I molluschi ci insegnano a fare una colla tutta naturale!

E se potessimo sfruttare il potere colloso delle creature marine quali cozze, ostriche e cirripedi, che si rifiutano di smuoversi anche sulle coste umide e tempestose? Immergetevi nel meraviglioso mondo degli animali che creano da soli colla e adesivi con lo scienziato Jonathan Wilker, e guardate in anteprima alcune delle cose pazzesche che possiamo imparare dal modo in cui lo fanno.

Vorrei che veniste con me
in questo viaggio,

voglio andare al mare
e portarvi tutti con me,

a godere della brezza e della salsedine.

Andiamo sotto la superficie del mare.

Noterete che siamo sballottati dalle onde

e stare fermi è difficile.

Ma ora, guardate giù,

ciò che vedrete

è che gli scogli sono coperti
di vari tipi di creature marine

che stanno lì ferme, senza problemi.

A quanto pare, se vogliamo sopravvivere

in questo ambiente così inospitale,

la nostra sopravvivenza dipende
dalla capacità di produrre colla.

Lasciate che vi presenti
alcuni eroi della nostra storia,

solo un paio.

Queste sono cozze,

noterete che ricoprono gli scogli.

Hanno prodotto sostanze adesive

e stanno attaccate agli scogli,

oltre a essere attaccate tra loro.

Sono avvinghiate e formano un gruppo.

Questo è un primo piano
di una barriera di ostriche.

Le ostriche sono eccezionali.

Si incollano tra loro

e creano queste enormi ed estese barriere,

che possono essere lunghe chilometri
e immergersi per parecchi metri

e probabilmente sono
la principale influenza

sullo stato di salute
dell'ecosistema marino costiero,

perchè quello che fanno
è filtrare costantemente l'acqua

trattenendo sabbia e impurità.

In realtà altre specie
vivono all'interno di queste barriere.

Se pensate a cosa accade
quando c'è una tempesta,

se le onde si innalzano bruscamente,
prima colpiscono miglia di barriera

e così la costa viene protetta.

Quindi hanno un ruolo fondamentale.

Se siete stati su una spiaggia di scogli,
più o meno ovunque,

avrete di certo presente
l'aspetto dei cirripedi.

Quello che fanno --

ce ne sono molti altri,
questi sono solo tre --

è produrre sostanze adesive,

si incollano tra loro,
si incollano agli scogli,

e così facendo creano una comunità,

ottenendo molti vantaggi
per la sopravvivenza.

Uno di questi è che ognuno di loro
è meno soggetto alla turbolenza

e a tutti i danni
che potrebbero verificarsi.

Quindi stanno tutti lì appiccicati.

Poi, c'è sicurezza anche nel numero,

perchè aiuta nella difesa dai predatori.

Per esempio, se un gabbiano
vuole mangiarne uno,

è più difficile se sono
incollati tra di loro.

E un'altra cosa, è che aiuta
l'efficienza riproduttiva.

Immaginate quando il signore
e la signora Cirripede si dicono

"È arrivato il momento
di fare un Cirripedino" --

Non vi svelo come fanno --

ma quando decidono che è il momento

è più facile e la loro
capacità riproduttiva è più alta

se vivono tutti attaccati.

Vogliamo capire come fanno,
come si incollano tra loro,

e non posso dirvi tutti i dettagli

perché stiamo ancora
cercando di venirne a capo,

ma vi do un'anticipazione

di alcuni degli esperimenti
che stiamo facendo.

Questo è uno degli acquari
che abbiamo in laboratorio

e tutto quello che vedete
fa parte del sistema.

Quello che facciamo è tenere --

e lo vedete sul fondo dell'acquario,
un gruppo di cozze

rinfreschiamo l'acqua,
alterniamo cicli di luce,

creiamo turbolenza nel sistema

perché gli animali producono più colla

se l'acqua è agitata.

Così li induciamo a produrre l'adesivo,
lo raccogliamo e lo studiamo.

Sono qui, in Indiana.

Per quel che ne sanno,
si trovano nel Maine a febbraio

e sembrano abbastanza felici,
almeno crediamo.

E poi lavoriamo anche con le ostriche.

In alto c'è la foto
di una piccola barriera nel Sud Carolina

e ciò che ci interessa di più
è vedere come si attaccano tra loro,

come si uniscono.

Quello che vedete nell'immagine in basso

sono due ostriche
che si stanno incollando tra loro.

Vogliamo sapere cosa c'è in mezzo,

quindi spesso le separiamo
e le osserviamo.

Nella serie successiva di immagini

potete vedere sul fondo due conchiglie,

la conchiglia di un animale,
quella di un altro

e la colla nel mezzo.

Se guardate l'immagine a destra

quello che forse vedrete

è che c'è una struttura
nella conchiglia di ogni animale

ma è la colla ad essere diversa.

Quindi abbiamo usato strumenti
ricercati di biologia e chimica

per capire cosa succede davvero,

e abbiamo scoperto
che le strutture sono diverse

e la cosa interessante
è che anche la chimica è diversa.

Poi c'è questa foto --

Faccio un passo indietro
prima di spiegarvi che cos'è.

Conoscete il cartone animato
"Allacciate le cinture!"?

oppure, "Siamo fatti così"?

Vi ricorderete che questi personaggi

si rimpicciolivano a livelli microscopici

creando una specie di mulinello,

e nuotavano e volavano attorno
a quelle strutture biologiche?

Per me è simile,
ma in questo caso è reale.

Quindi avevamo due ostriche appiccicate

e questa zona era completamente
coperta di colla.

Quello che abbiamo scoperto
è che la colla ha tantissimi componenti.

In generale, ci sono parti dure
e non appiccicose

e poi altre soffici e collose.

Abbiamo selezionato
e tolto le parti non collose

per vedere cosa restava
attaccato agli animali

e il risultato è questo,
un adesivo appiccicoso

che le tiene attaccate.

La trovo un'immagine davvero pazzesca

perché potete immaginarvi
a tornare lì, volando.

Queste sono alcune delle cose
che stiamo facendo per capire

in che modo la biologia marina
produca questi materiali.

È una cosa emozionante da scoprire.

Ma cosa ce ne facciamo
di queste informazioni?

Ci sono molte applicazioni tecnologiche

in cui sfruttare
ciò che fanno questi animali.

Lasciate che vi faccia un esempio.

Immaginate di essere a casa.

Avete rotto la vostra statuetta
preferita, una tazza o qualcos'altro

e volete rimettere insieme i pezzi.

Dove andate?

Andate nel mio posto preferito,

ovvero in ferramenta,
nella corsia della colla.

So dove passate le vostre nottate

perché siete tutti alla moda,
perché siete qui

e andate nei locali, e ai concerti --

qui è dove passo tutte le mie serate.

Quello che voglio che voi facciate

è prendere ogni colla
che c'è sullo scaffale

e portarla a casa,

ma prima che rimettiate insieme i pezzi

voglio che proviate a farlo
in un secchio d'acqua.

Non funzionerà, vero?
Lo sappiamo tutti.

La biologia marina
ha risolto il problema,

quindi dobbiamo trovare dei modi
per copiarne i meccanismi.

Uno dei problemi

è che non potete recuperare
tutto il necessario in spiaggia,

perché se prendete delle cozze

e cercate di estrarre la colla

otterrete un po' di sostanza,

ma non ne avrete mai abbastanza
per farci qualcosa,

ne avrete pochissima.

Dovremmo ingrandirla al livello
di un vagone del treno.

In alto c'è l'immagine
di un tipo di molecole

che gli animali usano
per produrre la colla.

Si tratta di molecole molto lunghe
chiamate proteine.

Queste proteine hanno delle parti uniche

che apportano le proprietà adesive.

Noi vogliamo prendere le piccole
parti di quella composizione

e metterle in altre molecole lunghe

rapportandole ad una scala maggiore.

Le conoscerete come plastici o polimeri.

Semplifichiamo quello che fanno,

ma aggiungendo la chimica adesiva
a queste molecole lunghe.

Così abbiamo sviluppato
diversi sistemi adesivi

e quando si crea un nuovo adesivo
che ha un bell'aspetto,

cosa si fa?

Si inizia a correre in giro
incollando cose tra loro.

Abbiamo preso un po' di colla
e incollato due pezzi di metallo,

e volevamo appenderci qualcosa.

Abbiamo usato una pentola di cozze vive
pensando di essere molto intelligenti.

(Risate)

Ovviamente il più delle volte
siamo più quantitativi,

quindi li confrontiamo
con le colle commerciali

e in effetti ora abbiamo dei materiali
più forti della supercolla.

Io lo trovo pazzesco.

È una bella giornata in laboratorio
se è più forte della supercolla.

Ecco un'altra cosa che possiamo fare.

Questa è una vasca con acqua di mare

e in quella siringa abbiamo
una delle nostre formulazioni adesive.

Quello che facciamo è distribuirla
completamente sott'acqua

su un pezzo di metallo.

Poi, vogliamo creare
un legame adesivo, un'unione:

prendiamo un altro pezzo di metallo

e lo posizioniamo lì.

Lo lasciamo lì per un po'

e poi ci mettiamo sopra un peso,
niente di che.

Questo è un tubo con del piombo.

E poi lo lasciamo così per un po'.

Tutto ciò non è mai stato all'aria,
è del tutto sott'acqua.

Quando lo raccogliamo

non si sa mai cosa accadrà

quindi sono sempre molto ansioso.

Lo raccolgo

ed è appiccicato.

Per me è davvero pazzesco.

Allora si può davvero ottenere
un'adesione forte sott'acqua.

Forse è il più forte, o uno dei più forti

adesivi sottomarini di sempre.

È addirittura più forte
dei materiali prodotti dagli animali.

Per noi è emozionante, è davvero forte.

E ora cosa vogliamo fare con tutto ciò?

Qui ci sono dei prodotti
che forse conoscerete.

Pensate al vostro cellulare, al computer,
al compensato in molte strutture

L'interno di auto, scarpe,
agende telefoniche, cose così.

Sono tutti tenuti insieme dalla colla,

e le colle usate in questi materiali

hanno due problemi principali,

Il primo è che sono tossici.

Il peggior responsabile è il compensato.

Il compensato, molti mobili
o i pavimenti in legno --

la principale componente della colla
è la formaldeide

e probabilmente ne avrete sentito parlare.

È un gas ed è anche cancerogeno.

Lo utilizziamo
in tantissime strutture

e ne respiriamo parecchio.

Ma non è una bella cosa, giusto?

L'altro problema è che queste colle
sono tutte permanenti.

Quindi cosa farete con le vostre
scarpe, le auto o i computer

quando avrete finito di utilizzarli?

Per lo più, finiranno nelle discariche.

E molti materiali preziosi all'interno

avrebbero potuto
essere estratti e riciclati.

Non è semplice da fare,

perché sono uniti tra loro
in modo permanente.

Quindi uno degli approcci che usiamo
per risolvere alcuni di questi problemi

è stato, come in questo caso,
prendere un'altra molecola lunga

che in realtà otteniamo dal mais,

e poi in quella molecola

abbiamo messo della colla
chimica prodotta dalle cozze.

Dato che abbiamo il mais e le cozze,

chiamiamo questo polimero "mari e monti".

E attacca davvero molto bene.

È molto forte.

Inoltre, è anche biologico.

Ma ancor più importante
è anche degradabile,

e possiamo degradarlo
semplicemente con l'acqua.

Quindi possiamo assemblare degli elementi

e possiamo unirli con forza
quando vogliamo,

ma poi possiamo anche separarli.

È qualcosa a cui stiamo pensando.

Ed ecco dove molti di noi
vorrebbero arrivare.

Beh, in questo caso, molti
non vorrebbero esserci,

ma vorremmo che ciò cambiasse.

Per esempio suture, graffette e viti:

è così che vi rimettono in sesto
dopo un intervento o una ferita.

È terribile, fa male.

Con le suture, si sollecita il corpo,
stressandolo meccanicamente

nel ricucire insieme la pelle.

Sono zone che si infettano.

Forare del tessuto sano non fa bene.

O se avete bisogno di una placca
per tenere insieme le ossa

guardate quante ossa sane
dovete trapanare

solo per tenere
la placca in posizione.

Tutto ciò è terribile.

A me sembrano delle cose concepite
in una stanza delle torture medievale.

Invece è la chirurgia moderna.

Quindi vorrei sostituire
dei sistemi simili con degli adesivi.

Ci stiamo lavorando, ma non è semplice.

Pensate a cosa vi servirebbero
gli adesivi in questi casi.

Prima di tutto, vi servirebbe
un adesivo che si assestasse

in un ambiente umido.

Guardate questa buffa immagine,

per illustrare che il nostro corpo
è composto da circa il 60% da acqua,

quindi è un ambiente umido.

Ma anche per dimostrare il motivo per cui
sono uno scienziato e non un artista.

Non ho lasciato perdere la mia vocazione.

Gli altri elementi necessari
per un buon adesivo biomedico sono:

ovviamente, deve attaccarsi con forza

e poi non deve essere tossico.

Non si vuole far del male ai pazienti.

Ottenere uno qualsiasi dei due
elementi in un materiale è semplice.

È stato fatto molte volte,
ma mai tutti e tre.

È davvero complicato.

E se si parla con dei chirurghi,
diventano esigenti --

"Voglio che l'adesivo si applichi
nello stesso momento dell'operazione"

Oppure: "Voglio che l'adesivo si degradi

così che i tessuti del paziente
possano ricostruire l'area".

È davvero difficile,
ma ci stiamo lavorando.

Questa è una foto che abbiamo.

Quello che facciamo
è prelevare ossa e pelle

e tessuti molli e duri,
e a volte li colpiamo con un martello.

Di solit, li tagliamo in forme precise

e poi li incolliamo di nuovo.

Abbiamo ottenuto risultati eccitanti,
dei materiali forti,

dei composti che non sembrano tossici,

attaccano con l'umidità,

ma non vi dirò
che abbiamo risolto il problema

perché non è così.

Ma sicuramente
è uno degli obiettivi futuri.

È una delle cose
che vorremmo sviluppare con il tempo.

Ci sono molti altri settori
che potremmo migliorare

se potessimo utilizzare degli adesivi.

Anche nella cosmetica.

Pensate a chi mette le unghie finte
o le extension alle ciglia,

cosa usano?

Ora usano degli adesivi molto tossici.

È presto per le sostituzioni,

ma è qualcosa che vorremmo fare.

E poi ci sono anche altre aree.

Pensate ad auto e aeroplani.

Più saranno leggeri,

meno carburante consumeranno.

Se riuscissimo ad allontanarci
dai rivetti e dalla saldatura

e li sostituissimo con la colla

migliorerebbe sicuramente

la situazione futura dei trasporti.

Tutto ciò ci riporta alla spiaggia.

Ci guardiamo in giro e ci chiediamo:
"Come stanno attaccate queste creature?

Cosa possiamo fare con la tecnologia?"

E direi che abbiamo ancora
tanto da imparare

dalla biologia e dalla natura.

Quindi quello che vorrei
incoraggiarvi a fare in futuro

è mettere via i computer
e i cellulari non riciclabili

e uscire ad esplorare la natura,

per iniziare a porvi alcune domande.

Grazie a tutti.

(Applausi)