What Plants Talk About?

What Plants Talk About è un documentario, se mi è permesso, spaventosamente ben fatto e comprensibile anche per chi non parla inglese tutti i giorni. E’ andato in onda la settimana scorsa sulle stazioni afflilate al Public Broadcasting Service americano e ve lo propongo in versione HD. Dura circa un’ora, con diverse animazioni e gran profusione di time-lapse per descrivere ricerche recenti e scoperte su modi e motivi dei sistemi di “movimento”, difesa e comunicazione chimica tra vegetali. Quattro stelle nel mio Morandini dei video botanici, Premio Meristemi della Giuria per la fascinazione vegetale.

Rappresentare le piante. Part Two: Immaginare

Certo, è facile fare gli spocchiosi e lamentarsi quando le piante vengono usate come pin-up sexy e senza cervello su copertine patinate. A fare gnegnegné quando i creativi iniziano a pasticciare con le tecnologie più avanzate per inventare nuove espressioni. Intanto però, le immaginazioni delle piante, della loro chimica intricata e del loro comportamento alieno si moltiplicano anche dall’altra parte di questa ipotetica barricata virtuale, quella dei laboratori in cui i camici bianchi cercano, per fini di ricerca, di maritare grafica e scienza, raffigurazioni e numeri. Da queste  parti, talvolta, il rapporto tra raffigurazione visiva e dato numerico inizia persino a pendere dalla parte della prima, giovando a più scopi: di ricerca e di comunicazione.

L’imaging science per le piante non è certo una novità: dall’invenzione del microscopio fare ricerca con le immagini è diventato un must in molti campi della biologia. Tuttavia le immagini ottenibili hanno una serie di limiti, che vanno superati. Ad esempio, il loro contenuto non è immediatamente riconducibile a qualcosa di noto a tutti, dato che riproducono elementi invisibili ad occhio nudo. Un primo caso pratico di questo superamento è l’impiego di una diagnostica per immagini di origine medica, la Tomografia ad Emissione di Positroni (PET), sfruttata da qualche anno non solo in oncologia ma anche come sistema non invasivo, non distruttivo  per monitorare lo spostamento dei metaboliti nelle piante. La traduzione dei valori registrati dallo strumento in immagini funzionali, anche cromaticamente, all’interpretazione dei dati diventa qui IL dato, grafico e non numerico, che serve al ricercatore. Al contempo l’oggetto ottenuto è direttamente riconducibile ad una categoria visiva universale per qualunque osservatore: la pianta intera, la foglia. L’immagine a sfondo blu in apertura, ad esempio, mostra la traslocazione dei metaboliti primari in una giovane piantina di pioppo a seguito dell’attacco da parte di una larva di Lymantria dispar. La porzione di destra illustra, senza bisogno di saper interpretare complicati spettri cromatografici, tabelle di numeri o disposizioni istologiche, il prelievo di zuccheri e proteine dalle foglie aggredite e il loro accumulo nel fusto e nelle radici, togliendo nutrimento all’insetto mentre questo bruca la foglia. In questo modo la pianta ripara, come i Russi nella Seconda Guerra Mondiale, le risorse pregiate oltre gli irraggiungibili Urali col fine di usarle in un secondo momento e al contempo fa terra bruciata attorno all’aggressore, costretto a masticare indigesto legno e non prelibati zuccheri.

In altri casi la PET permette di monitorare differenti forme stress e altre funzioni fisiologiche, come il tempo trascorso tra l’assorbimento di CO2 atmosferica da parte di una foglia, la sua inclusione in molecole di zucchero a seguito della fotosintesi e la traslocazione di queste ultime nei parenchimi di riserva, con tanto di precisa localizzazione. Allo stesso modo ancora, è stato possibile tracciare la diffusione quasi “nervosa” del segnale d’allarme veicolato dalla diffusione di un composto messaggero chiamato metil jasmonato in piante aggredite da patogeni. Infatti, il dettaglio dell’immagine ottenuta (una vera e propria autoradiografia) è tale da permettere l’osservazione del metil jasmonato all’interno di singoli tubi floematici, come se fosse adrenalina rilasciata nelle vene di un uomo in pericolo. Essendo basata sulla blanda e transitoria radioattività di un isotopo del carbonio, il C 11, questa declinazione vegetale della PET permette di studiare distribuzione e allocazioni all’interno di un periodo di tempo definito, senza danneggiare la pianta, garantendo quindi osservazioni in continuo ed assai più coerenti con la realtà.  Durante le osservazioni infatti la pianta rimane vitale e non deve essere “sacrificata” e sezionata come nel caso della microscopia classica, ottica o elettronica e il suo sviluppo può essere osservato quasi dal vivo, acquisito e riprodotto a fini di ricerca, didattica e divulgazione. Non solo immagini in tempo reale, ma in organismi vitali, laddove la microscopia classica offriva una stop-motion o addirittura fermo-immagine in tessuti morti. Per sovrannumero, quello che lo strumento restituisce è contemporaneamente un dato utile per il ricercatore esperto e un’infografica che lo spiega al semplice curioso.

L’applicazione di tecniche di imaging allo studio delle piante non si ferma peraltro alla PET e allo spostamento di metaboliti, ma si allarga sempre più frequentemente allo studio dello sviluppo e della funzione degli organi biologici, permettendo di superare altri limiti della microscopia classica.  Nelle ultime settimane, anche per la bellezza dei risultati, molti hanno condiviso il video riportato poco sopra e diverse immagini di piante carnivore prodotte dal John Innes Centre. Si tratta di materiale ottenuto mediante Tomografia a Proiezioni Ottiche, che  permette di ricostruire in 3D una serie di immagini ottenute al microscopio, riproducendo fedelmente ed in modo elaborabile la struttura di qualunque organo o tessuto vegetale. Se opportunamete condotta, l’OPT non ricostruisce “banalmente” il visibile, ma consente di acquisire anche immagini in fluorescenza, ad esempio seguendo l’espressione di geni specifici o il posizionamento di composti autofluorescenti o resi tali tramite appositi markers. Il tutto permette di ricreare modelli tridimensionali di singole cellule, di tessuti o di intere piante, seguendo la dinamica di crescita e l’attività delle cellule, combinando in tempo quasi reale morfologia e genomica con enormi vantaggi nella lettura del dato. Per chi studia la biologia dello sviluppo e cerca di comprendere la funzione degli organi vegetali è un sogno, in quanto le rappresentazioni possono essere ottenute da campioni interi e successivamente “aperti” e “sezionati” lavorando sul modello virtuale in 3D acquisiti, come descritto nelle seguenti immagini in bianco e nero. Anche in questo caso, per chi era abituato a dedurre lo sviluppo degli organi vegetali da singole sezioni bidimensionali di tessuti (belli, ma statici), l’aumento delle informazioni disponibili è enorme e la possibilità di spiegarle facilmente quasi a chiunque grazie all’immediatezza della percezione è altrettanto rilevante.

Il valore di queste rappresentazioni è molteplice e si estende oltre l’ostico confine della scienza per scienziati: diventa più rapidamente adatto a spiegare le scoperte a un pubblico non tecnico (la fantomatica opinione pubblica) o non ancora esperto (gli studenti) in modo semplice, intuitivo e diretto. Cosa le distanzia allora dalle performance artistico-visuali descritte in un altro post? Per dare un senso alle cose che osserviamo abbiamo bisogno di modelli, di categorie che ci permettano di ricondurre i flussi di dati a categorie per noi riconoscibili, in maniera tale da generare rappresentazioni più confortevoli per la nostra mente. Nel passaggio dai singoli dati numerici (“quello che la macchina misura”) alle loro descrizioni verbali e di approfondimento (l’articolo scientifico, o divulgativo) queste immagini non sono un semplice corredo né un esotismo estetico o un détournement, come direbbe Débord. Si può discutere a lungo sulla possibilità (o sull’opportunità) di trasformare un dato scientifico in un’”esperienza” per il pubblico, ovvero in un qualcosa che prova a toccare i sensi e non solo la ragione (o che titilla i primi per attivare la seconda), ma nel loro piccolo le immaginazioni delle ricerche sulle piante non devono per forze essere gadget per coatti dell’immagine, ma possono diventare elementi nei quali il rapporto tra misurazione sperimentale e veicolazione del concetto è simile a quello esistente tra fiaba e morale.

Non bastasse, l’istituzionalizzazione dell’imaging in campo vegetale è ormai tale da determinare anche la nascita di un’intera disciplina, derivata dalla bioinformatica e chiamata phenomic science. Si tratta di un’area della biologia dedicata alla misurazione olistica e totale dei tratti fisici e biochimici delle piante e della loro variazione in funzione di mutazioni genetiche e di ogni forma possibile di stress. Mentre la pianta cresce, viene misurata in tutto e contemporaneamente: crescita dimensionale, distribuzione di metaboliti primari e secondari, emissione di gas, assorbimento di acqua, forse anche nel numero di battiti di ciglia, se solo le avesse. In realtà questa disciplina, nella sua versione manuale, esiste da tempo ma sino ad ora era basata sulla somma di misurazioni manuali o puntuali, ad esempio della lunghezza delle foglie, dei frutti, dei fiori o della quantità di metaboliti in funzione del tempo, della disponibilità di nutrienti, del tipo di irrigazione e fertilizzazioni e di altre variabili. Inutile dire che queste operazioni richiedevano un’enorme quantità di tempo per produrre informazioni sufficienti e soprattutto spesso comportavano un danno per la pianta. Ora l’automazione e la precisione di un’ampia gamma di tecniche di imaging permette di ottenere enormi quantità di dati digitali nell’arco di una singola stagione e di rielaborarli in ogni salsa possibile, senza letteralmente toccare la pianta stessa. Ad esempio, la crescita e lo sviluppo tridimensionale dell’apparato radicale di una pianta in un vaso è misurabile in continuo, ottenendo ogni poche ore un’immagine  manipolabile grazie a una “fotografia 3D” mediante OPT, correlabile con qualunque variabile. Questo permette di comprendere come, perché e in base a quali stimoli le piante crescono e accumulano certi composti al variare del clima e delle condizioni agronomiche, a esempio. Già sono attivi diversi laboratori specializzati in queste operazioni, ad esempio alla fine del 2013 entrerà ne entrerò in funzione uno certamente poco romantico, ma completamente robotizzato e in grado di produrre grandi volumi di dati e informazioni sulla fisiologia vegetale. Il suo funzionamento è descritto in dettaglio in questa animazione video.

Lee, K. (2006). Visualizing Plant Development and Gene Expression in Three Dimensions Using Optical Projection Tomography THE PLANT CELL ONLINE, 18 (9), 2145-2156 DOI: 10.1105/tpc.106.043042

Kiser, M., Reid, C., Crowell, A., Phillips, R., & Howell, C. (2008). Exploring the transport of plant metabolites using positron emitting radiotracers HFSP Journal, 2 (4), 189-204 DOI: 10.2976/1.2921207

Sette numeri senza peso

1. Che il sette sia un numero importante lo sappiamo dai tempi della Bibbia, ma ora possiamo dire che ogni 7 grammi in più di fibre assunti con la dieta si riduce del 7% il rischio di infarto. Per chi sa fare le divisioni, “uno vale uno” sarebbe più facile da ricordare. Perché usare il sette, allora? Perché sette sono mediamente i grammi di fibra in due porzioni di frutta e verdura e quindi il bilancino delle fibre può restare  a casa.
2. Non si vince niente, ma quanti “fili” di zafferano ci sono in un etto di zafferano e quante piante servono per produrli? Circa 50.000 e 16000, rispettivamente.
3. Secondo le stime dei cultori della materia, un bicchiere di coca-cola originale conteneva circa 9 mg di cocaina. Attualmente il problema principale sembra essere nelle sette zollette di zucchero presenti in ogni bicchiere (di quasi tutte le bibite gassate, però). Il 1903 è invece l’anno in cui i formulatori di Atlanta hanno iniziato ad impiegare foglie “esauste” dalle quali l’alcaloide era stato preventivamente estratto. Non chiedetemi se quasto implichi un accordo coi narcos per il riutilizzo dei materiali di scarto delle lavorazioni colombiane…
4. Quando gli etnobotanici sono andati a verificare le piante selvatiche vendute nei mercati di paese sulle piazze della Dalmazia, lo scorso anno, hanno contato ben 37 specie differenti. Alcune, come Asparagus acutifolius e Tamus communis sono vendute da sole, le altre invece sono in genere mescolate in misticanze da consumare crude o cotte.
5. Gli inglesi, secondo i quali il curry sarebbe un piatto tradizionale britannico, hanno preso la cosa seriamente e hanno calcolato che il carbon footprint di un piatto di lamb curry consumato nella perfida albione è di circa 6 kg.
6. L’uso dei semi di cacao come moneta corrente nell’America precolombiana è cosa nota, ma può far piacere qualche delucidazione sul potere d’acquisto. Con 200 fave ci si portava a casa un tacchino. Con 100 potevate far scendere dallo scaffale dell’apposita corsia uno schiavo, sul valore della cui esistenza in zona potete facilmente trarre conclusioni senza  master in economia.
7. Più soave il numero di chiusura, ma sempre legato al sette: la pianta da fiore più piccola si chiama Wollfia angusta ed è più piccola di 1 mm. Nonostante aspetto (non ha nè radici. nè vere foglie) ed habitat non è un alga. Il suo peso è di circa settemila miliardi di volte inferiore a quello di una sequoia.

Oliver Sacks e la narrativa per giovani esploratori

Un buon libro di narrativa può favorire lo sviluppo di varie forme di crescita, come la conoscenza di nuove parole, la consapevolezza del reale e della sensibilità estetica, la creazione di collegamenti informali tra materie diverse, o almeno così dice chi ne sa.  L’operazione potrebbe anche includere aspetti scientifici, naturalistici e tecnici, non esclusivamente lessicali, antologici o umanistici, aggiungerei. Quando l’età lo permetteva, adoravo l’ora di narrativa e il suo angolo libero alle esplorazioni fantastiche dal testo, a giocare nella mente con le briglie sciolte, trovando e usando elementi non chiusi in grammatiche precotte. Il viaggio, la scoperta e la riflessione venivano più facili, partendo da un racconto coi binari sghembi e componibili a piacere. Forse sono stato fortunato, altri non raccontano esperienze simili. Però, quando ho messo gli occhi su questo libricino di Oliver Sacks in cui c’è questo vecchietto scienziato curioso che se ne va con gli amici del club delle felci a trascorrere una settimana naturalistica dalle parti di Oaxaca in Messico, ho pensato che poterlo avere come testo di narrativa sarebbe stato molto diventente.

Col fare (fintamente) ingenuo del turista affabile, modesto e un po’ goffo ma circondato di esperti nello scibile scientifico di ogni sorta, Sacks incastra in un semplice diario di viaggio una serie di micro approfondimenti sulla manifattura della tequila, sulla produzione di coloranti a base di cocciniglia, sulla lavorazione del cacao, sulla storia del mesoamerica precolombiano, impastandoli in una matrice a base di osservazioni di campo sulle felci spontanee, sulla botanica, sull’erosione degli habitat per effetto della pressione antropica, sulla coevoluzione. Niente di pesante, niente di particolare forse per chi quese cose le mastica di professione ma spiegazioni semplici, sassolini di Pollicino per chi abbia l’età per seguire i sogni da esplorare (o per chi abbia il compito di indicare strade da approfondire). Un po’ come andare in gita, con una guida d’eccezione che apre finestre sulle diverse materie seguite in classe, facendo vedere cose che da toccare, assaggiare, annusare, portare a casa per raccontarle a chi non c’era.

Il vecchio Anacleto che alberga nelle pieghe del mio pessimo carattere, tuttavia, non resiste ad avanzare un paio di lamentele all’editore italiano. Diario di Oaxaca non è un racconto di viaggi turistici, ma di botanica, di uomini e piante. Perché mettere in copertina delle rovine Maya anziché delle super fotogeniche felci, come fatto in quasi tutte le altre edizioni anglosassoni e spagnole? E dato che si parla estesamente di piante e di botanica, perché non far rivedere la traduzione a un occhio esperto? Giusto per evitare che una Rosacea come il biancospino (hawthorn o più raramente thornapple) venga messo tra le Solanacee velenose, solo perché thornapple in inglese è anche il nome comune delle specie Datura, o che si parli ripetutamente di una inesistente disciplina chiamata Botanica Sistemica (al posto di Botanica Sistematica), per colpa del correttore di bozze di Word.

Rappresentare le piante. Part One : Piantarazzi

Che sia per questioni corollarie conseguenti un’indubbia fotogenicità, perché un’immagine proverbialmente pare valga più di tante parole, perché una bella iconografia fa classy e non impegna, per voyeurismo tecnologico, per l’attenzione ormai puramente eidetica del lettore digitale con la sua finestra d’attenzione misurabile in millisecondi (ehi, sei arrivato alla quarta riga! Grande!) o per il semplice motivo che nelle redazioni online si fa prima a impaginare un set di immagini che a redarre un bell’articolo, insomma per millemila motivi le piante ultimamente finiscono immortalate e divulgate sfruttando qualunque sistema di rappresentazione visiva. Come qualsiasi categoria di dive rispettabili ogni loro aspetto più recondito viene paparazzato ed esposto, ogni perfezione/imperfezione viene amplificata e messa in risalto senza lesinare sulle tecnologie, sugli zoom e sui sistemi di rivelazione più complessi. Ciò che all’occhio sfugge per i limiti fisici del cristallino umano viene infatti recuperato per via tecnomedicale, pescando nel repertorio di macchinari e misure di solito recluso nei laboratori di ricerca e diagnosi, spammando poi in più salse il cio-che-non-avete-mai visto e la-faccia-segreta-di.

Ecco quindi il florilegio di piante alimentari al microscopio elettronico, le macro di petali e foglie, i raggi x e persino le risonanze magnetiche di verdure e fiori, per guardarci dentro come fossero pazienti in attesa di una diagnosi. Dottore, il cocomero è abbastanza maturo? E la mela è bacata? Il cetriolo ha fatto i semi? Aspetti, faccio una lastra. Quella animata qui da qualche parte, ad esempio, è una visualizzazione di una risonanza magnetica del broccolo (cliccateci sopra, da bravi). Non dice niente della sua biologia, ma si muove contro le nostre retine come la proiezione di una magic lantern dell’ottocento nelle mani di un imbonitore, alle fiere di paese. Quella a lato, invece, è una fotografia al microscopio elettronico di una foglia di ananas, ingrandita 85 volte e colorata artificialmente per evidenziare meglio costolature, epidermide e tricomi di protezione. Il pianeta albeggiante in apertura, un semplice mirtillo visto da vicino e non un’alba aliena sulla copertina di un volume di fantascienza. Molto coerentemente, queste imagini non vengono da oscure riviste per ricercatori, ma da siti di design come FastCoDesign e Designboom o da quotidiani online, come il Telegraph. La loro funzione è vessillare, un apparato di cattura per attrarre l’insetto umano. Il quale, se scava e si addentra, può trovare anche del nettare, poi. Molto poi.

Non si capisce mai infatti, in questi casi, il confine tra senso meramente estetico (quello che fa fare oooh, aaah, like, share al lettore occasionale in cerca di distrazione durante la pausa-pranzo), creazione futurista (guarda come strizzo l’occhio, io che faccio arte-e-cultura con la tecnologia moderna) e utilità pratica della cosa (se ce n’è una). Eppure la trasformazione della pianta in immagine non è solo la costruzione di un feticcio, ma un’operazione capace di conferire nuove informazioni. Ad una conferenza dell’American Association for the Advancement of Science lo scorso febbraio, il biochimico Mark Kirschner ha definito il lavoro degli scienziati come il saper “prendere qualcosa di meraviglioso, come uno spettro, e trasformarlo in un grafico”. Questa traduzione in campo vegetale non è automatica, nè per chi maneggia dati che per quanti cercano, lavorando sulle immagini, di aggiungere significante per facilitare la comprensione urbi et orbi del meraviglioso percepito da Kirschner. La rappresentazione della pianta e dei dati da essa generati rappresenta infatti una roba che i semiologi chiamerebbero codice complesso, in cui il piano dell’espressione e quello del contenuto si intersecano rischiando un reciproco inganno, amplificando o vanificando la comprensione che lo scienziato e il designer intendono perseguire.

Le piante intanto stanno sempre lì, a qualche metro da noi. Oggi c’è il sole, il profumo dei primi fiori inizia a girare. Se ci prendiamo il lusso di distrarci un attimo possiamo sentire che ci chiamano.

Viste da vicino

Primavera nell’aria, tempo di piante, di lezioni e di voglia di fare regali non richiesti al primo che passa. Forse per questo tre docenti americani, a un passo dalla pensione, hanno combinato tre pulsioni primaverili conquistando il nostro amore. Hanno infatti avuto la gentile e generosa idea di mettere a disposizione di colleghi e studenti un’ampia serie di immagini di piante viste al microscopio, in colori naturali e artificiali. Il risultato è un atlante delle piante viste da dentro o quantomeno da molto vicino, organizzato in comode sezioni, che aiuta a memorizzare nozioni, a scoprire funzioni, a immaginare mondi. Manca il testo e le didascalie sono sintetiche, ma per quello esistono mille libri.

A sinistra, una sezione di radice di asparago.

Scrittura e immagini nel dominio della scienza

La rivista Progetto Grafico ha alle viste, per la prossima primavera, un numero speciale che ha lo stesso titolo di questo post. Trattandosi di un prodotto dell’ Associazione Italiana Design e Comunicazione Visiva, ci sarà spazio -spero- per discutere ed esplorare la traduzione creativa di dati, immagini, informazioni ed esperimenti legati alle piante. In particolare sarebbe carino giocare con le scelte prese da scienziati e designers senza che il lato estetico confonda troppo le acque nella trasmissione di un messaggio utile a chi sta fuori ed a chi sta dentro (sia dalla scienze che dal design, la faccenda è vicendevolmente contagiosa). Più o meno come, ironicamente, giocano a fare gli autori del gioiellino qui sotto, mandato in onda qualche anno fa da una nota TV via satellite (altri, non meno gustosi ma non verzurieri, qui).

Discovery Science – Cleve Backster from Condominium Produzioni on Vimeo.

Per eventuali complittisti all’ascolto, il plot del video deriva da una storia vera: verso la fine degli anni ’60 Cleve Backster, un ex dipendente della CIA esperto in macchine della verità, si era messo in testa di costruirne una che funzionasse per le piante. Aveva anche fatto una serie di esperimenti come quello sceneggiato qui sopra per trarre vantaggio investigativo da presunti poteri sensoriali e usare specie vegetali come possibili testimoni di delitti, ottenendo (ovviamente) risultati mai ripetuti da altri ricercatori in condizioni controllate. La RAI, in un impeto di esoterismo, a metà degli anni ’70 ha dedicato alle teorie un po’ bizzarre di Backster addirittura una miniserie di gialli in 4 puntate, chiamata “La traccia verde” in cui una dracena ed altre piante erano chiamate a risolvere complicati thriller grazie al loro presunto potere di comunicazione empatica.