Introduzione

Il Centro Studi Ottimizzazione Biologica fu fondato nel 1998 da Alberto Minetti e da Franco Saibene. L’iniziativa intendeva attrarre giovani biologi, medici, veterinari e ingegneri biomedici a discutere e produrre ricerche scientifiche sull’ottimizzazione biologica in ambito umano e comparato, che potessero essere pubblicate sia sulle riviste della Societá che in ambito internazionale.

Una conferenza presso il Museo Civico di Storia Naturale del Prof. McNeill Alexander, Fellow della Royal Society e autoritá universalmente riconosciuta nel campo del movimento umano ed animale, costituí nel dicembre 1998 la prima iniziativa del Centro Studi Ottimizzazione Biologica.

Seguono i presupposti, gli scopi e le potenziali attività del Centro Studi.

Lo studio dei meccanismi biologici spesso invita i ricercatori a ragionare in termini di ottimizzazione. Comprendere un fenomeno in molti casi coincide con la conoscenza del comportamento del sistema quando le variabili in gioco sono perturbate rispetto ai valori ‘standard’. Configurazioni di valori ‘standard’ possono essere considerate come ‘ottimizzate’ quando una qualsiasi deviazione da esse porta ad un peggioramento in termini di consumo energetico, lavoro meccanico, depauperamento di risorse, aumento della complessità, riduzione dei fattori di sicurezza, e così via. Ne sono esempi due fenomeni che riguardano la respirazione e la locomozione. Per una certa ventilazione alveolare, e per una data velocitá di cammino, esistono frequenze ‘ideali’ di respiro e di passi che minimizzano il dispendio metabolico. Queste frequenze ottimali nascono dal fatto che esiste un compromesso tra lavoro meccanico statico e dinamico (respirazione) e tra lavoro meccanico esterno ed interno (locomozione), tale per cui la loro somma é maggiore per frequenze inferiori o superiori  a quella ideale. Questi esempi, spesso utilizzati nelle nostre lezioni di fisiologia agli studenti di Medicina dimostrano, in teoria ed in pratica, che quelli che sembrano comportamenti spontanei altro non sono che una inevitabile tendenza al risparmio di energia, quindi in direzione dell’efficienza della funzione biologica.

Il fascino di questi studi nasce anche dal legame tra ottimizzazione biologica e selezione evolutiva, laddove specie differenti hanno intrapreso vie alternative per risolvere lo stesso problema funzionale. Ulteriore attrazione è provocata dalle cosiddette ‘trappole evolutive’, situazioni che non rappresentano la soluzione ottimale assoluta di un problema ma che per una determinata specie costituiscono il massimo raggiungibile senza riconfigurare drasticamente la struttura esistente.

Il processo di ottimizzazione, che può essere esemplificato come ‘minimizzazione degli sforzi per la massimizzazione del risultato’, interessa studiosi di provenienza culturale eterogenea (medici, biologi, biomeccanici, botanici, veterinari, biochimici, etc.) che condividono metodi e strumenti di indagine. Strumenti presi dalla matematica (calcolo differenziale ed integrale, teoria del caos, frattali), dalla fisica (meccanica razionale, fluidodinamica, termodinamica), dalla statistica (analisi decisionale, calcolo delle probabilità, cluster analysis) e dall’informatica (tecniche iterative, simulazioni) sono il patrimonio comune di questi ricercatori.

Con l’istituzione del Centro Studi di Ottimizzazione Biologica abbiamo aspirato a dar vita alle seguenti iniziative: cicli di conferenze su argomenti generali, incontri serali periodici, cineteca naturalistica specializzata in locomozione, archivio informatico di pubblicazioni sull’ottimizzazione biologica (consultabile sul sito Internet della SISN), progetti di ricerca multicentrici (multi-museali connessi attraverso la rete), supporto alla didattica museale per la realizzazione di sale e rassegne tematiche. Pensiamo di coinvolgere giovani dottorandi in ricerche miranti ad estendere concetti di ottimizzazione acquisiti nell’uomo ad altre specie, attivitá che avrebbero come supporto, ad esempio, materiale reperibili in ambito museale. Inoltre, il Centro Studi si prende carico della supervisione di tesi di laurea in Biologia e Medicina.