La Chimica dei Supereroi #1: Spider-Man

Con questo post prende finalmente il via una nuova rubrica: l'argomento sono i supereroi, in particolare quelli della cinematografia di casa Marvel, e la loro plausibilità scientifica. Quando si ha a che fare con personaggi del genere è bene avere presente il principio di "sospensione dell'incredulità" o altrimenti si rischia di rovinarsi il divertimento: se infatti alcune cose sono incredibili, ma comunque accettabili, altre sono invece poco plausibili, mentre altre ancora sono del tutto improbabili, se non impossibili. Quindi questi articoli non devono essere letti come un voler bacchettare gli autori di film fantastici coi supereroi (anche perché li ho visti e apprezzati quasi tutti), bensì come un modo per parlare di scienza in maniera un po' diversa (e direi più divertente) dal solito. Un'ultima considerazione: molti dei personaggi di cui parleremo in questo rubrica, tolta la maschera, sono dei chimici... Qualcosa vorrà pur dire, no?

Uomo Ragno

Durante una dimostrazione scientifica lo studente Peter Parker viene morso da un ragno esposto a radiazioni: il veleno gli penetra nel corpo causandogli una mutazione genetica, grazie a cui acquisisce alcune delle caratteristiche dei ragni. Dopo un percorso travagliato e drammatico, Peter diventa il supereroe noto come Uomo Ragno, alternando la sua identità segreta al lavoro di fotoreporter e alle lezioni all'università. Dopo essersi laureato in Biochimica, Peter per un certo periodo lavorerà come insegnante di scienze nel suo vecchio liceo.

Superforza
Un luogo comune piuttosto radicato è quello secondo cui se un uomo avesse la forza proporzionale di un ragno avrebbe una forza sovrumana. Alcune specie di ragni possono saltare fino a 30 volte la lunghezza del proprio corpo, ma ci riescono perché il ragno è un animale piccolo e che pesa poco, il che significa che deve sollevare una piccola massa: la forza necessaria per compiere tale operazione non è poi così grande. Le formiche possono sollevare oggetti che sono anche tre volte il loro peso, ma ci riescono perché quegli oggetti pesano pochi milligrammi. Invece un uomo può saltare solo un metro o poco più perché deve sollevare una massa estremamente maggiore; allo stesso modo la quantità di forza che deve applicare per sollevare pesi che si avvicinano alla sua massa è molto maggiore. Non bisogna quindi fare un discorso di proporzionalità tra forza e dimensioni, bensì tra forza e massa corporea: per fare gli agili salti e avere la superforza di Spider-Man, un uomo dovrebbe avere una massa muscolare esageratamente sviluppata (dovrebbe essere un vero colosso). Ma una massa muscolare maggiore comporta un peso maggiore da sollevare, il che vorrebbe dire aver bisogno di una maggior forza muscolare… e così via.

Scopulae

Nel primo film diretto da Raimi viene mostrato che sulle dita di Peter ci sono le scopulae. Sono delle setole presenti sulle zampe dei ragni, che questi animali utilizzano per modulare istintivamente la sommatoria delle forze di van der Waals, le interazioni deboli che tengono elettrostaticamente aggregate tra loro le molecole: la sommatoria di tanti legami deboli diventa un'interazione forte, e in questo modo i ragni riescono ad aderire alle pareti. Ma nel ragno la cosa funziona perché è un animale piccolo e leggero, mentre un essere umano non potrebbe fare altrettanto, in quanto la sua maggiore massa giocherebbe inevitabilmente contro di lui. Per riuscire a replicare una cosa del genere, un uomo dovrebbe avere un quantitativo di scopulae spropositato, tale da coprirgli fittamente l'intera mano.

Ragnatela
Pur avendo apprezzato lo Spider-Man interpretato da Tobey Maguire, c’era stata una cosa che aveva fatto pizzicare il mio senso di ragno: a Peter Parker le ragnatele escono dai polsi. Questo non ha alcun senso: nei ragni la seta di cui sono costituite le ragnatele viene prodotta nei seritteri (o ghiandole serigene) e poi estrusa dalle filiere, degli organi di forma conica che si trovano nella parte terminale del loro addome. Meglio quindi gli Spider-Man interpretati da Andrew Garfield e da Tom Holland, che producono una ragnatela sintetica e usano i lanciaragnatele per estruderla esattamente come avviene nel fumetto.

Ciò che invece fa Spider-Man con le sue ragnatele è assolutamente realistico: il filo della ragnatela ha un carico di rottura paragonabile a quello dell'acciaio di alta qualità, ma essendo un materiale proteico ha una densità molto inferiore (ovvero a parità di volume è molto più leggero). Un quantitativo dello spessore di una matita sarebbe in grado di fermare un caccia che si alza in volo, potrebbe sostenere un peso di 8 tonnellate senza rompersi; la combinazione di forza ed elasticità che possiede la ragnatela la rende paragonabile al Kevlar, la fibra con cui sono realizzati i giubbotti antiproiettile. La ragione si deve alla rigidità del legame strutturale della proteina e a tutta una serie di interazioni deboli che si ripetono diverse volte lungo la struttura, la cui sommatoria diviene qualcosa di estremamente forte. 

Questo tipo di filamento, che ha carattere strutturale, è chiamato dragline, ma il ragno ne produce anche un secondo, rivestito da un liquido vischioso, per intrappolare gli insetti. Inoltre la ragnatela è elettroconduttiva: al passaggio di un insetto, i filamenti spuntano subito per intrappolarlo, perché nel volo gli insetti tendono ad acquisire una carica elettrostatica, e ne vengono attirati.

Quando a lezione parlo delle forze di van der Waals, cito sempre le scopulae del ragno come esempio. E se vi piace sentir raccontare della Chimica in maniera non convenzionale, potete leggere il mio libro Sistema Periodico - Autobiografia Elementare di un Chimico, che trovate cliccando qui. Questo post è dedicato alla memoria del creatore di tanti mitici personaggi, ovvero il sorridente Stan Lee, da poco scomparso.