La “misura” dell’organismo con i nuovi strumenti

Nella prima metà del 1800 si ebbe la definitiva separazione dell’anatomia macroscopica dalla fisiologia, mentre l’anatomia microscopica fu insegnata ora dagli anatomici ed ora dai fisiologi e ciò ebbe come conseguenza benefica il fatto che nella ricerca istologica non andò mai perduta di vista la parte funzionale.

Uno degli aspetti essenziali del progresso compiuto dalla fisiologia in questo secolo fu il graduale regresso di ogni elemento speculativo e la progressiva scomparsa di ogni forma di animismo o di vitalismo, a cui si sostituì un’interpretazione fisico-chimica sempre più precisa delle diverse manifestazioni vitali. Il tutto allo scopo di ridurre tutti i processi vitali a meccanismi essenzialmente fisico-chimici, controllabili con mezzi che dessero riposte, rappresentate da dati ben definiti, espressi con grafici, numeri o gradi, sulla base dei quali si potessero formulare leggi fisiologiche.
A rendere possibile l’attuazione di questo progetto molto concorse il moltiplicarsi degli strumenti scientifici, fra cui ricordiamo: l’emodinamometro a mercurio (1828) di Poiseuille, trasformato dal Ludwig in chimografo (1847); il viscosimetro dello stesso Poiseuille; lo sfigmografo di Marey (1860); l’elettrometro capillare di Lipmann; il galvanometro a specchio di Arsnoval (1881); il reotomo differenziale di Bernestein; l’ergografo; il miotonometro di Mosso (1896) e numerosi altri.

Il merito principale dei progressi compiuti dalla fisiologia in questo secolo va soprattutto agli studiosi francesi e tedeschi, che tolsero a quelli italiani il primato che nei secoli precedenti avevano saputo mantenere, principalmente ad opera di Spallanzani, Redi e Vallisneri.

Jean-Bapteste Lamarck e la biologia

Sono ormai passati 211 anni dalla pubblicazione della Philosophie Zoologique di Jean-Bapteste Lamarck, il principale responsabile del passaggio dall’immagine tradizionale della natura (la “grande catena dell’essere”), essenzialmente statica, a quella moderna dell’albero da lui concepita come un albero genealogico.
Jean-Baptiste-Pierre-Antoine de Monet de Lamarck fu uno dei massimi naturalisti francesi del XVIII e XIX secolo, nacque a Bazentin le Petit (Francia) il 1 agosto del 1744. Avviato inizialmente alla carriera militare, fu costretto ad abbandonarla assai presto per motivi di salute, e dal 1765 si dedicò sistematicamente alla medicina e alla botanica. Nel 1788 ottenne il posto di Botanico del Gabinetto di Storia Naturale di Parigi e dal 1794 divenne docente di Zoologia degli Invertebrati al Museo di Storia Naturale di Parigi. Rischiò di compromettere la sua reputazione cercando di confutare la “nuova chimica” di Lavoisier, ma fu ugualmente chiamato a contribuire alle maggiori imprese editoriali dell’epoca: l’Encyclopédie méthodique e il Nouveau dictionnaire d’histoire naturelle.

Lamark sostenne che l’evoluzione è il risultato di una reazione e di un adattamento degli individui all’ambiente e teorizzò la trasmissione ereditaria dei mutamenti acquisiti che si erano dimostrati favorevoli all’adattamento all’ambiente.

Al contrario, Darwin attribuì una maggiore importanza al cambiamento casuale e non orientato che forniva materiale per la selezione naturale.
Ma soprattutto Lamarck è tra i fondatori della biologia come scienza autonoma, uno tra i primi scienziati ad introdurre il termine “biologia”: nega la pretesa della “filosofia meccanica” di comprendere i fenomeni vitali facendo riferimento ai concetti, ai principi e alle leggi della fisica e afferma al contrario la necessità di una scienza particolare dei corpi viventi, che ne salvaguardi la specificità senza cadere in una metafisica.
Tra il 1815 e il 1822 uscì la sua monumentale Histoire naturelle des animaux sans vertèbres, che rimase per diversi decenni un’opera fondamentale per lo studio degli invertebrati, privilegiata dallo stesso Darwin. Morì il 18 dicembre del 1829.

La semeiotica e la percussione

Corvisart: il medico di Napoleone che rilanciò la percussione

Ad inizio ‘800 grazie a Corvisart des Marets (Dricourt, Ardennes, 1755 – Parigi 1821), professore di clinica medica, medico di Napoleone I, venne perfezionato il metodo della percussione, già introdotto in clinica dall’austriaco Auenbrugger.

Jean-Nicolas Corvisart des Marets

Studiò dapprima diritto poi medicina a Parigi, divenne presto aggiunto alla cattedra d’anatomia, poi a quella di clinica medica; nel 1786 ebbe la nomina a professore di clinica alla Charité. Volgarizzò e perfezionò il metodo della percussione per la diagnosi delle malattie interne scoperto dal viennese Auenbrugger, la cui opera tradusse e commentò (Nouvelle Méthode pour reconnaître les maladies internes de la poitrine par la percussion de cette cavité, Parigi 1808).
Nel 1807 divenne medico di Napoleone I e nel 1811 membro dell’Istituto. La sua opera Essai sur les maladies et les lesions du cøur et des vaisseaux (Parigi 1806) è d’importanza nella storia dell’anatomia patologica del cuore.

Il suo lavoro si inserisce in un contesto che fino al ‘700 ha visto come  principale fonte di informazioni diagnostiche il resoconto dei sintomi del malato: la malattia era soprattutto identificata attraverso la narrazione dei sintomi. Esistevano osservazioni oggettive: le paralisi, I liquidi emessi con l’espettorazione o col vomito, l’urina, le feci, ecc. ma erano interpretate in modo empirico e non sistematico e sempre con riferimento alla sintomatologia riferita. Nel 1761 furono pubblicati due libri che segnavano una decisa innovazione: il De Sedibus et Causis Morborum per Anatomen Indagatis di Giovanni Battista Morgagni e l’Inventum Novum di Leopold Auenbrugger.

 

Nel De Sedibus, monumentale trattato in forma epistolare, composto da settanta lettere ad un allievo immaginario, Morgagni riporta le osservazioni condotte direttamente da lui o da suoi colleghi su varie centinaia di autopsie e correla il reperto autoptico alla sintomatologia riscontrata in vita. L’innovazione è profonda: la malattia non è più una collezione di sintomi ma una o più lesioni anatomiche oggettivamente riscontrabili.

Auenbrugger insieme alla moglie

Joseph Leopold Auenbrugger (Graz, 19 novembre 1722 – Vienna, 18 maggio 1809 ), medico austriaco, allievo di Gerhard van Swieten presso l’Università di Vienna, è considerato il padre della semeiotica : “Qui presento al lettore un nuovo segno che ho scoperto per rilevare malattie del torace. Consiste nella percussione del torace umano, per cui, in base al carattere dei suoni particolari suscitati, si forma un’opinione sullo stato interno di quella cavità. (…) Il respiro, un suono come di un tamburo ricoperto da un panno è indice di torace sano, mentre un suono attutito o di tono più alto del solito, è indice di una condizione morbosa”.
Dopo sette anni di indagini, pubblicò il metodo su Inventum Novum (1761), sebbene la sua tecnica non ottenne riconoscimento e accettazione fino a anni dopo la sua morte, grazie appunto alla riedizione dell’opera con Corvisart.

Corvisart riconobbe l’efficacia della tecnica soprattutto nella diagnosi di malattie cardiache, polmonari ed ascessi: grazie alla descrizioni fornite da Auenbrugger, Corvisart elaborò successive ipotesi utili a diagnosticare l’ingrandimento del cuore senza il beneficio di tecniche moderne quali la radiologia e l’ecocardiografia. Naturalmente, il metodo era alquanto grossolano e soggettivo, eppure marcò un fondamentale punto d’arrivo nell’esame fisico.

È interessante notare che quando Laénnec introdusse la sua auscultazione mediata egli utilizzava la percussione  toracica  mentre sentiva con lo stetoscopio.

Jan Evangelista Purkyně e la ricerca verso la neurobiologia

Affrontò numerosi problemi in diversi campi della medicina, contribuendo tra l’altro a porre le basi della dottrina cellulare

Jan Evangelista Purkinje (Libochovice, Litoměřice, 1787 – Praga 1869) fu istologo e fisiologo e svolse la sua attività a Breslavia e Praga. Nel 1823 fondò l’istituto di fisiologia di Breslavia, presso il quale insegnò fisiologia e patologia fino al 1849, quando fu chiamato a dirigere l’istituto di fisiologia dell’università di Praga. Affrontò numerosi problemi in diversi campi della medicina, contribuendo tra l’altro a porre le basi della dottrina cellulare, e portando a termine ricerche di fondamentale importanza sulla fisiologia della visione e sulle conoscenze istologiche del sistema nervoso della cute, del cuore, dei vasi, delle ossa e dei denti.

I suoi studi istologici, condotti con l’apporto di innovazioni tecniche importanti come l’uso del microtomo, dell’acido acetico  glaciale, di coloranti chimici e del  balsamo del Canada, lo portarono all’identificazioni della morfologia delle cellule della corteccia del cervelletto: ecco perché il suo nome è associato alle grosse cellule del cervelletto, caratterizzate dalla grande espansione delle loro ramificazioni nervose, che partecipano alle vie nervose che coordinano il movimento. Si tratta di grandi cellule nervose multipolari situate nello strato medio della corteccia cerebrale, fra gli strati granulare e molecolare. I corpi cellulari sono disposti in un’unica fila e costituiscono uno strato intermedio separato della corteccia cerebellare; sono circondati da una fitta rete formata dai dendriti di altri neuroni (cellule a canestro). I dendriti si dividono prima in due rami principali e poi via via in una ramificazione dendritica che si espande in piano e forma una caratteristica arborizzazione, tipica dell’istologia del cervelletto.

Si occupò della fisiologia della percezione visiva, in particolare alla corretta individuazione dell’origine di alcune immagini presenti nell’occhio, in corrispondenza della pupilla, e dovute alla riflessione di oggetti esterni. Nella sua tesi di laurea in medicina, Contributi agli aspetti della visione nei suoi aspetti soggettivi (1819), descrisse il fenomeno che riguarda la variazione della sensibilità per i colori al mutare delle condizioni di illuminazione ambientale.

Nel 1842 fondò il primo laboratorio ufficiale di psicologia a Breslavia, dove furono poste le basi della moderna psicologia sperimentale. Fra l’altro utilizzò, prima dell’ideazione dell’oftalmoscopio da parte di Helmholtz, l’osservazione diretta del fondo oculare.
I suoi contributi all’affermazione della teoria cellulare furono fondamentali: infatti, il suo nome è anche legato alle “fibre del Purkinje”, il tessuto del muscolo cardiaco che trasmette la contrazione muscolare al cuore, parte di uno speciale sistema di conduzione dell’impulso elettrico che permette un’adeguata eccitazione del muscolo cardiaco, secondo un ritmo appropriato alle funzioni cardiocircolatorie.

Gregor Mendel e la genetica

Dotato di una spiccata meticolosità negli studi, ebbe il merito, tra i primi, di applicare la matematica alla biologia.

Il monaco agostiniano Gregor Mendel, ha trascorso buona parte della sua esistenza all’interno delle mura di una pacifica abbazia dell’attuale Repubblica Ceca, senza che il suo nome riecheggiasse nei più importanti salotti scientifici del suo tempo.
Questo perché nessuno è stato in grado di cogliere l’importanza delle sue ricerche quando era ancora in vita. La riscoperta avvenne oltre quindici anni dopo la sua morte a opera di tre scienziati provenienti da tre nazioni diverse, indipendentemente l’uno dall’altro e quasi in contemporanea: questo è un evento raro nella storia della scienza.
Intorno a Mendel, alle sue scoperte e alla nascita della genetica ci furono avvenimenti di ogni tipo come diatribe personali, ripicche ed egoismo tra scienziati, l’avversione di alcune autorità religiose, le forzature di qualche politico.
Gregor Mendel fu un perfetto frutto del suo tempo e della sua terra. Fu un uomo pratico, concreto, innamorato della conoscenza. Una gioventù dolorosa, segnata dalle malattie, dalla povertà e dalla difficoltà nel portare avanti gli studi non fermò il futuro padre della genetica, che dimostrò in tutti quegli anni grande tenacia e dedizione.
Johann Mendel nacque il 22 luglio 1822 a Heinzendorf bei Odrau, nella Slesia austriaca, parte dell’Impero austro-ungarico, figlio di Rosine Schwirtlich, figlia di un piccolo proprietario terriero, e di Anton Mendel, un contadino.
Lavorò come giardiniere ed apicoltore, ma la salute piuttosto cagionevole del ragazzo non aiutò il progetto di lavorare con la famiglia. Quando il padre, nel corso dell’inverno del 1838-39, rimase gravemente ferito a causa della caduta di un albero, l’adolescente Johann non fu di grande aiuto. Rimase a letto per mesi a causa di un misterioso malessere. Sia la sua malattia sia il fatto che Johann non avesse alcun interesse a seguire le orme del padre nella gestione della fattoria furono i motivi che allontanarono progressivamente il ragazzo dalla sua famiglia.
Mendel entrò in contatto con un mondo contadino intraprendente e con una Chiesa vicina ai problemi della gente. A trasmettergli la passione per le scienze della natura furono soprattutto due insegnanti sacerdoti, Schreiber e Friedrich Franz che “diede al giovane un’impostazione matematica” e “indirizzò il suo futuro”. Studiò teologia, filosofia, matematica e fisica presso l’istituto di filosofia di Olomouc e nel 1843 entrò come novizio presso il monastero agostiniano di San Tommaso a Brno, abbandonando il nome di Johann e assumendo quello di Gregor, accolto dai frati agostiniani e dall’abate Cyrill Napp.


Il 6 agosto 1847 Mendel fu ordinato sacerdote.
Insegnò matematica e fisica e, respinto all’esame di abilitazione all’insegnamento, tra il 1851 e il 1853 frequentò l’università di Vienna; qui studiò fisica, matematica, scienze naturali, seguendo con particolare interesse le lezioni del fisico Christian Doppler (1803-1853) e del botanico Franz Unger (1800-1870), sostenitore della teoria della mutazione delle specie e dell’antichità della storia della Terra. Membro della Società zoologica e botanica di Vienna e di Brno, pubblicò le sue prime brevi note nelle Verhandlungen della Società.
Nel luglio del 1853 Mendel tornò al monastero come professore, dedicandosi all’insegnamento e agli studi di meteorologia, apicoltura e agricoltura e dal 1856 iniziò a fare esperimenti sulle piante di pisello: iniziò in particolare, una serie di esperimenti di ibridazione su sette caratteri dei piselli i cui risultati rese noti nella memoria Versuche über Pflanzen-hybriden, dove enunciava una “legge di sviluppo degli ibridi”, da cui derivò la rivoluzionaria teoria dell’ereditarietà dei caratteri, esposta per la prima volta nel febbraio del 1865, alla Società di Scienze naturali in Moravia, ma nessuno riuscì né a seguire né a comprendere il suo lavoro.
Le sue ricerche, mirabili per la chiarezza dell’impostazione e la precisione delle induzioni, lo condussero a formulare le leggi della trasmissione dei caratteri ereditari che portano il suo nome e che costituiscono il fondamento della genetica attuale.

L’importanza degli studi di Mendel venne riscoperta solo nel 1900 contemporaneamente e indipendentemente da tre botanici, l’olandese Hugo de Vries (1848-1935), il tedesco Carl Erich Correns (1864-1933) e l’austriaco Erich Tschermak von Seysenegg (1871-1962). Nel 1903 le ricerche di Mendel sull’ibridazione furono ripubblicate con il titolo Versuche über Pflanzenhybriden. Anche se un’analisi dettagliata delle sue memorie ha dimostrato che i dati statistici erano piuttosto approssimati, con le sue ricerche Mendel riuscì a dimostrare che l’ereditarietà non è una mescolanza di caratteri, bensì che i caratteri ereditari sono trasmessi da unità distinte, e formulò le leggi relative alla trasmissione dei caratteri ereditari, oggi note come leggi di Mendel. La scoperta delle modalità con cui si ereditano i caratteri effettuata da Mendel è stata determinante per la comprensione dei processi che sono alla base della variabilità genetica e quindi dell’evoluzione.