Biomimetica, ovvero come la biologia può essere applicata nella società moderna

Da quando Darwin ha pubblicato i risultati delle sue ricerche, le polemiche che ha generato sono state innumerevoli. Darwin non fu uno scrittore sagace ed ebbe molte difficoltà a mettere le sue idee nero su bianco, ma diavolo se ci riuscì. In effetti “L’origine delle specie” può essere definito il volume scientifico che hanno maggiormente influenzato il sapere umano.

Persino la stessa teoria dell’evoluzione di Darwin si è arricchita ed “evoluta” nel tempo, adottando concetti scoperti successivamente quali i geni e il DNA. Questa nuova versione “riveduta e corretta” del darwinismo prende il nome di neodarwinismo.

L’evoluzione viene trascinata da una forza invisibile chiamata selezione naturale. Quest’ultima è una forza che “sceglie” le caratteristiche delle specie più adatte all'ambiente attraverso la selezione degli individui. Ciò avviene grazie al carattere casuale delle mutazioni che possono creare, con tanta fortuna, soluzioni ai problemi presenti in natura. Questo concetto viene riassunto perfettamente dal titolo di un altro libro importante per noi biologi, “Il caso e la necessità” di Monod, in cui il caso di cui parla l’autore è rappresentato dalle mutazioni e la necessità dall'ambiente.

Traendo spunto da questo pensiero, negli anni ‘70 è nata una branca della biologia detta biomimetica, che non ha nulla a che vedere con i vari tipi di mimetismo che molti di noi abbiamo studiato per l’esame di ecologia. Questa branca usa un approccio multidisciplinare con il quale studia le soluzioni sviluppate dall'evoluzione alle sfide della natura. Il suo obiettivo è quello di reintepretare queste soluzioni e di applicarle ai problemi che la società moderna ci presenta, basandosi sul principio che l’evoluzione avrà di certo già trovato un espediente a cui potersi ispirare. Anche se può sembrare una disciplina recente e un po’ fricchettona, la sua ideologia si ritrova lungo tutta la storia. Infatti, per l’uomo la natura è stata spesso la compagna di banco secchiona dalla quale copiare le risposte per l’esame della vita.

Le macchine volanti di Leonardo Da Vinci sono una delle dimostrazioni più famose di ispirazione dalla natura: l’artista e inventore prese spunto dalle ali dei pipistrelli. Un secondo esempio che forse non tutti conoscono è che Da Vinci usò lo stesso approccio per alcune delle navi che progettò, prendendo ispirazione dal mondo ittico: .

Nel ‘900 finalmente i fratelli Wright realizzarono uno dei sogni di Leonardo, nonché uno dei più antichi dell’umanità: volare. L’ispirazione dalla natura contribuì anche in questo caso: infatti, quando Wilbur Wright studiò il modo in cui alcuni uccelli deformano le ali per mantenere l’assetto laterale, capì che lo stesso principio poteva essere applicato anche al progetto condiviso col fratello.

Un altro esempio famoso è quello del velcro. Il suo inventore Georges de Mestral si ritrovava a dover togliere i frutti di bardana dal pelo del suo cane dopo ogni passeggiata. Invece di imprecare e trovare un altro percorso, pensò a un sistema di chiusura costituito da ganci e velluto: infatti la parola velcro deriva dalla fusione di velours e crochet, cioè velluto e gancio.

Uno degli usi moderni di questo approccio ha coinvolto l’analisi del teschio dei picchi. Durante il loro martellare questi animali riescono a proteggere il cervello da accelerazioni negative di entità maggiore di 1200g (qui g sta per accelerazione di gravità e non per grammi). Facendo dei calcoli si capisce che, in proporzione, il picchio è 13 volte più resistente all’accelerazione rispetto all’uomo, che perde i sensi intorno ai 4-6g per il cosidetto G-LOC (perdita di conoscenza dovuta alla forza g). La resistenza straordinaria del picchio è data dall’unione di 4 strutture: il becco, relativamente grande rispetto al corpo, è costituito da materiale elastico; l'osso ioide che sostiene la lingua si estende circondando la testa e finendo nelle narici (caratteristica non osservata in altri uccelli); il loro cranio è costituito da osso spugnoso; il fluido cerebrospinale che protegge il cervello dagli urti (come nel caso di molti altri animali, incluso incluso). Capire che fosse questa combinazione di strutture a conferire al picchio i suoi ‘super poteri’ è servito per la progettazione di scatole nere super resistenti e altri sistemi di protezione agli urti.

Per l’edilizia ci sono due casi particolarmente interessanti: L’Eastgate Center di Harare in Zimbabwe prese ispirazione da una teoria che spiegava la regolazione termica dei termitai. Poiché tale tesi scientifica è poi stata smentita, l’edificio resta un esempio riuscito di termoregolazione passiva molto efficiente, ma non di biomimetica.

Una situazione diversa è quella del 30 St Mary Axe di Londra che utilizza una soluzione per sostenere il proprio peso identica a quella utilizzata da una spugna silicea, ma in questo caso la somiglianza è casuale: gli ingegneri e gli architetti dell’edificio non si sono ispirati per nulla al modello strutturale della spugna. Quel che si dice una convergenza evolutiva.

Nessuno dei due esempi sopracitati può dunque essere definito biomimetico in quanto il primo si basa su un modello di funzionamento smentito (anche se funzionale) e al secondo manca l’intenzione di prendere spunto dalla natura in fase di progettazione, e come per i regali brutti è l’intenzione che conta.

Per quanto riguarda il campo tessile invece ci sono numerose soluzioni biomimetiche: colori strutturali che si ispirano a quelli delle farfalle che non soffrono fotobleaching, tessuti autopulenti che imitano le superfici delle foglie di loto, oppure costumi di nuoto per sportivi che promettevano aumentare le performance degli atleti simulando la pelle degli squali (spoiler: quest’ultimo esempio è stato poi smentito).

In ultima analisi, la natura ci dà una banca dati di soluzioni incredibili da interpretare secondo le nostre necessità. Non dobbiamo però esagerare e pensare che la natura possa risolvere ogni nostro problema come per magia. Richard Dawkins ci ricorda che la natura non ha mai inventato la ruota come mezzo di locomozione e noi sì! Questo perché ovviamente in natura non esistono le strade, e usare la ruota renderebbe gli spostamenti piuttosto difficili.

Esistono delle insidie nell'estrapolare idee dalla natura e ritenerle “giuste e naturali”. Il cosiddetto darwinismo sociale ne è una prova: secondo questa ideologia, il razzismo e altre ingiustizie sociali erano giustificate come “leggi di natura”.

Molti siti internet che tentano di avvicinare i non addetti ai lavori al mondo della biomimetica espongono l’argomento in modo fazioso, usando citazioni come “Ogni cosa che puoi immaginare, la natura l’ha già creata” che dicono essere di Einstein, ma non riesco a trovare nessuna fonte affidabile per confermarlo.

Io stesso quando iniziai il mio progetto di tesi triennale pensavo che la biomimetica avrebbe rivoluzionato la scienza e con essa il mondo, ma leggendo sempre più ricerche ho capito che un approccio più cauto e razionale sarebbe stata la cosa più sensata. Per questo come messaggio finale vorrei dire che se un’idea o una teoria sembrano troppo belle per essere vere, forse bisogna indagare ancora. Altro punto importante è che non bisogna difendere la propria posizione iniziale se i dati suggeriscono che potremmo avere torto. Credo questo sia indispensabile non solo nella scienza ma anche nella vita.

“Chi non cambia mai la propria opinione ha il dovere assoluto di essere sicuro di aver giudicato bene sin da principio.” Jane Austen

di Jonathan Piccirillo

Bibliografia

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• Dawkins, R. (1996) So why don’t animals have wheels? In Sunday Times.

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• Latthe, S. S. et al. (2014) ‘Superhydrophobic surfaces developed by mimicking hierarchical surface morphology of lotus leaf’, Molecules, 19.

• Turner, J. S. and Soar, R. C. (2008) ‘Beyond biomimicry: What termites can tell us about realizing the living building’, First International Conference on Industrialized, Intelligent Construction (I3CON).

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