Gli organismi animali hanno sviluppato sensibilità notevolissime per le onde elettromagnetiche [Goodman et al., 1995]. Per restare nel campo più ovvio, si può pensare alla sensibilità dell’occhio alla luce, che lo mette in grado di segnalare pochi fotoni. Gli effetti di campi elettromagnetici non ionizzanti sull’organismo umano possono essere sia di tipo patologico che utili a scopo terapeutico. Per quanto riguarda gli effetti dannosi più studiati, ci si deve riferire sostanzialmente agli studi che sembrano dimostrare un aumento di alcune neoplasie in soggetti esposti [Pool, 1990]. L’argomento è molto discusso ed i dati epidemiologici sono stati confermati solo per quanto riguarda alcuni tumori (leucemie) nell’infanzia. Per quanto riguarda gli impieghi a scopo terapeutico, quelli più largamente usati sono la stimolazione elettromagnetica dell’osteogenesi, nei casi di pseudoartrosi e ritardi di consolidazione di fratture [Chiabrera et al., 1984] ed il trattamento del dolore [Paccagnella et al., 1985].
Gli esperimenti di C.W. Smith e Monro [Smith et al., 1985; Monro, 1987; Smith, 1988; Smith, 1989; Smith, 1994a] permettono di illustrare il concetto di "sensibilità" a minime perturbazioni del campo elettromagnetico. Gli autori hanno riportato una serie di esperienze fatte in collaborazione con allergologi del Lister Hospital di Londra, nelle quali si riusciva ad indurre manifestazioni allergiche in pazienti affetti da ipersensibilità immediata verso molte sostanze, semplicemente avvicinando loro sorgenti di radiazioni elettromagnetiche. Le manifestazioni allergiche potevano comparire rapidamente a particolari bande di frequenze che variavano, a seconda dei pazienti, da pochi mHz a molti MHz. Non era tanto importante l’intensità d’uscita dell’oscillatore (pochi V/m), quanto la frequenza e la sua coerenza.
È curioso il fatto che gli autori non solo hanno dimostrato di poter scatenare attacchi allergici con onde elettromagnetiche, ma anche che i pazienti sensibili a questo tipo di stimolazione producono essi stessi segnali elettromagnetici durante gli attacchi di allergia, anche se provocati chimicamente. Simili emissioni potevano essere documentate mediante l’interferenza con la registrazione di nastri magnetici e persino, in alcuni casi, con effetti di disturbo sul funzionamento di apparati elettronici quali i computer. Si tratta, secondo Smith [Smith, 1988], di fenomeni elettrofisiologici molto simili a quelli ben noti in molte specie di pesci.
È stato dimostrato che alcune specie di pesci sono capaci di sentire e di rispondere a campi elettrici di intensità di 0.000001 V/m [Bullock, 1977], che corrispondono alle più marcate sensibilità trovate nei soggetti allergici. Sempre secondo Smith, simili sensibilità potrebbero servire ai pesci per localizzare il cibo a grandi distanze: infatti è stato visto che cellule viventi, quali ad esempio lieviti, emettono onde elettromagnetiche nelle radiofrequenze a livelli di circa 0.1 V/m [Smith, 1988; Pollock and Pohl, 1988].
È stato dimostrato chiaramente da Ludwig mediante l’analisi di Fourier [Ludwig, 1993] che i segnali ultrafini vengono riconosciuti con facilità rispetto al rumore di fondo se essi presentano un "pattern": i segnali che l’organismo riesce a riconoscere tra una molteplicità di segnali interferenti sono altamente complessi, cioè sono composti da diverse bande di frequenza. Infatti il segnale complesso raggiunge il sistema biologico come una ripetizione di segnali deboli, ma tra loro correlati in uno schema fisso, ed è proprio la ripetitività di tale schema che distingue il segnale "vero" dal rumore di fondo.
Le sensibilità osservate in tali processi biologici di modulazione elettromagnetica sono dell’ordine di 10-7 V/cm nello spettro E.L.F. (extreme-low frequency); si può notare, per raffronto, che i fenomeni elettrici responsabili dell’elettroencefalogramma creano gradienti di 10-1-10-2 V/cm [Adey, 1988]. Inoltre, molte di queste interazioni sono dipendenti dalla frequenza più che dalla intensità del campo, vale a dire esse compaiono solo in determinate "finestre" di frequenza, fatto che suggerisce l’esistenza di sistemi di regolazione altamente sensibili [Weaver and Astumian, 1990; Yost and Liburdy, 1992; Adey, 1993]. Simili sensibilità sono state evidenziate in un ampio spettro di tessuti e cellule, indicando che si tratta di una proprietà biologica generale caratteristica delle cellule.
Attraverso il doppio strato lipidico delle membrane biologiche, spesso circa 40 A°, si stabilisce un gradiente elettrico di qualche decina o centinaia di mV, che significa qualcosa come 105 volts/cm. Questo gradiente dovrebbe teoricamente costituire una efficace barriera elettrica nei confronti di minime perturbazioni quali quelle date da campi elettromagnetici di bassa frequenza presenti nell’ambiente extracellulare. In altre parole, l’attività elettrica naturale della membrana costituirebbe una specie di "rumore di fondo" che impedirebbe la possibilità di sentire minime variazioni di potenziale.
A ciò si aggiunge l’agitazione termica dovuta alla temperatura corporea, che dovrebbe disturbare notevolmente i segnali deboli ("thermal noise"). Sorge quindi il legittimo dubbio se segnali elettromagnetici ultra-fini come quelli sopra descritti possano avere qualche significato nella comunicazione biologica. Se c’è da aspettarsi un effetto di un campo elettromagnetico endogeno o applicato dall’esterno, bisogna che questo campo causi cambiamenti significativamente superiori a quelli che comunque avvengono casualmente nei sistemi biologici anche allo stato di riposo (per esempio, continuo aprirsi e chiudersi di canali ionici, oscillazioni del potenziale di membrana e di molte attività metaboliche, ecc., tutti processi che sono comunque attivi ad una certa temperatura). Tuttavia, è stato dimostrato che campi elettromagnetici di diversi ordini di grandezza più deboli del gradiente di potenziale trans-membrana possono regolare i processi di attivazione cellulare [Goodman et al., 1995].
Un importante contributo a questo problema si può trovare su un lavoro pubblicato su Science [Weaver and Astumian, 1990]. Gli autori propongono modelli fisici secondo i quali le cellule sono considerate come dei rivelatori di campi elettrici periodici molto deboli, modelli in cui vengono stabilite le relazioni tra la grandezza della cellula ed i cambiamenti del potenziale di membrana, dovuti sia alle fluttuazioni indotte dalla temperatura che all’applicazione di campi elettromagnetici. Nella versione più semplice del modello il calcolo fa stimare attorno a 10-3 volts/cm l’intensità del minimo campo a cui le macromolecole di membrana potrebbero essere sensibili. Tuttavia, se tra i parametri del modello vengono considerate le "finestre" di frequenze, ovvero la possibilità che certe risposte avvengano solo in una ristretta banda di frequenze, allora l’intensità teoricamente necessaria e sufficiente risulta vari ordini di grandezza più bassa (10-6 volts/cm), approssimandosi quindi ai dati derivanti da vari esperimenti su cellule ed animali.
Tutto ciò suggerisce che si instaurino processi altamente cooperativi, caratterizzati dal fatto che minime variazioni ripetute cooperino a causare grandi movimenti. È un effetto analogo a quello che si verifica quando un ponte si mette a oscillare allorché vi passi sopra un gruppo di persone al passo di marcia, oppure quando un vetro si spezza per effetto di una risonanza sonora.
