La scoperta della vaccinazione antivaiolosa

Alla fine del 1700 il vaiolo mieteva ancora migliaia di vittime; nessuno era in grado di arrestare il dilagare del morbo.

L'unico rimedio allora conosciuto era la vaiolazione, introdotta da Lady Montagu, moglie dell'ambasciatore inglese a Costantinopoli; questa sorta di prevenzione usata da tempo dai Turchi consisteva nell'attingere la materia d'innesto da uomini affetti da forme leggere di vaiolo allo scopo di produrre un vaiolo benigno che preveniva dalle forme più gravi. Tuttavia questo procedimento poteva spesso provocare un vaiolo grave o addirittura mortale.

Nel 1796 un medico inglese, Edward Jenner (1749-1823), chiamato ripetutamente ad applicare il metodo di vaiolazione introdotto da Lady Montagu, osservò che molti casi resistenti da lui vaccinati avevano in realtà sofferto di vaiolo in passato e che molti pazienti e contadini che avevano sofferto di forme distrettualizzate di vaiolo non si ammalavano più per tutta la vita.

Ipotizzò allora che la malattia, nei rari casi in cui si estingueva, depositasse nell'organismo degli anticorpi che impedivano il rimanifestarsi dell'infezione.

Il 14 Maggio 1796 Jenner estrasse del pus dalla pustola di una mano di una mungitrice affetta da vaiolo vaccino e lo inoculò nel braccio di un bambino sano di otto anni. L'esperimento ebbe successo: sei settimane dopo inoculò al bambino del pus estratto da pustole vaiolose umane e l'infezione non attecchì. Egli ripetè l'esperimento su altri individui e, quando ebbe la certezza di aver fatto una scoperta valida, pubblicò un libretto di settantacinque pagine nel quale riportò i casi in cui era riuscito, con il suo metodo, ad ottenere un immunità permanente.

La sua scoperta era un trionfo dell'esperienza e dell' osservazione e sebbene Jenner non comprese mai le ragioni dell'efficacia del suo sistema contribuì a porre le basi per poter venire a capo del grandioso problema dell'immunità.

Claudia Lami Francesca D'Amico Valentina De Ieso Francesca Magnani Alessia Pulelli Annalisa Tardugno

METODOLOGIA DELLA RICERCA SCIENTIFICA

LA RICERCA SCIENTIFICA

"Nel campo dell'osservazione il caso favorisce solo la mente preparata".

Il primo passo nella ricerca di risposte è fare osservazioni.

Scienza è un modo di conoscere il mondo fisico.

La scienza viene divisa in molti rami.

Biologia___ scienza che si occupa di sistemi viventi.

Biologi___ coloro che studiano la vita.

METODO SPERIMENTALE--METODO SCIENTIFICO: approccio organizzato per risolvere i problemi.

Il metodo sperimentale si fonda sulla capacità di compiere osservazioni precise ed accurate.

Le osservazioni danno allo studioso un'importante informazione che non è utilizzabile finché qualcuno non la rielabora.

IPOTESI:spiegazione momentanea, originata a partire da un certo tipo di osservazione. Una buona ipotesi è espressa in forma tale da suggerire un modo per mettere alla prova la spiegazione proposta___(seallora)

Gli studiosi di fronte a un problema formano la spiegazione più ragionevole e cercano le prove che consentono di confermare o rifiutare al spiegazione iniziale. E' cioè possibile ottenere delle prove e cioè saggiare la validità di un ipotesi, attraverso l'esecuzione di un Esperimento.

Un ESPERIMENTO è un processo che isola il solo fattore che sembra direttamente responsabile dell'effetto.

Le osservazioni riportate durante l'esperimento rappresentano i DATI, che serviranno per trarre le conclusioni.

In termini scientifici un esperimento così svolto corrisponde a un ESPERIMENTO CONTROLLATO perchè in esso viene modificato un solo fattore alla volta, mentre tutti gli altri rimangono uguali. Nel linguaggio scientifico ogni fattore che può essere cambiato è una VARIABILE.

Solo se si controlla ogni singola variabile è possibile attribuire le differenze riscontrate nell'esperimento all'unica VARIABILE SPERIMENTALE.

In un esperimento il fattore che non riporta volontarie variazioni è il CAMPIONE DI CONTROLLO, mentre il campione sul quale agisce la variabile è il CAMPIONE SPERIMENTALE. 

Il METODO SPERIMENTALE si fonda su alcuni punti fondamentali:

1. OSSERVARE

2. DEFINIRE IL PROBLEMA

3. FORMULARE UN IPOTESI

4. SAGGIARE L'IPOTESI CON UN ESPERIMENTO O CON L'OSSERVAZIONE

5. OSSERVARE E REGISTRARE I RISULTATI

6. TRARRE LE CONCLUSIONI E CONFRONTARLE CON L'IPOTESI

7. PRESENTARE O PUBBLICARE I RISULTATI

I vari passi sono la descrizione di una buona procedura per risolvere un problema.

Un ipotesi che sia più volte confermata dai dati sperimentali viene accettata come una spiegazione corretta. In genere si parla di una teoria scientifica.

Una TEORIA SCIENTIFICA è un idea ampiamente accettata come spiegazione corretta, in quanto confermata da numerose osservazioni da esperimenti e perchè contribuisce a spiegare nuovi indizi.

Una teoria scientifica può essere modificata se si scoprono fatti nuovi e contraddittori ma accade più spesso che le teorie siano solo leggermente modificate alla luce di nuovi indizi.

ES. Quando Pasteur, per primo, suggerì che potevano essere i microrganismi i responsabili delle malattie, l'idea era soltanto un ipotesi e pochissimi la condivisero. Aumentando il numero delle osservazioni e degli esperimenti l'ipotesi si rafforzò e divenne la TEORIA MICROBICA DELLE MALATTIE, accettata da tutti gli scienziati.

Gli indizi possono sostenere un ipotesi o una teoria, ma non possono provare che sia vera; è sempre possibile che in futuro una idea nuova sia in grado di fornire una spiegazione migliore di quelle osservazioni.

L'imprevedibilità gioca spesso un ruolo importante nel cammino della ricerca scientifica. Talvolta un'ipotesi corretta viene formulata ancora prima che ci siano informazioni sufficienti ad avvalorarla.

ES. Ignaz Semmelweis, circa quarant'anni prima che venisse formulata la teoria microbica delle malattie, correlò la morte provocata dalla febbre puerperale con il fatto che i medici non si lavavano le mani prima di assistere le donne al parto. Fece quindi in modo che i medici dell'ospedale prendessero questa precauzione prima di assistere le partorienti e, come conseguenza, il numero dei decessi diminuì drasticamente.

Questa conclusione, che oggi può sembrarci ovvia, fu molto osteggiata a quei tempi e Semmelweis morì da sconfitto perchè non era stato in grado di dimostrare la concretezza delle sue idee.

Spesso la descrizione del metodo scientifico non riconosce nemmeno l'importanza della fortuna. Talvolta il caso gioca in ruolo importante nella scienza.

ES. Nel 1928 un biologo inglese, A.fleming, si occupava di microrganismi che crescevano su piastre di coltura contenenti un terreno nutritivo adatto. Un giorno Fleming notò che su una di queste piastre vi erano alcune macchie verdi dall'aspetto languiginoso e anzichè buttarle via le studiò attentamente. Notò così che c'era un area non opaca attorno ad ogni macchia verde. Le zone chiare sulla piastra erano prive di microrganismi e quindi, evidentemente, il materiale verde produceva qualche sostanza in grado di ucciderli. Fu proprio questa l'osservazione che condusse alla scoperta della PENICILLINA, uno fra i più importanti antibiotici usati per combattere i microrganismi.

La biologia è una scienza che cresce e si modifica in continuazione. Alcune delle teorie oggi accettate dovranno essere cambiate in seguito all'acquisizione di nuove informazioni.

IL LAVORO DEL BIOLOGO

Il biologo applica sempre il metodo sperimentale e in particolare predilige l'osservazione attenta di cose e fatti.

Per scoprire il maggior numero di indizi si avvale di strumenti di misura e di osservazione.

L'uso di strumenti può aumentare la capacità dei nostri sensi e permetterci di studiare oggetti in modo nuovo.

La misurazione aiuta a cogliere variazioni che non si notano solo con i sensi; permette anche di evitare osservazioni personali e soggettive.

Oggi gli scienziati riportano le loro osservazioni riferendosi al SISTEMA INTERNAZIONALE di unità di misura, comunemente indicato con S.I.

Il MICROSCOPIO è un apparecchio che consente di ingrandire oggetti molto piccoli e di osservare oggetti o dettagli che sono invisibili a occhio nudo.

Il microscopio, che venne ideato da A.Leeuwenhoek, consisteva di una lente singola, molto piccola e con una forte curvatura, montata su un disco metallico: venne chiamato MICROSCOPIO SEMPLICE e riusciva a ingrandire gli oggetti fino a 400 volte (400x).

Uno strumento migliore, capace di ingrandire fino a 1000x è il MICROSCOPIO COMPOSTO, dotato di due lenti invece di una. La prima lente, l'OBBIETTIVO, ingrandisce l'oggetto in esame; la seconda lente, l'OCULARE, ingrandisce l'immagine prodotta dall'obiettivo. L'ingrandimento complessivo di un microscopio composto è dato dal prodotto dei due ingrandimenti.

Sia il microscopio semplice che quello composto sono chiamati microscopi ottici perchè usano la luce visibile per illuminare gli oggetti da osservare. Questi hanno una limitazione che non può essere superata e non possono distinguere oggetti che distino fra loro meno di 0,0002mm

La limitazione è imposta dal POTERE DI RISOLUZIONE, cioè dalla capacità di distinguere e vedere separati due oggetti posti uno accanto all'altro.

Negli anni '40 fu inventato il MICROSCOPIO A TRASMISSIONE ELETTRONICA (TEM), in cui l'oggetto non è attraversato da raggi luminosi ma da un fascio di elettroni. Al posto di lenti di vetro il microscopio elettronico usa magneti speciali a forma di ciambella per far convergere l'immagine, che ingrandita, deve essere proiettata su uno schermo o su una pellicola fotografica.

Il microscopio elettronico ha un altissimo potere di risoluzione, può distinguere due oggetti separati fra loro fino a 0,0000005mm e ingrandire fino a un milione di volte.

Di uso relativamente recente in biologia è il MICROSCOPIO ELETTRONICO A SCANSIONE (SEM), che consente di valutare la superficie degli oggetti e di ottenere immagini tridimensionali.

Gli scienziati usano i diversi tipi di microscopi per ottenere immagini con differenti caratteristiche dello stesso oggetto, a seconda dei loro scopi.

Negli ultimi 40 anni sono stati messi a punto sempre più numerosi strumenti. Alcuni consentono di fare nuovi tipi di lavoro, altri separano le cellule nei loro componenti, processo chiamato MICRODISSEZZIONE; così si può studiare separatamente ogni parte della cellula

Un altro strumento riesce a isolare e purificare differenti parti di una cellula mediante CENTRIFUGAZIONE; in questo modo le componenti delle cellule vengono separate le une dalle altre a seconda delle dimensioni e del peso.

I COMPUTER, infine, permettono di immagazzinare e recuperare enormi quantità di informazioni, di simulare sistemi biologici complessi e provare ipotesi evitando esperimenti sui viventi.

MICROMETRO_____ millesima parte del millimetro

milionesima parte del metro

NANOMETRO______ millesima parte del micron

miliardesima parte del metro

LE CARATTERISTICHE DELLA VITA

COME RICONOSCERE LA VITA

Ci sono molti oggetti inanimati che sembrano e si comportano come esseri viventi e hanno anche caratteristiche in comune, ma alcune proprietà si ritrovano esclusivamente negli ORGANISMI, come sono indicati gli esseri viventi, di qualunque tipo essi siano.

Ecco alcune caratteristiche che a un primo esame sembrano appartenere solo a organismi viventi:

MOVIMENTO: gli organismi si muovono in molti modi diversi. Gli animali camminano, nuotano, volano, ecc,i fiori si aprono e si chiudono, le foglie delle piante si muovono seguendo il sole durante il giorno.

RISPOSTA AGLI STIMOLI: il movimento è un modo in cui gli organismi reagiscono a ciò che avviene nei loro dintorni, cioè nell'AMBIENTE (termine che indica tutti gli oggetti che circondano un organismo). Un qualsiasi cambiamento nell'ambiente circostante che causa una reazione è uno STIMOLO. Una reazione dell'organismo allo stimolo è una RISPOSTA.

CONSUMO DI ENERGIA: la capacità di svolgere un lavoro è chiamata ENERGIA, e tutti gli organismi compiono un lavoro e necessitano di energia per vivere. Gli organismi chiamati AUTOTROFI possono costruire il loro cibo. Le piante sono autotrofe: sintetizzano il loro nutrimento da anidride carbonica e acqua, in un processo chiamato FOTOSINTESI. Gli animali non sono capaci di fabbricarsi gli alimenti a partire da composti inorganici, perciò sono detti ETEROTROFI. Per vivere devono nutrirsi di altri organismi.

ESCREZIONE: non tutta l'energia viene utilizzata dagli organismi, una parte viene dissipata sotto forma di calore. Gli organismi eliminano anche rifiuti di natura chimica con il processo dell'ESCREZIONE. Uno degli scarti più comune è l'anidride carbonica.

Le caratteristiche sopra elencate sono di tutti i viventi, ma possono essere riscontrate anche in cose non viventi.

ES. La fiamma di una candela: si muove, quando le si soffia vicino (risponde a uno stimolo), richiede costante apporto di alimento (cera), libera energia (termica e luminosa),e rifiuti (fuliggine e anidride carbonica).

Tuttavia la fiamma è una cosa non vivente.

Nel 1665 lo scienziato inglese Robert Hooke esaminò una sottile fetta di sughero al microscopio e riuscì a vedere che questa era formata da scomparti, che chiamò CELLULE. Le cellule osservate da Hooke non erano però vive e lui non approfondì la sua scoperta.

Nel 1835 il francese Felix Dujardin stabilì che molti microrganismi sono formati da una singola cellula ed osservò che la sostanza vivente che vi era contenuta era simile.

Il botanico tedesco M.Schleiden affermò che tutte le piante sono costituite de cellule; poco più tardi T.Schwann, zoologo tedesco, arrivò alla conclusione che tutti gli animali sono costituiti da cellule.

Proposero allora di considerare le cellule come i costituenti viventi fondamentali di tutti gli organismi.

Vent'anni dopo R.Wirchow osservando le cellule in riproduzione concluse che le cellule possono originarsi solo da altre cellule.

Tutte queste osservazioni formano la base della TEORIA CELLULARE che si può così articolare:

1. LA CELLULA E' L'UNITA' STRUTTURALE E FUNZIONALE FONDAMENTALE DEGLI ORGANISMI.

2. GLI ORGANISMI SONO COSTITUITI DA CELLULE O DA PRODOTTI DI CELLULE.

3. TUTTE LE CELLULE PROVENGONO DA ALTRE CELLULE.

Basandosi sulla teoria cellulare, per essere classificato come vivente un ente deve essere fatto di cellule o prodotti cellulari.

Ogni organismo è formato da unità microscopiche chiamate cellule; se è formato da un unica cellula è MONOCELLULARE, se è formato da tante cellule è PLURICELLULARE.

La presenza di cellule è una caratteristica unica degli esseri viventi e non è comune a nessun oggetto inanimato. Ogni cellula è viva e possiede tutte le caratteristiche della vita.

Esaminando attentamente le cellule è quindi possibile comprendere le caratteristiche che distinguono i viventi dalle cose inanimate.

METABOLISMO: le cellule viventi usano l'energia del cibo per mantenere l'organizzazione interna. L'insieme dei processi chimici e fisici interni alla cellula è chiamato METABOLISMO. il metabolismo implica il recupero e l'utilizzo di energia per mantenere le attività cellulari. Appena viene a mancare il rifornimento di energia la cellula muore.

NECESSITA' DI ACQUA: Il materiale interno alla cellula è per lo più rappresentato da acqua. Tutti gli organismi richiedono acqua per sopravvivere

PRESENZA DI SOSTANZE ORGANICHE: negli organismi sono presenti composti che non si ritrovano in altro luogo in natura e perciò vengono chiamati COMPOSTI ORGANICI; solo i viventi sono in grado di produrli naturalmente.

CRESCITA E SVILUPPO: dal momento in cui inizia a vivere finché raggiunge la maturità un organismo cambia mentre cresce. Questo processo di cambiamento ordinato nel tempo viene detto SVILUPPO.

RIPRODUZIONE CON EREDITARIETÀ: La RIPRODUZIONE è il processo attraverso il quale gli organismi producono altri organismi dello stesso tipo. L'EREDITARIETA' è la trasmissione di caratteristiche da una generazione alla successiva.

ADATTAMENTO: una struttura o un comportamento che permette la sopravvivenza di un organismo in un particolare ambiente si chiama adattamento.

Tornando alla fiamma di una candela ci si rende conto come molti indizi che sia un vivente vengano falsificati: non richiede acqua, non ha cellule, non utilizza energia per mantenere struttura e organizzazione, quando si riproduce la sua "prole" non eredita un insieme codificato di "istruzioni" e non è adattata a un particolare tipo di ambiente.

Quindi mentre un non vivente può avere una o più caratteristiche della vita, solo i viventi le possiedono tutte insieme.

VIVENTI                             NON VIVENTI

MOVIMENTO

RISPOSTA AGLI STIMOLI

CONSUMO DI ENERGIA

ESCREZIONE

PRESENZA DI CELLULE

BIOGENESI

METABOLISMO

NECESSITA' DI ACQUA

PRODUZIONE DI COMPOSTI

ORGANICI

CRESCITA E SVILUPPO

RIPRODUZIONE CON

EREDITARIETÀ

ADATTAMENTO