Eric Drexler aveva un’idea fissa: la colonizzazione dello spazio. Nelle notti d’estate, gli esseri umani sono soliti scrutare il cielo lasciandosi cullare nell’oblio di distanze infinite, o semplicemente nello stupore del panorama. Lui no. Mentre studiava Scienza interdisciplinare al Mit, negli anni Settanta, passava le notti in biblioteca a leggere e a immaginare come avrebbe potuto l’Uomo separarsi dalla Terra. Fin quando non s’imbatté negli enzimi di restrizione: piccoli robot molecolari capaci di identificare particolari sequenze nel Dna, che la californiana Genentech ha poi usato per la tecnologia del Dna ricombinante, aprendo la strada alla genomica e al boom delle biotecnologie a Wall Street. Da quel giorno Drexel, scoprì un nuovo amore: divorziò dall’infinitamente grande e si fidanzò con l’infinitamente piccolo, diventandone una specie di profeta.
Richard Feynman di idee ne aveva troppe. Nelle notti di tutte le stagioni, la sua brillante mente scientifica – che a quindici anni giocava col calcolo differenziale – era occupata nella ricerca di nuove frontiere e nell’abbattimento di quelle vecchie. Non a caso, nel 1965 fu premiato con il Nobel, per i suoi contributi alla conoscenza della meccanica quantistica. Eppure nessuno l’aveva applaudito granché cinque anni prima, quando, durante un congresso scientifico, pronunciò un discorso intolato “There’s plenty of room at the bottom” (Verso il fondo c’è un sacco di spazio), nel quale vagheggiò di minuscoli robot capaci di mettere insieme i singoli atomi e quindi di replicare se stessi, fino al punto di autocostruire qualsiasi cosa. Qualcuno si adirò addirittura, per quell’esibizione di fantascienza a un congresso di scienza. Ma Feynman non tradì mai il suo amore per l’infinitamente piccolo.
Ora rischiano entrambi di entrare nella leggenda.
Tutti dicono che questo sarà il secolo della biotecnologia. Ma non è vero. O quantomeno è troppo riduttivo. Sarebbe come dire che il Novecento è stato il secolo dell’automobile, o il secolo di Internet. È molto più facile che questo finirà per essere il secolo del piccolo, del mostruosamente piccolo. Nella millenaria èra agricola, gli esseri umani hanno preso la natura più o meno per quello che era. Nella secolare èra industriale, hanno cominciato a modificarla su grande scala, ammassando milioni o miliardi di atomi un po’ a casaccio, nelle produzioni a catena. Nella decennale èra dell’informazione, sono riusciti a incanalare gli elettroni dentro a tracciati di silicio larghi meno di un micrometro (un milionesimo di metro), per dare un’intelligenza ai computer e infine anche alle automobili o alle lavatrici. Facile immaginare che il prossimo passo sia scendere nella direzione indicata da Feynman: verso il basso. Dopo il micrometro c’è il nanometro (un miliardesimo di metro). C’è una nanoscienza che potrebbe produrre molteplici nanotecnologie che darebbero vita a una nanoindustria, e perfino a una nanofinanza. Resta solo da chiedersi quando.
Nel frattempo però, nessuno parla più di fantascienza. In un tripudio mediatico, i capitali privati della Celera Genomics e quelli pubblici dello Human Genome Project hanno portato alla quasi contemporanea mappatura del patrimonio genetico di cinque esseri umani: sono riusciti a mettere in fila alcuni miliardi di lettere A, C, G o T ricostruendo per filo e per segno un testo che occuperebbe 5mila volumi di una biblioteca e che invece nel nostro corpo è archiviato circa un milione di miliardi volte, ovvero nell’angusto spazio dei cromosomi di ogni singola cellula. La rivoluzione genetica è di portata epocale, perché quella macchina chiamata uomo – frutto di una lenta evoluzione dopo milioni di milioni di repliche attraverso miliardi di anni – sta per accedere al suo proprio motore, per autocorreggere le imperfezioni della malattia e addirittura per autospostare un po’ più avanti l’orologio biologico che scandisce la sua esistenza.
Ma gli orizzonti nanoscopici non finiscono qui. “Immaginate le possibilità: materiali dieci volte più duri del ferro ma a una frazione del peso, coi quali si potrebbero archiviare tutti i libri della Biblioteca del Congresso americano in uno strumento grande come una zolletta di zucchero. Oppure scandagliare il corpo umano dall'interno e scoprire un tumore quando è grande solo poche cellule”. Le visioni di Richard Feynman si sono materializzate alla lettera nella bocca di Bill Clinton quando, negli ultimi giorni della sua presidenza, ha chiesto al Congresso di raddoppiare a 497 milioni di dollari i finanziamenti destinati alla ricerca nanotecnologica. Gli Stati Uniti hanno lanciato da quasi dieci anni una National nanotechnology initiative, il Giappone da otto e l’Unione Europea ha cominciato a tirarne le fila l’anno scorso, durante un summit a Tolosa. Sono quasi una decina, le università americane che hanno inaugurato corsi di laurea in nanotecnologia, accolti da un tripudio di iscrizioni. E la Nasa – che per mestiere deve pensare un po’ più avanti – ha finanziato il lavoro di tre scienziati in vista dell’invio del primo uomo su Marte intorno al 2020: Daniel Goldin, Richard Klausner e David Baltimore, sono chiamati a inventare una pillola riempita di nanostrumenti, a loro volta capaci di disperdersi nel corpo umano per trovare e distruggere le cellule dirottate sulla strada del tumore dalle radiazioni cosmiche. “Questa è scienza, non fantascienza” vi direbbero loro stessi, echeggiando il tormentone di una vecchia pubblicità televisiva.
Ma la prova del nove viene dall’industria. La quale, piaccia o non piaccia, è diventata nell’ultimo secolo il vero motore di una ricerca scientifica non più così disinteressata come ai tempi dei coniugi Curie o di Louis Pasteur: grandi quantità di capitali si stanno riversando – in crescita geometrica – sulla scoperta di nuovi confini tecnologici, di nuovi scenari competitivi. Un esempio banale sta nelle nostre tasche: il 70% di un telefono cellulare è rappresentato dalla batteria. L’Università della South Carolina con il Dipartimento della Difesa, ma anche le grandi case costruttrici, stanno cercando di inventare strumenti nanoelettronici capaci di funzionare con una frazione dell’energia attualmente necessaria. “La prima azienda che brevetterà un telefono che opera su un nanocircuito – scrivono David Cook e Jessica Voorhees, in un saggio sul tema – spazzerà via Motorola, Ericsson e Nokia in un soffio”. Ma in gioco c’è ben di più.
Mentre in commercio ci sono 65 farmaci biotech che hanno già aiutato 100 milioni di persone, più altri 400 sotto test clinico, un fiume di denaro – con la benedizione dei mercati finanziari – si sta riversando su un minimondo che promette la fine dell’obesità, il rallentamento della vecchiaia, o l’estirpazione dalla faccia della Terra di terribili patologie genetiche come quelle descritte da Alois Alzheimer, da James Parkinson o da George Huntington. Mentre i computer diventano sempre più potenti grazie alla miniaturizzazione del silicio sotto la soglia del micrometro (i più recenti hanno maggiore potenza di calcolo di quello della Nasa ai tempi dello sbarco sulla Luna), con la manipolazione della materia a livello atomico si stanno preparando nuovi materiali, nuove fibre, metalli, plastiche o adesivi relativamente facili da produrre e a basso costo. Alla fine, non c’è industria che non finirà per essere coinvolta, in questa discesa verso il più piccolo.
Il fenomeno è planetario, ma gli epicentri sono due: la California e il Nasdaq. Fra le società che abitano entrambi questi mondi – il geografico e il finanziario – c’è Caliper Technologies, che a Palo Alto produce e commercializza chip fatti di canali microscopici, che rimpiazzano interi laboratori nelle analisi geniche e chimiche. C’è la Symyx, il cui mestiere è scoprire, per conto di colossi industriali, nuovi materiali per le applicazioni più disparate: “Con una tecnologia proprietaria – spiega l’amministratore delegato Steve Goldby – siamo in grado di miscelare circa un milione di composti all’anno, usando come tavolozza circa 70 elementi della tavola periodica”, e le possibilità sono migliaia di miliardi. C’è la Maxygen che fa più o meno lo stesso ottimizzando le combinazioni di geni e proteine: ha già 500 brevetti e sta preparando 40 prodotti (farmaci proteici, vaccini, sostanze chimiche) per conto di undici multinazionali. C’è la Diversa di San Diego che sta costruendo una biblioteca genetica dei più disparati organismi, per la ricombinazione di nuove categorie di prodotti. C’è la Affymetrix che produce il GeneChip, una scatola di fiammiferi che contiene sequenze di nucleotidi per l’analisi genetica ad alta velocità tramite lo schermo di un computer. Ci sono almeno una dozzina di aziende che costruiscono i Mems, strumenti misurabili in micrometri (e quindi in migliaia di nanometri) capaci di svolgere la funzione di sensori o di attuatori, già applicati da Cisco per le sue infrastrutture ottiche o da Texas Instruments per i suoi proiettori per il cinema digitale.
La Nanometrics produce sistemi di misura per le nanopellicole usate nell’industria dei semiconduttori. La Nanophase ingegnerizza le proprietà elettriche, fisiche e ottiche di nanomateriali per svariate applicazioni industriali. La Nanogen integra microelettronica e biologia molecolare in una piattaforma per la ricerca genetica. La ThermoMicroscopes produce gli Spm (scanning probe microscope), i nanoscopi che – capaci di osservare la materia a misure più basse della lunghezza d’onda della luce visibile – hanno dato un senso pratico alla nanotecnologia. La Altair produce nanoparticelle di biossido di titanio per vernici, plastiche e prodotti cosmetici, ma dal suo website promette di essere al lavoro sulle “particelle del futuro”. La Nanopierce ha brevettato un sistema per ridurre del 90% gli spazi necessari alle connessioni negli strumenti microelettronici. La Molecular Robotics sviluppa progetti di manifattura molecolare basata sui Mems. E queste sono alcune delle società quotate. Di operative (e rimaste alla larga dal Nasdaq dopo i recenti crolli) ce ne sono altre decine. Qualcuna, come Zyvex, ha ripreso le idee di Feynman sugli assemblatori molecolari e ci sta provando con apparente serietà.
A questo punto, la separazione fra il nanocosmo organico e quello inorganico comincia a dissolversi. I confini fra chimica, fisica, genetica, biologia, informatica, e microelettronica si stanno assottigliando: pian piano che le singole discipline si addentrano nel nanomondo, convergono sempre più fra di loro. L’informatica ha dato una mano alla genetica: senza le attuali capacità di calcolo, il genoma sarebbe ancora un mistero. In altre parole, come dimostrano i business di altre aziende del Nasdaq come Incyte, DoubleTwist o Human Genome Sciences, la genetica è diventata una scienza digitale, numerica. Ma in compenso la biologia si prepara a dare una mano alla microelettronica: i computer potranno mantenere l’attuale tasso di crescita passando dalla chimica inorganica del silicio a quella organica su base proteica. E se dentro al cromosoma di ogni cellula c’è una quantità di informazioni superiore alla memoria di un Pc, gli archivi digitali – assicurano in molti – non potranno che seguire quella strada, fino a materializzare il sogno di Feynman: la biblioteca del Congresso dentro a una memoria grande come una zolletta di zucchero.
A ben pensarci, gli orizzonti del piccolo e del grande sono altrettanto inconcepibili. Ma se nelle notti d’estate percepiamo almeno il romantico infinito del macrocosmo, l’infinito del nanocosmo ci sfugge molto di più. E non ci sembra affatto romantico. Le dimensioni di un atomo sono circa un decimo di nanometro, quelle del suo nucleo un decimillesimo di nanometro e le particelle elementari – che secondo la fisica teorica non sono neppure quelle l’ultimo tassello della materia – vengono sondate al Cern di Ginevra su distanze pari al milionesimo di nanometro. L’obiettivo è quello di unificare, di far convergere, le due teorie più rivoluzionarie dell’ultimo secolo: la meccanica quantistica che descrive l’infinitamente piccolo e la teoria della relatività che descrive l’infinitamente grande, attualmente inconciliabili.
È ovvio che gli ostacoli da superare sono enormi e innumerevoli. Ma proprio tutte queste convergenze potrebbero rappresentare uno scoglio aggiuntivo. “C’è un problema culturale”, ammette Drexel, che dal suo Foresight Institute indottrina la comunità scientifica sulle meraviglie del nanomondo. “I componenti molecolari ce li abbiamo già, ma per fare il loro lavoro devono essere integrati dentro a un sistema, un mestiere che non appartiene né ai chimici, né ai biologi”. Peccato che un esperto di sistemi come Bill Joy, cofondatore della Sun e “inventore” del linguaggio Java, si sia spinto molto più in là. Dalle colonne della rivista Wired, ha lanciato un clamoroso allarme sui pericoli di robotica, ingegneria genetica e nanotecnologia. Secondo Joy, i nanorobot preconizzati da Feynman e inneggiati da Drexler hanno “un pericoloso fattore amplificativo: si possono autoreplicare. Una bomba scoppia una volta sola. Ma un nanorobot può moltiplicarsi e rapidamente sfuggire dal controllo”. La teoria nanotecnologica dice anche quanto rapidamente: nel nanospazio, il nanotempo scorre a una velocità impressionante, calcolata in femtosecondi (un milione di miliardesimi di secondo). “Joy è uno straordinario sistemista software – ha risposto qualcuno – ma non è uno scienziato”. Di sicuro, la velocità d’ingresso nel nanomondo dipenderà anche dal dibattito etico in corso, che finora interessa solo la genetica e l’agricoltura biotech, ma che in qualche modo si allargherà a qualsiasi “manipolazione” della materia.
Feynman – scomparso nel 1988 – racconta in un suo libro dei diverbi con un amico artista, che accusava la scienza di rovinare la perfino bellezza di un fiore, con quella sua smania di dissezionare tutto. Ma lo scienziato, anche piuttosto spazientito, ribatte: “Molte domande affascinanti nascono proprio dal sapere scientifico: questo può soltanto accrescere il senso di meraviglia, di mistero, di rispetto che si prova davanti a un fiore. Sto parlando di accrescere. Non capisco come e che cosa potrebbe diminuire”. Ma sarà per questo che, oltre a immergersi nell’infinitamente piccolo, Feynman suonava la batteria e componeva versi. «C’è l'impeto delle onde/ montagne di molecole/ ognuna stupidamente immersa/ negli affari suoi/ lontane milioni di miliardi/ ma spumeggiano all'unisono./ Ère dopo ère/ prima che occhi potessero vedere/ anno dopo anno/ colpendo con violenza la riva/ come adesso». Il senso è chiarissimo: nel nanomondo – come d’altronde nell’universo – c’è spazio per tutto. Anche per la poesia.
