Campi VLF e acqua in dinamica biochimica

Nonostante le molecole d’acqua ammontino al 99%(1) di tutte le molecole presenti nella materia vivente, e nonostante sia noto che l’acqua interagisca in vari modi con i campi elettromagnetici naturali, nello studio dei meccanismi che regolano i processi vitali gli effetti dell’acqua e dei campi elettromagnetici vengono trascurati. Le molecole d’acqua sono enormemente più piccole e molto più semplici delle molecole organiche e ciò ci porta a pensare che, affinchè possano incidere sensibilmente sui meccanismi della vita, esse debbano agire in modo collettivo, cioè in cooperazione fra loro. Inoltre le reazioni biochimiche avvengono fra molecole che si trovano distribuite nel mezzo acquoso e che al momento della reazione si trovano molto distanziate fra loro.

Ogni azione di un organismo vivente anche minima come un battito di ciglio, corrisponde ad una catena di centinaia di migliaia di reazioni biochimiche complicatissime ciascuna delle quali avviene in tempi talmente infimi che l’intera catena di reazioni si svolge in una frazione di secondo. Quindi quando macroscopicamente assistiamo ad una qualunque azione, a livello microscopico stiamo parlando di una gran quantità di macromolecole molto distanti fra loro, immerse in un mezzo acquoso, soggette ad un gran numero di reazioni biochimiche, ciascuna sviluppantesi in tempi brevissimi; ma la cosa ancor più eclatante è che, se la stessa azione viene ripetuta, ri-avvengono quasi le stesse centinaia di migliaia di reazioni biochimiche che si ripetono quasi esattamente nella stessa sequenza temporale.

Per poter distinguere l’azione di un organismo vivente dall’algoritmo che muove un robot per comandargli l’esecuzione della medesima azione, ho dovuto aggiungere due “quasi”. Sono proprio quei due “quasi” che consentono alla materia vivente di evolvere rispetto ad un robot che eseguirà la medesima azione meccanicamente sempre esattamente allo stesso modo ma senza alcuna possibilità di evolvere(2). Queste osservazioni ci inducono a pensare che, affinchè tutto ciò possa avvenire, sia necessaria una qualche azione di tipo elettromagnetico e che l’acqua, oltre a costituire un mezzo che accoglie le macromolecole, giochi un ruolo determinante nelle sequenze di reazioni biochimiche. In tal senso, al fine di verificare che ruolo possano avere l’acqua e le onde elettromagnetiche, merita di essere approfondita l’interazione fra molecole d’acqua “organizzate” e campi elettromagnetici. In realtà gli studi di elettrodinamica quantistica effettuati in questi ultimi trenta anni hanno mostrato che l’acqua, assoggettata a campi elettromagnetici naturali è in grado di auto organizzarsi in “domini di coerenza” (Coherence Domains, CD)(3) all’interno dei quali migliaia di molecole oscillano alla medesima frequenza del campo magnetico generante. L’ipotesi è che i domini di coerenza siano in grado di agire sulle biomolecole stabilendo le sequenze di reazioni biochimiche, consentendo il riconoscimento delle biomolecole fra loro e fungendo da veri e propri acceleratori di reazione. Seguendo questa via, le reazioni biochimiche non avverrebbero secondo i classici meccanismi di dinamica diffusiva, bensì sarebbero governate dai campi elettromagnetici originati dalle molecole d’acqua che oscillano all’unisono all’interno dei domini di coerenza. Una dinamica di questo genere consente la diffusione di correnti ioniche non perturbabili dall’agitazione termica di fondo e governabili da campi elettromagnetici assai più deboli di quelli minimi consentiti dalla soglia kT(4). E. Del Giudice(5) e L. Giuliani(6) hanno applicato questo modello al caso particolare degli elettroliti mostrando che l’azione delle onde VLF (Very Low Frequency)(7) sugli ioni può essere spiegata grazie al loro effetto sulla dinamica dell’acqua. In particolare, l’effetto Zhadin(8) diventa una prova del fatto che la struttura interna dell’acqua è governata da campi elettromagnetici(9).    

In questo e nei prossimi articoli ripercorrerò sintetizzandolo e semplificandolo lo studio di E. Del Giudice e L. Giuliani “Coherence in water and the kT problem in living matter”, apparso nella monografia “Non-thermal effects and mechanisms of interaction between electromagnetic fields and living matter” – European Journal of Oncology – Library Vol. 5, edita nel 2010 dall’Istituto Nazionale per gli studi e controllo del Cancro “Bernardo Ramazzini” di Bologna.

Il fatto che le molecole organiche si trovino immerse nel mezzo acquoso ci induce a pensare che la dinamica delle reazioni biochimiche non può essere semplificata considerando dette macromolecole isolate dall’acqua che le permea; tale semplificazione ha portato A. Szent-Gyorgyi(10) nel 1957 ad affermare che i biologi non riusciranno a distinguere la materia animata da quella inanimata finchè continueranno a trascurare il fatto che le reazioni biochimiche avvengono in un mezzo acquoso e in presenza di campi elettromagnetici(11).    

Già negli anni ’50 del secolo scorso è stato scoperto che uno strato di acqua “speciale” spesso parecchie centinaia di micron chiamato EZ (Exclusion Zone) appare in adiacenza a superfici idrofile(12). GH. Pollack(13) sta conducendo da molti anni approfonditi studi su questo fenomeno(14). Siccome le superfici periferiche delle macromolecole possono essere assimilate a superfici idrofile, si può pensare che anche gli strati adiacenti alle superfici esterne delle macromolecole siano occupati da EZ. Ciò ci porta a concludere che in soluzioni concentrate i processi chimico-fisici siano molto diversi rispetto a quelli che avvengono in soluzioni diluite proprio perché in queste ultime le macromolecole risultano molte di meno e molto più distanziate fra loro e dunque anche questi strati di acqua “speciale” si riducono di conseguenza(15). La EZ manifesta le seguenti caratteristiche(16):

  1. All’interno della EZ l’acqua è pura e priva di qualunque altra sostanza in soluzione o in sospensione 
  2. L’acqua nell’EZ ha una viscosità superiore a quella dell’acqua normale
  3. L’acqua in EZ è riducente mentre l’acqua normale è un blando isolante quindi, nell’interfaccia EZ / acqua normale, si realizza una pila REDOX la cui differenza di potenziale può raggiungere qualche frazione di Volt
  4. La EZ diventa fluorescente se sottoposta a UV con frequenza pari a 2.700 Angstrong.

L’effetto riducente in EZ era già stato rilevato nel 1956 da Szent-Gyorgyi(17) che scoprì una lunga eccitazione elettronica di diverse specie molecolari interagenti con acqua normale. Egli suggerì che questa proprietà fosse all’origine del trasferimento di energia nei sistemi biologici, spiegando come l’energia legata delle biomolecole può essere trasformata in energia libera in grado di fornire lavoro utile. Seguendo questa linea di pensiero, Szent-Gyorgyi ha definito “vita” la dinamica interagente fra due distinti livelli di nuvole elettroniche delle molecole d’acqua: uno stato eccitato e uno stato di fondo. Alla base delle singolari proprietà REDOX vi è proprio questa dinamica elettronica riscontrabile nell’acqua di cui è costituita la materia vivente.       

Secondo questa visione dei fenomeni la vita può essere vista come una piccola corrente elettrica vagante dove il campo elettromagnetico trova un ruolo nella dinamica biologica; infatti i campi elettromagnetici sono in grado di interagire con le correnti di elettroni eccitati producendo importanti effetti biochimici in grado di governare le sequenze di reazioni.  

Nei prossimi articoli, basandoci sugli studi di G. Preparata(18) esamineremo i fenomeni fin qui descritti dal punto di vista dell’elettrodinamica quantistica (QED)(19). Partiremo dalla descrizione dell’effetto Zhadin che fornisce un esempio di interazione “non termica” fra campo elettromagnetico e materia vivente; vedremo che i suoi effetti sulla interazione fra debolissimi campi magnetici di bassissima frequenza e correnti di ioni possono essere utilizzati come sonda per testare alcuni fenomeni tipici di QED.

S. Antioco – 21 agosto 2021

Gianfranco Pellegrini

Note

  1. E’ vero che misurando la percentuale in peso l’acqua arriva solo al 60/70% ma questo perché le molecole organiche sono molto più pesanti di quelle dell’acqua; se però ragioniamo in termini di numero di molecole la percentuale di molecole d’acqua arriva appunto a superare il 99%. Per maggiori approfondimenti si rimanda al precedente articolo “Acqua e vita”.
  2. In realtà la potenza di calcolo dei moderni calcolatori consente di imitare l’approccio biologico e di realizzazione sistemi AI (Artificial Intelligence) e di autoapprendimento
  3. Per approfondimenti vedi anche l’articolo precedente “I domini di coerenza dell’acqua”.
  4. Una macromolecola è in grado di risuonare con il CD quando la differenza tra una delle sue frequenze e la frequenza del CD è inferiore al “rumore termico” kT, che a temperatura ambiente è pari a 0.025 eV.
  5. Emilio Del Giudice (1940 – 2014) è stato un fisico teorico dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), membro dell’International Commission for Electromagnetic Safety, membro dell’International Institute of Biophysics; ha lavorato presso l’Istituto Niels Bohr di Copenaghen, ha eseguito assieme a Giuliano Preparata approfonditi studi sulla materia condensata; è stato fra i pionieri della teoria delle stringhe e pioneristico è stato anche nell’applicazione della teoria quantistica dei campi alla materia soffice (soprattutto applicata all’acqua) 
  6. Livio Giuliani (1950 – ) è stato Direttore del dipartimento UOT dell’Istituto Nazionale di Prevenzione e Sicurezza negli ambienti di lavoro (ISPESL)
  7. Blackman CF, Bename SG, House De, et al. Effects of ELF (1-120 Hz) and modulated (50 Hz) RF fields on the efflux of calcium ions from brain tissue in vitro. Bioelectromagnetics 1985; 6: 1-11.
  8. Mikail Zhadin (1935 – 2015) – Dottore in Biologia, in fisica e in matematica; è stato Direttore del laboratorio di neurocibernetica degli insiemi cellulari all’Istituto di Biofisica cellulare di Mosca, nonché membro dell’accademia russa di Scienze naturali; autore di 170 pubblicazioni in Biofisica e Neurofisiologia.
  9. M. Zhadin – On mechanism of combined extremely weak magnetic field action on acqueous solution of amino acid – European Journal of Oncology – Library Vol. 5, 2010.
  10. Albert Szent-Gyorgyi (1893 – 1986) – Scienziato ungherese vincitore del Nobel per la medicina e la fisiologia nel 1937 a cui viene attribuita la scoperta della vitamina C e delle componenti e reazioni del ciclo di Krebs.
  11. Szent-Gyorgyi A. Bioenergetics. Academic Press, New York, 1957
  12. Henniker JC. The depths of surface zone of a liquid. Rev Mod Physics 1949; 21: 322-41.
  13. Gerald H. Pollack (1968 –   ), Ordinario di Bioingegneria alla Washington University, vincitore nel 2012 della medaglia Prigogine – Fondatore/Editore della rivista scientifica internazionale WATER
  14. Pollack GH, “La quarta fase dell’acqua – Oltre la forma liquida, solida e gassosa”, Ed. Sapio – 2018.
  15. Pollack GH, Cells, gels and engines of life. Ebner & Son, USA; 2001.
  16. Zheng JM, Chin WC, Khijniak E Jr, et al. Surfaces and interfacial water: evidence that hydrophilic surfaces have long impact. Ad Colloid Interface Sci 2006; 23: 19-27
  17. Szent-Gyorgyi A. Bioenergetics. Science, 1956; 124: 873-5.
  18. Giuliano Preparata (1942 – 2000). Ha insegnato Fisica Teorica nelle più prestigiose università americane (Princepton, Haward, Rockfeller, New York University), Sfaff member nella Teory Division al CERN di Ginevra; esperto di fisica delle particelle contribuendo alla costruzione del modello standard; ha avanzato nuove teorie su soluzioni coerenti della QED in sistemi sufficientemente densi; Assieme alla biologa molecolare Cecilia Saccone hanno proposto il  modello Markoviano di evoluzione molecolare; ha oltre 400 lavori al suo attivo (fisica del laser, superfluidità, superconduttività, materia condensata, ecc.); in una serie di lavori sperimentali si è occupato delle proprietà dei campi elettromagnetici dell’acqua, proseguiti nel 2009 dal Nobel per la medicina L. Montagnier.
  19. Preparata G. QED Coherence in matter. World Scientific, Singapore, 1995. Vedi anche Del Giudice E, Vitiello G. Role of the electromagnetic field in the formation of domains in the process of symmetry-breaking phase transition. Physical Rev A 2006; 74.

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