In questi giorni la scienza non ha più bisogno di giustificazione come soggetto degno della fervida devozione dell’uomo. Il guadagno nella conoscenza esatta delle forze e dei materiali dell’universo è riconosciuto da tutti i lati come portare con sé la promessa di incalcolabile beneficio per l’umanità. La piena importanza di questa nuova luce, nella sua relazione con il miglioramento della sorte umana, sta appena iniziando a realizzarsi.

In linea con il crescente apprezzamento del valore della ricerca scientifica per l’umanità, esiste oggi tra gli uomini scientifici lo sforzo di mettere in relazione ogni scienza particolare con ogni altra, e di associare tutti insieme in un insieme coerente, senza perdere di vista il bisogno di accuratezza in ogni parte. L’esistenza di tali rami compositi di studio come chimica fisica, biochimica, botanica fisiologica, e così via, sono un’indicazione della prospettiva più ampia; e alcuni dei più grandi progressi scientifici moderni sono stati fatti lungo le linee di confine tra le diverse scienze. La natura è, dopo tutto, un’unità, e le nostre classificazioni dei suoi fenomeni strettamente correlati in argomenti speciali sono in parte arbitrarie.

Questo sforzo di mettere in relazione le varie scienze l’una con l’altra non è solo utile per la scienza nel suo insieme, ma è anche utile per il singolo lavoratore. La prospettiva mentale di un uomo deve essere ampliata dal tentativo di tracciare la relazione del suo compito speciale con le molteplici attività e bisogni dell’umanità.

Il particolare ramo della scienza chiamato chimica ha molte relazioni con la vita umana, così come con altre scienze. Esso costituisce una parte essenziale di qualsiasi filosofia della natura; essa serve anche come mirabile mezzo di disciplina intellettuale; essa guida il produttore e il commerciante verso l’efficienza nella produzione e purezza di prodotto, ma, forse più importante di tutti, che detiene la chiave che, sola, può sbloccare la porta per davvero fondamentale la conoscenza delle cause nascoste della salute e della malattia. Questo è uno dei modi più preziosi e vitali in cui qualsiasi ramo della scienza può servire l’umanità negli anni a venire.

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Dieci secoli fa, ai tempi degli alchimisti, la chimica era chiamata “l’ancella della medicina”; oggi questa relazione non è più debole, ma piuttosto molto più forte. L’oggetto del presente articolo è quello di richiamare l’attenzione molto brevemente su alcuni dei modi in cui la chimica moderna può essere in grado di aiutare la teoria e la pratica della medicina.

Che esista una stretta relazione tra chimica e medicina è chiaro a tutti. I nostri corpi sono interamente costituiti da sostanze chimiche, e tutte le molteplici funzioni dell’organismo vivente dipendono, almeno in parte, da reazioni chimiche. I processi chimici ci permettono di digerire il nostro cibo, tenerci al caldo, fornirci energia muscolare. È altamente probabile che anche le impressioni dei nostri sensi, e i pensieri del nostro cervello, così come il modo di trasmettere questi attraverso i nervi, sono tutti interessati più o meno intimamente con reazioni chimiche. In breve, il corpo umano è una macchina chimica meravigliosamente intricata; e la sua salute e malattia, la sua vita e la sua morte, sono essenzialmente collegate al coordinamento di una varietà di complessi cambiamenti chimici.

Questa complessità del corpo vivente richiede una vista chiara e una conoscenza profonda per la sua piena comprensione; e la chimica dei giorni precedenti era troppo semplice e superficiale per essere una guida molto utile nel labirinto sconcertante di molti sentieri convergenti e incrociati. Ora, le circostanze sono completamente cambiate. La chimica si sta avvicinando rapidamente alla fisica in termini di precisione e si sta espandendo oltre la fisica. Man mano che la comprensione chimica è aumentata, il divario tra i fenomeni più semplici del laboratorio chimico e i cambiamenti più complicati alla base della vita organica è diventato sempre più piccolo. Il medico intelligente sta percependo questo, e accoglie con favore l’aiuto che la scienza della chimica in rapido progresso può dargli. Un eminente patologo ha recentemente affermato che nello studio della cellula e della sua crescita, normale e anormale, lo scienziato medico investigativo è giunto al punto in cui deve ripiegare sulla conoscenza chimica, perché percepisce che l’azione della cellula dipende dalla natura e dalla quantità delle varie sostanze chimiche di cui è fatta. Poiché la cellula è la base di tutta la vita, e poiché i nostri corpi consistono semplicemente di aggregazioni di una grande varietà di cellule, ognuna delle quali è governata da leggi chimiche, è chiaro che la chimica deve essere alla base di tutte le funzioni vitali.

La chimica può essere utile alla medicina in almeno tre modi molto diversi. Uno di questi riguarda la scoperta dei componenti delle cose. Questo tipo di chimica è chiamato chimica analitica. Un altro modo in cui la chimica può aiutare la medicina dipende dalla capacità del chimico moderno, non solo per scoprire di cosa sono fatte le cose, ma anche per scoprire come le parti sono messe insieme. Questo ramo della chimica è chiamato chimica strutturale, perché ha a che fare non solo con i materiali, ma anche con il modo in cui questi materiali sono disposti. Ancora un altro metodo di disponibilità deriva da uno sviluppo ancora più recente della chimica, comunemente chiamata chimica fisica, che si occupa dei fenomeni che si trovano sulla linea di confine tra fisica e chimica—in particolare quella parte della linea di confine riguardante il rapporto tra energia e materiale. Il chimico fisico deve sapere, non solo di cosa sono fatte le cose e come questi elementi sono messi insieme, ma anche di che energia si tratta nel metterli insieme, e di quale energia viene liberata quando vengono decomposti.

Ognuno di questi tre tipi di chimica può aiutare notevolmente la scienza e l’arte della medicina—e nessun filosofo è necessario per proclamare quanto più efficace possa essere la loro assistenza del vecchio metodo di osservare semplicemente l’aspetto esteriore del fluido e del tessuto.

Esaminiamo ora brevemente in dettaglio i vari aspetti di questi tre modi di aiuto, prendendoli nell’ordine in cui sono stati appena menzionati. Prima viene il campo del chimico analitico. Come è stato detto, il corpo umano è una macchina chimica. È composto interamente da sostanze chimiche ed è azionato esclusivamente da energia chimica. Il chimico analitico è in grado di dirci la composizione di ciascuna delle molteplici sostanze che compongono questa intricata macchina. Egli è in grado non solo di scoprire i vari elementi che sono presenti, ma anche di stimare con notevole precisione la loro esatta quantità. Può analizzare il cibo, così come le varie parti e secrezioni del corpo, e può determinare la relazione tra la composizione del cibo che viene mangiato e la sostanza corporea risultante. Tutto questo è ovviamente di grande valore, perché ci mostra subito in modo generale quali elementi dovrebbero entrare nel cibo; e inoltre, nei casi di malattia ci dà ottimi indizi sul modo in cui le varie funzioni del corpo si discostano dal normale, e quindi conferisce un aiuto importante nella diagnosi e la suggestione di un trattamento adeguato. Ma questa è una storia vecchia e ovvia, quindi non mi soffermerò ulteriormente sul lato analitico dell’applicazione della chimica alla medicina, per quanto importante.

Passiamo ora al secondo aspetto dell’argomento: vale a dire, la relazione tra chimica strutturale e medicina. Così recente è lo sviluppo del soggetto che l’idea stessa di chimica strutturale non è ancora una parte dell’attrezzatura dell’uomo medio liberamente istruito.

La chimica strutturale ha avuto la sua origine nella scoperta che due sostanze potrebbero essere costituite esattamente dalla stessa quantità percentuale di esattamente gli stessi elementi, e tuttavia essere completamente diverse l’una dall’altra. Questo fatto, che due cose possono essere esattamente uguali per quanto riguarda i loro costituenti, ma molto diverse nelle loro proprietà, implica che ci deve essere differenza di disposizione di qualche tipo o di altro. Possiamo ottenere la concezione più chiara di questa idea con l’aiuto dell’ipotesi atomica. Se le particelle più piccole di una determinata sostanza composta sono costituite da atomi ancora più piccoli dei vari elementi interessati, è chiaro che possiamo concepire diverse disposizioni di questi atomi, ed è ragionevole supporre che le disposizioni particolari potrebbero fare una notevole differenza nella natura dei composti risultanti. Ovunque nella disposizione della vita è significativo. Nel caso dei numeri la combinazione 191 è molto diversa da 911, sebbene ciascuna contenga gli stessi segni individuali. Perché la disposizione non può essere significativa nel caso degli atomi?

Non è possibile in questa breve rassegna spiegare esattamente come i chimici ottengono una nozione della disposizione degli atomi che costruiscono le particelle (o molecole) di ciascuna sostanza. Dipendiamo da due metodi di lavoro: uno, la suddivisione del composto e la ricerca in quali gruppi si decompone; l’altro, il tentativo di costruire da questi o gruppi simili il composto originale. Così come tra i frammenti di un edificio crollato si trovano pezzi sufficienti per mostrare se si trattava di un’abitazione, di una stalla o di un’officina meccanica, così tra i frammenti di una sostanza scomposta si trovano pezzi della sua struttura ancora rimasti insieme, abbastanza per indicare qualcosa del raggruppamento originale. Ogni diversa struttura chimica lascerà un diverso tipo di débris chimico. Se da frammenti simili la sostanza originale può essere costruita con mezzi adeguati, è forte l’evidenza che è stata acquisita una certa conoscenza della struttura.

Per quanto riguarda l’utilità della chimica strutturale per la medicina, non possiamo non vedere subito la sua vasta importanza. Se il legame tra atomi infinitesimali in modi diversi modifica le proprietà delle sostanze risultanti in modo diverso, è ovvio che il modo particolare di legare insieme ognuno dei composti complicati che costituiscono i nostri corpi è di vitale importanza per noi. Inoltre, nel caso del nostro cibo, la sola disposizione degli atomi può fare la differenza tra nutrimento e veleno.

È facile capire perché queste diverse strutture dovrebbero avere effetti diversi nel corpo. La vita, nel caso degli animali, è un processo continuo di scomposizione di strutture più complicate in strutture più semplici; ed è chiaro che questa scomposizione avverrà in modi diversi con raggruppamenti diversi, e quindi produrrà risultati diversi.

La conoscenza del atomica disposizione delle varie sostanze che compongono il corpo non è solo tenuto a fornire una preziosa guida nello studio della fisiologia, patologia e igiene, ma ha già portato alla logica scoperta di nuovi farmaci, costruito artificialmente in laboratorio per adattarsi a un particolare esigenze di particolari disturbi, e per l’uso razionale degli alimenti. Negli anni a venire, questi guadagni sono destinati a moltiplicarsi.

Così in futuro il medico potrà fare il suo lavoro, non con un siero o un virus di dubbia composizione e valore, ma piuttosto con sostanze pure accumulate nel laboratorio chimico, — sostanze con i loro gruppi di atomi così disposti dalla scienza sottile da compiere la ricostruzione di organi logori o la distruzione di germi maligni senza alcun danno di lavoro. Possiamo quindi sognare il raggiungimento di un’immunità artificiale dal vaiolo, per esempio, tanto superiore alla vaccinazione quanto superiore alla vecchia inoculazione.

Le sostanze benefiche di questo tipo non saranno spesso scoperte per caso; il numero di possibili accordi è troppo grande. Per conoscere tutto ciò che c’è da sapere sulla materia, si deve trovare la struttura di ogni sostanza intricata esistente nel corpo e la disposizione degli atomi in ogni particella del nostro complesso organismo. Fino a quando ciò non sarà fatto, non possiamo essere in grado di prevedere con ragionevole certezza cosa accadrà a queste sostanze nel ciclo delle loro funzioni quotidiane, o come potrebbero essere influenzate dalla malattia. Questo è un problema così vitale importante che sarebbe difficile esagerare il suo significato per i posteri.

Come ho detto, la conoscenza moderna richiede ora al chimico di conoscere non solo gli elementi che compongono tutte le cose e come questi elementi sono messi insieme, ma anche quanto grande sia la produzione di energia coinvolta in ogni cambiamento a cui possono essere sottoposti.

Ora, non c’è dubbio che l’energia è la causa immediata di ogni azione nell’universo conosciuto. Senza alcun tipo di energia, l’intero universo sarebbe quiescente, scuro, penetrante freddo, addormentato. Un mondo intriso di energie fisiche, ma senza energia chimica, potrebbe ruotare e avere luce e calore; ma non potrebbe possedere vita organica, poiché la vita si basa sull’azione dell’energia chimica. Quindi lo studio dell’energia chimica è un altro problema umano molto importante.

La chimica fisica ha a che fare con la relazione di ciascuno dei vari tipi di energia al cambiamento chimico. Si occupa delle forze che agiscono, motrici che rendono possibile la vita, e in ognuno dei suoi molteplici aspetti apporta nuova intelligenza al funzionamento del meccanismo vivente.

La chimica fisica tratta tra gli altri argomenti le relazioni chimiche dei cambiamenti da solido a liquido, e da liquido a gas, e discute la natura di soluzioni e miscele di tutti i tipi. Poiché il corpo vivente è composto da solidi e liquidi e dipende dai gas dell’atmosfera per promuovere i cambiamenti chimici che lo animano, e poiché soluzioni e miscele sono presenti in ogni cellula, le leggi e le teorie della chimica fisica si intrecciano con ogni fatto della fisiologia.

Ancora una volta, la chimica fisica si occupa della relazione tra calore e cambiamento chimico. La produzione di energia sotto forma di calore in ogni reazione chimica è degna di studio, ma soprattutto l’uomo dovrebbe indagare i passi attraverso i quali si evolve tutto il calore animale—e questo è dovuto esclusivamente alla reazione chimica. Inoltre, la chimica fisica studia l’effetto del cambiamento della temperatura sulla velocità e la tendenza dell’azione chimica, una questione di importanza nello studio delle febbri e di altre condizioni anormali, nonché nel tracciare il meraviglioso meccanismo nascosto mediante il quale il corpo è mantenuto a temperatura quasi costante.

Questa chimica dinamica del futuro non si ferma qui, tuttavia. All’interno della sua provincia si trovano anche i rapporti recentemente trovati di chimica e di energia elettrica, cuscinetto forse su alcuni dei misteri di azione nervosa, e fornendo molta intelligenza per quanto riguarda la natura delle soluzioni in generale. Più importante, forse, di tutto questo è il ramo del soggetto chiamato fotochimica, la chimica della luce, che promette di dare grande aiuto nell’interpretazione dei cambiamenti che si verificano nelle foglie delle piante sotto l’influenza della luce solare. Attraverso la sola azione della luce, la natura è in grado di costruire gli intricati composti necessari per fornire cibo a tutti gli animali; e, finché non comprendiamo la crescita del vegetale, non possiamo sperare di capire quella dell’animale.

Un attimo di riflessione mostrerà che questa chimica delle sostanze in azione—cioè la chimica dell’energia—porta con sé una promessa di disponibilità alle generazioni future, che forse supera quella di qualsiasi altra scienza. Poiché lo studio della sostanza inerte da cui la vita è partita, per quanto accurato possa essere questo studio, non può darci una vera conoscenza del suo vero ufficio, così come possiamo prevedere dall’apparizione di un uccello impagliato in un museo la sua completa abitudine di vita. Per comprendere il processo di vita, bisogna vedere le sostanze in azione e studiare il loro comportamento sotto l’influenza delle molteplici forze che giocano intorno a loro; e questo è lo scopo della chimica fisica.

Ho delineato molto brevemente alcuni dei modi in cui la scienza offre grandi promesse di aiuto all’umanità sofferente in futuro. Ad alcuni il punto di vista può essere sembrato materialistico; dobbiamo ricordare, tuttavia, che la scienza non tenta di scandagliare il mistero ultimo, ma si occupa solo dei fatti della natura. I più grandi misteri della vita sembrano quasi quanto soluzione forma come sempre. Proprio quali relazioni esistono, per esempio, tra cambiamento chimico e pensiero, quali alterazioni permanenti della struttura chimica causano memoria, non lo sappiamo. La vita non siamo mai stati in grado di produrre da solo materiale morto. La personalità e l’ereditarietà sfidano il chimico, come fanno il fisiologo e lo psicologo. Ma non siamo impazienti. Anche se è impossibile prevedere fino a che punto saremo in grado per mezzo delle nostre menti limitate di penetrare nei misteri di un universo incommensurabilmente vasto e meraviglioso, possiamo tuttavia confortarci con il pensiero che ogni passo compiuto porta nuova benedizione all’umanità e nuova ispirazione per uno sforzo maggiore.