Osservazioni Biologiche

Quasi la metà delle memorie scientifiche di Giovanni Battista Amici ha per oggetto osservazioni biologiche, fondamentalmente di botanica (morfologia, istologia, fisiologia, fecondazione, embriologia e fitopatologia), ma anche di istologia animale (fibra muscolare).

In oltre quarant'anni di osservazioni microscopiche nel campo della botanica i suoi interessi si concentrarono attorno a quattro grandi questioni: circolazione della linfa nelle cellule di Chara; morfologia delle Characee; processo della fecondazione nelle piante Fanerogame (Angiosperme); fitopatologie.

Circolazione della linfa e morfologia delle Chare

Aprendo la Memoria del 1818 Osservazioni sulla circolazione del succhio nella Chara («Memorie di Matematica e di Fisica della Società Italiana delle Scienze», Tomo XVIII-1820. Scarica il pdf ), Amici dichiarò immediatamente la dipendenza delle sue indagini biologiche dalla realizzazione del suo microscopio catadiottrico:

Tosto che fui in possesso di un Microscopio Catadiottrico di mia costruzione, m'invogliai di far raccolta di oggetti, che per la loro piccolezza lasciassero giudicar meglio della forza dell'istrumento, o che per la loro singolare struttura potessero soddisfare alla mia curiosità, ed insieme promettere nella loro organizzazione qualche utile ritrovamento.

Fra i tanti da me scelti attirò principalmente la mia attenzione la Chara vulgaris pianticella acquajuola nella quale fino dal 1774 il nostro Ab. Corti aveva scoperta una circolazione di Linfa. Questo fenomeno particolare dell'ascensione e discesa visibile del fluido mi colpì talmente che risolvei d'istituire una serie di esperienze sopra quella pianta.

I punti principali chiariti da quelle sue prime ricerche furono

La dipendenza di questa circolazione dalla serie dei grani di clorofilla, la maggiore velocità di scorrimento del succo in prossimità della parete cellulare che non nella profondità dello spazio cellulare, la mancanza di una parete divisoria tra la corrente ascendente e la corrente discendente, la possibilità attraverso la strozzatura della cellula di dividere la corrente del succo in due separati circuiti (H. von Mohl, Giambattista Amici, 1863).

Delle Chare Amici continuò ad occuparsi ancora a lungo, come testimoniano le memorie: Osservazioni microscopiche sopra varie piante (1822), Descrizione di alcune specie nuove di Chara ed osservazioni microscopiche sulle medesime (1827), Sulla circolazione che si osserva negli internodi della Chara (1839), Osservazioni sugli zoospermi della Chara (1842).

Nella Memoria del 1822 egli rese note anche le sue ricerche di istologia vegetale (Osservazioni microscopiche sopra varie piante, Articolo quarto, Dell'Epidermide e Articolo quinto, Dell'unione del tessuto vegetale).

Scoperta del budello pollinico

Le indagini di importanza storica di Giovanni Battista Amici riguardano il processo della fecondazione. La prima osservazione (1822), che portò alla scoperta fondamentale del budello pollinico, fu un risultato casuale (Osservazioni microscopiche sopra varie piante, Articolo terzo, Del Polline. Scarica il pdf ). Indagando i peli che si trovano sullo stimma di Portulaca oleracea per vedere se non si vi potesse trovare, com'era in effetti il caso, una circolazione del succo simile a quella che si presenta nelle cellule di Chara, m'imbattei, scrisse Amici,

ad osservare un pelo a capo del quale stava attaccato un grano del pulviscolo, che dopo qualche tempo tutto ad un tratto scoppiò mandando fuori una specie di budello assai trasparente, il quale si stese lungo il pelo, e vi si unì lateralmente.

Portando quindi la mia attenzione sopra il nuovo organo comparso, mi rassicurai essere desso un semplice tubo composto di una sottilissima membrana, né fu poca la mia meraviglia in vederlo ripieno di piccoli corpi, una parte de' quali usciva dal grano del pulviscolo e l'altra entrava dopo d'aver fatto il giro lungo il tubo o budello.

Questa scoperta segnò la prima tappa verso la corretta spiegazione del processo della fecondazione. La seconda, accennata in una lettera a Charles-François Brisseau Mirbel (1776-1854) del luglio 1830, era fondata su osservazioni fatte sull' Hibiscus syriacus e sulla Zucca (Note sur le mode d'action du pollen sur le stigmate. Scarica il pdf ): «C'est le boyau lui-même qui peu à peu s'allonge, descende par le style, et va se mettre en contact avec l'amande».

Amici veniva convincendosi che «il budello pollinico penetrato nel tessuto conduttore continua ad allungarsi fin a dentro l'ovario, ove si abboccava coll'esostomo degli ovuli, senza rompersi entro il tessuto conduttore, e che era una riprova della conservazione del budello nella sua integrità» (Sul processo col quale gli ovuli vegetabili ricevono l'azione fecondante del polline, 1839).

Ritratto di Robert Brown Otto anni trascorsero fra la prima scoperta e la lettera a Mirbel su questo fenomeno. Nel frattempo Adolphe Brongniart (1801-1876) aveva trovato che «l'uscita di tubi dai granelli pollinici è un fenomeno affatto generale e che i budelli pollinici penetrano nel tessuto conduttore dello stigma e dello stilo». Nel 1831-1833 Robert Brown (1773-1858) pubblicò le sue ricerche sulla fecondazione delle Orchidee e delle Asclepiadee, ma esse non si estendevano alle trasformazioni che avvengono nell'ovulo, e rimanevano dunque indietro rispetto a quelle di Amici.

Schleiden, dal canto suo, con grande energia e attraverso una quantità d'indagini sulla struttura dell'ovulo e le trasformazioni che in esso avvengono, aveva cercato di determinare il primo formarsi dell'embrione, ma era finito su una falsa strada, che produsse grande scompiglio nel mondo botanico (H. von Mohl, Giambattista Amici, cit.).

Fecondazione delle piante: Cucurbita Pepo

Alla Prima Riunione degli scienziati italiani in Pisa nel 1839 parve aversi il coronamento di una fase importante delle sue indagini con la presentazione di una preparazione in cera realizzata nei laboratori del R. Museo da Luigi Calamai (1800-1851), riproducente il fenomeno come gli era parso di vederlo nella Cucurbita Pepo (Sul processo col quale gli ovuli vegetabili ricevono l'azione fecondante del polline).

Alla fine del 1839 Amici era ancora impreparato al confronto, ma tre anni dopo si sentì in grado di opporre delle valide osservazioni alle teorie di Matthias Jacob Schleiden (1804-1881).

Nella Quarta Riunione di Padova del 1842 egli credette di poter offrire una completa soluzione del problema, «essendogli riuscito di porre in evidenza, che nella zucca (Cucurbita pepo) l'embrione si sviluppa da un corpo preesistente nell'ovulo, il qual corpo assorbe l'aura fecondatrice che il budello gli trasmette» (Sulla fecondazione delle piante <Cucurbita pepo>). In realtà Cucurbita rappresentava un materiale poco adatto alle dimostrazioni che Amici voleva dare, perché anche nei confronti delle altre cucurbitacee ha un comportamento eccezionale. Per questo motivo le prove addotte contro la teoria di Schleiden non erano in verità così convincenti. La sua dimostrazione seguirà, piena e ineccepibile solo quattro anni dopo, quando Amici la fonderà sulle Orchidacee. Egli fu comunque il primo che riuscì a farsi ascoltare, affermando che il budello pollinico non si trasforma in vescicola germinativa. Ma la sua relazione del 1842 provocò

un attacco da parte di Schleiden (Flora 1845) nei termini più violenti. Questa replica lasciò Amici perfettamente tranquillo; egli mi scrisse all'occasione che sapeva di aver osservato correttamente, che sicuramente prima o poi qualcuno l'avrebbe confermato, che egli era un uomo pacifico e che non avrebbe risposto a Schleiden. Quella che si prese fu una nobile soddisfazione. Pochi mesi dopo egli fabbricò per Schleiden un microscopio che sarebbe stato idoneo a metterlo nelle condizioni di fare osservazioni più corrette, e dimostrò la giustezza della sua propria teoria della fecondazione attraverso nuove ricerche fatte sulle Orchidee (H. von Mohl, Giambattista Amici, cit.).

Fecondazione delle Orchidee

La fecondazione nelle piante fanerogame si compie essa nel modo che pretende Schleiden, cioè colla punta del budello pollinico, la quale penetra negl'integumenti dell'ovulo e respingendo la membrana del sacco embrionale vi forma un incavo per dimorarvi e convertirsi in appresso nel vero embrione?

Delle speciali ricerche che io feci sopra la zucca (cucurbita pepo) mi convinsero che in questa pianta la fecondazione si esegue in un modo ben differente.

La terza e ultima tappa è costituita dalla Memoria di portata storica Sulla fecondazione delle orchidee (scarica il pdf ), presentata da Amici all'Ottava Riunione in Genova nel 1846, le cui conclusioni egli fece rappresentare qualche tempo dopo da un modello in cera eseguito con ogni probabilità dallo stesso Calamai.

In questo lavoro di Amici veniva data per la prima volta una corretta e coerente esposizione del complessivo processo di fecondazione di una pianta in tutti gli stadi, dall'impollinazione dello stigma fino al completo sviluppo dell'embrione. Esso fu il modello per tutte le ricerche successive e al tempo stesso il colpo di grazia all'errata teoria schleideniana [...]

Amici [...] seguì anche gli ulteriori processi nell'ovulo delle Orchidee, l'esistenza della vescicola germinativa prima della fecondazione, la formazione e lo sviluppo da essa dell'embrione, in un modo così completo, che le altrui ricerche successive poteron solo fornirne una conferma, ma nessuna importante aggiunta (H. von Mohl, Giambattista Amici, cit.).

Fitopatologia

Quando all'inizio degli anni Cinquanta la crittogama della vite dalle coltivazioni di Margate in Inghilterra raggiunse la Toscana, Giovanni Battista Amici e Filippo Parlatore (1816-1877) furono aggregati alla Commissione nominata per studiare le cause del flagello. Amici

diede una buona descrizione del cosiddetto Oidium Tuckeri e determinò in tal modo un progresso nella conoscenza della organizzazione di Erysiphe, scoprendo tanto nel fungo dell'uva quanto in altre specie di Erysiphe la forma di fruttificazione fino a quel momento sconosciuta, la quale diede occasione a Ehrenberg di enunciare il genere Cicinobolus. Anche a lui però rimase nascosta la relazione di questa fruttificazione a quelle già in precedenza conosciute in Erysiphe, ragion per cui egli spiegò sì per possibile ma non per probabile che l' Oidium Tuckeri sia una Erysiphe. Riguardo alla questione vivamente dibattuta a quel tempo in Italia, se il fungo sia causa o effetto della malattia, egli si collocò dalla parte dei sostenitori di quest'ultima opinione (H. von Mohl, Giambattista Amici, cit.).

Su questo soggetto vertono diverse memorie e comunicazioni che Amici fece all'Accademia dei Georgofili di Firenze: Osservazioni microscopiche sulla malattia dell'uva (1852), Sulla malattia dell'uva, Memoria (1852) (scarica il pdf), Lettera sull'Oidium Tuckeri (1853), Lettera intorno all'oidio della vite (1854), Lettera intorno alla crittogama della vite (1856).

Sul terreno della Fitopatologia egli si occupò ancora della rachitide del grano, del seccume della foglia del gelso, del calcino dei bachi da seta.

Istologia animale

Nel 1858 Amici pubblicò sul Giornale di Medicina, Chirurgia e Scienze affini «Il Tempo» di Firenze la Memoria Sulla fibra muscolare (scarica il pdf), assai interessante per diversi motivi.

Sono oramai trenta anni - scriveva - che io cercava degli oggetti naturali la cui struttura delicata potesse servire al paragone della forza ottica dei miei microscopi. Fu allora che fra i molti oggetti di confronto (Test-objects) che notai, la fibra muscolare della mosca mi parve possedere delle particolarità tanto fini da soddisfare pienamente allo scopo che mi era prefisso [...]

Era già noto che la fibra muscolare volontaria degli animali contiene delle linee, o strie trasversali equidistanti, più o meno prossime fra loro, secondo la varia tensione del muscolo, e più o meno apparenti secondo la diversità degli animali: ma nessuno aveva scoperto l'esistenza di sottilissimi fili che uniscono nel senso longitudinale una stria coll'altra, come io vedeva sussistere nelle fibre della mosca. L'osservazione era piuttosto difficile e credo che in quell'epoca il mostrare con certezza la presenza dei fili fosse una proprietà di pochissimi microscopi, forse del solo posseduto da Lister.

Amici incaricò Egisto Tortori (1829-1893), allievo del Calamai e ultimo rappresentante della scuola di ceroplastica fiorentina sviluppatasi intorno al R. Museo di Fisica e Storia naturale, di raffigurare la fibra muscolare, «mostrandogli coll'aiuto del microscopio tutto ciò che io conosceva intorno la struttura della fibra volontaria di diversi animali».

Nella sua Nota del 1964 a questa Memoria Paolo Buffa parlò di una eccezionale correttezza delle conclusioni di Amici sulla struttura della fibra muscolare striata. Correttezza sicuramente dovuta da un lato alla lunga perizia dell'osservatore, dall'altro alla superiorità dello strumento ottico utilizzato, che da un appunto autografo pare fosse un obbiettivo ad immersione in olio. Confrontando le immagini pubblicate da John Quekett (A practical treatise on the use of the microscope, Bailliere, London 1848), e da Albert Kölliker (Éléments d'histologie humaine, Masson, Paris 1856) con quelle delle fibrille d'agnello pubblicate da Amici, Buffa dichiarò che

Alla luce delle conoscenze attuali la superiorità delle immagini di Amici appare immediatamente evidente. Le figure di Kölliker (Fig. 8-A, B e C) mostrano fascetti di fibrille e fibrille isolate di muscoli di vari animali con strie trasversali equidistanti e di uguale intensità e spessore; mancano completamente le bande A e I e la linea Z. L'immagine pubblicata da Quekett, già nel 1848 (Fig. 2 e 8-D), è molto più ricca di particolari e fedele alla realtà. Le fibrille presentano una struttura a bande alterne chiare e scure (le bande I e A) e in una fibrilla (indicata nella figura) si può vedere che la banda chiara è bipartita da un'esile stria scura, la linea Z. È da notarsi che le figure di Kölliker sono ingrandite 350 e 600 volte, quella di Quekett 1200 volte e quella di Amici 2000 volte.

Ma a suo avviso

la Memoria di Amici si distingue non tanto per la sola descrizione della linea Z, indubbiamente più accurata e corretta di quella di Quekett, quanto per il complesso delle osservazioni originali sulla costituzione e sulla struttura della fibra muscolare striata e, particolarmente, per la descrizione di fili longitudinali paralleli nella fibrilla.

Bibliografia

Hugo von Mohl, Giambattista Amici, «Botanische Zeitung» (Leipzig), 21. Jahrgang, N. 51, 18. December 1863, pp. 1-8, trad. it. di A. Meschiari, « Atti della Fondazione Giorgio Ronchi», 2 - 1999; Giovanni Briosi, Giovanni Battista Amici. Cenno sull'opera sua, e ritratto, «Atti dell'Istituto botanico dell'Università di Pavia», II Serie, vol. XI-1908; Roberto Savelli, Giovan Battista Amici, botanico (nel primo centenario della morte), «Quaderni di Storia della Scienza e della Medicina», Università degli Studi di Ferrara, II-1963, pp. 1-37; Paolo Buffa, Note alla Memoria «Sulla fibra muscolare» di Giovan Battista Amici, CNR, Roma 1964; P. Buffa, I modelli in cera di preparazioni biologiche microscopiche di G. B. Amici, «La Ricerca scientifica», Anno 35, Serie 2, Parte I, Vol. 5, n. 10-12, 1965, pp. 205-254; Julius Sachs, Geschichte der Botanik vom 16. Jahrhundert bis 1860, Oldenbourg, München 1875 (reprinted 1965), in particolare Drittes Buch, Erstes Kapitel, Geschichte der Sexualtheorie; AA.VV., Plant embryology. The Tuscan contribution, Proceedings of the Conference held in Pisa, Department of Botany, 25 th october 1986, in honour of the bicentenary of the birthday of Giovan Battista Amici (1786-1863), edited by Fabio Garbari and Ettore Pacini, Pacini Editore, Pisa 1987; A. Meschiari, Corrispondenza di G. B. Amici con scienziati europei (carteggi < alcuni solo parziali > con J. Fraunhofer, O. F. Mossotti, J. F. W. Herschel, J. E. Purkyne, H. Mohl, M. J. Schleiden, W. Hofmeister), «Giornale critico della filosofia italiana», Set.-Dic. 1997; Edizione Nazionale delle Opere e della Corrispondenza di Giovanni Battista Amici, a cura di A. Meschiari, vol. I, Opere edite (Memorie, comunicazioni, lettere scientifiche), Bibliopolis, Napoli 2006.