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)