Le scoperte scientifiche fortuite che hanno fatto la differenza

Nel precedente articolo ho sottolineato il ruolo delle scoperte fortuite nell'innovazione (--> "Il nero più nero"). Qui è l'intuito dello scienziato più che la programmazione meticolosa a fare la differenza nel vedere "oltre". Serendipità o anche vedere una porta che si apre quando un risultato sperimentale dava risultati che parevano chiudere la strada ad un dato progetto. 

Nota. Gran parte delle scoperte scientifiche nascono da una scrupolosa pianificazione sperimentale e con un chiaro obiettivo in mente. Ma spesso capita di trovare qualcosa di inatteso o di non desiderato (risultati negativi che negano l'ipotesi di partenza); un tale risultato può portare alla cancellazione del progetto in corso (ad esempio durante la sperimentazione dei farmaci) oppure la rinascita del progetto con nuovi fini se l ricercatore abbia intravisto potenziali applicazioni in altri ambiti (Talidomide e Viagra sono due esempi).

Sia in ambito fisico che bio-chimico e medico gli esempi sono innumerevoli. Limitiamoci a 18 scoperte scientifiche accidentali che però hanno cambiato il mondo.

Le migliori innovazioni possono venire da eventi imprevisti.

1. Il forno a microonde

Percy Spencer

Nel 1946 Percy Spencer, ingegnere della Raytheon Corporation, stava lavorando a un progetto relativo ai radar. Durante il test di un nuovo tubo a vuoto, si accorse che una barretta di cioccolato che aveva in tasca si era sciolta più di quanto fosse lecito attendersi data la temperatura. Incuriosito iniziò a fare test puntando il tubo su altri oggetti, come uova e chicchi di mais. La sua conclusione fu che il calore che gli oggetti in qualche modo "percepivano" proveniva dall'energia delle microonde. La strada per ottenere uno strumento vendibile fu linga: il primo modello sviluppato pesava 340 kg ed era alto 168 cm! Occorsero quasi 20 anni perché nel 1965 fosse disponibile il primo modello da cucina.

2. Chinino

Il chinino è un composto antimalarico ricavabile dalla corteccia degli alberi.

Cinchona

Oggi è più comune come additivo dell'acqua tonica, ma in formulazioni adeguate è ancora un ingrediente dei farmaci antimalarici. I missionari gesuiti in Sud America usavano il chinino per curare la malaria già nel 1600, sebbene non conoscessero nulla della molecola in sé. La storia della scoperta vuole sia avvenuta quando un febbricitante andino affetto da malaria in marcia nella giungla si fermò a bere da una pozza d'acqua alla base di un albero cinchona (Quina-Quina).

All'inizio temette di avere fatto la cosa sbagliata a causa del sapore amaro dell'acqua (in natura associato a veleni), ma accadde il contrario. La sua febbre si attenuò e riuscì a trovare la strada di casa e condividere la storia dell'albero curativo. 

3. Raggi X

W. Roentgen

Nel 1895 Wilhelm Roentgen , un fisico tedesco, stava lavorando con un tubo a raggi catodici.

Nonostante il tubo fosse coperto, si accorse che uno schermo fluorescente vicino si illuminava quando il tubo era acceso e la stanza era buia. Una "misteriosa" energia colpiva in qualche modo lo schermo. Roentgen cercò dapprima di schermare i raggi interponendo coperte e altri schermi capaci di bloccare la luce ma senza alcun successo. Si accorse poi che mettendo la mano davanti al tubo poteva vedere le proprie ossa nell'immagine sullo schermo. Sostituì lo schermo con una lastra fotografica creando così la radiografia a raggi X (X appunto perché misteriosi).

Sfortunatamente, sarebbe passato del tempo prima che i rischi dell'esposizione ai X fossero compresi.

4. Radioattività

H. Becquerel

Nel 1896 Henri Becquerel, incuriosito dalla scoperta dei raggi X, decise di studiare l'eventuale correlazione tra essi e la fosforescenza, una proprietà naturale di alcune sostanze che le fa emettere luce.

Partendo dall'idea che la fosforescenza fosse generata dai raggi X del Sole, Becquerel utilizzò i sali di uranio esposti alla luce perché sperava convinto che questi potessero convertire tali raggi in luce. Il giorno dell'esperimento il cielo era coperto per cui convinto che non avrebbe portato a nulla mise via le lastre e si ripromise di rifare il test in una giornata con cielo terso.

Tuttavia quando alla fine sviluppò le lastre scoprì che le immagini ottenute erano ugualmente chiare di quelle fatte al Sole: l'uranio emetteva i raggi anche senza essere "eccitato". Da qui iniziò lo studio della radioattività naturale.

5. Il Velcro

George de Mestral

Nel 1941, l'ingegnere svizzero George de Mestral era intento in una escursione alpina con il suo cane.
Al suo ritorno a casa, mentre spazzolava il cane si mise ad osservare con cura i semi della pianta erbacea bardana rimasti attaccati al pelo e ai suoi vestiti. Notò che i semi erano rivestiti da piccoli ganci grazie ai quali aderivano facilmente a molte superfici. Non aveva mai avuto intenzione o interesse nello sviluppare un sistema di fissaggio tra tessuti ma la visione di quei mini-ganci gli diede l'idea di creare il materiale che ora conosciamo con il marchio Velcro. Materiale divenuto popolare decenni dopo quando la NASA decise di adottarlo.

6. Saccarina

La saccarina, il dolcificante artificiale oggi usato in associazione con altre molecole, è circa 400 volte più dolce dello zucchero.

Constantine Fahlberg

Fu scoperto nel 1878 alla Johns Hopkins University da Constantine Fahlberg, mentre lavorava sul catrame di carbone. Dopo una lunga giornata in laboratorio, tornò a casa senza lavarsi le mani (cosa molto comune al tempo se si pensa che nemmeno i medici lo facevano prima di operare ...) e iniziò a cenare. Dopo avere preso un involtino come spuntino notò che era stranamente dolce; la stessa cosa capitava con tutto quello che toccava mentre il gusto era normale quando il cibo era preso con una posata. Tornò in laboratorio e iniziò ad assaggiare i composti della giornata (!!!) fino a quando non identificò la fonte tra i risultati di un esperimento che aveva combinato l'acido o-solfobenzoico con il cloruro di fosforo e l'ammoniaca.

Uomo fortunato, assaggiare sostanze chimiche in laboratorio non è ovviamente cosa da fare a meno che tu non sia il capostipite della cucina molecolare come lo chef Ferran Adrià.

Dovettero passare anni prima che dalla scoperta si passasse al suo utilizzo (il concetto di dieta era di là da venire, anche per le classi medio-alte). Nel 1907 i diabetici iniziarono ad usarlo al posto dello zucchero ma il vero punto di svolta si ebbe con il razionamento dello zucchero durante la prima guerra mondiale e la ricerca di sostituti di facile produzione. Finita la guerra il boom lo si ebbe con l'inizio dell'era del binomio salute-dieta.

7. Il pacemaker

Nel 1956, Wilson Greatbatch era intento alla creazione di un dispositivo per la registrazione del ritmo cardiaco. Mentre armeggiava con i fili prese dalla scatola il resistore sbagliato per completare il circuito; se ne accorse subito perché le dimensioni non combaciavano ma procedette lo stesso. Notò che il circuito emetteva degli impulsi elettrici la cui frequenza gli fece pensare a quella del battito cardiaco.

Wilson Greatbatch

Greatbatch pensava già da tempo che la stimolazione elettrica potesse essere usata per stimolare i circuiti del cuore qualora ci fosse stato un "guasto"; il nuovo dispositivo aggiunse il tassello mancante ad una idea rimasta nella periferia dei suoi pensieri. Doveva ora "solo" crearne una versione abbastanza piccola da essere utilizzabile come stimolatore su una persona. Cominciò a ridurre il suo dispositivo e nel 1958, una versione del suo pacemaker fu testata con successo su un cane con disfunzioni cardiache.

8. LSD

Albert Hofmann

La scoperta della molecola che tanto successe ebbe nei psichedelici anni '60 è di Albert Hofmann.

L'acido lisergico fu inizialmente isolato da un fungo che cresce sulla segale. Nel 1943 Hofmann la assaggiò (di nuovo !?) accidentalmente durante la fase di purificazione; ne seguì un senso di irrequietezza e stordimento per cui tornò a casa per riposarsi. Lì sprofondò "in una specie di ubriachezza che non era spiacevole e che era caratterizzata da una intensa capacità di immaginazione". Incuriosito, provò la sostanza in modo consapevole per registrarne gli effetti nel dettaglio e tornò a casa in bicicletta (che dire sull'attitudine folle degli scienziati di un tempo?). Sopravvissuto al ritorno a casa, divulgò la notizia ed è così che la LSD divenne nota al pubblico. Tra i più affezionati seguaci di questa droga cito solo Timothy Leary (per inciso, il padrino di Winona Ryder).

Se in un primo tempo la sostanza acquisto notevole popolarità nella terapia psicologica dopo la sua messa al bando rimase nella nicchia dei fruitori di droghe "psichedeliche". Solo recentemente ne è ricominciato lo studio sistematico nel trattamento di diverse patologie psichiatriche, in particolare ansia e depressione specie nel contesto di patologie inguaribili o invalidanti, disturbi ossessivi, dolore cronico.

9. Play-doh

Noah McVicker

Non doveva essere un giocattolo. L'argilla, progettata da Noah McVicker quando lavorava in un'azienda di saponi, doveva servire come detergente per la carta da parati. Un prodotto assolutamente utile al tempo, quando il carbone imperava e il suo naturale prodotto, la fuliggine, finiva per ricoprire le pareti di casa (oltre che i polmoni).
Il prodotto argilloso sviluppato da McVicker faceva il suo dovere; bastava passarla sulle pareti e la fuliggine scompariva. Fortunatamente per noi e sfortunatamente per la sua azienda il progresso portò prima la carta da parati lavabile con acqua e poi la proibizione di usare il carbone come materiale di combustione nelle città. Ma prima che i McVicker cessassero l'attività, un provvidenziale episodio invertì il destino oramai segnato dell'argilla; un insegnante di scuola materna di nome Kay Zufall aveva sentito dire che i bambini usavano spesso a casa quel materiale per giocarci e fare decorazioni. Lo portò in classe e i suoi bambini lo adorarono da subito. Venuti a conoscenza dell'inatteso utilizzo, i McVickers decisero di renderlo più adatto ad un uso ludico, rimuovendo in primis ogni traccia di detergenti e poi aggiungendo dei coloranti. Passaggio finale la scelta del nome suggerita dallo stesso Zufall: invece del previsto Kutol's Rainbow Modeling Compound il ben più accattivante Play-doh.

10. Penicillina

Nel 1928 Alexander Fleming, un professore di batteriologia al St. Mary's Hospital di Londra, notò che la muffa aveva iniziato a crescere sulle sue piastre di Petri in cui stava crescendo colonie di batteri Staphylococcus (un evento scocciante come noto a chiunque abbia usato i batteri in laboratorio). 

Mentre cercava di salvare qualcuna delle sue colonie notò che in prossimità della muffa i batteri non crescevano. Il caso volle che la muffa in questione appartenesse ad un ceppo alquanto raro, Penicillin notatum, capace (si scoprì poi) di produrre la penicillina come arma anti-batterica. Fleming capì che una sostanza in grado di bloccare la crescita dei batteri poteva fornire accesso a terapie fino all'ora impossibili (ogni ferita poteva portare alla cancrena).
Pochi anni dopo (poco prima dell'inizio della guerra) la penicillina per uso medico divenne una realtà.

11. Viagra

Il sildenafil, principio attivo del farmaco, era stato pensato dalla Pfizer come farmaco per la cura dell'angina pectoris. Durante la sperimentazione clinica emersero i noti effetti (totalmente indesiderati nel contesto) per cui la sperimentazione venne interrotta. Il farmaco venne rivalutato come finalità e rimodulato per la terapia della disfunzione erettile (e non solo). Un "incidente" di percorso che ha generato la classica gallina dalle uova d'oro per l'azienda.

12. Insulina

Nel 1889, due medici dell'università di Strasburgo stavano cercando di capire in che modo il pancreas fosse coinvolto nei processi digestivi; per farlo utilizzarono alcuni animali ai quali venne rimosso chirurgicamente (oggi è sufficiente una iniezione per "disattivarlo"). Alcuni giorni dopo, notarono che in prossimità dell'urina lasciata dall'animale brulicavano molte mosche evidentemente attratte da qualcosa che prima dell'intervento l'urina non conteneva. Le analisi di laboratorio dimostrarono che i livelli di zucchero erano nettamente più alti e questo spiegava l'attrazione esercitata sulle mosche. Quindi era la perdita di funzionalità del pancreas la causa di una malattia umana caratterizzata dalla "dolcezza" dell'urina (da cui il nome diabete mellito). Ci vollero altri anni per comprendere quale fosse il prodotto del pancreas che regolava la glicemia. Il risultato venne da una serie di esperimenti fatti a Toronto tra il 1920 e il 1922, grazie al quale i ricercatori isolarono una secrezione pancreatica che chiamarono insulina (che poi si scoprì essere una proteina), scoperta premiata con il premio Nobel. Nel giro di un anno, la società farmaceutica Eli Lilly iniziò a produrre e vendere insulina, salvando milioni di persone da morte per "consunzione" (l'unico trattamento, palliativo, prima di allora era una dieta priva di zuccheri).

13. Gomma vulcanizzata

Charles Goodyear (credits)

Erano anni che Charles Goodyear cercava un modo per trasformare la gomma in un qualcosa di più utilizzabile. Tanto per iniziare non doveva congelare d'inverno e non doveva liquefarsi al sole. Aveva investito tutto ciò che possedeva in questa ricerca ma ancora nulla di utile e la sua famiglia era sull'orlo della miseria e non riusciva nemmeno a portare il cibo in tavola.
Ad un certo qualcosa avvenne e fu qualcosa di casuale. Goodyear versò un poco di acido nitrico su una gomma per rimuovere il colore dorato precedentemente usato. Il risultato fu che la gomma diventò nera e, frustrato, la gettò nella spazzatura. Quando tornò per recuperare il materiale scoprì che era diventato duro all'esterno e più liscio e asciutto di qualsiasi altra gomma prodotta in precedenza. Non era ancora sufficiente perché una volta messa su fuoco vivo continuava a sciogliersi.
Ed è qui che la storia comincia a essere meno chiara. La narrazione vuole che in seguito ad una emozione incontrollata abbia lanciato in aria la gomma trattata accidentalmente con lo zolfo che poi atterrò su una stufa. Invece di scogliersi si carbonizzò creando una sostanza quasi coriacea, impermeabile e resistente al calore. Ulteriori test lo convinsero che poteva migliorare di molto la resa scaldando la miscela di gomma e zolfo con vapore. Il processo di vulcanizzazione della gomma era iniziato e Goodyear non vide più davanti a sé lo spettro della fame.

14. Corn Flakes

John Kellogg

La ricetta per i Corn Flakes nacque nel 1894 da un tentativo fallito di cuocere il grano. A quel tempo, John Kellogg era il sovrintendente medico in un ricovero per lungo degenti, di proprietà della Chiesa Avventista del Settimo Giorno, e si convinse della necessità di creare una dieta per i residenti,che unisse i precetti salutisti ai dettami religiosi (tra cui stile di vita naturale e vegetarismo).
Un giorno misero a bollire del grano, ma lo lasciarono accidentalmente cuocere troppo a lungo. Quando se ne accorsero e lo tolsero dal fuoco, scoprirono che quando cercavano di stendere l'impasto il grano tendeva a formare delle scaglie e che queste avevano un invitante gusto croccante. Dopo un po' di tentativi realizzarono che lo stesso effetto poteva essere ottenuto usando mais (ben più economico e prodotto localmente) anziché grano. La ricetta per i Corn Flakes era nata.

15. Teflon

Roy Plunkett

Nel 1938 Roy Plunkett era un dipendente della Dupont Company intento allo sviluppo di nuovi refrigeranti, tra cui il gas tetrafluoroetilene (TFE). Un giorno tornò ad aprire un cilindro in cui aveva immagazzinato questo gas, fu sorpreso dallo scoprire che il TFE si era polimerizzato a formare una polvere bianca sul fondo del contenitore.

Curioso, Plunkett condusse alcuni esperimenti e scoprì che la polvere non solo era resistente al calore, ma aveva anche un basso attrito superficiale ed era inerte agli acidi corrosivi. Un mix ideale per rivestire il fondo delle pentole.

16. Super colla

Harry Coover Jr. stava testando diverse miglioramenti della plastica con lo scopo di renderla trasparente per usarla per i mirini delle armi (era in corso la seconda guerra mondiale). 

Harry Coover Jr

Mentre stava sviluppando una classe di sostanze chimiche nota come acrilati, scoprì che il prodotto risultava troppo appiccicoso per essere utile, quindi abbandonò quell'approccio. Anni dopo, siamo nel 1951, Coover era di nuovo alle prese con gli acrilati ma questa volta con l'intento di produrre un rivestimento resistente al calore per le cabine di pilotaggio dei jet. Un giorno, un collega versò uno dei composti tra due lenti allo scopo di misurare la variazione della rifrazione. Immaginate lo sconcerto quando scoprì che le costose lenti, una volta unite, non potevano essere separate. Uno spreco di costose attrezzature di laboratorio, pensò.

Con il tempo riprese l'idea e anni entrò in commercio il prodotto noto come Super Glue.

17. Vetro antirottura dei parabrezza

Nel 1903 a Edouard Benedictus cadde una palla di vetro riempita con una soluzione di nitrato di cellulosa, una sorta di plastica liquida. Il vetro si ruppe e il liquido evaporò. Anzi no: il vetro si ruppe ma non si frantumò, rimanendo al suo posto, mentre il liquido diffondeva tra le fessure. L'essere rimasti in posizione era qualcosa di stupefacente perché era come se una maglia (la plastica liquida) avesse tenuto fermi i pezzi. Questo fu il primo esempio di vetro "sicuro". Nel 1929 venne montato di serie su tutte le autovetture della Ford. Oggi questo vetro (noto come vetro stratificato) è obbligatorio nel parabrezza anteriore.

E. Benedictus

18. Vaselina

Nel 1859 Robert Chesebrough stava monitorando le attività nei pozzi di petrolio della Pennsylvania quando cominciò a circolare una strana voce tra gli operai di un pozzo di estrazione: una sostanza gelatinosa, conosciuta come rod wax, continuava a penetrare nei macchinari causandone malfunzionamenti. Quando arrivò si accorse che essa veniva anche impiegata per lenire i tagli e le ustioni sulla pelle, quindi ne portò a casa un campione per studiarlo.

R. Chesebrough (credits)

Da questa sostanza nacque quella che noi oggi conosciamo come vaselina.


Fonti
- Devo l'idea di questo articolo ad una serie di lavori apparsi sul The Business Insider.