Cosa comprende la mappa cerebrale del moscerino della frutta, la posizione dell’esopianeta WASP-77 A b, l’identificazione della resistenza agli antibiotici nel batterio Escherichia coli e la sicurezza delle colture della pianta di manioca (Manihot esculenta) in Uganda hanno in comune? Sono tutti oggetto di scoperte rese possibili dagli scienziati cittadini.
Il pubblico è da tempo impegnato in attività scientifiche: ad esempio, quasi 2000 anni fa registravano epidemie di locuste in Cina. Oggi i ricercatori dilettanti possono aiutare a rintracciare gli animali in via di estinzione, registrare gli eventi meteorologici e dare la caccia alle galassie.
Usa la scienza dei cittadini per potenziare i progetti big data
Ma la chimica può sembrare fuori portata per gli scienziati dilettanti, con i suoi tecnicismi di lavoro di laboratorio e i protocolli di sicurezza essenziali. Queste preoccupazioni sono valide, ma superabili, come dimostra la mia incursione nella chimica partecipativa.
Nel 2015, stavo lottando per realizzare abbastanza campioni per un progetto di ricerca. La mia collega Julia Parker e io volevamo comprendere la formazione del carbonato di calcio, un composto presente in materiali naturali che vanno dal gesso e dalla perla ai gusci di uova e molluschi.
Il carbonato di calcio puro si presenta in tre forme cristalline: calcite, vaterite e aragonite. In natura, gli aminoacidi e le proteine determinano quale tipo viene prodotto, ma non è chiaro come. Il nostro obiettivo era esplorare gli effetti di vari additivi, le loro concentrazioni e i tempi di reazione. Ma ci sarebbero voluti circa 200 giorni per realizzare i 1.000 campioni che volevamo, più il tempo necessario per pulire montagne di vetreria. Non potevamo adattarlo agli altri nostri impegni.
Ma ci siamo resi conto che le scuole secondarie utilizzano la maggior parte delle sostanze chimiche necessarie, quindi alunni, insegnanti e tecnici di laboratorio potrebbero essere in grado di aiutarci. Abbiamo contattato 110 scuole attraverso reti didattiche nazionali e pubblicità sui media, chiedendo 10 campioni per scuola. Abbiamo chiamato lo sforzo Progetto M, dopo 1.000 in numeri romani.
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Gli scienziati del Progetto M hanno sintetizzato il carbonato di calcio con alcuni additivi. Hanno pesato i materiali di partenza, le soluzioni miscelate e filtrate, hanno essiccato le polveri risultanti e le hanno preparate per la caratterizzazione, mantenendo registri rigorosi. Ci hanno inviato i loro campioni e abbiamo condotto un esperimento di 24 ore per rivelare le strutture dei cristalli.
Alla fine, l’80% delle scuole ha partecipato, e il 20% di queste non ha inviato i 10 campioni richiesti, perché alcuni insegnanti non riuscivano a inserire gli esperimenti – due sessioni di 45 minuti ciascuna – nei loro ristretti programmi di studio. Dai 659 campioni idonei ricevuti, abbiamo identificato gli additivi che favorivano o scoraggiavano la formazione di vaterite, e abbiamo scoperto che la struttura della calcite si espande per incorporare additivi, ma quella della vaterite no (CA Murray et al. CrystEngComm 26753–763; 2024).
Quando parlo ad altri chimici e altri scienziati del Progetto M, molti mi chiedono se ci si può fidare dei campioni scolastici. Alcuni si chiedono se non abbiamo sacrificato il rigore scientifico. Non l’abbiamo fatto.
Qualsiasi risultato è valido tanto quanto la progettazione e i dati dell’esperimento. Abbiamo progettato attentamente un protocollo robusto, lavorando con gli insegnanti. Abbiamo scoperto quale attrezzatura avevano; abbiamo fornito prodotti chimici, carta da filtro e imbuti; abbiamo usato unità e termini con cui le scuole avevano familiarità. Le scuole hanno eseguito test di controllo e misurazioni ripetute.
La fiducia va in entrambe le direzioni. Proprio come i chimici devono potersi fidare dei dati forniti dagli scienziati cittadini, i partecipanti devono essere in grado di comprendere lo scopo e le fasi di un progetto. Il nostro team ha creato un sito Web per consentire a tutti i partecipanti di verificare i propri risultati, identificare quale struttura avevano realizzato e confrontare i propri risultati con quelli degli altri.
Ci sono esperimenti rischiosi che i chimici dilettanti non dovrebbero eseguire. Ma i contenuti di un laboratorio di scuola secondaria racchiudono più possibilità di quanto avresti potuto pensare. E molti insegnanti hanno conseguito lauree in chimica, ricerche o lavori di laboratorio. La loro esperienza può preparare gli esperimenti al successo.
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Gli scienziati cittadini, come quelli professionisti, hanno varie motivazioni. Fantastici progetti di chimica partecipativa possono essere avviati o guidati da non chimici. Alcuni di quelli esistenti sono radicati nelle comunità locali, tradizionali o indigene, come uno sforzo delle donne di Yolombó, in Colombia, per mappare la contaminazione da mercurio proveniente dalle miniere, e un progetto dei membri della Shinnecock Nation per monitorare la qualità dell’acqua e monitorare le fonti microbiche a Shinnecock. Baia, New York.
Molti studenti del Project M ci hanno raccontato quanto fossero orgogliosi di prendere parte ad un vero progetto di ricerca. Gli insegnanti erano desiderosi di riutilizzare le competenze acquisite con i loro titoli di studio. E i nostri colleghi erano entusiasti dei nostri insoliti collaboratori.
Il progetto ha richiesto molto lavoro – ci sono voluti due anni anche solo per avvicinarci alle scuole – ma è stato molto più arricchente che realizzare tutti i campioni da soli. Abbiamo imparato molto (vedi CA Murray et al. Fronte. Comune. 81229616; 2023). Se dovessimo intraprendere nuovamente una collaborazione di questo tipo, forniremmo agli studenti migliori risorse visive da presentare ai loro compagni, creeremmo una comunità online per gli insegnanti e chiederemmo a ciascuna scuola meno campioni.
Per me, la parte più gratificante del Progetto M è che ha portato a una scienza significativa. Abbiamo esplorato uno spazio chimico che era troppo vasto per essere affrontato da soli, con alcuni collaboratori incredibilmente entusiasti. Sono rimasto sorpreso dalle loro intuizioni e dal loro impegno al rigore. E abbiamo ampliato la gamma di persone che potrebbero considerarsi chimici.
Il mondo è pieno di scienziati in erba pronti a creare e rompere i legami chimici. La loro curiosità può condurti lungo percorsi (reazioni) che non ti saresti mai aspettato.
Interessi concorrenti
L’autore non dichiara interessi concorrenti.
