che un pon- 
te dì terraferma aveva collegato i due 
continenti ed era poi sprofondato. We- 
gener rifiutò questa spiegazione su ba- 
si geofisiche; essa violava infatti il prin- 
cipio deirisostasia, poiché il materiale 
del ponte doveva essere meno denso di 
quello del fondo oceanico e quindi non 
poteva affondarvi. L'unica alternativa 
ragionevole era che i continenti un 
tempo fossero stati uniti e si fossero 
quindi allontanati. 

L'evidenza geologica è di natura si- 
mile. Per esempio sia in Africa che in 
Sudamerica, si trovano grandi blocchi 
di rocce particolarmente antiche; se si 
riportano insieme i continenti nella po- 
sizione giusta i blocchi coincidono per- 
fettamente {si veda VUlustrazione nella 



pagina 79), Lo stesso Wegener rico- 
nobbe la portata della scoperta e co- 
sì la descrisse: &È come se dovessi- 
mo rimettere insieme i pezzi strappati 
di un giornale in base ai loro contornì 
e poi controllare se le righe dì stampa 
dei pezzi vicini si collegano. Se è così 
non resta che concludere che ì pezzi 
erano effettivamente uniti in questo 
modo. Se avessimo a disposizione sol- 
tanto una riga per eseguire questo con- 
trollo, avremmo ancora una buona 
probabilità che la ricostruzione sia va- 
lida, ma se si hanno n righe, questa 
probabilità viene elevata alla potenza 
/i-esìma ». 

Dobbiamo ancora accennare ad altri 
dati sperimentali su cui Wegener sì 
basò. Alcune osservazioni geodetiche 
eseguite agli inizi del secolo XX sem- 
brarono indicare che la Groenlandia si 
muoveva verso ovest, allontanandosi 
dall'Europa a una velocità misurabile. 
Tale movimento avrebbe potuto co- 
stituire una convalida diretta delia de- 
riva dei continenti, ma non è stato con- 
fermato da misure recenti che im- 
piegavano tecniche più accurate. 

Allo scopo di risolvere queste con- 
traddizioni Wegener formulò una teo- 
ria generale sull'origine éz\ continenti. 
Nella sua ricostruzione della storia ter- 
restre tutte le terre emerse del glo- 
bo erano unite in origine in un unico 
supercontinente primordiale, che egli 
chiamò Pangea (si veda l'illustrazione 
a pagina 75), Pubblicò i suoi dati e te 
sue conclusioni nel 1915, in un libro 
intitolato Die Entstehung der Kon fi- 
nente imd Ozeane (L'orìgine dei con- 
tinenti e degli oceani). 

Le basi geofìsiche della teoria dì 
Wegener erano in stretto rapporto col 
principio dell'isostasia, Ambedue assu- 
mono infatti che il substrato sottostan- 
te ai continenti si comporta come un 
fluido altamente viscoso: Wegener inol- 
tre suppose che se una massa rocciosa 
sì può muovere verticalmente in questo 
fluido, essa dovrebbe essere in grado 
dì muoversi anche orizzontalmente, am- 
mettendo soltanto che venga applica- 
ta una forza abbastanza grande. A di- 
mostrazione che tali forze esìstono egli 
citò compressioni orizzontali degli stra- 
ti piegati nelle catene montuose. C'è 
un'altra prova elegante della natura 
fluida del materiale sottostante: la Ter- 
ra è una sfera schiacciata, che si gon- 
fia leggermente all'equatore, e Tenti- 
la del rigonfiamento è esattamente 
quella che ci si aspetterebbe per una 
sfera dì un fluido perfetto ruotante al- 
la stessa velocità. Essa è quindi un 
fluido dì natura particolare: a sforzi 
rapidi, come quelli di un terremoto, 
reagisce come un solido elastico, men- 



tre le sue caratteristiche fluide si pos- 
sono osservare sui perìodi molto più 
lunghi del tempo geologico. Il suo com- 
portamento è analogo a quello della 
pece, un materiale che si spezza sotto 
un colpo di martello, ma fluisce plasti- 



camente per il suo stesso peso, e cioè 
sotto la forza di gravità, più debole, 
ma persistente- 

Dopo la prima guerra mondiale We- 
gener riunì i suoi due principali inte- 
ressi studiando, insieme a Kòppen, i 




Wegener sfidò la teoria della struttura terrestre sostenuta dalla maggioranza dei geologi 
all'inizio del XX secolo. Secondo le vedute tradizionali ia) i continenti erano fissi al 
loro posto e i movimenti laterali erano impossibili. In certe versioni della teoria i moli 
verticali della erosta, come lo sprofondamento dei ponti dì terraferma, erano consentiti, 
in altre venivano rifiutati in quanto cozzavano contro il principio deirisostasia, secondo 
il quale i continenti galleggiano ìn equilibrio idrostatico su un substrato dì materiale più 
denso. Secondo l'ipotesi di Wegener ibi i continenti migrano galleggiando sul substrato, 
che si comporta come un fluido molto viscoso* Egli suggerì che essi vengono mossi da 
forze connesse alia rotazione terrestre, ma quesf idea venne presto aspramente criticata e 
abbandonata. Secondo la teoria moderna (ci, i conti ne nti vengono trasportati passi va* 
mente come passeggeri su grandi zolle rigide. Le zolle vengono allontanate luna dal* 
Taltra là dove sgorga nuovo materiale dal mantello che forma poi nuovo fondo oceanico- 



76 



77 



cambiamenti nei clima mondiale attra- 
verso i tempi geologici. Cartografando 
la distribuzione di certe specie di roc- 
ce sedimentarie, egli fu in grado di 
ricavare la posizione dei poli e dell'e- 
quatore nei tempi passati. I risultati 
più impressionanti sono quelli che egli 
ottenne per i periodi Permico e Carbo- 
nìfero, circa 300 milioni di anni fa {si 
veda IW usi razione a pagina 82). La 
posizione del polo Sud veniva determi- 
nata dalla disposizione dei letti di ar- 



gille non stratificate, detti tiltiti, che 
si sono formati durante il movimen- 
to dei ghiacciai- Nella ricostruzione di 
Wegener della Pangea il polo sud era 
appena a est dell'attuale Sudafrica e al- 
l'interno dell'antica Antartide. 

A novanta gradi dal polo Wegener 
trovò abbondanti prove di una zona 
equatoriale umida. Queste prove con- 
sistono in vasti depositi di carbone che 
si estendono dalla parte orientale degli 
Stati Uniti alla Cina; le piante fossili 



che si possono identificare nei carbo- 
ni sono di tipo tropicale. Altri indica- 
tori climatici fra le rocce sedimentarie 
sono il sale e le sabbie deposte dai ven- 
ti, che suggeriscono la presenza di an- 
tichi deserti. In passato come oggi i 
deserti si formavano specialmente nel- 
le zone dei venti costanti ai due lati 
dell'equatore. Nell'attuale emisfero set- 
tentrionale i carboni del periodo Car- 
bonifero sono seguiti, ùi strati più re- 
centi, da depositi di sale e dune sab- 




La rottura del Pangea e la formazione dei continenti moderni 
venne deseri ita da Wegener in due fasi t i continenti restavano 
tulli vicini fino all'Eocene, circa cinquanta milioni di anni fa 

(carta superiorel Ancora all'inizio dell'era quaternaria, circa 



due milioni di anni fa, il Su da inerica e l'Antartide erano colle* 
gali da un istmo (carta inferi ore. I ricercatori moderni hanno 
riveduto notevolmente la sequenza temporale di Wegener. La 
rottura in realtà ebbe inizio circa duecento milioni di anni fa. 



bìose, che Wegener interpretò come 
segno di una significativa migrazione a 
sud della posizione dell'equatore. Que- 
sto movimento fu confermato da un 
corrispondente spostamento a sud-est 
del centro principale dei depositi dì til- 
liti f il che significa che anche il polo 
si era spostato in quella direzione. 

L'ultima edizione de L'origine dei 
continenti e degli oceani dedicava un 
capitolo agli antichi cluni e contene- 
va una estesa discussione della deriva 
polare. Il moto dei poli è un fenomeno 
completamente diverso dalla deriva dei 
continenti, ma è impossibile interpre- 
tare coerentemente la distribuzione del- 
le tilliti e dei depositi di carbone e dì 
sabbia a meno che i continenti ven- 
gano rimessi insieme più o meno co- 
me aveva proposto Wegener, 

L'ultima edizione contiene anche li- 
na documentazione più completa, ri- 
spetto alle edizioni precedenti, sulle 
somiglianze nella geologia dei conti- 
nenti meridionali, e ciò era dovuto a 
un produttivo scambio di idee Fra We- 
gener e il geologo sudafricano Alexan- 
der L. du Toit. Gli argomenti geofili- 
ci fondamentali, però, rimangono no- 
tevolmente simili a quelli proposti da 
Wegener nel suo primo lavoro, scritto 
quasi venf anni prima. 

T a reazione iniziale del mondo scien- 
tifico all'ipotesi di Wegener non 
fu uniformemente ostile, ma nel mi- 
gliore dei casi fu mista. Alla sua prima 
conferenza a Francoforte sui Meno al- 
cuni geologi furono indignati: a Mar- 
burgo pochi giorni dopo, sembra che 
invece l'auditorio fosse più favorevole. 
In seguito alle prime pubblicazioni pa- 
recchi famosi geologi tedeschi dichia- 
rarono la loro opposizione allo a spo- 
stamento dei continenti » (traduzione 
più accurata di « deriva » del termine 
usato da Wegener, Verschiebung). Un 
certo numero di geofìsici, d'altra par- 
te, espressero la loro approvazione al 
concetto, In effetti nel 3921 Wegener 
poteva affermare dì non conoscere al- 
cun geoftstco che si opponesse air ipo- 
tesi della deriva. 

Non sembra che le prime pubblica- 
zioni, compresa la prima edizione de 
L'origine dei continenti e de gii oceani, 
siano state lette molto fuori della Ger- 
mania: fu soltanto quando la terza edi- 
zione, pubblicata nel 1922, fu tradot- 
ta in diverse altre lingue, compreso 
l'inglese, due anni dopo, che l'ipote- 
si di Wegener trovò un uditorio inter- 
nazionale. Come in Germania, la sua 
opera ebbe inizialmente un'accoglienza 
abbastanza buona o almeno non ven- 
ne lasciata cadere completamente. Se- 
condo Ì rendiconti pubblicati, a un con- 
vegno della Associazione britannica 




Particolari formazioni rocciose, che formano fasce contìnue dal Sudamerica all'Afri- 
ca accostate, forniscono l'evidenza geologica che i continenti formavano un tempo 
un'unica massa. Le zone in grigio scuro sono antichi blocchi (* fratoni 2>); le zone in 
grigio chiaro sono aree con rocce un po' più giovani. Wegener considerò che delle con* 
tinnita come queste sono delle buone prove della teoria della deriva dei continenti. 



per l'avanzamento della scienza tenuto 
nel 1922 T la discussione sulla deriva dei 
continenti fu « viva, ma inconcluden- 
te ». Come è facile aspettarsi, molti 
erano scettici, ma l'accoglienza gene- 
rale riservata alla teoria era favorevo- 
le. Più o meno in quel momento pa- 
recchi celebri geologi di ambedue le 
sponde dell'Atlantico si dichiararono 
favorevoli alla teoria. 

L'antagonismo irragionevole e osti- 
nato alle idee di Wegener, che doveva 
diventare l'ortodossia della geofìsica 
fino agli anni sessanta, iniziò a svi- 
lupparsi verso la metà degli anni venti. 
Due eventi provocarono questo inaspri- 
mento delle resistenze: tino fu la pub- 
blicazione dt un trattato intitolato La 
Terra, di Harold JefFreys dell'Universi- 
tà di Cambridge; e l'altro fu un sim- 
posio dell' Associazione americana dei 
geologi del petrolio, tenuto nel 1928, 

JefTreys attaccò la teoria di Wegener 
in quello che era forse il suo punto 
più debole; la natura delle forze a cui 
Wegener attribuiva il moto dei conti- 
nenti, Wegener aveva scritto che la 
deriva della Americhe verso ovest si 
poteva spiegare come conseguenza del- 
le maree nella crosta terrestre: egli 
aveva chiamato Poifiucht, cioè «fuga 
dai poli», la forza responsabile della 
migrazione dell'India verso il nord e 



nelle catene montuose alpina e hima- 
layana. Jeffreys fu in grado di dimo- 
strare mediante semplici calcoli che la 
Terra è di gran lunga troppo resistente 
perché tali forze possano deformarla 
anche leggermente. Se così non fosse 
le catene montuose crollerebbero sot- 
to il loro stesso peso e il fondo ocea- 
nico sarebbe perfettamente piatto, Se 
le forze dt marea fossero abbastanza 
intense da muovere i contenenti verso 
ovest, esse sarebbero anche abbastanza 
grandi da fermare la rotazione terre- 
stre nel giro di un anno. 

Queste obiezioni sono decisive, e il 
meccanismo proposto da Wegener è 
stato abbandonato da lungo tempo, (La 
teoria moderna attribuisce il movimen- 
to dell'espansione dai fondi oceanici 
lungo un sistema di dorsali medio ocea- 
niche, dove rocce fuse sgorgano dal- 
l'interno della Terra.) Oggi tuttavia 
ci rendiamo conto che Jeffreys non 
aveva fatto altro che dimostrare Tina- 
degù a te zza delle ipotetiche forze mo- 
trici, senza rifiutare la teoria; ave- 
va semplicemente ignorato la mag- 
gior parte dei dati empirici che co- 
stituivano la parte più sostanziale de- 
gli argomenti di Wegener, Jeffreys ave* 
va liquidato la deriva dei poli soste- 
nendo che era geofìsìcamente impos- 
sibile. 



78 



79 



5 
4 
3 
2 

I 1 

^ LIVELLO 
O DEL 

=! MARE 

X 

o -1 



o 



l 



-2 
-3 
-4 
-5 
-6 



\ X 

"V^i~ — 

N ^ . — _ __ 

, ^^» wm . m *" "" , . 



4 5 6 

FREQUENZA (PER CENTO) 



10 



L'analisi statistica delle elevazioni della superficie terrestre fornì a Wegener un argo- 
mento a sostegno della sua ipotesi. Se le car alter isti che topografiche $\ sono formate per 
sollevamenti e subsidenze casuali, ri si aspetterebbe una distribuzione casuale (gaus- 
siana) centrata sulla elevazione media latria in colore). Invece si hanno principalmente 
due livelli preferenziali [curva in grigio h Uno, prossimo al livello dei mari* rappre- 
senta l'elevazione media delle piattaforme continentali, l'altro quella dei fondi oceanici. 



Fra i partecipanti al simposio del- 
l'Associazione americana dei geologi 
del petrolio, la maggioranza era ostile, 
in vari gradi, alla teoria di Wegener; 
solo uno era decisamente favorevole. I 
rendiconti del simposio sono principal- 
mente un coro di critiche, 1 relatori so- 
stenevano che rappareme coinciden- 
za dei profili dei continenti atlantici 
era imprecisa e non teneva conto dei 
movimenti verticali della crosta. Le 
formazioni rocciose simili sulle due 
sponde dell'oceano, dopo tutto, non 
erano in stretti rapporti, e in ogni ca- 
so le somiglianze attuali non implicava- 
no necessariamente la contiguità nel 
passato. Gli antichi animali potevano 
essersi spostati attraverso ponti di ter- 
raferma. Le tiliiti de! Carbonìfero e 
del Permico del Sudafrica e di altre 
zone probabilmente non erano glacia- 
li e probabilmente i carboni dell'emi- 
sfero settentrionale non erano tropi- 
cali; i dati per il moto della Groenlan- 
dia non erano decisivi. 

Altri oratori pretesero che la teoria 
risolvesse dei paradossi che essa ha 
affrontato soltanto nelle sue versioni 
più moderne, Essi chiedevano per esem- 
pio perché, se il continente americano 
si può muovere lateralmente spostan- 
do i fondi oceanici, esso si è arriccia- 
to sul bordo occidentale, formando k 
catene montuose delie cordigliere. La 
forza compressiva che aveva formato 
queste montagne non suggeriva forse 
una notevole resistenza da parte del 
fondo oceanico, supposto fluido? E 



ancora, perché il Pangea è rimasto in- 
tatto per la maggior parte delia storia 
della Terra, e poi si e frantumato im- 
provvisamente nel giro di poche decine 
di milioni di anni? 

Infine, oltre a mettere in dubbio l'in- 
terpretazione e le conclusioni di Wege- 
ner, alcuni partecipanti al simposio at- 
taccarono violentemente le sue creden- 
ziali e ì suoi metodi. Si comportava 
come un avvocato, sostenevano, che 
sceglie fra i fatti da presentare solo 
quelli che appoggiano la sua ipotesi. 
Egli « si prendeva delle libertà col no- 
stro globo #» « faceva un gioco senza 
regole restrittive, in cui non era trac- 
ciato alcun codice di condotta». 

Wegener non parti in battaglia per 
difendere le sue teorie da queste criti- 
che. Uomo ormai di mezza età, egli di- 
sponeva di un tempo limitato per la 
ricerca e non sì senti in grado di te- 
ner testa alla crescente ondata di pub- 
blicazioni; si contentò di lasciare il 
campo a ricercatori più giovani. 

rjopo la morte éi Wegener i geologi e 
i geofisici divennero ancora più 
ostili alla sua ricostruzione della sto- 
ria della Terra. Negli Stati Uniti la rea- 
zione fu particolarmente violenta; per 
un geologo americano esprimere sim- 
patia per l'idea della deriva dei conti- 
nenti significava giocarsi la carriera. 

Per ironia della sorte, non appena 
fu emesso il verdetto di condanna, la 
teoria fu notevolmente rafforzata dai 
contributi di du Toit e di Arthur Hol- 



mes, dell'Università di Edimburgo. Es- 
si eliminarono alcuni degli argomenti 
più deboli di Wegener, misero insieme 
altri dati a sostegno della teoria ed ela- 
borarono un meccanismo più plausi- 
bile per il movimento. Holmes suggerì 
che i continenti sono mossi dalle cor- 
renti convettive net mantello terrestre. 
La sua ipotesi non era completamente 
soddisfacente, ma superava con suc- 
cesso le critiche di JerTreys e dei suoi 
seguaci. Inoltre anticipava la spiega- 
zione moderna dei perché i continenlì 
si muovono. 

A posteriori, sapendo quanti aspetti 
della teoria di Wegener sono stati con- 
fermati negli ultimi ventanni, siamo in 
grado di apprezzare immediatamente i 
suoi risultati- Egli esaminava critica- 
mente un modello della Terra accet- 
tato quasi universalmente. Quando vi 
scoprì delle debolezze e delle incoeren- 
ze ebbe tanto coraggio e spirito d'indi- 
pendenza da abbracciare un'alternativa 
radicale. Inoltre le sue conoscenze era- 
no così vaste da permettergli di anda- 
re in cerca e di valutare criticamente 
nuovi dati di numerose discipline. Egli 
applicò le stesse qualità mentali alla 
spiegazione degli antichi climi e della 
deriva dei poli. 

11 rigore intellettuale che Wegener 
portò nella sua opera è illustrato dai 
suoi stessi scritti e testimoniato dal- 
le parole di coloro che lo conobbero be- 
ne. In una lettera a Koppen scritta nel 
1911 Wegener difendeva i suoi punti 
di vista sulla deriva dei continenti; Ja 
lettera è riprodotta nella biografìa di 
Wegener scritta dalla sua vedova. 

« Lei considera il continente primor- 
diale come un prodotto della mia fan- 
tasia, ma è solo un problema di inter- 
pretazione dei dati. Io sono giunto a 
questa idea in base al fatto che ìe li- 
nee di costa combaciano, ma le prò 
ve devono venire da osservazioni geo- 
logiche. Esse ci obbligano ad ammet- 
tere, per esempio, un legame di terre 
emerse fra il Sudarnerica e l'Africa. 
Questo si può spiegare in due modi: 
lo sprofondamento di un continente, 
che li collegava, o la separazione. In 
precedenza, per il principio di perma- 
nenza, non dimostrato, è stato consi- 
derato soltanto iì primo, e la seconda 
possibilità è stata ignorata; ma la mo- 
derna teorìa deìTisostasia e, più in ge- 
nerale, le nostre idee geofìsiche corren- 
ti, si oppongono allo sprofondamento 
di un continente, perché esso è più 
leggero del materiale su cui poggia. 
Perciò siamo obbligati a considerare 
l'interpretazione alternativa, E se ora 
troviamo molte semplificazioni sorpren- 
denti, e se cominciamo almeno a dare 
un senso reale a un'intera messe di dati 
geologici, cosa dovremmo aspettare 



per gettar via i vecchi concetti? Forse 
ciò è rivoluzionario? Non credo che 
le vecchie idee abbiano più di un de- 
cennio dì vita. Attualmente la nozione 
di isostasia non è ancora stata elabo- 
rata completamente; quando lo sarà, 
le contraddizioni implicite nel vecchio 
modello appariranno in piena luce». 
Ciò, evidentemente, sembrava molto 
ovvio a Wegener, ma è chiaro che egli 
sottovalutava la tenacia di chi restava 
ancorato ai vecchi concetti. 

Il successo di Wegener nel costruire 
una teorìa sistematica della storia del- 
la Terra partendo da osservazioni spar- 
se e apparentemente non collegate po- 
trebbe essere attribuito alla larghez- 
za nel modo di affrontare il problema, 
e forse anche al fatto che egli non 
era uno specialista. Si può avere un 
chiarimento sul suo metodo neiraffron- 
tare i problemi scientifici leggendo un 
necrologio scritto da Hans Benndorf, 
professore dì fisica e collega di Wege- 
ner a Graz. « Wegener acquisiva le sue 



conoscenze principalmente in un modo 
intuitivo, mai, o assai di rado, dedu- 
cendole da formule e in questo caso es- 
se dovevano essere molto semplici. Se 
poi aveva a che fare con problemi ri- 
guardanti la fìsica, cioè un campo lon- 
tano da quello di cui era esperto, rima- 
nevo spesso sbalordito dalla precisione 
dei suoi giudizi. Con che facilità, con 
quale senso dei punti importanti egli si 
districava attraverso i più complicati 
lavori dei teorici! Spesso, dopo una 
lunga pausa di riflessione, diceva: "Io 
credo questo e questo*', e la maggior 
parte delle volte aveva ragione, come 
noi avremmo stabilito parecchi giorni 
dopo, in seguito a un'analisi rigorosa. 
Wegener possedeva un senso per le 
cose significative che sbagliava di rado». 
Le affermazioni di Benndorf sul me- 
todo dì Wegener sono confermate dal- 
le affermazioni di Wilhelm Max Wundt, 
il quale conobbe Wegener quando era 
studente a Berlino: <n Alfred Wege- 
ner si preparava ad affrontare i suoi 



problemi scientifici con delle capacità 
normalissime in matematica, fisica e 
nelle altre scienze naturali. Mai, in 
tutta la sua vita, egli fu restio ad am- 
mettere questo fatto. Tuttavia egli 
aveva la capacità di applicare queste 
doti con grande volontà e cosciente 
determinazione. Aveva una straordi- 
naria capacità di osservazione, una ca- 
pacità di capire cosa è contemporanea- 
mente semplice e importante e cosa 
si può sperare che porti dei risultati. 
Oltre a ciò possedeva una logica rigo- 
rosa, che gli permetteva di mettere giu- 
stamente insieme tutto ciò che riguar- 
dava le sue idee ». 

C e Wegener era realmente lo scienzia- 
to abile e intelligente descritto dai 
suoi contemporanei e se le sue conclu- 
sioni erano ben radicate m fatti e ra- 
gionamenti, nasce un problema imme- 
diato; perché l'opposizione alle sue 
idee fu così forte, vasta e persistente? 
Una spiegazione possibile è che la 



2 
Q 






NT 

5 

UJ 



9 








8 








7 








6 








5 








4 n 






3 








2 








1 



-1 




^--..^PIATTAFORMA CONTINENTALE 


LIVELLO DEL MARE 






-2 














^v ELEVAZIONE MEDIA DELLA SUPERFICIE TERRESTRE (—2 44 CHILOMETRI) 


-3 




-4 






^""""--------__£IATTAFORMA OCEANICA 


-5 








-6 








-7 








-8 








-9 








10 








-11 

-12 




l ■ 


1 ( L 



250 



500 750 

AREA {MILIONI DI CHILOMETRI QUADRATI) 



1000 



1250 



La distribuzione delle elevazioni, se viene correlata all'area del- 
la superfìcie terrestre* conferma che la crosta ha due livelli fon- 
damentali. Circa 800 milioni dì chilometri quadrati, sui circa 



1300 milioni della superfìcie terrestre, appartengono a piattafor- 
me continentali o piattaforme oceaniche* Questa distribuzione 
è in accordo col modello fornito dalla teoria di Wegener, 



80 



81 



teoria di Wegener era « prematura » 
per i tempi in cui egli la presentò. Gun- 
ther S. Stenl, dell'Università di Berke- 
ley» in California, sostiene che un'idea 
va considerata prematura se non può 
essere collegata da una serie dì passi 
semplici e logici alla conoscenza cano- 
nica, cioè generalmente accettata, di 
quel tempo. Un principio simile, espres- 



so da Michael Polanyi, uno studioso 
inglese di filosofìa e sociologia della 
scienza, sostiene che nella scienza ci 
dev'essere sempre un'opinione preva- 
lente, sulla natura delle cose, alla qua- 
le va confrontata la validità di tutte 
le asserzioni. Ogni osservazione che 
sembra contraddire il punto di vista 
ben stabilito sulle cose va preliminar- 



mente giudicata non valida e accanto- 
nata, nella speranza che in seguito es- 
sa si riveli falsa o irrilevante. Questa 
interpretazione di come procede la 
scienza suggerisce che i geologi e i 
geofilici dovevano venire sommersi dai 
dati, come avvenne negli anni sessanta, 
prima che si decìdessero ad abbando- 
nare la dottrina ben stabilita dei con- 




O GHIACCI OSALE 

• CARBONE A GESSO 
■ ARENARIA DESERTICA 



La deriva dei poli venne proposta da Wegener per spiegare la 
distribuzione degli antichi climi. Certi tipi dì carbone sono una 
prova di clima tropicale; le tilliti, che segnalano le glaciazioni 
di clima polare e i depositi di sale, di gesso e le arenarie deser* 
ti eh e sono una prova di clima arido, I simboli usali per la carta 
vengono spiegati nella legenda a sinistra; inoltre le zone aride, 
caratteristiche delle latitudini con venti costanti^ sono rappreseli* 



tate in grigio. La carta superiore mostra la ricostruzione di We- 
gener per il Carbonifero, circa 300 milioni di anni fa; la carta 
inferiore è per il periodo Permico, circa 230 milioni di anni fa, 
(La distorsione dell'equatore è provocata daH tipo di proiezione 
geografica impiegata.) I movimenti dei continenti e dei poli 
non sono correlati, ma una rico struscione coerente si può fa- 
re solo rimettendo insieme i continenti come fece Wegener. 



82 



tinentì stazionari. Le innovazioni di 
Wegener, proprio perché erano inno- 
vatrici, dovevano essere ibernate finché 
da esse non potesse sorgere una nuova 
ortodossia- 

Quasi certamente c'è del vero in 
questa interpretazione, e bisogna con- 
vincersi che il rifiuto dell'opera di We- 
gener era una circostanza necessaria 
al progresso ordinato della scienza; cio- 
nonostante questa analisi non è del 
tutto convincente. Potrebbe spiegare 
l'indifferenza alla teoria della deriva 
dei continenti, ma non l'atteggiamento 
di tanti scienziati che la relegarono nel 
regno della fantasia* E non spiega nep- 
pure perché il modello tradizionale del- 
la Terra venne conservato anche dopo 
che Wegener ebbe dimostrato che vi 
erano delle contraddizioni, nonostan- 
te queste contraddizioni non venissero 
mai risolte. I paleontologi continuaro- 
no a basarsi su misteriosi ponti di ter- 
raferma, per esempio, mentre contem- 
poraneamente i geofisici, che avevano 
adottato ìl principio dell'isostasia, in- 
sistevano che lo sprofondamento di tali 
ponti era impossibile. È stato sugge- 
rito che l'ostacolo principale che im- 
pediva che la deriva dei continenti ve- 
nisse accettata era la mancanza dì una 
forza motrice plausibile, dopo che Jef- 
freys aveva rifiutato quella proposta 
inizialmente da Wegener. Eppure, se 
è così, perché la teorìa di Holmes del- 
le correnti convettive ricevette così po- 
ca considerazione? Del resto la natu- 
ra del meccanismo che sposta i conti- 
nenti rimane incerta ancora oggi, ep- 
pure la tettonica a zolle si è così bene 
affermata che coloro che ne rifiutano 
i principi fondamentali vengono dì so- 
lito trattati da reazionari. 

Forse la lunga gestazione della teo- 
ria di Wegener può venire spiegata me- 
glio come una conseguenza dell'iner- 
zia. Al simposio del 1928 dell'Associa- 
zione americana dei geologi del petro- 
lio sembra che un geologo abbia det- 
to: «Se dobbiamo credere all'ipotesi 
dì Wegener, dobbiamo dimenticare tut- 
to quello che abbiamo imparato negli 
ultimi 70 anni e ricominciare tutto da 
capo ». Bisogna ancora ricordare che 
per i geologi Wegener era un outsider; 
essi devono averlo considerato un di- 
lettante Oggi, ovviamente, et rendia- 
mo conto che la sua posizione era per 
lui un vantaggio, dato che non aveva 
niente da guadagnare a conservare il 
punto di vista tradizionale. Inoltre ci 
rendiamo conto che in fondo egli non 
era affatto un dilettante, ma un ricer- 
catore interdisciplinare di grande ta- 
lento e immaginazione, che si è certa- 
mente meritato un posto nel pantheon 
dei grandi scienziati. 




> di Cwduo di «uri 
fondtto ™ii i*» 

Fondi putrirti * ri*.r» L. It3.490.924 640 



TUTTE LE OPERAZIONI 
E I SERVIZI DI BANCA 

Credito Agrario 

Credito Fondiario 

Credito Industriale 

e all'Artigianato 

Monte di Credito su Pegno 

Servizi di Ricevitorie 

Esattorie e Tesorerie 



• Direzione Generale in Napoli 

« Rappresentanza della Direzione Generale 
in Roma 

• Delegazione del Servizio Estero 
in Roma 

• Oltre 500 Filiali in Italia 

• Filiali all'estero: Buenos Aires -New York 

• Rappresentanze aJT estero; 

Bruxelles * Buenos Aires - Francoforte s/M 
Lond ra • New York - Parigi ■ Zurigo 

• Rappresentanza per la Bulgaria: 
VITOCHA. Sofia 

• Ufficio Cambio permanente 

a bordo della mvn «Augustus» 



CORRISPONDENTI IN TUTTO IL MONDO 



83 



I coproliti dell'uomo 

Sono state rinvenute feci fossili umane che risalgono a un periodo che 
va da poche centinaia di anni a oltre 300 000 anni fa. La loro analisi 
ci fornisce preziose informazioni su dieta, ambiente e abitudini 

dì Valigiai M. Bryant jr* e Glenna Williams-Dean 



I reperti fossili umani sano pochi e 
di scarso rilievo, ma costituiscono 
una fonte di informazione sul com- 
portamento che è negata a coloro che 
studiano, per esempio, i fossili dei di- 
. n osa uri. Laddove le condizioni sono 
favorevoli alla conservazione di mate- 
riale organico gli archeologi spesso por- 
tano alla luce, negli insediamenti prei- 
storici o nelle loro vicinanze, feci uma- 
ne fossilizzate, l reperti di questo tipo, 
chiamati dai paleontologi coproliti, non 
sono infrequenti fra i resti di animali 
più antichi dell'uomo; alcune rocce se- 
dimentarie, in realtà, sono costituite 
in larga misura da pallottoline fecali dì 
animali marini. Questi antichi copro- 
liti, tuttavia, sono diventati pietra, il 
che rende praticamente imposssibiie 
analizzarne l'originario contenuto or- 
ganico. Invece, grazie alle tecniche 
di laboratorio messe a punto negli ul- 
timi dieci anni, è divenuto oggi pos- 
sìbile effettuare comunemente un'ana- 
lisi di questo tipo sui coproliti umani. 
L'analisi dei coproliti che risalgono a 
periodi che vanno dal paleolitico me- 
dio alla tarda preistoria fornisce agli 
studiosi informazioni notevolmente pre- 
cise sulle diete e le attività stagionali 
dei più antichi cacciatori e coltivatori 
del nuovo e del vecchio mondo. 

[1 ricercatore che effettua lo scavo 
può non essere in grado di distinguere 
tra i coproliti dell'uomo e quelli di 
altri animali, ma l'analisi di laborato- 
rio quale viene oggi praticata permet- 
te quasi sempre una corretta identifi- 
cazione. Il passo determinante del pro- 
cedimento, introdotto negli anni ses- 
santa dal compianto Eric O. Callen 
del Mac don a Id College in Canada, è 
rappresentato dalla immersione del 
campione in una soluzione di fosfato 
trisodieo. Nel Laboratorio di ricerche 
antropologiche dell' Università A, & M- 
del Texas, dove abbiamo compiuto la 



maggior parte del nostro lavoro, noi 
immergiamo il campione per almeno 
72 ore, Se il campione proviene da 
un mammifero onnivoro o carnivoro, 
il liquido in genere rimane trasparente; 
se si colora, assume una colorazione 
marrone chiara. Se il campione deriva 
da un mammifero erbivoro, il liquido 
è trasparente e talvolta giallastro. Se 
il campione è di origine umana, il li- 
quido è opaco e assume un colore mar- 
rone scuro o nero, A parte l'uomo, si 
conosce solo un mammifero, il coati 
delia famiglia dei procionidi, le cui feci 
danno luogo a una reazione chimica 
del genere. 

Se i risultati della reazione non so- 
no conclusivi, i passaggi successivi eli- 
minano quasi ogni dubbio. Il campio- 
ne viene passato attraverso un setac- 
cio che lascia filtrare tutte le particelle 
di diametro inferiore a 850 micron e 
poi attraverso un setaccio più fine che 
lascia passare particelle di diametro 
inferiore a 150 micron. In tutte e due 
queste fasi il materiale che residua 
viene lavato delicatamente con acqua 
distillata in modo che possano passare 
attraverso il vaglio anche quelle pic- 
cole particelle, come granuli di pol- 
line, che aderiscono ai detriti più gros- 
si. I residui che rimangono su entram- 
bi i setacci vengono asciugati e prepa- 
rati per Tesarne microscopico. La fra- 
zione liquida viene centrifugata per 
raccogliere granuli di polline, cristalli 
vegetali e qualsiasi altra particella essa 
contenga. 

Poiché la dieta umana è tipicamente 
costituita sia da materiale vegetale sia 
da materiale animale e poiché gli stes- 
seri umani da almeno mezzo milione 
di anni hanno imparato a cuocersi il 
cibo, i residui solidi ottenuti compren- 
dono materiali di origine molto va- 
ria. Insieme con pezzi di carbone do- 
vuti al processo di cottura possono 



esservi fibre vegetali, semi rotti o ma- 
cinati, peli e frammenti d'osso, gusci 
di noce o d'uovo, conchiglie di mollu- 
schi, penne e rivestimenti cintinosi di 
insetti. Alcuni di questi materiali pos- 
sono essere presenti anche in coproliti 
non umani, ma quando se ne trova una 
grande varietà il campione è quasi cer- 
tamente umano. Inoltre, se si consi- 
dera il contenuto in polline del cam- 
pione, la possibilità di confusione fra 
fonte umana e non umana può essere 
ulteriormente ridotta. 

In linea di principio è possibile rac- 
cogliere, da tali materiali, informazio- 
ni non solo sulle preferenze alimentari 
di particolari gruppi o individui, ma 
anche sullo stato di salute deirindivi- 
duo (presenza o assenza di parassiti), 
sulle tecniche di preparazione del ci- 
bo, sulle stagioni dell'anno in cui il 
sito era abitato e sulle condizioni am- 
bientali dell'epoca a cui il campione ri- 
sale. In pratica la maggior parte del- 
le informazioni concerne le preferen- 
ze alimentari e le attività stagionali. 
Per esempio, l'analisi del polline rive- 
la che circa 2800 anni orsono gli india- 
ni del Texas sudoccidentale raccoglie- 
vano e consumavano Ì fiori di nume- 
rose piante di zone desertiche e semi- 
desertiche. Più difficile da stabilire è 
se tali piante venivano succhiate o 
masticate per estrarne il nettare, o se 
ne facevano infusi, o se le mangiava- 
no in insalata; forse venivano consu- 
mate in tutti questi diversi modi. 

I semi hanno un guscio duro che re- 
siste alla digestione. Un guscio, o an- 
che un semplice frammento di guscio, 
ha in genere una forma o un tipo di 
superfìcie caratteristica che permette dì 
identificare la famiglia di piante, e in 
alcuni casi anche il genere o la specie 
da cui proviene. Un esempio di anali- 
si di frammenti di semi che ha gettato 
luce sulle antiche tecniche di prepara- 



86 





I granuli di palline di mesquite (Prosopis, a sinistrai e ili fico 
d'India (a destra) sono esempi di polline trasportato da infetti 
trovato in antichi e op rotiti. In queste microfotografie elettroniche 



i pollini risultano ingranditi rispettivamente 3100 e 1350 volte* 
Entrambi i granuli sono moderni; essi provengono dalla e olle - 
Eione di campioni dell'autore che serve da materiale di confronto. 




I pollini trasportati dal vento sono qui rappresentati da una 
tetra de di granuli dì polline di Typha (a sinistra) e da un gra- 
nulo di sorgo (a destra). Essi sono ingranditi rispettivamente 



4500 e di 2250 volte. Questo tipo di polline viene diffuso dal 
vento in determinate stagioni e chiunque prepari del cibo o 
beva acqua in quei periodi ha molla probabilità di ingerirne. 



87 




Le scaglie di pesce, tome quelle dei rettili, attraversano il canale ali* 
nientare inalterate. Questa scaglia di pesce sole, caratterizzata da un 
disegno ad anelli concentrici, e ingrandita 175 volle. Anche le penne 



non sono modificate dal processo digestivo; spesso la trama 
delle barbe identifica la specie di uccello a cui appartiene. 
Questo esemplare è una penna dì pollo ingrandita 550 volte. 



Spesso è possibile identificare piccole ossa, se esse non so- 
no troppo frammentate dalla masticazione. Questo osso di 
roditore, ingrandito 45 volte, proviene da un riparo di roc* 



eia del Texas. I peli degli animali, come le scaglie e le penne resisto» 
no alla digestione. Nella mi ero foto grafi a è visibile un disegno a scaglie 
ebe e caratteristico dei ruminanti. L'esemplare è ingrandito 1100 volte. 



/ione del cibo è rappresentato dallo 
studio di Catlen sui coproliti di Te- 
li uacàn, un sito messicano che abbrac- 
cia circa 12000 anni di preistoria del 
nuovo mondo Alcuni dei frammenti 
dì guscio di miglio raccolti da Caìlen 
rivelavano segni di frammentazione, il 
che ha dimostrato che erano stati trat- 
tati mediante schiacciamento. Altri 
frammenti, invece, risultarono divisi, 
segno che i semi non erano stati schiac- 
ciati bensì strofinati in su e in giù su 
un metate di pietra. 

Anche noi abbiamo ottenuto interes- 
santi informazioni sulle tecniche di pre- 
parazione del cibo da uno studio sui 
coproliti provenienti da un riparo di 
roccia del Texas sudoccidentale. Al- 
cuni frammenti di guscio di semi di 
cactus contenuti nei campioni di cin- 
que degli otto strati del sito hanno 
mostrato che i semi di cactus erano 
stati trattati, prima di essere mangiati, 
mediante schiacciamento o macinatu- 
ra. 1 gusci di semi e dì altre piante, in 
particolare quelli di miglio e cheno- 
pod iacee, erano carbonizzati, segno che 
non erano stati macinati, ma arrostiti. 
Molti gusci di semi contenuti nei co- 
proliti non sono rotti; quando un se- 
me non è apprezzato dì per sé come 
cibo, può essere tuttavia ingerito in- 



sieme alla frutta. Come risultato è sta- 
to possibile dimostrare che la dieta dei 
cacciatori e coltivatori preistorici di 
molti siti del nuovo mondo comprende- 
va elementi come peperoncini rossi, 
uva, pomodori, guava, more e meloni. 

"Tn tipo più sottile di informazione 

sulle abitudini alimentari, limitata 
alle regioni in cui l'acqua del terreno 
contiene molti minerali in soluzione, 
è fornito dal titolilo, o cristallo del- 
le piante. A differenza degli animali, 
le piante non possono eliminare le so- 
stanze inorganiche nei loro fluidi, Il 
calcio e il silicio che vengono assun- 
ti con l'acqua del terreno vengono de- 
positati nei tessuti della pianta in for- 
ma cristallina, per la maggior parte 
sotto forma di sali di calcio e biossido 
di silicio. La forma di un particolare 
cristallo non è in genere associata con 
una specie di pianta. Tuttavia, nell'e- 
saminare i titoliti di piante della stes- 
sa famiglia o genere che crescono nel 
Texas sudoccidentale, noi abbiamo tro- 
vato certi cristalli che hanno forme si- 
mili. Per esempio, i cristalli di ossa- 
lato di calcio che si osservano in quat- 
tro specie di fico d'India {Opuntìa) so- 
no all'apparenza molto simili. Vi è pe- 
rò un fitolito specifico della specie. Si 



tratta di un cristallo a forma romboi- 
dale che si trova solo nel tessuto di una 
specie di agave, V Agave teche guitta (si 
veda tilt astrazione a pagina 92). L'i- 
dentificazione di questi cristalli ci ha 
consentito di dimostrare che un certo 
numero d'individui tra gli indiani ar- 
caici che successivamente visitarono il 
riparo dì roccia nel Texas sudocciden- 
tale avevano sicuramente mangiato fi- 
chi dTndia e agavi, anche se i coproli- 
ti in cui Ì cristalli erano stati trovati 
non contenevano fibre, semi o polline 
identificabili di tali piante. 

Naturalmente si ottengono informa- 
zioni sia da materiali animali sia da 
materiali vegetali. Per esempio, in un 
sito del Nevada, la grotta Lovelock, 
Lewis K P Napton e O.A. Brunetti del- 
l'Uni versiti di California a Berkeley 
poterono identificare le varie specie dì 
uccelli acquatici mangiati dagli occu- 
panti per mezzo dì un'indagine sui 
frammenti di penne trovati nei copro- 
liti, Gli abitanti si erano nutriti di airo- 
ni, svassi, gallinelle d'acqua e oche. 
Nelle analisi da noi effettuate sul ma- 
teriale proveniente dal riparo di roccia 
del Texas, abbiamo identificato vari 
restì animali, tra cui frammenti di ca- 
vallette e altri insetti, spine e squame di 
pesce e ossa di piccoli mammìferi e ret- 



tili (si veda t'iti usi razione a pagina 93). 

Quando la preda era voluminosa, per 
esempio un cervo o un bisonte, la ma- 
cellazione e la cottura riducevano al 
minimo la possibilità di ingerire ossa o 
frammenti di osso* Quasi inevitabil- 
mente, tuttavia, alcuni peli rimanevano 
attaccati alla carne e venivano inghiot- 
titi. Abbiamo riconosciuto i peli di un 
piccolo mammifero, il topo dei campì, 
in alcuni coproliti del riparo di roc- 
cia e abbiamo persino recuperato ma- 
teriale animale apparentemente deterio- 
rabile come le larve dì insetti, 

C'è ancora un tipo di materiale ani- 
male che percorre tutto il canale ali- 
mentare rimanendo in larga misura 
inalterato: le scaglie dei pesci e dei 
rettili. Il separare le une dalle altre 
non presenta grandi difficoltà* Le sca- 
glie di pesce mostrano un disegno ad 
anelli dì crescita concentrici e sono ge- 
neralmente arrotondate. Le scaglie dei 
rettili non hanno anelli di crescita e 
sono spesso appuntite a un'estremità. 
In circostanze ideali, e disponendo di 
un'adeguata raccolta dì materiale di 
riferimento che serve da confronto, è 
possibile sapere qualcosa di più sul 
reperto e non solo se sì tratta di un 
pesce o di un rettile. Napton e un altro 
collega di Berkeley, Robert F. Heizer, 



sono stati capaci di identificare tre 
diverse specie dì pesce di cui si nutri- 
vano gli occupanti della grotta di Lo- 
velock. 

Occasionalmente, nel corso del rana- 
lisi dei coproliti, si trovano prove di 
infestazione parassitaria. Callen e T. 
W. M. Cameron hanno dimostrato la 
presenza di uova di tenia in campioni 
risalenti a 3-5000 anni fa provenienti da 
una grotta in Perù, Huaca Prieta, In 
altri campioni contenuti in uno strato 
di 10 000 anni fa della grotta Danger 
nello Utah, Gary F. Fry della Young- 
stown State University e Edwin En- 
glert jr. dell'Università dello Utah han- 
no trovato uova di un altro parassita 
intestinale, Tacantocefalo. I coproliti 
provenienti da Mesa Verde in Colora- 
do contenvano uova di ossiuri. Per 
quanto riguarda zecche, acari, pidoc- 
chi e pulci che infestano il pelo del 
corpo umano, le testimonianze etno- 
grafiche riguardanti il comportamento 
di spidocchiamento dell'uomo bastano 
a rendere poco sorprendente il ritrova- 
mento dei loro resti nei coproliti. Cal- 
len ha identificato zecche in campioni 
di uno strato di Tehuacan che risale a 
circa 6000 anni fa. Campioni prove- 
nienti da Mesa Verde e dalla Grotta 
Salata del Kentucky contengono aca- 



ri e quelli della grotta dello Utah con- 
tengono pidocchi e lendini. 

Soltanto negli ultimi decenni gli ar- 
cheologi hanno cominciato a rendersi 
conto dt quante informazioni si possa- 
no ottenere dall'analisi del polline, Co- 
me ben sanno i botanici, la membra- 
na esterna o esina del granulo di pol- 
line possiede una notevole stabilità chi- 
mica, e pertanto i granuli di polline 
interrati sono praticamente indistrut- 
tibili. Inoltre la morfologia della mem- 
brana è determinata geneticamente, sic- 
ché la forma dì un granulo di polline 
indica spesso da quale specie di piante 
esso proviene, o almeno da che gene- 
re o famiglia. A parte Tinformazione 
che la comune analisi del polline può 
fornire all'archeologo, i granuli dì pol- 
line, casualmente o deliberatamente in- 
geriti, attraversano il canale alimen- 
tare senza essere praticamente alterati. 
A 1 Posse rvaz ione al microscopio i gra- 
nuli di polline possono fornire altret- 
tante informazioni sulla dieta preisto- 
rica quanto qualsiasi altro materiale 
vegetale. La specie che il polline rap- 
presenta può indicare la stagione del- 
l'anno in cui un sito era occupato e 
anche fornire un quadro generale del- 
l'ambiente a quell'epoca. 

Vediamo ora che cosa ci ha rivelato 



88 



l'identificazione di polline e di altro 
materiale vegetale sulle attività degli 
uomini che vìssero nei ripari di roc- 
cia del Texas precedentemente men- 
zionati I eoproliti trovati in questo 
insediamento sono il risultato di un'oc- 



cupazione umana intermittente che co- 
prì un periodo di 1300 anni, da circa il 
500 a,C air 800 d.C Dai vari strati di 
occupazione sono stati recuperati in 
totale 43 campioni: tutti tranne nove 
contenevano polline. Uno dei primi 



compiti 1i chi analizza il polline consi- 
ste nel separare i granuli in tre classi: 
quelli che sono trasportati dal vento, 
quelli che sono trasportati dagli ani- 
mali (prevalentemente insetti) e quelli 
che provengono da piante che si auto- 



impollinano. (Alcune piante acquati- 
che liberano il loro polline sott'acqua, 
ma questi granuli in genere mancano 
di guscio e raramente si conservano; 
essi, quindi, non possono rientrare nel 
quadro di questa ricerca). 



I granuli di polline trasportati dal 
vento vengono prodotti in grande quan- 
tità. Per fare un esempio, si ritiene che 
le foreste di abete della Svezia centra- 
le e meridionale producano 75 000 ton- 
nellate di polline all'anno. Un'antera di 



una pianta di questo tipo può produrre 
sino a 70 000 granuli di polline e ra- 
ramente ne produce meno di IO 000. 
Nelle piante che vengono impollinate 
dagli insetti la produzione è inferiore, 
ed è di circa 1000 granuli per antera: 



POLLINE TRASPORTATI DAL VENTO 


POLLINI TRASPORTATI DAGLI INSETTI 


COMPOSITE 
A SPINE BREVI 


GRAMINACEE 


GRUPPO CHENO- 
PODIO-AMARANTO 


CELT1S 


QVERCUS 


PtNUS 


COMPOSITE A 
SPINE LUNGHE 


AGAVE 


LEUCAENA 


MESQUITE 


CACTUS 
(QPUNTtA TUNAì 


MAMWLLARIA 


SOTOL 


YUCCA 


STRATO 1 

OO 


O 
O 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


O 

o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


STRATO 3 

OOG 
GGG 
GOG 


OOO 

ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 

OOO 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


ooo 
ooo 
ooo 


STRATO A 

OOO 
OOG 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


oo 
oo 
oo 


• o 

• o 

• • 


STRATO 7 

GG 
GO 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 

oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


STRATO 8 

GG 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 

o 


STRATO 12 

GG 
GG 


oo 

GO 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


STRATO 17 

OGO 


o 

o 
o 


o 
o 
o 


o 
o 
o 


o 
o 


o 
o 
o 


o 
o 
o 


o 
o 


o 
o 


o 
o 
o 


o 
o 
o 


o 
o 
o 


o 
o 
o 


o 
o 
o 


LIVELLO 3 

OO 
GG 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


oo 
oo 


• o 

• o 


oo 
oo 



I principali pollini trovati in 34 dei coproliti portati alla luce 
in un riparo di roccia del Texas sudo ce i denta le provenivano da 
gruppi dì piante che producono polline che viene traspor- 



ti 



lato dal vento iti sinistra) e da otto gruppi di piante che pro- 
ducono polline che viene trasportato dagli insetti (a destra*. 
La presenza di grandi quantità di polline in parecchi campioni 



indica che gli indiani arcaici che visitavano periodicamente il 
É-ito ingerivano diverse specie di fiori succhiandole o mastican- 
dole per estrarne il nettare, facendone infuso o mangiandole in 



insalata. Soltanto in un campione un tipo di polline trasportato 
dal vento era presente insieme alla rispettiva pianta che era usa- 
ta come cibo; l'ingestione di questi pollini era spesso casuale. 



90 



91 




[ semi rinvenuti nei roproliti possono far identificare la pianta 
fin mi provengono. Questo seme di quìnoa è ingrandito 70 volte. 



Le fibre costituiscono un'altra classe di materiale vegetale molto 
%nifieativa. Questa è una fibra di cotone, ingrandita &000 volte. 




\nrhe gli storni Milla superficie delle foglie rendono possibile 
ridenti firazìone. Questa foglia di agave è ingrandita 80fì volte. 



Nella fotografia è ingrandito 3IKI0 volte un cristallo di forma rom- 
boidale che si forma solamente nei tessuti d'Agave lecheguilla. 



nelle piante che si autoimpollinano può 
essere di meno di 100 granuli per 
antera. 

I sei principali pollini trasportati dal 
vento che si sono trovati nei campio- 
ni dei ripari di roccia del Texas ap- 
partenevano a tre generi e a tre più 
ampi gruppi di piante; la morfologia de- 
gli ultimi tre tipi di polline non ha 
permesso l'identificazione della specie 
o del genere che lì aveva prodotti, A 
seconda della stagione, una « pioggia » 
più o meno regolare dei sei tipi di pol- 
line cadeva sul posto. Alcuni granuli 
furono probabilmente ingeriti perché 
erano caduti su sostanze alimentari; al- 
tri forse si accumularono nell'acqua da 
bere o anche furono inalati e poi in- 
ghiottiti, 

I tre generi di piante identificate 
come fonti del polline sono Celtis. 
Quercus e Pinus. Sia le specie C\ 1 ae vi- 
ga ta e C, re titillata sia la Q. punge ns 
crescono ancora nelle terre alluvionali 
relativamente ben irrigate vicine al- 
l' insedia mento. I più vicini pini cono- 
sciuti, tuttavia, sono gruppi di Pinus 
cembroides a circa 80 miglia a est, 

Le piante di due su tre dei gruppi 
meno ben definiti che contribuirono al- 
la pioggia di polline comprendevano al- 
cuni membri della grande famiglia del- 
le composite e membri della altrettan- 
to grande famiglia delle graminacee. 
Il terzo gruppo è costituito da una co- 
stellazione di piante ben note ai bota- 
nici negli Stati Uniti sudoccidentali. Ta- 
le gruppo viene chiamato «Cheno-Am j> 
perché ì nomi ufficiali dei suoi due prin- 
cipali costituenti sono le chenopodiacee 
e il genere Amaranthus. I pollini pro- 
dotti dalle molte specie dei due grup- 
pi di piante sono quasi impossibili da 
riconoscere l'uno dall'altro. Lo stesso 
si può dire per le molte specie di com- 
posite, se si eccettua il fatto che la 
membrana esterna (esina) dei granuli 
di polline di composite trasportati dal 
vento ha spine corte mentre Tesina 
dei pollini trasportati dagli animali ha 
spine lunghe. 

Nei coprol iti dei ripari di roccia la 
quantità di polline trasportato dal ven- 
to andava da zero sino al 48 per cento 
del totale. Tranne un caso, non ci so- 
no prove che pollini trasportati dal 
vento fossero ingeriti in relazione alla 
dieta- L'eccezione è rappresentata dal 
campione che conteneva polline tra- 
sportato dal vento nella misura del 48 
per cento. Il polline faceva parte del 
gruppo «Cheno-Am», e nel campione 
erano presenti anche molti semi di che- 
nopodio. Questa pianta ha un lungo 
periodo di fioritura e perciò il polline 
degli ultimi fiori poteva facilmente me- 
scolarsi con i primi semi che giungeva- 
no a maturazione quando questi ultimi 



STRATO 1 



STRATO 3 



OSSA DI 



PELI DI 



MAMMIFERO MAMMIFERO RETTILE 



J_J_ 



OSSA DI 



_L_L 



SQUAME DI SPINE Df 
RETTILE PESCE 



GUSCI DI 



CHITINA Dì 



LUMACA ;AVALLETT^ 







[ 



I 



STRATO 4 1 



m 



L f f p p ni 


STRATO 7 ■ 


LE± II II " ± 




ejTrTATO fl - P L J_ 





STRATO 12 1 - 





STRATO 1/ | 1 [ | | || | j | ■ | | | || | | | || )1 



LIVELLO 3 



E 



I 



1 



<2 

£% I TRACCE 

go U 25 P£F* CENTO O MENO 

SÌ HI 2 6 ' 50 PER CENTO 



venivano raccolti a scopo alimentare. 
I/analisi dei pollini trasportati dal 
vento al riparo di roccia costituisce il 
fondamento di un'ipotesi sulle condi- 
zioni ambientali locali nel periodo che 
va dal 500 a.C a circa l'SGG ±C. Un 
certo quantitativo di tutti e sei i pollini 
trasportati dal vento è stato trovato, 
almeno in tracce, in uno o più cam- 
pioni di tutti e otto gli strati del sito. 
Sebbene oggi il pino non sia presente 
nelle vicinanze del sito, è chiaro che. 
fatta questa eccezione, le piante di oggi 
sono le stesse del passato. Il polline in 
questione non ci dice nulla, tuttavia, 
sul numero relativo di piante dì cia- 
scun tipo durante tale intervallo di 
1300 anni. È anche possìbile che i pi- 
ni non crescessero vicino al riparo di 
roccia e che il polline dì pino ivi tro- 
vato fosse sospinto dal vento da pine* 
te lontane. 

|\cì coprolìti del riparo di roccia sono 
rappresentati anche otto generi o 
gruppi maggiori di piante che produ- 
cono polline trasportato da insetti. Tra 
Questi vi erano alcune composite carat- 
terizzate da granuli di polline a spine 
lunghe, ma nell'insieme la flora era ti- 
pica degli ambienti aridi o semiaridi. 
Una specie riconoscibile era l'agave 
del deserto. Agave lecheguitla. Gli altri 



I resti animali nei roproliti provenienti dal 
riparo di roccia del Texas non sono molto 
abbondanti Questo fatto» tuttavia, più die 
riflettere una carenza di proteine animali 
nella dieta degli indiani arcaici, è da at< 
tribnlraJ probabilmente alla più efficace di- 
gestione della carne. Dal punto dì vista 
quantitativo l'animale più diffuso nei re- 
perti è la cavalletta; ma venivano anche 
mandati piccoli roditori, lucertole e pesci. 



sei pollini definiscono solo i generi: 
Lettcaena. Prosopis (mesquite), O pan- 
na (fico d'India), Mammillaria. Dasy- 
lirion (sotol), e un genere molto appa- 
riscente della famiglia delle liliacee, 
la yucca. 

I fiori dell'agave, del sotol e della 
yucca venivano succhiati o mastica- 
ti per estrarne il nettare, o se ne face- 
vano in Fusi o venivano mangiati in in- 
salata. 

In genere un campione o più campio- 
ni, provenienti dai sette strati superiori 
lenticolari del riparo di roccia conte- 
nevano, per lo meno in tracce, polline 
di agave; nello strato I la percentuale 
di polline di agave in un campione rag- 
giungeva 1*81 per cento (si veda la fi- 
gura alle pagine 90 e 91). 11 polline di 
sotol è stato trovato in almeno un cam- 
pione di tutti gli strati meno due, Nel 
deposito più antico del sito la percen- 
tuale di polline di sotol in due cam- 
pioni superava il 90 per cento. Cinque 
degli otto strati hanno dato campioni 
che contenevano polline di yucca; negli 
strati 3 e 8 la percentuale superava 
P80 per cento, e nello strato 4* in quat- 
tro dei sei campioni, era superiore al 
90 per cento. 

I fiori di cactus, a quanto pare, 
erano meno popolari. Il polline dei fio- 
ri di Mammillaria è stato trovato solo 



92 



93 



in campioni provenienti da tre strati 
Lo strato 3 conteneva la concentrazio- 
ne massima: il 57 per cento, I fiori dì 
fico d*India erano un po' più conside- 
rati: solo lo strato 1 era completamen- 
te privo del loro polline. Ciò nonostan- 
te, soltanto lo strato 4 (con un conte- 
nuto del 71 per cento nei campioni) e 
il deposito più antico (con un conte- 
nuto del 20 per cento) mostrano i se- 
gni di un consumo significativo dì que- 
sto fiore. Quando si consideri che le 
due varietà di cactus crescono in habi- 
tat simili e fioriscono nella stessa sta- 
gione» è strano rilevare che solo quat- 
tro campioni contenevano entrambi i 
tipi di polline in tracce o più. Le scar- 
se testimonianze di un consumo simul- 
taneo dei due fiori possono essere 



espressione di una qualche sconosciuta 
preferenza alimentare o possono esse- 
re semplicemente legate al limitato nu- 
mero di coprali ti di cui disponiamo. 
Oltre ai semi di chenopodio associa- 
ti con il polline di tipo «Cheno-Am», 
la collezione conteneva molto altro ma- 
teriale vegetale macroscopico. Gli abi- 
tanti del riparo di roccia non mangia- 
vano solo i fiori, ma anche le foglie di 
molte piante monocotiledoni, come la 
yucca, il sotol e l'agave. Essi mangia- 
vano anche i fiori dì Leucaena e di 
mesquite (Prosopts), Come uno di noi 
ben sa per esperienza personale (Bryant) 
i fiori di mesquite sono molto amari se 
lì si mangia crudi. Forse i fiori veniva- 
no bollili per farne infuso o li si la- 
sciava fermentare per renderli più gu- 



stosi. In alcuni campioni è stata tro- 
vata corteccia d'albero in quantità 
considerevole; quale trattamento potes- 
se rendere accettabile la corteccia co- 
me alimento non sappiamo. Forse se 
ne faceva un uso medicinale. 

La quantità di proteine animali in- 
gerite dagli abitanti del riparo, se si 
eccettuano quelle contenute nelle ca- 
vallette, era forse piuttosto limitata (si 
veda la figura a pagina 93), Tra i mate- 
riali d'origine animale identificati nel- 
la nostra analisi vi sono ossa di pe- 
sciolini d'acqua dolce» scaglie di pic- 
coli renili (probabilmente lucertole) e 
conchiglie di lumaca. 

Le testimonianze fornite dal materia- 
le vegetale sulle stagioni in cui il ri- 
paro fu abitato comprendono alcune 



strato i 



STRATO 3 



FIBRE DI 
OPUNT1A 

rum 




SEMI 
INTERI 




SEMI 
SPEZZATI 




CIPOLLA 




SEMI DI 
CHENO- 
PODI ACEE 


FIBRE DI 
MONOCOTI- 
LEDONI 


FIBRE NON 
IDENTIFICATE 


CORTECCJA 


CRISTALLI 
DI PIANTE 


CRISTALLI 
01 AGAVE 


































P 
















E 






■ 








1 




m m 




" 


I I l 
















I 
















I I 




1 


± 


1 













STRATO 4 



STRATO 7 



STRATO 8 



STRATO 12 




F^I 



ITOffl 






i 




STRATO 17 




Hi i i iiwnw ii i i 



LIVELLO 3 



E 



m 



- 



,_ | TRACCE 

|25 PER CENTO MENO 
■ 26-50 PER CENTO 
H 51-75 PER CENTO 
1 76-95 PER CENTO 

|PIU' DEL 95 PER CENTO 




Gli altri materiali vegetali, a parte i pollini, trovati nei coproliti del riparo di roccia, 
indicano il costante ricorso al fico d'India come alimento. Alcuni semi della pianta sono 
stali trovati intatti, il che fa ritenere che il frutto della pianta venisse ingerito intero. 
Altri erano schiacciali e carbonizzati» segno che gli indiani arcaici li avevano prima 
macinali e poi cotti. Alcune delle piante elencate nella tabella non sono identificabili 
dalle loro fibre, mentre le fibre di altri esemplari sono chiaramente provenienti da 
piante monocotiledoni, A questa categoria appartengono la yucca, il sotol e l'agave. 



variabili. Nello strato I, vicino alla su- 
perfìcie, lo scarso numero di coproliti 
fece sorgere in un primo momento dei 
dubbi sull'attendibilità del campione. 
Tuttavia, la presenza di polline di aga- 
ve nella misura delTSl per cento in 
uno dei campioni, e dì polline di Leu- 
caena nella misura dei 66 per cento 
nell'altro, fa pensare che il riparo fos- 
se occupato nella tarda primavera e 
nella prima estate. Tali piante fiorisco- 
no in questo periodo dell'anno. Un'in- 
dicazione analoga è Fornita anche dalla 
quantità di polline di cactus e di yucca 
e di bulbi di cipolla selvatica nei due 
campioni, Il contenuto in polline tra- 
sportato dal vento conferma anch'es- 
so questa ipotesi: sia il Ceins t sia il 
pino sono piante il cui polline si forma 
m primavera. 

L'ipotesi di un'occupazione limitata 
alla tarda primavera e alla prima esta- 
te sembra valida anche per tutti gli al- 
tri strati dell'insediamento a eccezione 
di due. Lo strato 8 conteneva solo 
due campioni; poiché in uno di essi 
mancava qualsiasi materiale vegetale, 
il giudizio sulla stagione dell'occupa- 
zione è risultato impossibile. Nello stra- 
to 12 pur essendo assai scarsi i dati re- 
lativi ad altre varietà di polline, a par- 
te quello trasportato dal vento, il ri- 
manente materiale vegetale contenuto 
nel campione, come fibre di cactus e 
fibre di yucca, potrebbe essere stato 
raccolto e mangiato in qualsiasi pe- 
riodo dell'anno. Poiché i frutti di cac- 
tus maturano nella tarda estate e poi- 
ché i semi di fico d'India sono presen- 
ti in vari campioni dello strato 12, si 
può ragionevolmente presumere che 
nel periodo in cui il deposito si formò 
il sito era occupato nella media e tar- 
da estate. Nel complesso le testimonian- 
ze fornite dai coproliti sembrano indi- 
care che il riparo di roccia del Texas 
veniva visitato ogni anno durante i me- 
si più caldi da una popolazione noma- 
de di cacciatori e raccoglitori primitivi. 

[ più antichi coproliti trovati nel ri- 
paro risalgono a meno di 3000 anni 
fa. Che cosa potrebbero dirci dei cani- 
pioni più antichi? Callen, prima di mo- 
rire prematuramente, esaminò quattro 
campioni presumibilmente umani pro- 
venienti dell sito neanderthaliano di La- 
zaret in Francia. 11 contesto della sco- 
perta dei campioni di Lazaret fa ritene- 
re che essi risalgano a 50 000-70 000 an- 
ni or sono. Nel l'immergere i campio- 
ni Callen rilevò che nessuno di essi 
colorava la soluzione. In due egli potè 
identificare Frammenti d'osso, peli e 
pezzi dì carbone. Questa prova dell'uso 
del fuoco nella preparazione della car- 
ne lo convinse che almeno due di tali 
campioni erano con molta probabilità 



di origine umana, Egli non trovò in 
nessun campione materiale vegetale. 

Recentemente, nel nostro laborato- 
rio, abbiamo cominciato a lavorare su 
un vasto campionario di materiale mol- 
lo più antico; si tratta di circa 500 co- 
proliti presumibilmente umani prove- 
nienti da un sito della Francia medi- 
terranea, Terra Amata. I campioni ci 
sono stati forniti dallo studioso Hen- 
ry de Lumley {si veda l'articolo Un 
accampamento paleolìtico a Nizza, dì 
Henry de Lumley, in «Le Scienze», n. 
13, settembre 1969). Se si eccettuano 
ì coproliti, nessun resto umano è sta- 
lo trovato in tale insediamento, ma gli 
strumenti litici ivi raccolti rivelano che 
gli occupanti di tale campo sul mare 
erano probabilmente rappresentanti del- 
YHomo erectus, il precursore deiruomo 
moderno. De Lumley ritiene che gli 
strati portati alla luce a Terra Amata 
possano risalire a 300 000 anni fa. Men- 
tre Callen aveva trovato che ì più re- 
canti campioni di Neanderthal non rea- 
givano in immersione, alcuni dei cam- 
pioni di Terra Amata, nel nostro labo- 
ratorio, hanno debolmente colorato la 
soluzione. 

Molto resta ancora da fare con i re- 
perti di De Lumley, Tuttavia, un'ana- 
lisi preliminare ha identificato granuli 
di sabbia, che vengono quasi inevitabil- 
mente ingeriti sulle spiagge, scaglie dì 
carbone, che indicano l'uso del fuo- 
co nella preparazione degli alimenti e 
frammenti di conchiglie di molluschi 
che mettono in evidenza una possibile 
fonte di risorse alimentari per gli abi- 
tanti. Finora non abbiamo trovato né 
ossa né residui vegetali, sebbene altre 
analisi condotte sui campioni dì Terra 
Amata, intraprese anni fa nel laborato- 
rio dell' Università di Aix-Marseìlle, ab- 
biano dimostrato la presenza dì diver- 
si pollini trasportati dal vento e di pol- 
line della ginestra che è trasportato 
dagli insetti. 

Oggi viene sempre più largamente ri- 
conosciuto quale contributo potenziale 
offrano le analisi di questo tipo all'ar- 
cheologo che voglia accertare le prefe- 
renze alimentari in una varietà di con- 
testi preistorici e che ricerchi un'indi- 
cazione relativamente precisa sulla sta- 
gione dell'anno in cui gli insediamen- 
ti transitori erano occupati. Il nostro 
laboratorio riceve oggi regolarmente 
campioni da analizzare che sono sla- 
ti scoperti dai ricercatori in tutte le 
parti del mondo. Man mano che il la- 
voro procede, potremo forse dare altre 
indicazioni sul comportamento preisto- 
rico dell'uomo altrettanto inaspettate 
quanto la nostra scoperta che gli in- 
diani arcaici del Texas sudoccidentale 
erano, per lo meno in senso alimenta- 
re, « figli dei fiori ». 



STUDI BOMPIANI 




Angelo Baracca 
Silvio Beigia 

La spirale 
delle alte energie 



Tra i frutti essenziali della re* 
cente "rivoluzione culturale" 
studentesca c'è la consapevo- 
lezza della non neutralità della 
scienza. In questo libro, tale 
assunto si applica alla fisica e 
al suo nucleo "fondamentale 1 ', 
lo studio delle particelle, dove 
il meccanismo di sviluppo por- 
ta verso macchine sempre più 
gigantesche, esperimenti co- 
stosissimi, personale pletori- 
co: verso "la spirale delle alte 
energie 11 , tutta condizionata 
dalla strumentazione e dai 
rapporti produttivi ad esclu- 
sione di ogni altra alternativa 
possibile. Il testo, rigoroso ma 
sempre comprensibile, esplora 
la struttura della disciplina e 
analizza minuziosamente i 
meccanismi di sviluppo (e di 
condizionamento e di potere) 
che imprigionano la fisica delle 
particelle. l 4 ooo 



I problemi di 
cui la cultura 
tradizionale 
non si occupa. 
STUDI BOMPIANI 



94 



95 



GIOCHI MATEMATICI 



di Martin Gardner 



Sui paradossi creati dalle relazioni non transitive 



Quando di una relazione R possia- 
mo dire che ogni volta che vale 
tra x e v e tra v e z vale anche 
tra x e z, cioè che da xRy e da yRz scen- 
de xRz, allora definiamo transitiva la 
relazione in questione. Per esempio la 
relazione « minore di » è una relazione 
transitiva sui numeri reali. Se 2 è mi- 
nore di 7i e la radice quadrata di 3 è 
minore di 2, allora la radice quadrata 
di 3 è minore di n. Anche l'uguaglian- 
za è una relazione transitiva: se a = b 
e b = e, allora a = e. La vita quotidia- 
na ci fornisce altri esempi di relazioni 
transitive, come « prima di », « più 
pesante di », « più alto di », « dentro a » 
e molte altre. 

È facile incontrare relazioni che non 
sono transitive. Se A è il padre di B e 
B è il padre di C, non accadrà mai che 
A sia il padre di C. Se A ama B e B 
ama C, non è detto che A ami C. I gio- 
chi più familiari abbondano di regole 
transitive (nel poker, se la combinazio- 
ne del giocatore A vince quella di B e 
la combinazione di B quella di C, allo- 
ra la combinazione di A vince quella 
C), tuttavia alcuni giochi possiedono 
regole non transitive (o intransitive). Si 



ORDINE Di PREFERENZA 
1 2 3 



Vz 



p 



'A 



A 


B 


C 


B 


C 


A 


C 


A 


B 



prenda come esempio quel gioco diffuso 
tra i bambini in cui, dopo aver conta- 
to fino a tre, si presenta all'avversario 
la mano con le dita chiuse a pugno, per 
indicare la « roccia », oppure la ma- 
no con tutte le dita ripiegate tranne 
indice e medio, per indicare le «for- 
bici », oppure tutte le dita stese per 
indicare la « carta ». Ora la roccia 
rompe le forbici, 
carta e la carta avvolge la 
questo gioco la relazione 
intransitiva. 

Accade talvolta in matematica, in 
modo particolare nella teoria delle pro- 
babilità 

avere a che fare con una relazione che, 
contrariamente alle aspettative, non è 
transitiva. Se 

mente in contrasto con l'intuizione da 
lasciarci perplessi, si verifica ciò che 
chiamiamo un paradosso non tran- 
sitivo. 

Di questi il più antico e il più moto 
è un paradosso connesso con la vota- 
zione, conosciuto anche come parados- 
so di Arrow dal nome di Kenneth J. 
Arrow, dato il suo ruolo cruciale nel 
« teorema di impossibilità » di Arrow, 





D 


E 


F 


A 


8 


1 


6 


HI 
OC 

Sb 
o 

co 


3 


5 


7 


C 


4 


9 


2 



11 paradosso della votazione* 



Il paradosso del torneo basato 
su un quadrato magico- 



che valse a quest'ultimo il premio No- 
bel per l'economia 

opera Social Choice and Individuai 
Values (1951), Arrow specificò cinque 
condizioni che quasi tutti ammettono 
debbano essere soddisfatte da una de- 
mocrazia in cui le decisioni sociali so- 
no basate su preferenze individuali 
espresse col voto. Arrow dimostrò che 
queste cinque condizioni sono logica- 
mente contraddittorie. Non è possibile 
concepire un sistema di voto che non 
violi in cer 

ste cinque condizioni fondamentali. In 
conclusione, un sistema di voto perfet- 
tamente democratico non è possibile 
in linea di principio. 

Secondo le parole di Paul A. Samuel- 
son: «La ricerca di una democrazia 
perfetta svolta dai grandi pensatori del- 
la storia a noi nota si rivela ora come 
la ricerca di una chimera, per una in- 
trinseca contraddittorietà logica... A 
questo punto, studiosi di tutto il mon- 
do - matematici, politici, filosofi ed 
economisti - stanno cercando di sal- 
vare il salvabile dalla scoperta deva- 
stante di Arrow, che nei confronti del- 
la 

teorema di incompletezza di Godei 
del 1931 nei confronti della logica ma- 
tematica. 

Esaminiamo ora il paradosso della 
votazione considerando innanzitutto un 
difetto fondamentale 
do attuale di elezione dei funzionari 
pubblici, per il quale si verifica spesso 
l'insediamento in una carica di un uo- 
mo che è cordialmente odiato dalla 
maggioranza dei votanti ma che pos- 
siede una minoranza di seguaci entu- 
siastici. Supponiamo che il 40 per cento 
dei votanti siano seguaci entusiasti del 
candidato A. L'opposizione si divide in 
un 30 per cento di sostenitori di B e 
30 per cento di sostenitori C. In que- 
sta situazione viene eletto A anche se 
il 60 per cento dei votanti sono con- 
trari. 

Si crede comunemente che per evi- 
tare queste conseguenze della suddivi- 
sione dei voti sia sufficiente permettere 
ai votanti di ordinare secondo le prefe- 
renze individuali l'insieme dei candi- 
dati. Sfortunatamente anche in questo 
caso si determinano decisioni irrazio- 
nali. La matrice presentata nella figu- 
ra in basso a sinistra mostra il noto 
paradosso della votazione nella sua for- 
ma più semplice. La riga superiore in- 
dica che un terzo dei votanti preferisce, 
nell'ordine, i candidati A, B e C. La 
riga di mezzo indica che un altro ter- 
zo li preferisce nell'ordine B, Ce A, 
mentre l'ultimo terzo nell'ordine C, A 
e B, come è indicato dall'ultima riga. 
Esaminate ora con attenzione la matri- 



ce e notate che, quando i candidati so- 
no confrontati due a due, la non tran- 
sitività fa nuovamente capolino. Due 
terzi dei votanti preferisce A a B, due 
terzi B a C e due terzi C ad A, Dunque 
A vince se è confrontato con B, B vin- 
ce se è confrontato con C, C vince se è 
confrontato con A . Sostituite agli uomi- 
ni delle proposte politiche e vedete co- 
me è facile per il partito al potere ma- 
nipolare una votazione scegliendo sem- 
plicemente quale 

in lizza debba essere messa ai voti per 
prima. 

Il paradosso è noto in Francia come 
effetto Condorcet, dal nome del Mar- 
chese di Condorcet che per primo lo 
scoprì nel 1785. Lewis Carroll, autore 
fra l'altro di alcuni pamphlet sul pro- 
blema del voto, lo riscoprì. La maggior 
parte dei primi sostenitori della rap- 
presentanza proporzionale erano com- 
pletamente ignari dell'esistenza di que- 
sto tallone d'Achille; in realtà gli esper- 
ti di scienze politiche non presero co- 
scienza dell'esistenza del paradosso fi- 
no alla metà degli anni quaranta quan- 
do Duncan Blacl^ ^g^gjg^^- 
lese, lo riscoprì in connessio.ge ;c .aJ sjjp 
monumentale lavoro sui conjjj^^ta^i 
di potere decisionale. Attualmente gli 
esperti sono ben lontani dal poter stabi- 

da Arroy Y^iKflftiUtelWtecisioni, di 
miglior sistema di voto. Una sorpren- 
dente soluzione raccomandata per si- 
tuazioni di stiallfloriatra^tóivf^^-ttafti 
teoria delle decisioni 
gliere a caso un « dittatore » che le 
solva. Qualcosa del genere si verifica 
effettivamente in alcune democrazie, 
per esempio in Inghilterra, dove un 
monarca costituzionale (scelto a caso 
nel senso che l'ereditarietà non garan- 
tisce speciali disposizioni) ha la facoltà, 
attentamente delimitata, di risolvere 
certe situazioni senza sbocco che si 
verificano in circostanze eccezionali. 

Il paradosso del voto può aver luogo 
in ogni situazione in cui si debba sce- 
gliere tra due alternative, dove le al- 
ternative variano su un insieme di tre 
o più. Supponiamo che A, B e C siano 
tre uomini che hanno chiesto contem- 
poraneamente la mano di una ragazza. 
Le righe della matrice del paradosso 
del 

strare come la ragazza classifichi ognu- 
no degli uomini rispetto a ognuna delle 
tre caratteristiche che, a suo parere, 
sono le più importanti: l'intelligenza, 
la bellezza fìsica e la ricchezza. Con- 
frontandoli due a due la povera ragaz- 
za scopre che preferisce A a B, B a 
Ce C ad A. È facile vedere come pos- 
sano sorgere conflitti analoghi quando 
si tratti di scegliere un lavoro o di 




coppia delle pr 




que condizioni 
ricei 



è quella e 



no essere usate p< 



a— > a->c —> A 

Gioco truccato basato su scommesse ricavato da un quadrato magico: A — » B — » C — * A. 



96 



97 



stabilire dove passare una vacanza. 
Una deliziosa interpretazione della 
matrice è stata suggerita una volta da 
Paul R. Halmos. Supponiamo che A. 
B e C stiano rispettivamente per la tor- 
ta di mele, la torta di mirtilli e la tor- 
ta di ciliege. Un ristorante, per ogni 
pasto, ne offre solo due. Le righe mo- 




A— >B->C->A 

La trottola non transitiva. 



1 


2 


3 


4 


e 


1 


3 


4 


5 



A — * B— > C— >D — » A 
Carte per bingo non transitive. 



2 


4 


5 


6 


D 


1 


5 


2 


6 



X 


TT 


TC 


CT 


ce 


TT 




Vi 


Va 


V2 


TC 


V2 




V2 


Va 


CT 


^4 


Vi 




V2 


ce 


V2 


Va 


V2 





Probabilità di vittoria di B« 



strano come un avventore le classifichi 
rispetto a queste tre caratteristiche: 
gusto, freschezza e dimensioni della 
porzione. È perfettamente logico dal 
punto di vista dell'avventore, secondo 
Halmos, preferire la torta di mele a 
quella di mirtilli, la torta di mirtilli a 
quella di ciliege, la torta di ciliege a 
quella di mele. 

Non vi è accordo fra gli esperti in 
merito alla frequenza con cui si pre- 
sentino ordinamenti non transitivi co- 
me questi nella vita di tutti i giorni, 
ma alcuni recenti studi di psicologia 
e di economia indicano che sono più 
comuni di quanto si potrebbe pensare. 
Esistono perfino resoconti di esperimen- 
ti condotti sui ratti secondo i quali, 
sotto certe condizioni, le coppie di scel- 
te compiute dai singoli ratti sarebbero 
non transitive. (Si veda: Warren S. Mc- 
Culloch, A Heterarchy of Values De- 
termined by the Topology of Nervous 
Nets, « Bulletin of Mathematical Bio- 
physics», Volume 7, 1945, pag. 89- 
-93.) Simili paradossi si verificano in 
quei tornei di tennis a squadre in cui 
ogni partecipante 

incontra con ogni partecipante di ogni 
altra squadra. Supponiamo che nove 
tennisti siano classificati assegnando lo- 
ro numeri dalPuno al nove, al migliore 
il numero nove e al peggiore il nume- 
ro uno. La matrice mostrata nella fi- 
gura di destra di pagina 96 è il no- 
to quadrato magico di ordine tre. Le 
righe A, B e C indicano come i no- 
ve giocatori siano divisi in tre squadre, 
dove ogni riga rappresenta una squa- 
dra. Supponiamo che nei tornei a squa- 
dre, dove ogni membro di una squa- 
dra gioca con ogni membro delle altre, 
il giocatore più forte vinca sempre. Ri- 
sulta che la squadra A batte la 5, la 
B batte la C e la C batte Ja A, in ogni 
caso per cinque game contro quattro. 
È imposssibile dire quale squadra sia 
la migliore. La stessa non transitività 
si rileva nel caso in cui siano le colon- 
ne D, E e F a costituire le squadre. 

Leo Moser e J. W. Moon hanno 
analizzato insieme molti di questi pa- 
radossi, su alcuni dei quali sono fonda- 
ti certi divertenti e poco noti giochi 
basati su scommesse in cui le probabi- 
lità di vittoria sono tutte dalla parte 
di un giocatore, anche se ciò è tenuto 
nascosto dalla struttura del gioco. Per 
esempio, supponiamo che ogni riga 
(oppure ogni colonna) di una matrice 
quadrata costituita da un quadrato ma- 
gico di ordine tre sia un insieme di car- 
te da gioco, cioè sia A l'insieme costi- 
tuito da asso, sei e otto di cuori, B da 
tre, cinque e sette di picche, C da due, 
quattro e nove di fiori (si veda la figu- 
ra della pagina precedente). Ognuno 



di questi insiemi di carte è disposto a 
casaccio sul tavolo con il dorso verso 
l'alto. L'avversario, ignaro del funzio 
namento del gioco, viene invitato a ti- 
rare una carta scegliendola da un in- 
sieme qualsiasi, quindi tocca a voi pe- 
scare una carta da un altro insieme. La 
carta più alta dà la vittoria. È facile 
dimostrare che, da qualunque insieme 
di carte il vostro avversario peschi, po- 
tete sempre scegliere un insieme che 
vi dà la possibilità di vincere cinque 
volte su quattro. L'insieme A batte 
B, B batte C t C batte A. È possibile 
anche lasciare alla vittima la scelta se 
sia la carta più alta o quella più bassa 
a vincere. Se giocate avendo convenu- 
to che sia la carta più bassa a vincere, 
è succiente che scegliate l'insieme vin- 
cente considerando un ordinamento ci- 
clico non transitivo dei tre insiemi che 
giri nell'altro verso. È consigliabile gio- 
care facendo uso di tre mazzi di carte 
diversi, in cui i dorsi delle carte siano 
differentemente colorati. Il mazzo di 
nove carte che serve per il gioco viene 
ogni volta mescolato e quindi suddivi- 
so in tre insiemi, in base al colore del 
dorso. Naturalmente il trucco che sta 
alla base del gioco è nell'isomorfismo 
tra questa situazione e quella che ge- 
nera il paradosso del torneo di tennis. 

Vi sono molti altri semplici giochi 
basati su scommesse in cui prevale la 
non transitività. (Si veda, in questa ru- 
brica, nel fascicolo di settembre del 
1971, la descrizione di un insieme di da- 
di non transitivi.) In alcuni casi, come 
in quello della trottola progettata da 
Andrew Lenard (si veda la figura in al- 
to a sinistra), la non transitività è facile 
da comprendere. La parte inferiore 
della trottola è fissa mentre il disco su- 
periore può girare. Ognuno dei due 
giocatori sceglie una freccia differen- 
te, quindi si fa ruotare la trottola (in 
una direzione qualsiasi) e la persona 
la cui freccia indica il settore contras- 
segnato dal numero più alto vince. Ab- 
biamo allora che A batte B, B batte 
C t C batte A, in ogni caso con una 
probabilità di due a uno. 

Nell'insieme di quattro carte da bin- 
go progettato da Donald E. Knuth 
(si veda la seconda figura a sinistra) la 
non transitività è nascosta con intelli- 
genza. Due giocatori scelgono ognuno 
una carta da bingo. Si estraggono a ca- 
so numeri compresi tra uno e sei sen- 
za rimpiazzamento, come accade so- 
litamente nel bingo. Se il numero 
estratto compare su una carta lo si se- 
gna con un fagiolo secco. Il primo gio- 
catore che completa una riga orizzon- 
tale vince. Naturalmente in questo ca- 
so i numeri sono semplicemente dei 
simboli, infatti è possibile rimpiazzarli 



con un insieme qualsiasi di sei simbo- 
li differenti. Lascio ai lettori la dimo- 
strazione mediante il calcolo delle pro- 
babilità del fatto che la carta A batte 
la B, la B batte la C, la C batte la £>, 
la D batte la A. Con tre giocatori il gio- 
co è transitivo, ma le probabilità di vit- 
toria delle quattro possibili triple ri- 
servano una sorpresa. 

Una delle situazioni non transitive 
più assurde che si presentino nei gio- 
chi d'azzardo è stata scoperta dal ma- 
tematico Walter Penney (nome alquan- 
to appropriato) ed è stata presentata co- 
me problema nel « Journal of Recrea- 
tional Mathematics » (ottobre, 1969, 
pagina 241). Si tratta di una situazio- 
ne paradossale poco nota e in genere i 
matematici rimangono semplicemente 
sbalorditi quando ne vengono a cono- 
scenza. È certamente uno dei più raf- 
finati giochi d'azzardo truccati. Si può 
giocare utilizzando una moneta, una 
roulette puntando 

nero oppure qualsiasi metodo che ge- 
neri due alternative equiprobabili. Sup- 
poniamo di utilizzare una moneta e di 
tirarla tre volte. d Yidpp ^U9dfiP s # ni 
risultati equiprobabili: TTT, TTC, TCT, 
TCC, CTT, CTC, CCT e CCC. Ognuno 
dei due giocatori sceglie una tripla dif- 
ferente, quindi si lancia la moneta fin- 
ché non appare una delle triple scelte 
stabilendo così la vittoria del giocato- 
re corrispondente. Per esempio, se le 
triple scelte sono TTC e CTC e il risul- 
tato dei lanci è rappresentato dalla suc- 
cessione CTTTC, allora sulla base de- 
gli ultimi tre lanci si stabilisce la vit- 
toria del giocatore che aveva scelto 
TTC. In conclusione, la vittoria spetta 
alla tripla che appare per prima tutta 
di seguito. 

A questo punto si sarebbe disposti 
a credere che nessuna tripla ha maggio- 
re probabilità di apparire prima di 
un'altra, ma basta una breve riflessio- 
ne per rendersi conto del fatto che ciò 
non è vero nemmeno per le 
Consideriamo le coppie TT, TC, CT e 
CC. TT e TC hanno uguali probabilità 
di presentarsi per prime perché, dopo 
che è apparso per la prima volta 7\ es- 
so può essere seguito con la stessa pro- 
babilità da T come da C. Lo stesso ra- 
gionamento dimostra che CC e CT so- 
no equiprobabili. Per motivi di simme- 
tria abbiamo che TT = CC e TC = 
= CT. Tuttavia CT batte TT con proba- 
bilità di tre a uno e TC batte CC con 
uguali probabilità. Consideriamo TC e 
CC. La coppia CC viene sempre prece- 
duta da TC tranne quando CC appare 
nei primi due lanci. Nel lungo periodo 
ciò accade solo una volta su quattro, 
quindi la probabilità che TC batta CC 
è di 3/4. Nella figura in basso della pa- 



\ A 

B \ 


TTT 


TTC 


TCT 


TCC 


CTT 


CTC 


CCT 


CCC 




TTT 




1/2 


2/5 


2/5 


1/8 


Vl2 


3/10 


1/2 




TTC 


Vi 




2/3 


2 /3 


1/4 


5/8 


1/2 


7 /io 




TCT 


3/5 


1 /3 




1/2 


1/2 


1/2 


3/8 


7 /l2 




TCC 


3/5 


1 /3 


1/2 




1/2 


1/2 


3/4 


% 




CTT 


7 /8 


3/4 


1 /2 


1/2 




1/2 


1/3 


3/5 




CTC 


7 /l2 


3/8 


'/2 


1/2 


1/2 




1/3 


3/5 

solo 


CCT 


7 /io 


1 /2 


5 /8 


1/4 


2/3 


2/3 




1/2 




CCC 


1/2 


3/10 


5 /l2 


1/8 


2/5 


2/5 


1/2 







sul ross 



Probabilità di vittoria di B giocando con le triple. 



gina a fronte sono confrontate a due 
a due tutte le possibili coppie e in 
ogni caso viene indicata la probabilità 
di vittoria di 5, cioè del secondo gio- 
catore. 

Le triple presentano una situazione 
ancora più sorprendente. Dato che non 
ha importanza che lato della moneta 
sia indicato come testa, sappiamo che 
TTT = CCC, CCT = TTC, TCT = 
= CTC e così via. Tuttavia, se esami- 



niamo le probabilità per coppie diverse, 
scopriamo che il gioco non è transitivo. 
Infatti, per ogni scelta di una tripla da 
parte del primo giocatore, il secondo 
può sempre sceglierne una migliore. La 
figura in alto di questa pagina forni- 
sce, per ogni accoppiamento di triple, 
la probabilità che 5, il secondo gioca- 
tore, vinca A. Per individuare la mi- 
gliore risposta di B in corrispondenza 
a una tripla scelta da A, si determini 



1000100 = 68 


0000001 


- 1 




A = TTCTTTC 


A = TTCTTTC 






A m TTCTTTC 


B * CTTCTTT 




AA-AB : BB-BA 
68-1 : 64-35 
67 : 29 


1000000 - 64 


010001 1 


- 35 




B = CTTCTTT 


B = CTTCTTT 






B = CTTCTTT 


A = TTCTTTC 







f /algoritmo di John Horton Conway per calcolare le probabilità di vittoria 
dello n-upla di B su quella di A. 



98 



99 



la tripla di A prendendola nella prima 
riga orizzontale in alto, quindi si scen- 
da lungo la colonna corrispondente a 
quella tripla finché non si incontri un 
numero in 

babilità, quindi ci si sposti orizzontal- 
mente verso sinistra fino alla prima 
colonna che riporta le triple preferi- 
te da B. 

Si noti che la probabilità di vittoria di 
B è, al peggio, di 2/3 (ovvero di due a 
uno) e può arrivare a 7/8 (ovvero a set- 
te a uno). Il caso di probabilità sette 
a uno è facile da capi-re. Si consideri- 
no CTT e TTT, Se TTT compare in 
una situazione che non sia l'inizio del 



gioco, allora deve essersi presentato in 
precedenza un C, il che vuol dire che 
CTT è stato già ottenuto. Ciò significa 
che TTT vince solo quando appare 
nei primi tre lanci. Ovviamente ciò ac- 
cade solo una volta su otto tiri- 
Barry Wolk, dell'Università di Ma- 
nitoba, ha scoperto una regola origina- 
le per determinare la tripla migliore. 
Sia A: la prima tripla scelta. Trasfor- 
miamola in un numero binario mutan- 
do T in e C in 1. Dividiamo il nume- 
ro ottenuto per 2 e arrotondiamo il 
quoziente al numero intero più vicino, 
moltiplichiamo quindi per 5 e aggiun- 
giamo 4. Esprimiamo il risultato otte- 



nuto nel sistema binario e ritrasfor- 
miamo le ultime tre cifre in T e in C. 
La non transitività è conservata per 
tutte le M-uple con n maggiore di 3. 
Una tabella fornita da Wolk mostra 
le probabilità di vittoria di B per ogni 
possibile accoppiamento di quadruple 
(si veda la figura di questa pagina) 
Come nel caso delle due tabelle pre- 
cedenti, e come accade anche jx^r 
le M-uple di ordine più elevato, la ma- 
trice è simmetrica rispetto al centro. 
11 quadrante in alto a destra è quello 
in basso a sinistra ribaltato e lo stesso 
vale per quello in basso a destra e quel- 
lo in alto a sinistra. Le probabilità del- 



\ A 


TTTT 


TTTC 


TTCT 


TTCC 


TCTT 


TCTC 


TCCT 


TCCC 


CTTT 


CTTC 


CTCT 


CTCC 


CCTT 


CCTC 


CCCT ' 


DCCC 


TTTT 




1/2 


2/5 


2/5 


3/10 


5/12 


Vii 


Vii 


Vl6 


3/8 


3/8 


3/8 


1/4 


3/8 


7/22 


1/2 


TTTC 


V2 




2/3 


2/3 


1/2 


5/8 


V? 


V7 


1/8 


9/16 


9/16 


9/16 


5/12 


9/16 


1/2 


15/22 


TTCT 


3/5 


V3 




1/2 


3/5 


5/7 


1/2 


1/2 


5/12 


5/12 


9/i6 


9/16 


5/14 


1/2 


7/16 


5/8 


TTCC 


3/5 


1/3 


1/2 




3/7 


5/9 


2/3 


2/3 


5/12 


5/12 


9/16 


9/16 


1/2 


9/14 


7/12 


3/4 


TCTT 


7/10 
7/12 


1/2 


2/5 


V? 




1/2 


1/2 


1/2 


7/12 


7/12 


5/14 


1/2 


7/>6 


7/16 


7/16 


5/8 


TCTC 


3/8 


2/7 


4 /9 


1/2 




1/2 


1/2 


7/16 


7/16 


1/2 


9/14 


7/16 


7/16 


7/16 


5/8 


TCCT 


7/11 
7/11 


3/7 


1/2 


1/3 


1/2 


1/2 




1/2 


1/2 


1/2 


9/16 


5/12 


7/12 


7/12 


7/16 


5/8 


TCCC 


3/7 


1/2 


1/3 


1/2 


1/2 


1/2 




1/2 


1/2 


9/16 


5/12 


7/12 


7/12 


7/8 


'5/16 


CTTT 


15/16 


7/8 


7/12 


7/12 


5/12 


9/16 


1/2 


1/2 




1/2 


1/2 


1/2 


1/3 


1/2 


3/7 


7/11 


CTTC 


5/8 


7/16 


7/12 


7/12 


5/12 


9/16 


1/2 


1/2 


1/2 




1/2 


1/2 


1/3 


1/2 


3/7 


7/11 


CTCT 


5/8 


7/16 


7/16 


7/16 


9/14 


1/2 


7/16 


7/16 


1/2 


1/2 




1/2 


V9 


2/7 


3/8 


7/12 


CTCC 


5/8 


7/16 


7/16 


7/16 


1/2 


5/14 


7/12 


7/12 


1/2 


1/2 


1/2 




V? 


2/5 


1/2 


7/10 


CCTT 


3/4 


7/12 


9/14 


1/2 


9/16 


9/16 


5/12 


5/12 


2/3 


2/3 


5/9 


3/7 




1/2 


1/3 


3/5 


CCTC 


5/8 


7/16 


1/2 


5/14 


9/16 


9/16 


5/12 


5/12 


1/2 


1/2 


5/7 


3/5 


1/2 




1/3 


3/5 


CCCT 


15/22 


'/2 


9/16 


5/12 


9/16 


9/16 


9/16 


1/8 


V7 


V7 


5/8 


1/2 


2/3 


2/3 




1/2 


ecce 


1/2 


7/22 


3/8 


1/4 


3/8 


3/8 


3/8 


1/16 


Vii 


Vii 


5/12 


3/10 


2/5 


2/5 


>/2 


i 



Probabilità di vittoria di B giocando con le quadruple. 



100 



la miglior risposta di B alla scelta di 
.4 sono indicate da un numero in co- 
lore. 

Studiando queste figure Wolk ha sco- 
SaJatf €^5ffrt nt àTiHn%lla ro sorprendente 
quanto la non transitività che è con- 
nessa ai cosiddetti tempi d'attesa. Il 
tempo d'attesa per una certa 
numero di lanci che in media occorre, 
nel lungo periodo, perché si presenti la 
rt-upla in questione. Col passare del 
tempo nell'attesa dell'autobus diventa 
più breve il tempo d'attesa previsto. 
Tuttavia le monete non hanno memo- 
ria, quindi il tempo d'attesa per una 
tt-upla è indipendente dai lanci prece- 
denti. 11 tempo d'attesa per T e C è 2. 
Per quanto riguarda le coppie, il tem- 
po d'attesa per TC e CT è 4 ed è 6 per 
TT e CC. Per quanto riguarda le tri- 
ple, il tempo d'attesa è 8 per TTC, 
TCC. CTT, CCT\ 10 per TCT, CTC; 
14 per TTT, CCC. Per ogni coppia 
formata a partire da queste triple, le 
probabilità di presentarsi per prima 
delle triple costituenti 
conflitto coi tempi d'attesa. Tuttavia, 
nel caso delle quadruple, vi sono sei 
coppie che danno origine a contraddi- 
zioni. Per esempio, CTCT ha come 
tempo d'attesa 20 e TCTT ha tempo 
d'attesa 18, Tuttavia la probabilità che 
CTCT si presenti prima di TCTT è 
di 9/14, comunque superiore a 1/2. 
In altre parole, un evento che nel lun- 
go periodo è meno frequente, ha mag- 
giore probabilità di presentarsi prima 
di uno che è più frequente. In questo 
caso non vi è alcuna contraddizione lo- 
gica, tuttavia si mostra che il « tem- 
po d'attesa medio » gode di particolari 
proprietà. 

Vi sono molti modi di calcolare le 
probabilità che una H-upla ha di prece- 
derne un'altra: si possono sommare se- 
rie infinite, tracciare diagrammi ad al- 
bero oppure utilizzare tecniche ricorsive 
che producono insiemi di equazioni li- 
neari e così via. Una delle tecniche più 
strane ed efficienti è stata elaborata di 
recente da John Horton Conway della 
Università di Cambridge. Non ho idea 
del motivo per cui funzioni: semplice- 
mente fornisce il risultato giusto, in 
modo quasi magico, cosa del resto co- 
mune a molti altri algoritmi inventati 
da Conway. 

La chiave delia procedura di Conway 
è il calcolo di quattro numeri binari 
che egli chiama numeri guida. Suppo- 
niamo che A sia la 7-upla TTCTTTC 
e B la 7-upla CTTCTTT. Vogliamo va- 
lutare la probabilità che ha B di pre- 
cedere A. A questo scopo scriviamo A 
sopra A, B sopra B, A sopra B e B so- 
pra A (si veda la figura in basso di pagi- 
na 99). Costruiamo ora, secondo le se- 



guenti istruzioni, un numero binano 
che disponiamo sopra la 7-upla superio- 
re di ogni coppia. Consideriamo la pri- 
ma coppia, A A. Guardiamo la prima 
lettera della 7-upla superiore e chiedia- 
moci se le sette lettere, iniziando dalla 
prima, corrispondono esattamente alle 
prime sette lettere della 7-upla infe- 
riore. Ovviamente è così, quindi met- 
tiamo un 1 sopra la prima lettera. Con- 
sideriamo ora la seconda lettera della 
7-upla superiore e chiediamoci se le 
sei lettere rimanenti, iniziando da que- 
sta, corrispondono alle prime sei let- 
tere della 7-upla inferiore. Ovviamen- 
te non è così, quindi poniamo sulla 
seconda lettera. Le cinque lettere a par- 
tire dalla terza lettera della 7-upla su- 
periore corrispondono alle prime cin- 
que della 7-upla inferiore? No, quin- 
di poniamo anche sulla terza lettera la 
cifra 0. Anche la quarta lettera è con- 
trassegnata da 0. Giunti alla quinta let- 
tera della 7-upla superiore, vediamo che 
le lettere restanti, 

alle prime tre della 7-upla inferiore, 
quindi poniamo 1 sulla quinta lettera. 
La sesta e la settima lettera sono con- 
trassegnate da 0. 11 «numero guida 
A A », o semplicemente A A, è 1000100. 
In esso ogni 1 corrisponde a una ri- 
sposta affermativa 

tiva. Traducendo 1000100 nel sistema 
decimale otteniamo 68 come numero 
guida di AA. 

La figura in basso della pagina pre- 
cedente mostra il risultato di questa 
procedura quando si calcolino i numeri 
guida di AA, BB, AB, BA. Quando 
una H-upla è confrontata con se stes- 
sa, la prima cifra del numero guida 
deve essere ovviamente 1, quando è 
confrontata con un'altra H-upla può 
essere 1 o 0. 

La probabilità che ha B di precedere 
A è data dal rapporto A A — AB: BB — 
— BA, In questo caso abbiamo 68- — 1 : 
64—35 = 67:29. Come esercizio il let- 
tore può cercare di calcolare la proba- 
bilità che ha CTT di precedere TTT, 
1 quattro numeri guida sono AA=1, 
BB=4, AB=0 e BA=1. Una volta in- 
seriti questi numeri nella formula A A — 
— AB.BB — BA, otteniamo una proba- 
bilità di 7 — 0:4 — 3, ovvero di 7:1, co- 
me previsto. L'algoritmo funziona al- 
trettanto bene su n-uple di lunghezza 
diversa fra loro. Se applichiamo la no- 
stra formula, per esempio, ad A=TC 
e a B = T, otteniamo 3—0:1—1 = 3:0, 
ovvero una probabilità di 1, che T bat- 
ta TC. 

Concludo con un problema di David 
L. Silverman, che è stato il primo a 
presentare il paradosso di Penney nella 
rubrica dedicata ai problemi che egli 
cura per il « Journal of Recreational 



Mathematics ». I lettori non dovrebbe- 
ro faticare a trovare la soluzione va- 
lendosi dell'algoritmo di Conway pri- 
ma che sia pubblicata il mese prossi- 
mo. CCTT e TTT hanno come tempo 
d'attesa rispettivamente 16 e 14. Di 
queste due n uple quale ha maggiore 
probabilità di presentarsi per prima e 
qual è il valore di questa probabilità? 

TVel disegno rompicapo di Sam Loyd 
presentato il mese scorso compariva 
una torta quadrata di Washington da 
dividersi in sei quadrati, non necessa- 
riamente uguali. I 16 quadratini in cui 
la torta era suddivisa traevano in in- 
ganno dato che Tunica soluzione richie- 
de una suddivisione in 9 quadrati, co- 
me una scacchiera per il ticktacktoe. 
Fatto ciò è facile dividere la torta in 
un quadrato di 2 per 2 e in cinque 
quadrati unitari. 

TI problema della piramide magica del 
dottor Matrix, presentato nell'arti- 
colo di febbraio, ha affascinato molti 
lettori. Hiram Fuller Gutgasz ha sot- 
tolineato il fatto che la soluzione del 
problema è unica in un senso ancora 
più forte di quello che avevo supposto. 
Infatti non è necessario restringere il 
campo dei numeri assegnabili agli spi- 
goli ai numeri positivi minori o ugua- 
li a 10, dato che la soluzione è unica 
per ogni insieme di otto numeri interi 
positivi distinti. Due lettori, J. A. Mc- 
Callum e Sheldon B. Akers, si sono en- 
trambi domandati se fosse possibile 
costruire una piramide magica sfrut- 
tando otto numeri interi positivi conse- 
cutivi. Entrambi sono giunti alla solu- 
zione e hanno dimostrato la sua unici- 
tà. I numeri sono 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 
e la costante magica utilizzata 24. 

[Vell'articolo di aprile sui numeri esa- 
gonali e sui numeri stellari si chie- 
deva se un numero esagonale poteva 
essere un cubo. David Chess, Sin Hito- 
tumatu e Wesley Johnston sono stati 
i primi, tra molti lettori, a mostrare 
come si potesse dare facilmente una ri- 
sposta negativa a questo problema. 
Come ho mostrato nell'articolo, ogni 
numero esagonale può considerarsi co- 
me la differenza di due cubi consecu- 
tivi, quindi il problema si riduce a sta- 
bilire se l'equazione (.x+l) 3 — * 3 =y 3 
possiede una soluzione intera. Se ri- 
scriviamo l'equazione ponendo * 3 +y 3 = 
(.x+l) 3 , vediamo subito che si tratta di 
un caso particolare dell'ultimo teore- 
ma di Fermat. In questo caso, in cui 
gli esponenti sono uguali a 3, è stato 
dimostrato da molto tempo che non 
esiste una soluzione intera dell'equa- 
zione. 



101