La belle verte
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Nov
30
2016
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Quanto funziona la fotosintesi?

 

[Questo articolo è stato ispirato, rielaborato e in parte riprodotto da “La Fisica della Vita”, Jim Al-Khalili e Johnjoe McFadden, ed. Bollati Boringhieri].

 

In un articolo di parecchi mesi fa pubblicato su questo blog avevo scritto che un organello cellulare chiamato cloroplasto è responsabile della fotosintesi nelle cellule vegetali. I cloroplasti sono molto particolari perché derivano da batteri indipendenti che probabilmente, miliardi di anni fa, sono entrati in simbiosi obbligata con antiche cellule eterotrofe che non facevano fotosintesi. Quest’ultima è un processo molto complesso, che coinvolge decine di enzimi, proteine che, per le loro reazioni chimiche specifiche e rapide, possono essere definiti le macchine della vita. Basti pensare che in un solo secondo, le piante e i microbi fotosintetici raccolgono la luce solare e creano circa 16.000 tonnellate di nuova materia organica, quasi tutta la biomassa del pianeta.

Ora, la gran parte dei biologi pensa che le leggi classiche, spiegabili con le leggi newtoniane, siano sufficienti a spiegare la fotosintesi, dal momento che le biomolecole e gli enzimi coinvolti si comportano proprio come palline e bastoncini. Perfino Richard Feynman, uno degli eredi intellettuali di Schrödinger, descrisse la fotosintesi in termini strettamente classici.

Ma cos’è questo mondo quantistico? Esso ci sembra molto strano, e spesso si pensa che questa stranezza sia il sintomo di una separazione fondamentale tra il mondo che vediamo attorno a noi e le sue fondamenta quantistiche. In realtà esiste un solo insieme di leggi che regola il modo in cui funziona il mondo, e sono le leggi quantistiche. Le leggi statistiche, tanto familiari, e le leggi newtoniane sono, alla fin fine, leggi quantistiche viste attraverso un filtro, che elimina tutte le cose strane (e questa è la ragione per cui ci sembrano strani i fenomeni quantistici e invece “normale” la realtà che sperimentiamo ogni giorno). Scavando più a fondo si trova la meccanica quantistica, acquattata nel cuore della realtà di tutti i giorni e che si rivela ai nostri occhi solo in determinate condizioni sperimentali, come quelle del famoso e elegante esperimento della doppia fenditura (lo trovate spiegato anche nel video in basso; nonostante l’orrendo abitino del prof. Q, è il migliore che abbia trovato in rete!). E’ un esperimento dimostrato migliaia di volte, quindi pienamente confermato, ma completamente controintuitivo e che mi stupisce ogni volta.

 


 

Per chi ha la pazienza di studiarsi questo esperimento, è evidente che il mondo quantistico, con le sue “assurde” ma verificate leggi, smette di esistere (perde la sua “coerenza”, diventando “decorente”) una volta che si effettua un’osservazione o una misura, trasformandosi in mondo classico.

Tra i due mondi, classico e quantistico, in bilico, la vita fa da ponte tra il regno classico e quello quantistico. Per esempio, gli apparati fotosintetici sono strutturati con precisione fino alla posizione delle singole particelle, e oggi il loro moto quantistico, così finemente regolato, sembra essere alla base del loro funzionamento. La cosa più strana è che le proteine o il DNA non sono macchine fatte d’acciaio e componenti rigidi; sono invece strutture flessibili e morbide, costantemente soggette alle proprie vibrazioni termiche. Una cellula è in realtà molto diversa dalle immagini, pur belle e artistiche, che spesso la raffigurano; se fosse a grandezza naturale, essa ci apparirebbe come una fabbica tumultuosa e disordinata, calda e umida, piena di operai indaffaratissimi e operosi 24h/7d. Ci si aspetterebbe che questo disordine, fatto di vibrazioni e collisioni casuali, distruggessero la delicata configurazione di atomi e molecole necessaria per mantenere il comportamento quantistico. Tutto questo trambusto cellulare, al pari dell’osservazione degli elettroni nell’esperimento della doppia fenditura, dovrebbe infatti far passare il sistema quantistico in uno stato di decoerenza. E questo infatti avviene per molti fenomeni cellulari, spiegabili convenzionalmente secondo le leggi della termodinamica classica. Eppure, esistono “sacche quantistiche” in cui fenomeni, come quelli esposti in questo articolo, seguono le leggi quantistiche senza venire perturbati dal resto. Come si riesca a mantenere la coerenza in in qusti sistemi rimane quindi un mistero.

Come funziona esattamente la fotosintesi, cioè il processo di trasformazione della materia inanimata in biomassa, ad esempio dell’aria in una mela?

Vista da lontano, una foglia è apparentemente liscia, diventa una piattaforma irregolare pavimentata di piastrelle verdi rettangolari ricoperte da blocchi rotondi più chiari, ognuno con un poro centrale. Le piastrelle verdi si chiamano «cellule epidermiche» e i blocchi rotondi si chiamano «stomi»: il loro lavoro è permettere all’aria e all’acqua (i substrati della fotosintesi) di passare attraverso la superficie della foglia e raggiungere l’interno. Una volta all’interno della foglia, si trova uno spazio ampio con cellule verdi che sembrano massi sul pavimento e spesse fibre cilindriche sul soffitto. Le fibre sono le venature della foglia, che portano acqua dalle radici (vasi xilematici) oppure trasportano gli zuccheri che si sono appena formati dalla foglia al resto della pianta (vasi floematici).

 

01- Leaf

 

A scala cellulare, vediamo che la superficie della cellula è ricoperta di una rete di corde, un po’ come uno spesso tappeto di iuta. Questo materiale è la parete cellulare, una sorta di esoscheletro della cellula. Attraversandolo, si arriva a uno strato ceroso, la membrana cellulare, che è l’ultima barriera, impermeabile all’acqua, tra la cellula e l’ambiente esterno. Essa non è completamente liscia, ma è tempestata di piccoli fori pieni d’acqua, detti “porine”.

 

02 - Cloroplasto

 

03 - Tilacoidi

 

L’interno di una cellula è molto diverso dal suo ambiente esterno: è ancor più affollato e disordinato. Il citoplasma, di consistenza intermedia tra gel e liquido, è denso e vischioso. Sospesi nel gel ci sono migliaia di enzimi, responsabili dei processi metabolici della cellula: rompono i legami dei nutrienti e creano biomolecole, come carboidrati, DNA, proteine e grassi. Molti di questi enzimi sono collegati a una rete di cavi (il citoscheletro) che, un po’ come i cavi di una seggiovia, trasportano carichi da un posto all’altro della cellula. Questa rete di trasporto sembra emanare da diversi centri di smistamento, dove i cavi sono ancorati a grandi capsule verdi, che sono i cloroplasti della cellula, all’interno dei quali avviene l’azione cruciale della fotosintesi.

Come la cellula, il cloroplasto è anch’esso delimitato da una membrana trasparente, attraverso la quale si vedono mucchi di oggetti che sembrano monete verdi. Sono i tilacoidi, e sono pieni zeppi di molecole di clorofilla, il pigmento che rende verdi le piante. I tilacoidi sono le macchine della fotosintesi, e quando sono alimentati dai fotoni riescono a legare tra loro gli atomi di carbonio (assorbiti dall’anidride carbonica dell’aria) per costruire gli zuccheri che finiranno nella nostra mela. Qui, sebbene ci siano moltissime turbolente collisioni molecolari tutt’intorno, c’è anche un impressionante livello di ordine. La membrana di superficie del tilacoide è tempestata di scoscese isole verdi, abitate da foreste di strutture che somigliano ad alberi e terminano con piattaforme pentagonali a forma di antenna. Queste antenne sono le molecole che raccolgono la luce, chiamate cromofori, di cui la clorofilla è l’esempio più noto, e sono responsabili del primo passo della fotosintesi: la cattura dei fotoni di luce.

La clorofilla è la seconda molecola più importante sul nostro pianeta (dopo il DNA). Ha una struttura bidimensionale, fatta di anelli pentagonali costituiti principalmente da atomi di carbonio e azoto, che racchiudono un atomo centrale di magnesio con una lunga coda di atomi di carbonio, ossigeno e idrogeno. L’elettrone più esterno dell’atomo di magnesio, legato solo debolmente al resto dell’atomo, può essere sbalzato dentro la gabbia di carbonio circostante mediante l’assorbimento di un fotone di energia solare, che lascia così una lacuna nell’atomo, che resta carico positivamente. Questa lacuna elettronica si può considerare astrattamente come un buco carico positivamente. L’idea è che continuiamo a considerare l’atomo di magnesio come neutro, mentre abbiamo creato, mediante l’assorbimento del fotone, un sistema che consiste di un elettrone negativo sfuggito all’atomo e la lacuna positiva lasciata nell’atomo. Questo sistema binario si chiama «eccitone» e si può considerare come una minuscola pila con un polo positivo e uno negativo, in grado di immagazzinare energia. Alla fine della giostra, gli elettroni persi, che lasciano i buchi carichi positivamente, vengono rimpiazzati dagli elettroni dell’acqua. I sistemi di fotosintesi sono l’unico luogo del mondo naturale dove l’acqua «brucia» e cede elettroni, quindi si ossida. Abbiamo quindi un’offerta di elettroni liberi grazie all’energia fornita dagli eccitoni della clorofilla, e sono elettroni che la pianta può mandare dove serve e che saranno utili, insieme all’ATP, nella seconda fase della fotosintesi, quando la CO2 (gas) è fissata in zuccheri (solidi).

04 - Clorofilla

 

Gli eccitoni sono instabili. L’elettrone e la sua lacuna sentono una forza elettrostatica che li attrae; se si ricombinano, l’energia del fotone solare originale si disperde sotto forma di calore. Quindi, se la pianta vuole catturare l’energia solare deve trasportare l’eccitone molto rapidamente fino a un’unità di fabbrica molecolare nota come il «centro di reazione», dove avviene un processo chiamato «separazione di carica». Essenzialmente, questo significa strappare completamente un elettrone energetico dal suo atomo e trasferirlo in una molecola vicina. Questo processo crea una pila chimica più stabile di un eccitone, che si usa per alimentare le reazioni chimiche della fotosintesi. Ma i centri di reazione di solito sono abbastanza distanti, in termini molecolari (distanze di nanometri), dalle molecole di clorofilla eccitate; quindi l’energia si deve trasferire da una molecola-antenna a un’altra, nella foresta di clorofilla, per raggiungere il centro di reazione. Il trasferimento avviene grazie al fatto che la clorofilla è molto concentrata; altre molecole accanto a quella che ha assorbito il fotone possono diventare esse stesse eccitate, nei fatti ereditando l’energia dell’elettrone eccitato inizialmente, per trasferirla al proprio elettrone, nell’atomo di magnesio.

 

05 - Centro di reazione

 

Il problema, naturalmente, è quale strada dovrebbe prendere questo trasferimento di energia. Se si avvia nella direzione sbagliata, saltando a caso da una molecola all’altra nella foresta di clorofilla, alla fine perderà la propria energia invece di consegnarla al centro di reazione. Da quale parte deve andare? Non c’è infatti molto tempo per trovare la strada prima che l’eccitazione si consumi.

Fino a poco tempo fa si pensava che questi salti di energia da una molecola di clorofilla all’altra fossero casuali, seguendo una traiettoria casuale. A volte si parla di «cammino dell’ubriaco», perché ricorda la traiettoria seguita da un ubriaco che, uscito dal bar, gira di qua e di là finché non trova finalmente la via di casa. Ma le traiettorie casuali non sono un modo efficiente per andare da qualche parte: se la casa è molto lontana, è facile che la mattina dopo l’ubriaco si trovi in un fosso dall’altra parte della città. Un oggetto che segua una traiettoria casuale tenderà ad allontanarsi dal punto di partenza di una distanza proporzionale alla radice quadrata del tempo trascorso. Se in un minuto l’ubriaco è avanzato di un metro, allora percorrerà due metri in quattro minuti, e tre metri in nove minuti. Questa descrizione non rispondeva però alla realtà, anche perché il primo passo nel processo di fotosintesi è straordinariamente efficiente. In effetti, il trasferimento dell’energia catturata dal fotone da una molecola-antenna di clorofilla al centro di reazione vanta l’efficienza più alta di tutte le reazioni naturali o artificiali conosciute: molto vicina al 100%. In condizioni ottimali, quasi tutta la quantità di energia assorbita da una molecola di clorofilla riesce ad arrivare al centro di reazione. Se il cammino seguito fosse casuale, quasi tutta l’energia perderebbe la strada. Come faccia l’energia della fotosintesi a trovare la strada fino alla sua destinazione in modo molto più efficiente degli ubriachi, o delle formiche o, se è per questo, di tutte le nostre tecnologie più efficienti, è da lungo tempo uno dei più grandi misteri della biologia.

E’ stato così che un’équipe alla University of California-Berkeley ha usato una potente tecnica spettroscopica con è riescita a sondare la struttura e la dinamica interna dei sistemi molecolari più piccoli, colpendoli con pulsazioni laser molto concentrate e brevissime. L’équipe ha impegnato la gran parte del suo tempo studiando un complesso fotosintetico chiamato «Fenna-Matthews-Olson» (FMO), presente in microbi fotosintetici (clorobi) che vivono nelle profondità di bacini ricchi di zolfo, come il Mar Nero. Per studiare il campione di clorofilla, i ricercatori hanno colpito i complessi fotosintetici con tre lampi di luce laser. Questi lampi depositano la loro energia in picchi rapidi e perfettamente sincronizzati, e generano un segnale di luce che proviene dal campione e viene rilevato da appositi apparati.

Furono messi quindi insieme i segnali che erano stati generati, della durata di 50-600 femtosecondi, per produrre un grafico dei risultati, scoprendo un segnale a spirale ascendente e discendente, che oscillava per almeno 600 femtosecondi (1 femtosecondo = 10–15 sec). Questo segnale è simile alla figura di interferenza a bande dell’esperimento della doppia fenditura (vedi filmato precedente); oppure si può considerare l’equivalente quantistico dei battimenti delle onde acustiche. Questi «battimenti quantistici» (figura in basso) mostravano che l’eccitone non prende una sola strada nel labirinto di clorofilla, ma segue piuttosto diverse vie contemporaneamente; le strade alternative agiscono un po’ come le note pulsanti di una chitarra quasi accordata: generano battimenti all’udito quando hanno circa la stessa lunghezza (permettendoci ad esempio di accordare due corde a via via adiacenti partendo da una sola – di solito il LA – accordata precisamente).

 

06 - Battimenti

 

Ma, ricordiamo ancora, la coerenza quantistica è molto delicata ed estremamente difficile da mantenere in un microbo o una pianta. Il gruppo di Berkeley ipotizzava che il complesso FMO si comportasse come un computer quantistico per trovare la strada più breve verso il centro di reazione: un problema di ottimizzazione estremamente complesso. I battimenti descritti dal gruppo nel complesso FMO dimostravano effettivamente la presenza della coerenza quantistica e se ne concluse che le molecole di clorofilla mettono in pratica una nuova strategia di ricerca, chiamata «traiettoria quantistica».

Il vantaggio della traiettoria quantistica rispetto alla traiettoria casuale classica si può apprezzare tornando al nostro ubriaco che si aggira casualmente nella notte, e immaginando che nel bar da cui parte si sia rotto un tubo e l’acqua ne fluisca fuori, per la strada. Al contrario del nostro ubriacone, che deve scegliere una strada sola, le ondate d’acqua avanzano nelle strade percorrendo una distanza proporzionale al tempo trascorso, e non alla sua radice quadrata. Quindi, se in un secondo l’acqua è avanzata di un metro, in due secondi avanzerà di due metri, di tre metri in tre secondi, e così via. Ma non solo; poiché, come l’atomo in sovrapposizione nell’esperimento della doppia fenditura (che attraversa contemporaneamente le due fenditure) percorre tutte le strade possibili contemporaneamente, qualche parte dell’onda troverà sicuramente la casa dell’ubriaco molto prima di lui.

Alcuni scienziati furono molto veloci nell’osservare che gli esperimenti erano stati eseguiti con complessi FMO isolati e raffreddati a –196 °C: chiaramente una temperatura molto più fredda di qualunque temperatura compatibile con la fotosintesi delle piante, o con la vita stessa, ma bassa abbastanza da tenere a bada la fastidiosa decoerenza (la “trasformazione” dal mondo quantistico a quello classico). Quanto potevano essere rilevanti questi batteri congelati per capire quello che succede nell’interno caldo e umido delle cellule vegetali? Ben presto divenne chiaro che la coerenza quantistica non era limitata al caso del complesso FMO raffreddato. Nel 2009, furono rilevati battimenti quantistici in un altro sistema fotosintetico di batteri («fotosistema», in breve) chiamato LHC2, molto simile al fotosistema delle piante, ma questa volta a temperatura ambiente. Poi, nel 2010, si dimostrò la presenza di battimenti quantistici nel fotosistema di un gruppo di alghe criptoficee. Attorno allo stesso periodo, fu dimostrata la presenza di battimenti quantistici nello stesso complesso FMO, ma a temperatura molto più alta, questa volta compatibile con la vita. E infine, sono stati recentemente rilevati battimenti quantistici in un altro sistema LHC2, un sistema presente in tutte le piante e che contiene il 50% di tutta la clorofilla del pianeta.

La scoperta della coerenza quantistica in sistemi caldi, umidi e turbolenti come le piante e i microbi è stata quindi uno shock per i fisici quantistici, dal momento che non si comprendeva come i sistemi viventi riuscissero a proteggere e usare i loro delicati stati coerenti quantistici.

 

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Ott
30
2016
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L’indice che viene dal tè

01.Dan Peterson

 

Intorno a una tazza di si possono fare tantissimi discorsi, in senso figurato e pratico. Marlene Dietrich disse: “Gli inglesi hanno un cordone ombelicale che non è stato mai tagliato, attraverso cui scorre un flusso continuo di tè. E’ curioso osservarli in occasione di improvvisi eventi tragici, orribili, o catastrofici. Il cuore sembra arrestarsi, tutte le membra paiono paralizzate, finché qualcuno non prepara velocemente una buona tazza di tè, che non manca di produrre in breve tempo il suo effetto benefico e rinfrancante”. I popoli orientali hanno costruito sul tè una vera e propria filosofia dello spirito. Un proverbio cinese recita: “Il primo infuso di tè è per il gusto, il secondo è per il piacere, il terzo per l’occhio, il quarto per il rilassamento”. Secondo i giapponesi, “un bagno rinfresca il corpo, una tazza di tè lo spirito”. Ed è scortese non accettare un latay, il tè alla menta dei paesi del Maghreb, considerata la bevanda dell’ospitalità.

 

02.Tea bags

 

Bere il tè non significa solo dissetarsi e ricaricarsi, ma costituisce un vero e proprio rito, che cambia a seconda della cultura locale. E’ stato scritto moltissimo sulla pianta del tè, sulla sua coltivazione, le sue proprietà organolettiche e nutraceutiche, la cultura, la storia, ecc. Mi sono però imbattutto tempo fa su un curioso studio pubblicato nel 2013 su Methods in Ecology and Evolution (1° posto PE&RC Publication award 2013) in cui si parla di un metodo innovativo, economico e standardizzato in grado di fornire dati sul tasso di decomposizione e di stabilizzazione dei residui vegetali usando bustine di tè facilmente reperibli in commercio, come se fossero dei kit. Eondi gli autori, da due tipi di tè con diversi tassi di decomposizione è possibile costruire una curva di decomposizione, da cui calcolare il Tea Bag Index (TBI), che consiste di due parametri che descrivono il tasso di decomposizione (k) e il fattore di stabilizzazione (S) dei residui vegetali. L’idea è senz’altro geniale, non tanto per le misurazioni in sé, quanto per il fatto che i tè – su richiesta forniti dagli autori – si trovano facilmente in tutto il mondo (tè Lipton, verde e rooibos, in bustine tetraedriche) e quindi è più facile uniformare i dati. Questi ultimi sono raccolti in una mappa mondiale, pubblicata sul sito dell’organizzazione. Sarà per la simpatia che nutro per le bustine tetraedriche (che mi ricordano l’ibridazione sp3 degli atomi di cabonio) o forse per il riflesso condizionato del riporto di Dan Peterson, ho subito aderito al progetto.

 

03.Tea bag index

 

Andiamo un po’ più nel dettaglio. Attraverso la decomposizione dei residui vegetali nel suolo, i nutrienti diventano disponibili per le piante e i microorganismi, che li utilizzano per il loro metabolismo e la loro crescita. Quando il materiale vegetale si decompone, esso rilascia anidride carbonica in atmosfera. Una decomposizione veloce rilascia più CO2 in atmosfera (suolo come fonte di carbonio), mentre una lenta preserva maggiormente i livelli di carbonio nel suolo (suolo come riserva di carbonio). Il metodo TBI misura la decomposizione del materiale vegetale usando due tipi di bustine di tè (verde e rooibos) come materiale di partenza standardizzato. Le bustine sono poste nel suolo e, dopo tre mesi, si determina la loro differenza in peso. Dalla decomposizione del tè verde e del rooibos si ottengono due parametri, assumento un modello di decomposizione a due fasi, con un fase iniziale veloce e una seconda più lenta in cui le perdite di peso sono sempre più piccole. Con la decomposizione (rapida) del tè verde (linea verde nella figura in basso), si può determinare la quantità della frazione labile del materiale vegetale che viene decomposta e quanta è invece stabilizzata (S). Il rooibos si decompone più lentamente (linea rossa) e dopo tre mesi è ancora nella prima fase di decomposizione. Quindi, la perdita di peso del rooibos è approssimativamente uguale al tasso iniziale di decomposizione (k). Da questi dati, risulta facile comparare siti sparsi per il mondo in maniera facile, veloce e uniforme, e verificare con estrema precisione gli effetti del clima sulla decomposizione.

 

04.Graph

 

Dopo la prima campagna di raccolta di dati, l’iniziativa sta cescendo e nel 2017 sarrà tenuto un workshop a Vienna in cui ricercatori da tutto il mondo esporranno i loro risutati. Altri dettagli, tra cui il protocollo dettagliato per svolgere l’analisi e inviare i dati, si trovano sul sito del progetto, in cui ci sono anche delle bellissime iniziative per la divulgazione dei risultati e dell’importanza della qualità dei suoli, anche a livello di scuola primaria. Infatti, l’attività, manuale e divertente ma al contempo rigorosa e matematicamente definita, si presta bene sia a fini di ricerca che a fini didattici. Alcune iniziative, come questa e questa, sono state presentate in congressi e seminari e articoli sul TBI sono stati pubblicati in diversi blog.

Infine, la domanda fatidica: “A cosa serve tutto ciò?”. Consideriamo che esisteno notevoli differenze, a livello mondiale, dei tassi di decomposizione del materiale vegetale. Negli ambienti freddi, ad esempio, la decomposizione è più lenta che in quelli caldi. Fattori come l’umidità, l’acidità o il contenuto di nutrienti del suolo possono avere una grande influenza su quanto velocemente si decompone il materiale vegetale. Per avere un quadro chiaro sulla decomposizione a livello globale, sono necessarie molte informazioni sulle diverse caratteristice del suolo e sui tassi di decomposizione in tutto il mondo. Molti fattori sono già conosciuti e archiviati in una mappa mondiale dei suoli, ma manca ancora un indice sui tassi di decomposizione e, inoltre, le predizioni derivanti dai modelli matematici sono speso imprecise. Inoltre, per studiare e predire in dettaglio le emissioni di CO2 dai suoli a livello globale (che aumentano l’effetto    provocano il surriscaldamento della Terra), è importante conoscere i tassi di composizione di tutti questi suoli.

E’ per questo che, oltre a bere il tè, dobbiamo seppellirlo.

 

 

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Set
30
2016
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L’arsenale vegetale del viandante

Santiago

 

Dal XI secolo dopo Cristo e durante tutto il Medioevo, Santiago di Compostela fu meta di un importante pellegrinaggio. Allora, più di cinquecentomila pellegrini si mettevano ogni anno in viaggio, a piedi, verso Santiago. Venivano da ogni parte d’Europa. Si recavano in Spagna per rendere omaggio alla tomba dell’apostolo San Giacomo. Alla fine del XVI secolo, mentre le guerre di religione ostacolavano seriamente il pellegrinaggio, il vescovo di Santiago fece nascondere le spoglie dell’apostolo per proteggerle. I sacri resti furono scoperti per caso soltanto verso la fine del XIX secolo.

 

Dall’incipit de “La Via Lattea”, di Luis Buñuel

 

 

Compito principale del pellegrino era, per l’appunto, quello di camminare. Se era abbiente, poteva decidere di compiere il tragitto a cavallo ma la maggior parte di loro aveva come unico mezzo le gambe. I pellegrini avevano una duplice natura: da una parte erano rispettati, in quanto la Chiesa avrebbe scomunicato coloro che si fossero permessi di attaccare un pellegino, dall’altra erano temuti perché la maggior parte di essi faceva il percorso a scopo penitenziale e probabilmente per peccati che non si potevano lavar via con semplici preghiere. Tra di loro si potevano quindi nascondere criminali, emarginati, invasati e persino futuri santi.

Era quindi fondamentale distinguere un pellegrino da un semplice viandante. In realtà, non era moto difficile fare questa distinzione perché i pellegrini autentici erano facilmente riconoscibili per particolari segni. Il più famoso, ancora oggi, è il guscio della capasanta atlantica (“concha de Santiago” o, in nomenclatura binomia, Pecten jacobaeus), che i pellegrini in viaggio vero Santiago de Compostela contrasegnavano con una croce e tenevano in bella vista, a dimostrare il loro status; poi c’erano le credenziali con i vari timbri che testimoniavano il loro passaggio da chiese e locande, ma ciò che li rendeva riconoscibili era soprattutto il loro abbigliamento, quasi una divisa, di solito marrone, con un gran cappello a larghe falde (“petaso”), un mantello (“pellegrina o cappa”), una piccola bisaccia (“scarsella”) di pelle di animale, un bastone (“bordone”) al quale spesso veniva legata una zucca secca (“calabaza”) a mo’ di borraccia e a volte anche il guscio della capasanta che, oltre ad essere la ID card del pellegrino, fungeva anche da cucchiaio e piattino, e il cui nome deriva appunto da “cappa” (la veste del pellegrino).

Nondimeno, l’arsenale vegetale delle varie regioni attraversate era di primaria importanza per il pellegrino; e questo per varie ragioni.

 

  • Il bordone. Prima dei moderni bastoncini telescopici di progettazione teutonica, mutuati dal nordic walking, il pellegrino camminava appoggiandosi ad un bastone massiccio e leggero, e dalla impugnatura ricurva, chiamato “bordone”. Esso veniva consegnato al pellegrino durante l’investitura ufficiale. Era solitamente di legno di noce, nocciolo, faggio o ciliegio, abbastanza resistenti ed elastici. I bastoncini telescopici presentano numerosi vantaggi, dalla leggerezza alla facilitazione della camminata, ma volete mettere l’effetto psicologico sugli altri pellegrini di un bastone come quello di Gandalf e l’effetto deterrente di un buon colpo assestato di bordone su animali selvatici e persone moleste? Il bordone simboleggiava inoltre la Trinità quale “terzo piede”, cui il pellegrino si appoggia. Il nome deriverebbe da “burdònem” (una varietà di mulo selvatico, povero, umile e resistente). La forma del bordone ricorda un pastorale da vescovo (“baculum”), e d è anche un simbolo della leggendaria battaglia, legata alle tradizioni carolinge, del Rio Cea presso Sahagùn, dove Carlo Magno si scontrò con l’africano Aigolando e le lance dei caduti cristiani rimaste piantate nel terreno fiorirono sulle rive di un fiume.

 

  • Non si vive però di solo spirito: il pellegrino aveva bisogno di energia terrena. Il “menù del pellegrino” (molto diverso da quello delle odierne locande presenti lungo il Cammino) era solitamente povero, quindi a base di zuppe e minestre come ad esempio: la paniccia, a base di cereali e legumi, il macco, una vellutata fatta con legumi secchi. Solo se si aveva qualche soldo in più, c’erano salumi, formaggi e frittatine. L’alimento principe era il pane, grazie anche alla sua capacità di conservazione. Non doveva essere bianco perché era simbolo di mollezza, mentre era molto diffusa la sua variante nera, chiamata pane “della penitenza”, fatto con grano tenero, segale, spelta, orzo, crusca di frumento, farina di fave e di castagne. I pellegrini che venivano accolti nelle case si dovevano accontentare di qualche tazza di pulmentum. Questo minestrone era fatto con verdure di stagione (molto usata la borragine), cereali e legumi, condito con un po’ di lardo a pezzetti e qualche acciuga.

 

  • Camminare ogni giorno a tappe forzate sfiniva il corpo, per cui bisognava curarsi. Nel corso dei secoli, lungo le vie del Cammino erano sorti ricoveri ed ospedali, i monasteri davano sollievo ed aiuto. I primi ospizi furono costruiti nei passaggi difficili del percorso come i passi di Somport, Roncisvalle e O Cebreiro. Era una farmacopea naturale che traeva da erbe ed arbusti le essenze per preparare medicinali per ogni malanno e malattia. Chi si metteva in marcia sovente conosceva un ricettario di “pronto soccorso” per una serie di malanni che andavano dalle artriti alle punture di insetti, dalle varici ed ulcere alla sciatica, dalle bronchiti alle ferite ed alle piaghe, dalla pelle secca alle bruciature solari e dovute al fuoco. La ruta (Ruta graveolens) era un rimedio contro la nausea e gli svenimenti. Per la artriti c’era la verbena (Verbena officinalis); contro l’asma la celidonia (Chelidonium majus) e l’origano. La prima era una specie di farmaco ad ampio spettro, utilizzata anche per bronchiti, calli e catarro. In caso di cadute, c’era la coda di cavallo (Equisetum telmateia) mentre per i calli, che potevano diventare un vero tormento per dei pellegrini, oltre alla celidonia veniva usata l’erba di S. Giovanni (Sedum telephium maximum) ma anche lavanda, cardo e menta. Rimedio fondamentale per la stanchezza era l’agrimonia (Agrimonia eupatoria) o l’acetosella (Oxalis acetosella), che i pellegrini chiamavano anche “alleluja”. Contro il catarro, oltre alla celidonia venivano usati l’origano e la beccabunga (Veronica becunga). In caso di contusioni e lividi il rimedio era (e lo è stato a lungo) la cipolla bianca o rossa (Allium cepa): una volta arrostita, le si toglieva la pelle e si mettevano i pezzi tritati in un panno o una tela sull’ematoma, tenendovela per una notte. Se il problema erano le gengive deboli (scorbuto dovuto a poca vitamina C), si usava la corteccia di Alnus glutinosa, ossia l’ontano, mentre se sanguinavano c’era la potentilla. Di queste ultime due piante, si cuocevano le foglie e lo stelo fresco in mezzo litro d’acqua per cinque minuti, poi facevano dei risciacqui. Usate come gargarismo, erano un buon rimedio anche per liberarsi dalle spine rimaste in gola. Strada facendo, si raccoglievano le more (Rubus fruticosus) come sollievo alla fatica del viaggio, mentre la sera, per recuperare le forze, i pellegrini mescolavano le more mature al vino rosso, un’antica versione della sangria. Per le piaghe si usavano due rimedi opposti: il metodo “sacro”, l’erba di San Giacomo (Senecio jacobea; vedi il punto successivo) e quello “profano”, cioè l’ombelico di Venere (Ombelicus rupestris), quet’ultimo utilizzato per curare l’epilessia e dalle presute proprietà afrodisiache. Per le punture di insetti si usavano la dulcamara (Solanum dulcamara) e la melissa (Melissa officinalis), ma per le parti delicate si preferiva l’anterisco, o cerfoglio dei prati (Anthriscus sylvestris). Dell’olivo (Olea europaea), astringente, febbrifugo, purgante ed emoliente, veniva utilizzato l’estratto dal frutto spremuto: erano sufficienti alcune gocce, pure o diluite con acqua, per liberarsi da insetti e moscerini entrati negli occhi, contro le bruciature solari e per guarire i geloni.

 

  • Così come il Cammino di Santiago finisce alla tomba di San Giacomo, l’iter stellarum, ossia il cammino delle stelle, è la via che conduce gli uomini all’Aldilà, e costituisce l’ultima prova che l’uomo, pellegrino della vita, deve compiere prima che il suo compito sia terminato. Tanto era viva questa metafora del pellegrinaggio come bilancio dell’esistenza che i pellegrini, visitata Compostella, a volte raggiungevano sull’Atlantico la vicina Finis Terrae per avere la visione dell’estremo limite dell’Europa, l’orlo del mondo conosciuto secondo i Romani. La tradizione ha costellato questo mito di semplici leggende come quella dell’erba di San Giacomo, una pianta spontanea e comune chiamata anche matricale selvatico o senecio di San Giacomo (Senecio jacobaea, o Jacobaea vulgaris). Si racconta che San Giacomo, patrono dei pellegrini, l’abbia lasciata lungo i bordi di ogni strada dove era passato perché servisse da medicina ai viandanti. Infatti medica le ferite ed è, sotto forma d’impiastro, benefico per l’angina, le piaghe, le fistole e il dolore.

 

  • Infine, la calabaza. La maggior parte delle zucche coltivate oggi sono originarie dell’America Centrale. Vi sono però specie che provengono in particolare dall’Asia tropicale, conosciute per questo motivo come zucche indiane. Erano queste le uniche zucche presenti in Europa prima della scoperta dell’America, da dove invece provengono le zucche del genere Cucurbita. La zucca a fiasco (o zucca dei pellegrini, zucca da vino, zucca dei pescatori, zucca bottiglia, cocozza o zucca lagenaria; Lagenaria siceraria (Molina) Standl., 1930) era appunto una di queste zucche indiane. Della lagenaria parlarono infatti Columella e Plinio. Della Lagenaria siceraria esistono e si coltivano numerose varietà, che si distinguono tra loro per la forma dei loro frutti (vedi foto qui in basso; fonte: Cretti, 2010). La Lagenaria siceraria a fiasco è la più tipica e caratteristica – per intenderci, la calabaza del pellegrino – con la parte basale arrotondata (15-20 cm di diametro) e il collo rigonfio.

 

Zucca Lagenaria

 

I frutti della diverse varietà di Lagenaria sicerariam, dalle forme così insolite, sono a volte commestibili allo stato fresco, inizialmente di colore verde chiaro, di consistenza tenera, ma la cui buccia diventa ben presto durissima, coriacea ed impermeabile, anche se piuttosto sottile. Una volta maturi ed essiccati, diventano leggerissimi, con interno cavo, scarsa polpa e semi coriacei. Possono essere così usati per realizzare contenitori per acqua e liquidi in genere, nonché simpatiche suppellettili, strumenti musicali ed oggetti di vario tipo, tra cui anche i “koteka”, degli astucci penici (o coprifallo), che in alcuni gruppi etnici fungono da marcatore sociale. Se l’obiettivo è mangiarle, le lagenarie, al pari delle zucchine e simili, possono essere consumate cotte in minestroni (ricordo varietà squisite coltivate in Sila) o possono essere conservate sotto aceto. Si predilige in cucina l’utilizzo dei frutti più giovani, i quali tra l’altro presentano un elevato grado di delicatezza e di succosità.

E’ stato inoltre dimostrato che gli estratti del frutto di lagenaria hanno diverse proprietà: epatoprotettiva, antiossidante, antiperglicemica, immunostimolante, antiperlipidica e cardiotonica. Il succo del frutto ha inoltre una attività diuretica comparabile a quella del principio attivo furosemide a concentrazione di 20 mg/kg. Tra le cucurbitacee, il frutto di questa specie ha alti livelli di colina, un precursore dei fosfolipidi costituenti le membrane biologiche delle cellule (in particolare, la fosfatidilcolina è abbondantemente presente nell’encefalo); d’altro canto, i semi contengono elevati livelli di acidi grassi omega. Habitur Raman (2003), in un suo articolo dallo stile prettamente indiano, tra lo scientifico e la leggenda, conclude un suo articolo sulla lagenaria e altre cucurbitacee in questo modo: “Invece di ingerire pillole di vitamine o integratori, una fetta di lagenaria, una fetta di melone e una manciata di semi di zucca sono sufficienti a mantenere un buono stato di salute. Una tazza di succo di anguria al mattino e un’insalata mista con fette di lagenaria […] sono sufficienti per star bene”.

 

 

Grazie a loro, ho scritto:

 

Cretti L (2010) La lagenaria, un’insolita zucca dai molteplici utilizzi. Vita in Campagna 12: 20-21

Deshpande JR, Choudhari AA, Mishra MR, Meghre VS, Wadodkar SG, Dorle AK (2008) Beneficial effects of Lagenaria siceraria (Mol.) Standley fruit epicarp in animal models. Indian Journal of Experimental Biology 46: 234-242

Erboristeria degli antichi pellegrini. http://www.camminodiassisi.it/erboristeria-degli-antichi-pellegrini.html

Vademecum per pellegrini della Via Francigena e oltre a cura di Monica D’Atti – Edizione 2016. http://www.confraternitadisanjacopo.it/Francigena/esperienza/vademecum.pdf

Ghule BV, Ghante MH, Yeole PG, Saoji AN (2007) Diuretic activity of Lagenaria siceraria fruit extracts in rats. Indian Journal of Pharmaceutical Sciences 69 (6): 817-819

Habitur Rahman AS (2003) Bootle gourd (Lagenaria siceraria) – A vegetable for good health. Natural Product Radiance 2 (3): 249-256

Il cibo dei pellegrini, cosa mangiavano lungo la Via Francigena? http://www.lacucinaitaliana.it/news/in-primo-piano/il-cibo-dei-pellegrini-cosa-mangiavano-pellegrini-lungo-la-via-francigena/

Lagenaria siceraria. https://it.wikipedia.org/wiki/Lagenaria_siceraria

Mugarza J. Guia de las plantas medicinales del Camino de Santiago. Ediciones de librerìa San Antonio.

Santi e simboli – Giacomo il Pellegrino. http://santiesimboli.blogspot.it/2012/07/giacomo-il-pellegrino.html

Wang HX, Ng TB (2000) Lagenin, a novel ribosome-inactivating protein with ribonucleolytic activity from bottle gourd (Lagenaria siceraria) seeds. Life Sciences 67(21): 2631-2638

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