terza e ultima parte

Passiamo alla parte tecnico-operativa: come si fanno esperimenti sul cervello di qualcosa che vola?

Nel nostro laboratorio siamo specializzati nello studio dell’apprendimento e della memoria nelle api e nei bombi. Per semplificare: diciamo che siamo bravi nell’insegnare loro le cose, e nel capire se questi insegnamenti siano stati memorizzato o meno. Abbiamo realizzato vari strumenti, molti dei quali grazie alla stampante 3d che vedi qui (e indica quello che ho descritto prima come una sorta di macchina per caffè), attraverso i quali noi possiamo fare “training” agli animali, ed osservare dopo qualche ora o qualche giorno, se sono in grado di superare la prova, sulla base di ciò che hanno appreso e memorizzato. Prendiamo i bombi, per esempio. Li lasciamo liberi di volare e foraggiare in una arena di volo artificiale di un metro per un metro, nella quale inseriamo una ricompensa in alcuni fiori artificiali con colori e odori diversi. Marchiamo i bombi. Osserviamo il numero di giri che effettuano fanno gli insetti intorno al fiore ricompensato o meno — che in gergo vengono chiamate “visite” — per comprendere la loro velocità di apprendimento e poi ripetiamo l’esperimento qualche ora dopo o il giorno dopo. Se il bombo ha appreso correttamente la task, “riconoscerà” con relativa facilità il campo e volerà con sicurezza sui fiori che hanno la ricompensa, evitando le visite ai fiori che ne sono privi. A questo punto possiamo affermare che il processo di apprendimento e di memoria hanno avuto successo.

Avete usato la stessa tecnica anche per il vostro studio sull’effetto delle micro e nano plastiche sul comportamento delle api?

Non esattamente. Diciamo che abbiamo preso una certo numero di api e le abbiamo divise in due gruppi di 20-30 esemplari. Al primo gruppo, chiamato gruppo di controllo, abbiamo somministrato acqua e zucchero, in quantità e tempi controllati, in modo che arrivassero all’esperimento con il giusto grado di affamazione. Per l’altro gruppo, invece, chiamato gruppo sperimentale, abbiamo seguito le stesse procedure di nutrimento, ma aggiungendo al cibo una quantità ecologicamente rilevante (ovvero verosimilmente vicina a quella che respirerebbe l’animale in natura, ndr) di micro e nanoplastiche artificiali acquistate da una ditta americana che le produce e le commercializza per vari scopi. Hanno un aspetto sferico e vengono inserite nel mix di acqua e zucchero con una siringa.”

Quindi abbiamo un gruppo di api nutrite normalmente e uno con cibo contaminato. Poi cosa succede?

Succede che ogni ape viene prima anestetizzata in ghiaccio e bloccata in cima ad un tubicino, laddove è stata incisa una scanalatura grande abbastanza da ospitare la testa dell’animale. Aspettiamo un paio d’ore e poi cominiciamo.

Quindi le api non volano, mentre le studiate…

Esatto. Non volano e non pungono. Così posizionata, la testa dell’ape sporge dal tubicino e quindi l’animale è in grado di muovere l’apparato boccale e le antenne. Quest’ultime sono fondamentali perché rappresentano i nostri accessi al suo sistema di apprendimento e memoria. A questo punto il tubicino con l’ape “montata” sulla cima, viene inserito al centro di un piccolo macchinario il cui software comanda un flusso d’aria. È da questo punto in poi che ha inizio l’esperimento vero e proprio, ovvero con il processo di apprendimento.

Inizia la scuola anche per lei, insomma…

Qualcosa del genere. Il processo di apprendimento che abbiamo utilizzato sulle nostre api si basa essenzialmente sul protocollo di condizionamento classico pavloviano. Sintetizzando e semplificando il più possibile, questo protocollo si basa sulle scoperte di Ivan Pavlov, un medico russo che vinse il Nobel nel 1904 per i suoi studi sulla digestione. Studiando il comportamento dei cani, egli dimostrò che se ad uno stimolo che normalmente non è in grado di provocare alcuna reazione naturale, detto neutro — per esempio, il suono di un campanello per un cane — viene ripetutamente associato un altro che, invece, ne è capace, detto incondizionato — classicamente, la salivazione canina alla vista del cibo —  il risultato è che il primo finisce per acquisire lo stesso potere del secondo, scatenando la medesima reazione — in pratica, ad ogni trillo del campanello il cane comincia a salivare anche se non gli viene fatto vedere alcun cibo.

Come si fa ad insegnare ad un ape a fare qualcosa?

Se si toccano le antenne delle api con uno stuzzicadenti imbevuto di acqua e zucchero (stimolo incondizionato, ndr), loro hanno un riflesso incondizionato e tirano fuori la ligula, che serve per bere e succhiare il nettare dai fiori. Se sottoponiamo l’ape ad un odore che per lei non significa niente, tipo l’odore di cipolla (stimolo neutro, ndr) loro non hanno alcun tipo di reazione. Ma se subito dopo essere state sottoposte allo stimolo neutro noi tocchiamo le antenne con acqua e zucchero, è come se stessimo insegnando loro che quell’odore, insignificante fino a qualche secondo prima, adesso, invece, preannuncia la ricompensa. Dopo un certo numero di ripetizioni, e in condizioni normali, le api dovrebbero rispondere allo stimolo neutro, e quindi dovrebbero tirare fuori la ligula, anche senza che le antenne vengano toccate con la ricompensa: se questo accade, la fase di apprendimento può dirsi positivamente conclusa. L’esposizione allo stimolo neutro senza ricompensa viene ripetuto anche nei due-tre giorni successivi, e se la reazione è la stessa, allora vorrà dire che anche quella di memorizzazione ha avuto successo. Con l’acquisizione della memoria, oltre che dell’apprendimento, quindi, il processo di condizionamento può definirsi completo. Il nostro studio ha rivelato che le api facenti parte del gruppo di controllo, vale a dire quello nutrito con acqua e zucchero, hanno reagito secondo le aspettative, mentre gli esemplari del gruppo sperimentale, cioè quelli avevano ricevuto il nutrimento inquinato, hanno fatto registrare curve di apprendimento e di memorizzazione nulle o molto più basse. Questo significa che, in pochi giorni, le micro e le nano plastiche hanno raggiunto il cervello delle api, modificandone sensibilmente — e pericolosamente — il comportamento.

Perché pericolosamente?

L’abbiamo accennato prima, ma è giusto sottolinearlo, anche perché è il punto centrale problema. Le api sono in grado associare alla ricompensa fino a cinque o sei  odori diversi contemporaneamente. Questo talento, diciamo così, consente loro di sfruttare con successo il vasto ambiente che le circonda, individuando e memorizzando i luoghi dove andare — e ritornare, naturalmente — per ottenere il polline. Se qualcosa provocasse l’alterazione in negativo di questa straordinaria dote, l’interazione con l’ambiente ai fini dell’ottenimento delle risorse sarebbe quasi impossibile, e la sopravvivenza stessa della specie sarebbe a rischio, con conseguenze catastrofiche per tutto il ciclo della vita legato all’impollinazione.

Questo spiega la grande moria di interi sciami negli USA, dove viene segnalata la scomparsa di un miliardo e 600 milioni di colonie, e quindi di centinaia di milioni di singole api?

No. Non creiamo allarmismo intorno a questo problema. Le micro e le nanoplastiche non uccidono. O almeno, non ci sono evidenze scientifiche al riguardo, al momento. Ci sono studi che indicano le patologie che sono in grado di generare nell’uomo, e ci sono studi, tra cui il nostro, che dimostrano, senza ombra di dubbio, che esse sono in grado di superare le difese del cervello animale e innescare infiammazioni neurali in grado di alterare il comportamento negli animali studiati. Per adesso, il loro effetto sull’essere umano non può essere oggetto di studio sperimentale, come succede per alcuni farmaci antitumorali testati su persone all’ultimo stadio della malattia, ma è ampiamente ragionevole supporre che — nel lungo periodo — quest’ultime possano contribuire, in modo determinante, all’insorgenza di disturbi o patologie legate alla degenerazione cognitiva. Questo è lo stato delle cose. 

Questo sembra spezzare una lancia a favore dei negazionisti…

No, questo mai. Negare o sottostimare, per esempio, i risultati della ricerca scientifica per quanto riguarda quel vasto campo di studi che forniscono dati attuali e previsionali sul cambiamento climatico in corso, è da sciocchi, o peggio ancora, tipico di chi vuole difendere interessi particolaristici. Il fatto che vi sia una ricerca che confuta una certo dato previsionale, a fronte di centinaia di altre che, invece, lo confermano, ed aggrapparsi ad essa per giustificare le proprie posizioni negazioniste, va bene solo per fare audience in uno di quei dibattiti televisivi dove ognuno grida sulla voce dell’altro. Ma l’allarmismo sensazionalistico è altrettanto insopportabile, perché — tornando a noi — il problema è un altro.

E quale sarebbe?

Il problema è che le api negli USA non sono morte per un solo motivo. È una potente sinergia di cause e concause — clima, pesticidi, micro e nanoplastiche, malattie, perdita di habitat e altre ancora — che sta provocando questo disastro naturale, così come tutti gli altri in corso, o in predicato di succedere. Possiamo affermare con ragionevole certezza che è colpa di questi fattori. Ma in che misura? Ecco perché — tornando nel nostro piccolo — il progetto che stiamo seguendo adesso è così importante.

La ringrazio dell’assist perché l’ultima domanda è proprio questa: a che progetto sta lavorando adesso?

Ne abbiamo più di uno, a dire il vero… Per esempio, con la prestigiosa collaborazione del National Geografic stiamo cercando di misurare la percentuale di micro e nanoplastiche presenti nell’aria che respiriamo, affinché le quantità ecologicamente rilevanti da usare nei prossimi esperimenti si possano basare su dati reali, cioè misurabili e misurati; perché, come abbiamo visto, questo è un problema cruciale per valutare i rischi che corrono gli insetti, e alla fine, anche noi. Lo abbiamo fatto in aree incontaminate della Toscana, ma anche a Firenze e dintorni. Parallelamente stiamo cercando di capire se, ed eventualmente, in che misura, piante e fiori che crescono in un ambiente contaminato da micro e nanoplastiche, presentino floemi (il complesso dei tessuti delle piante che trasportano, immagazzinano e forniscono i composti organici solubili, in particolare il saccarosio, prodotti con la fotosintesi, ndr) e pollini alterati, tali da inibire o modificare la scelta delle api, introducendo così un ulteriore fattore di condizionamento nel loro comportamento”.

In parole più semplici?

Significa che profumo e sapore del polline potrebbero essere alterati al punto di renderli “appetibili” per le api, quando in realtà non lo sono affatto. 

Un aspetto oltremodo inquietante questo, no?

Lo sarebbe se avessimo dati a disposizione a suffragio di questo scenario. Ma ho detto solo che ci sono degli studi in corso per capire se e come, non ho parlato di risultanze in merito. Quindi, anche in questo caso, non creiamo falsi presupposti per affermazioni catastrofiche.

Certo. Altre cose in programma?

Sì, una particolarmente interessante, perché ci consentirebbe di fare un grande passo in avanti nel nostro ramo di studi. Stiamo elaborando una tecnica di imaging che ci consentirà di capire il meccanismo d’interazione tra le micro plastiche e il cervello delle api. Tracciandole con materiale fluorescente e utilizzando microscopi multi fotonici, saremo in grado di osservare direttamente come le microplastiche arrivano al cervello delle api, dove si accumulano e se attivano processi infiammatori nei neuroni. Avendo la possibilità di visualizzare il processo saremo in grado di capirne di più e meglio.

Un’ultimissima domanda. Quanto è durato il suo esperimento?

Considerato tutte le pubblicazioni effettuate, circa sei, otto mesi, ma è normale che una ricerca di questo tipo possa durare anche fino ad un anno.

Ok, direi che siamo arrivati alla fine.  C’è un qualche tipo di considerazione, un messaggio da lasciare ai nostri lettori?

No, no… ho parlato già abbastanza. Le considerazioni di tipo morale, filosofico o politico le lasciamo ad altre figure.

Al termine dell’intervista il professor Baracchi mi ha portato a visitare il laboratorio in cui ha svolto la sua ricerca. Si tratta di un ambiente assai più aderente alle rappresentazioni mentali che m’ero fatto: pieno di strambi manufatti in plastica e legno — evidentemente i dispositivi di supporto usati per i vari esperimenti — per i quali non riesco a figurarmi quale sia l’utilizzo e lo scopo. Vorrei chiedere lumi al professor David Baracchi per ciascuno di essi, ma il tempo stringe e ci concentriamo sullo strumento usato per la ricerca. Il professore ripercorre brevemente il procedimento illustrato durante l’intervista. Non potendo divulgare immagini della strumentazione fotografata all’interno del laboratorio, mi limiterò ad una rapida descrizione di quello ho visto, giusto per dare anche al lettore la possibilità di visualizzarlo, per quanto sia possibile. In pratica, si tratta di un piccolo marchingegno che consta di una parte anteriore fatta di un seri di tubicini, collegati a due flaconcini, contenenti un’essenza, e ad un piccolo computer che regola l’emissione di aria profumata ad intervalli regolari da un unico tubicino finale. Al centro di questo flusso viene posta l’ape immobilizzata nel tubicino con le fessure, e dietro di essa è montato una sorta di imbuto dove l’aria è aspirata. La tecnologia impiegata sta tutta qui. Il resto non è altro che è un lungo e paziente lavoro di raccolta dati.  In una piccola stanza adiacente si trova la voliera per i bombi, costruita  personalmente dal professore. Questa è anche il luogo in cui sono tenuti gli insetti  in attesa di essere scelti per il prossimo esperimento, sistemati in contenitori di plastica areati, apribili dall’alto. Il professor Baracchi mi mostra l’interno di uno di questi contenitori, e mi trovo davanti ad un numero enorme di api, ammassate le une sulle altre. D’istinto, mi ritraggo impaurito, ma il professore mi assicura che non c’è nessun pericolo che prendano il volo in massa, e per qualche secondo rimango ad osservare affascinato quello strano spettacolo ronzante. Non credo di aver mai visto così tante api in vita mia.  Dopo avermi illustrato lo scopo di un paio di altri strumenti, attraversiamo il corridoio ed entriamo in una stanza molto più grande, le cui pareti sono percorse da una linea di mensole. Sopra ad ognuna di esse sono posizionate una serie di teche in plexiglas trasparente contenenti della terra, una piccola pianta e un bombo che ogni tanto svolazza in quello spazio angusto. Ne conto almeno una trentina di queste teche. Il professore mi spiega che è in corso un esperimento per valutare gli effetti di un nuovo pesticida, ma non può dirmi altro.  Il tempo, a questo punto, è finito davvero. All’uscita del plesso, ci soffermiamo brevemente a parlare degli incoraggianti risultati che sta ottenendo la ricerca biologica nell’individuazione di organismi viventi in grado di distruggere la plastica. È stato scoperto, infatti, che alcuni molluschi, alcuni batteri e persino una specie di baco da seta, sono in grado di metabolizzare la plastica. Se sfruttata in modo appropriato, questa loro straordinaria facoltà consentirebbe di ridurre in modo drastico la quantità di plastica dispersa nell’ambiente. Forse un giorno vedremo sorgere in tutto il mondo siti di raccolta differenziata, in cui miliardi di bachi da seta, nutriti di sola plastica, rilasceranno seta e fertilizzante biologico. Chi lo sa. Fantasticando di soluzioni più o meno ardite, mi lascio andare ad una considerazione di natura quasi epistemologica che, inaspettatamente, trova il convinto sostegno del mio illustre interlocutore: vale a dire il paradosso della scienza moderna, che è motore del progresso dell’uomo ma che, al tempo stesso, è chiamata a porre rimedio alle storture che esso immancabilmente genera, trovando in ciò nuova linfa vitale.  Sull’onda di questo finale di conversazione di spessore, saluto David con tutto il calore e la gratitudine che riesco ad esprimere, e mi avvio verso la macchina. Una volta dentro mi fermo a pensare alla diversità della memoria che ognuno di noi avrà di questo incontro: il professor Baracchi, molto probabilmente, la ricorderà come un momento quasi di svago all’interno di una giornata piena di appuntamenti ben più impegnativi, mentre per me rappresenterà sempre qualcosa di speciale.