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SISTEMI/Tra micro e macro, per leggere i segnali di una catastrofe

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Arrivati in prossimità del punto di catastrofe (terzo pannello), il sistema occupa uno spazio molto più grande di quello iniziale, le correlazioni si perdono e al loro posto subentra un netto aumento di volatilità, cioè dell’entità delle fluttuazioni, schematizzato in figura con l’allargamento della zona occupata dal sistema nella condizione indicata come Disadaptation.

A questo punto si aprono due possibilità:

a) il sistema giunge a morte (o va verso un regime completamente differente come nelle transizioni di stato della materia: ebollizione, liquefazione...);

b) il sistema recupera il suo stato iniziale e nel farlo (freccia in basso) ripercorre la condizione intermedia ad alta correlazione, come se ci fosse bisogno di ‘riallacciare i rapporti’ fra le sue parti per ristabilire una situazione di equilibrio.

L’universalità della dinamica descritta deriva dall’universalità del concetto di rete: ogni sistema può essere immaginato come costituito da parti in relazione fra di loro e lo studio dell’entità delle relazioni fra le parti costituisce il punto di vista più informativo sul suo comportamento. Questa considerazione è alla base del profondo cambio di paradigma che sta investendo tutta la scienza: il livello privilegiato per le spiegazioni non è più quello microscopico - in cui avvengono le relazioni causali rilevanti essendo gli strati più macroscopici dei puri epifenomeni di leggi situate a un livello fondamentale (riduzionismo, approcci bottom-up) - e neanche quello macroscopico, da dove leggi molto generali determinano a cascata il comportamento dei livelli inferiori (olismo, approcci top-down).

Ciò che si profila è una sorta di approccio “middle-out” (o mesoscopico), in cui il livello più rilevante per la spiegazione è quello che permette la vista più completa delle relazioni intercorrenti fra le parti del sistema. In termini metaforici è come se, per caratterizzare lo stile di una cattedrale medievale, piuttosto che considerare la pianta generale dell’edificio (approccio top-down) o il materiale da costruzione (approccio bottom-up), ci concentrassimo sulla forma degli archi (approccio middle-out), essendo l’arco l’elemento privilegiato di raccordo fra le parti.

Nell’articolo di Nature citato all’inizio, gli autori esplorano una dimensione particolarissima della dinamica generale qui brevemente descritta, che ha delle implicazioni rilevanti in termini sia biologici che più generalmente epistemologici.

Il sistema sperimentale preso in considerazione è la crescita di popolazioni di Saccharomyces cerevisiae (il comunissimo lievito di birra) in coltura: da popolazioni di lievito cresciute in laboratorio vengono quotidianamente estratte frazioni variabili di cellule che poi vengono messe a crescere in un mezzo fresco. Le cellule di lievito si nutrono in maniera cooperativa condividendo tra di loro i prodotti dell’idrolisi dei nutrienti primari (in questo caso il saccarosio); ciò fa sì che, se si semina un numero troppo esiguo di cellule in un ambiente di coltura troppo vasto, la popolazione non riesce ad auto-sostenersi e va incontro alla morte.



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