• Scienza
  • mercoledì 17 Novembre 2010

Il cinema delle molecole

La scienza delle animazioni al computer sta cambiando il modo di vedere e studiare i meccanismi che fanno funzionare le cellule

Delle nuove tecniche di animazione si è iniziato a parlare nel 2006 con il successo del corto "La vita interiore della cellula"

Robert A. Lue è un docente dell’Università di Harvard, si occupa dello studio delle cellule ed è un esperto di animazioni al computer. Lue non è un animatore di personaggi immaginari come Woody e Buzz, i protagonisti di Toy Story, ma è un pioniere nella realizzazione delle animazioni sulle molecole e sui meccanismi che regolano l’esistenza degli organismi complessi sulla Terra. Grazie all’impegno di numerosi ricercatori e ai software di ultima generazione per la creazione di ambienti virtuali, l’animazione molecolare si sta diffondendo rapidamente come un nuovo sistema per approfondire le conoscenze e migliorare la divulgazione sul funzionamento delle cellule, spiegano sul New York Times.

Questo nuovo campo ha portato a una nuova generazione di scienziati-animatori che non solo conoscono i processi molecolari, ma hanno anche appreso le tecniche utilizzate dall’industria del cinema per creare le animazioni al computer. «La capacità di creare animazioni dà ai biologi la possibilità di pensare alle cose in un modo del tutto nuovo» racconta Janet Iwasa, una biologa che ora lavora come animatrice molecolare presso la Harvard Medical School. Iwasa dice di aver iniziato a lavorare alle animazioni quando ha visto la sua prima molecola animata cinque anni fa. «Sentire solamente dagli scienziati le spiegazioni su come funzionano le molecole non era sufficiente per me. Ciò che le ha portate nella realtà è stato vederle in movimento».

Ottenuti alcuni fondi, nel 2006 Iwasa ha avuto la possibilità di studiare per tre mesi presso la Gnomon School of Visual Effects, un istituto di Hollywood specializzato nella formazione degli animatori al computer per il cinema. I suoi compagni di studio pensavano tutti all’animazione per l’intrattenimento e alla possibilità di entrare alla Pixar, mentre Iwasa pensava solo alle molecole e al modo migliore per utilizzare i software per animare i processi molecolari delle cellule.

Prima dell’avvento di questa nuova generazione di scienziati-animatori, i filmati sul funzionamento delle molecole erano approssimativi e molto schematici. Davano l’idea generale del funzionamento di un meccanismo cellulare, ma non offrivano dettagli scientificamente rilevanti e del tutto corrispondenti al vero. Le nuove tecniche di animazione al computer stanno rivoluzionando il settore, anche grazie all’enorme quantità di dati raccolta negli anni sulle cellule.

I registri della Protein Data Bank, per esempio, offrono un catalogo dettagliato con le coordinate tridimensionali di tutti gli atomi che costituiscono le singole proteine. Iwasa e gli altri animatori possono usare questi dati per realizzare animazioni tridimensionali realistiche anche nell’infinitamente piccolo.

«Tutto quello che avevamo prima – microscopi, raggi X e cristallografia – consentiva di avere solamente delle singole istantanee» spiega Tomas Kirchhausen, docente di biologia cellulare presso l’Harvard Medical School e collaboratre di Iwasa. «Secondo me, le animazioni sono il modo migliore per mettere insieme tutte queste informazioni in maniera logica. Creando le animazioni posso vedere ciò che ha davvero senso e ciò che non ce l’ha. Siamo obbligati a confrontarci su che cosa sia realistico o meno». Per esempio, Kirchhausen studia i processi attraverso i quali le cellule inglobano alcune proteine e altre molecole. L’animazione lo ha aiutato a visualizzare il funzionamento di una particolare proteina con tre gambe chiamata clatrina.

Delle animazioni al computer per illustrare il funzionamento delle molecole si è iniziato a parlare con maggiore insistenza circa quattro anni fa, quando BioVisions ha prodotto “La vita interiore della cellula”. Il filmato dura tre minuti, quanto un corto cinematografico, e illustra con una precisione considerevole il funzionamento delle cellule e la reazione degli anticorpi alle infezioni. Mostrato per la prima volta nel 2006 a un convegno sull’animazione digitale, il video ha poi riscosso molto successo online dopo la sua pubblicazione su YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=mbcWGU8fpxA
BioVisions è un progetto del dipartimento di biologia molecolare e cellulare di Harvard, realizzato in collaborazione con la società Xvivo specializzata nella realizzazione di animazioni al computer per scopi scientifici. I responsabili del progetto hanno da poco realizzato un nuovo filmato, che illustra il funzionamento dei mitocondri, gli organuli cellulari responsabili della respirazione cellulare e dunque della produzione di energia per alimentare le cellule.

Il progressivo successo delle animazioni al computer in questo ambito sta cambiando il modo con il quale i ricercatori vedono i meccanismi a livello molecolare, ma sta anche attirando le critiche di numerosi scienziati che ritengono i filmati virtuali inutili e spesso poco accurati. Secondo i detrattori, talvolta gli scienziati-animatori si fanno prendere troppo la mano e realizzano video che sono più vicini agli studi cinematografici di Hollywood che ai laboratori di ricerca. A volte, sostengono sempre i critici, diventa difficile distinguere la scienza dalla fantasia nelle animazioni, particolare che può risultare fuorviante soprattutto per i non addetti ai lavori.

Nonostante le critiche, le esperienze legate all’animazione in campo scientifico sono in costante crescita. L’evoluzione delle tecniche per animare le molecole e la disponibilità di dati sempre più precisi consentirà di affinare la produzione dei filmati, realizzando animazioni sempre più fedeli alla realtà. Gli esperti del settore confidano di poter realizzare presto nuovi libri di testo e manuali in formato elettronico per gli studenti con le nuove animazioni per far comprendere, meglio di una illustrazione ferma sulla carta, i sistemi complessi che consentono alle cellule di vivere e moltiplicarsi facendo funzionare gli organismi viventi.