Una scoperta del Cnr sul primo istante della fotosintesi apre una domanda più grande: quanto conta il cambiamento dell’ambiente nei sistemi viventi? Dalla luce alla transizione neonatale, i tasselli della ricerca si accostano.

Il primo istante della fotosintesi dura meno di quanto riusciamo a immaginare. Un fotone viene assorbito dal Fotosistema II, un elettrone passa da una molecola all’altra e comincia la trasformazione dell’energia luminosa in energia chimica. Uno studio internazionale che ha coinvolto l’Istituto Nanoscienze del Cnr di Modena propone ora una nuova interpretazione di quel passaggio: le diverse velocità osservate nella cosiddetta separazione primaria di carica dipenderebbero dalla continua riorganizzazione dell’ambiente molecolare, e non necessariamente dall’esistenza di percorsi paralleli. Il lavoro, pubblicato su Nature Communications, mette al centro un’idea semplice e potente: nei sistemi biologici l’ambiente circostante non fa soltanto da scenario, partecipa alla reazione.

Le simulazioni combinano dinamica molecolare, chimica quantistica e modellizzazione cinetica. Il percorso principale seguito dall’elettrone risulterebbe sostanzialmente unico, mentre le fluttuazioni del Fotosistema II e la riorganizzazione delle molecole d’acqua cambiano localmente le condizioni della reazione, rendendo il trasferimento più rapido o più lento. Il Cnr sottolinea che questa conoscenza potrebbe ispirare sistemi biomimetici per la conversione dell’energia solare nei quali anche l’ambiente partecipi al controllo delle reazioni.

Stiamo parlando di fotosintesi, non di cervello umano. Nessuna scorciatoia consente di trasformare uno studio sul Fotosistema II in una spiegazione della nascita. Ma proprio evitando il salto improprio emerge una domanda interessante: quanto può essere decisivo, nei sistemi viventi, il passaggio improvviso da un ambiente a un altro?

La nascita umana è uno dei cambiamenti ambientali e fisiologici più radicali. In pochi minuti il feto passa da polmoni pieni di liquido alla respirazione dell’aria; diminuisce la resistenza vascolare polmonare, aumenta il flusso sanguigno attraverso i polmoni, cambia la circolazione, si modificano metabolismo e termoregolazione e vengono attivati sistemi endocrini e neurochimici. Non è un singolo interruttore: è una trasformazione coordinata che investe l’organismo.

Il passaggio coinvolge ancor prima il sistema nervoso. Il neonatologo Hugo Lagercrantz e altri ricercatori hanno studiato da decenni l’imponente attivazione catecolaminergica associata alla nascita e il ruolo dei sistemi noradrenergici nella transizione neonatale. Non significa che il cervello fetale sia inattivo: significa che l’uscita dall’utero introduce condizioni e stimoli profondamente diversi e che l’organismo è biologicamente predisposto ad affrontarli.

Tra questi stimoli ce n’è uno particolarmente suggestivo: la luce. La scoperta delle cellule gangliari retiniche intrinsecamente fotosensibili ha ampliato la vecchia idea della retina. Queste cellule contengono melanopsina e partecipano alla percezione luminosa non visiva, collegando la luce a funzioni biologiche che non coincidono semplicemente con la formazione cosciente delle immagini. La ricerca sperimentale, soprattutto su modelli animali, mostra una fotosensibilità molto precoce e connessioni con strutture cerebrali coinvolte nella regolazione dei ritmi biologici.

Su questa frontiera si colloca anche il lavoro della neonatologa Maria Gabriella Gatti. Nel 2012 Gatti, Elisa Becucci, Francesco Fargnoli, Massimo Fagioli, U. Ådén del Karolinska Institutet e Giuseppe Buonocore pubblicarono sul Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine una review sulla maturazione funzionale della neocorteccia. Gli autori richiamavano il ruolo della subplate, struttura transitoria importante nello sviluppo delle connessioni corticali e talamocorticali, osservando che le prime connessioni talamocorticali e corticocorticali compaiono intorno alla ventitreesima-ventiquattresima settimana post-concepimento, in prossimità della soglia estrema di sopravvivenza del prematuro.

Negli anni successivi la domanda è diventata più precisa: può la luce partecipare ai meccanismi della trasformazione neurobiologica che accompagna la nascita? Una linea di ricerca legata alla Teoria della nascita ha messo in relazione retina, melanopsina, subplate, sistemi neurotrasmettitoriali e modificazioni dell’attività cerebrale. Sono tasselli e ipotesi di lavoro, non la dimostrazione di un unico meccanismo causale.

Molto prima che conoscessimo melanopsina, cellule gangliari intrinsecamente fotosensibili o molti dei meccanismi molecolari oggi studiati, Massimo Fagioli aveva collocato proprio nella nascita una cesura fondamentale della vicenda umana. Nella sua Teoria della nascita formulò l’ipotesi che la separazione dall’ambiente intrauterino e l’incontro con una realtà radicalmente diversa fossero all’origine non soltanto della nuova condizione fisiologica ma anche della realtà psichica, con la formazione di quella che definì “immagine interna”. La teoria appartiene ormai alla storia della ricerca psichiatrica, ma qui con le nostre modeste sulla realtà umana non occorre né consacrarla né smentirla, ma registrare che alcune domande poste allora continuano a incontrare nuovi dati e nuovi strumenti di indagine.

La ricerca organicista contemporanea non dimostra, come potrebbe, l’“immagine interna”. Mostra però quanto sia profondo il mutamento della nascita e quanto resti aperta l’indagine sui rapporti fra ambiente, luce, sviluppo cerebrale e prime funzioni neonatali. I tasselli scientifici non sono tutti dello stesso tipo e non vanno forzati dentro una teoria precostituita. Ma possono essere accostati, verificati e confrontati.

Ed eccoci di nuovo alla fotosintesi. Nel lavoro del Cnr la luce non agisce su una materia passiva: il fotone incontra un sistema organizzato e l’esito dipende anche dal continuo movimento dell’ambiente molecolare che lo circonda. Non è un modello della nascita umana e sarebbe scorretto sovrapporre i due fenomeni. È però un altro tassello di una scienza che descrive sempre più spesso la vita come relazione dinamica fra strutture predisposte, ambiente, energia e tempo.

Nella foglia un fotone mette in movimento un elettrone e avvia la trasformazione dell’energia luminosa in energia chimica. Alla nascita un organismo preparato per mesi incontra in pochi istanti aria, temperatura, gravità, rumori, contatto e luce e modifica simultaneamente respirazione, circolazione, metabolismo e attività nervosa. Due fenomeni completamente diversi, che non abbiamo bisogno di sovrapporre. La scienza aggiunge tasselli, apre domande, scopre relazioni dove prima vedevamo soltanto passaggi separati. E vale la pena continuare a seguire proprio questa luce. Perché da sempre, quando nasce un bambino, diciamo la cosa più semplice di tutte: è venuto alla luce.

FONTI ESSENZIALI

• Consiglio Nazionale delle Ricerche, “Fotosintesi, così inizia la cattura della luce”, comunicato stampa, 24 agosto 2026.
• Gatti M.G., Becucci E., Fargnoli F., Fagioli M., Ådén U., Buonocore G., “Functional maturation of neocortex: a base of viability”, The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine, 2012, 25 Suppl 1, 101-103, DOI 10.3109/14767058.2012.664351.
• Fagioli M., Istinto di morte e conoscenza, 1972; successive edizioni L’Asino d’oro.

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