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Logiche del vivente e flessibilità evolutiva

di Roberto Marchesini

Quando lo studioso Erwin Schrödinger nel 1944 diede alle stampe il saggio What is Life? ovviamente non intendeva formulare una risposta ultimativa su ciò che da sempre filosofi e biologi hanno avvertito come il problema centrale dell’investigazione scientifica. Schrödinger voleva semplicemente porre l’accento su una questione che si andava articolando e, in un certo senso, focalizzando con lo sviluppo della termodinamica e del calcolo statistico. Il nodo del problema in buona sostanza stava nel bisogno di individuare un piano di spiegazione in grado di tener conto della capacità del vivente di mantenere un ordine organizzativo interno nella sua funzionalità biologica e nella sua configurazione strutturale.

Infatti sia per quanto concerne gli aspetti funzionali che per quelli autopoietici gli organismi sembrano opporsi al principio della seconda legge della termodinamica. In altre parole la vita, a differenza degli altri fenomeni chimico-fisici, tende ad andare verso situazioni dotate di maggiore ordine interno e parimenti mantiene condizioni funzionali antitetiche ai principi di probabilità. Questa contraddizione apparente poneva un problema epistemologico non di poco conto andando a confliggere con la tendenza della biologia contemporanea di rigettare la chiamata in causa di principi vitalistici o metafisici, in nome di un’esplicazione basata sulle coordinate chimico-fisiche. Il paradigma darwiniano, peraltro, nella scansione filogenetica aggiungeva un ulteriore problema, giacché implicava una vita autostrutturatasi diacronicamente in modo bottom up (dal semplice al complesso), in un crescendo di complessità altamente improbabile. I tempi erano quindi maturi per affrontare una questione centrale, vale a dire la correlazione configurale (ossia la definizione della struttura in modo adattativo) e funzionale (ossia la competenza nel compiere le attività). I viventi sono correlati in quanto strutturati in modo adeguato a quello che devono compiere (configurazione) e indirizzati a realizzare determinati processi (funzionalità). La correlazione si ricava strutturalmente e funzionalmente attraverso il carattere di evolvibilità del sistema nelle sue qualità di ordine interno, modellabilità alle fluttuazioni, accumulo di competenza. L’evolvibilità rende i viventi dei sistemi flessibili, capaci cioè di correlarsi alle circostanze e di mantenersi nonostante la deriva probabilistica. In questo essi sembrano imporre le proprie logiche di strutturazione e funzionalità a dispetto dell’appiattimento e della deriva entropica (o caotica). Il vivente ha infatti dei predicati che paiono contraddire quelle leggi della fisica che regolano gli altri fenomeni naturali: l’autopoiesi, l’adattamento, il mantenimento di uno stato di non equilibrio termodinamico, l’orientamento verso proprie finalità. Gli organismi sembrano mossi da scopi, ossia regolati da un principio teleologico, più che spiegabili attraverso leggi causali, e questo direzionamento, seppur apparentemente, sconfessa tanto i principi epistemologici dell’esplicazione, come già sottolineato da Karl Hempel (Filosofia delle scienze naturali, 1980), quanto le norme della termodinamica. Schrödinger apriva un’importante area di riflessione osservando che gli organismi costruivano il loro ordine assumendo energia dall’esterno, erano cioè ‘strutture dissipative’ capaci di realizzare un’organizzazione improbabile, sia sotto il profilo configurale che sotto quello funzionale, e di mantenerla a spese del mondo. Secondo Schrödinger le entità biologiche non erano cioè spiegabili estraendole dalla realtà in cui si trovavano a operare perché proprio nella referenza all’ordine esterno acquisivano le loro qualità. Questa impostazione troverà sviluppi interessanti nella ricerca di Gregory Bateson che vedrà il vivente come una ‘struttura connessa’ all’esterno ovvero non esplicabile se enucleata dall’insieme dei processi del mondo, di cui è energivora per opporsi al caos probabilistico interno (G. Bateson, Verso un’ecologia della mente, 1976; Mente e natura, 1984). Allo stesso modo Ernst Mayr introdurrà i concetti teleonomici per spiegare l’apparente finalismo degli organismi, affiancando alle cause operanti nel qui e ora la causalità adattativa ossia quelle ‘cause remote’ che rendono il vivente non esplicabile se separato dalla sua filogenesi (E. Mayr, Biologia ed evoluzione, 1982; Storia del pensiero biologico, 1990; Il modello biologico, 1998). In definitiva il bio-realm non può essere spiegato attraverso estrazioni spazio-temporali perché le sue qualità configurali e funzionali sono per l’appunto dissipazioni di ordine acquisito nel tempo e nello spazio. Ma senza dubbio fu il pensiero della complessità che negli ultimi decenni del Novecento seppe dare all’interpretazione referenziale del vivente i contributi più interessanti attraverso studiosi come Edgar Morin, Ilya Prigogine, Stephen J. Gould, Francisco Varela, solo per fare qualche esempio (E. Morin, Il metodo, 1988; La conoscenza della conoscenza, 1989; Il paradigma perduto, 1994. I. Prigogine Ordine dal caos, in Ordine e disordine, 1987. S.J. Gould, La vita meravigliosa, 1990. H.R. Maturana e F.J. Varela, Autopoiesi e cognizione, 1985). La questione affrontata da questi studiosi può essere riassunta nella facoltà del vivente di situarsi in una posizione liminale tra la staticità e il caos, vale a dire dimensionando l’ordine interno attraverso la sensibilità alle fluttuazioni esterne. La flessibilità del vivente sta nella capacità di coniugare logica interna (identità) e rispecchiamento (adattabilità) al contesto, mantenendo un livello di equilibrio tra ordine/disordine interno. Facciamo due esempi per comprendere meglio la qualità di flessibilità evolutiva (evolvibilità) del vivente, esaminando l’adattamento locale di sviluppo. Come si sa, il processo filogenetico attraverso l’accoppiamento di processi di mantenimento e di innovazione, ossia da una parte della copiatura dei caratteri e dall’altra dell’inserimento di mutazioni, dà luogo a popolazioni dove il fulcro ordine/disordine è mantenuto all’interno di un certo gradiente in modo tale da presentare competenza e flessibilità. La variabilità popolazionale e il differente premio riproduttivo conseguente alla fitness rende le specie dei sistemi sottoponibili a pressioni selettive, ovvero in grado di realizzare un vaglio performativo contesto-riferito e quindi una correlazione di massima all’ambiente di vita. Questo adattamento generale dà vita al patrimonio adattativo specie-specifico, sotto il profilo morfologico, fisiologico ed etologico, che fa sì che le diverse specie presentino caratteri correlativi a un preciso contesto e stile di vita. Tuttavia anche lo stesso ambiente – un prato, un bosco, uno stagno – presenta fluttuazioni di anno in anno cosicché non è sufficiente l’adattamento filogenetico per realizzare una correlazione. Diviene indispensabile che il sistema mantenga una sua flessibilità ontogenetica al fine di correlarsi al meglio alla situazione in essere (adattamento locale). I due esempi che si possono fare sono da una parte la strutturazione della chioma di un albero e, dall’altra, la cablatura della rete neurale di un mammifero. Ovviamente gli esempi che si potrebbero fare sono innumerevoli – il sistema immunitario, la variabilità genesica degli insetti, l’epigenesi embrionale, ecc. – ma fermiamoci a questi due. Un albero presenta una struttura di chioma caratteristica a seconda dell’essenza di riferimento, per cui una quercia, un leccio, un pioppo presentano connotati arborei assai differenti e riconoscibili. E tuttavia il sistema pur sviluppando una geometria caratteristica e proponendola in modo frattalico, cioè ripetitivo e regolare, sviluppa una struttura ridondante che si sottopone ontogeneticamente al premio funzionale. In altre parole le parti della pianta che non sono esposte alla luce vengono potate, cioè si atrofizzano, viceversa quelle che sono attive nel processo fotosintetico si sviluppano. In tal modo l’albero rispecchia le caratteristiche dell’ambiente di sviluppo. Allo stesso modo la rete neurale – numero di neuroni e numero di sinapsi – di un mammifero nelle prime fasi dell’età evolutiva è una struttura ridondante che si sottopone all’evento stimolativo per i processi di potatura. Anche in questo caso la morte dei neuroni e delle sinapsi non funzionali conduce a una specifica cablatura della rete che rispecchia l’ambiente di vita.

I fenomeni biologici, a partire dalla struttura stessa degli organismi viventi, presentano quindi delle caratteristiche di ordine/regolarità coniugate con imprevedibilità e indeducibilità nelle dinamiche evolutive che non possono essere interpretate sulla base di funzioni deterministiche e formali. Il carattere di evolvibilità filogenetica e ontogenetica richiede flessibilità perché solo quest’ultima è in grado di realizzare correlazione ossia rispecchiamento al contesto, qualità indispensabile per i processi adattativi.

Le logiche della complessità dei sistemi biologici afferiscono a due capitoli principali, che assicurano flessibilità al sistema:
a) le caratteristiche di rete dei sistemi – ovvero la complessità in termini di ricorsività, attrattori strani (un attrattore è una regione dello spazio degli stati, la quale a lungo andare ‘attrae’ il sistema; gli attrattori strani sono caratteristici del comportamento caotico di un sistema; essi disegnano nello spazio degli stati dalle intricate figure, che posseggono una regolarità di fondo ma nelle quali le traiettorie non si ripetono mai), degeneranza (quando una funzione può essere realizzata attraverso diversi percorsi si dice che per quanto le concerne il sistema è degenerato, ovvero può vicariare), emergenza (qualità di un sistema che non sono presenti negli elementi che lo compongono; lo stato liquido è una proprietà ‘emergente’ derivante dall’unione di un grosso atomo di ossigeno con due piccoli atomi di idrogeno; così il cervello è una proprietà ‘emergente’ dall’unione di molti miliardi di neuroni che obbediscono alle leggi biologiche della cellula vivente), resilienza (capacità di un sistema di assorbire o elaborare stimoli e disturbi esterni senza rimanerne danneggiato; la resilienza consente al sistema di mantenere un ordine interno anche al fluttuare delle condizioni esterne) degli elementi in relazione – che rendono impredittibili gli esiti a partire dalle singole interazioni;
b) le caratteristiche diacroniche dei viventi, che sono immersi in un flusso temporale – e quindi legati alla storicità in termini di contingenza, unicità, variabilità – e che sono essi stessi inesplicabili se non facendo riferimento a una spiegazione diacronica.

Quando parliamo di sistemi complessi dobbiamo considerare alcune caratteristiche o qualità che in genere sono poco conosciute nell’approccio analitico o tradizionale, quali:
1) il carattere olistico, dove le caratteristiche del sistema sono superiori (in virtù di effetti sinergici tra le parti) e inferiori (in virtù di effetti vincolativi tra le parti) alla somma delle entità costitutive;
2) il carattere emergenziale, dove la messa in coppia di caratteristiche funzionali dà vita a qualità esorbitanti, nuove e imprevedibili rispetto alle qualità delle parti;
3) il carattere organizzativo, dove i diversi punti (elementi o percorsi) del sistema assumono valore/sensibilità differente a seconda del grado di ridondanza (che si ha quando il sistema mette in campo molte strade funzionali cosicché si rende disponibile a processi di potatura; in questo modo se un elemento viene a mancare il sistema non resta bloccato), resilienza, soglia.

Rispetto a questo punto diremo che il modo in cui il sistema è organizzato fa sì che alcuni elementi o percorsi siano vicariabili, ossia sostituibili da altri elementi o percorsi, cosicché in tali ambiti il sistema è capace di ammortizzare le fluttuazioni – ossia di mantenere un proprio ordine interno nel cambiamento – mentre altri elementi o percorsi non sono sostituibili, cosicché il sistema è sensibile alle fluttuazioni, ossia si organizza in base alle variabili esterne.

I sistemi biologici si presentano complessi perché:
> formati da una moltitudine di componenti in attivo rapporto reciproco secondo pattern strutturati dall’interno (autopoietici);
> caratterizzati da una rete di interazioni dove gli esiti entrano ricorsivamente nel sistema modificandolo;
> resi funzionali da qualità di sistema ed emergenze differenti rispetto alle proprietà dei singoli componenti;
> strutturati in pattern ed emergenze secondo una pluralità di piani gerarchici correlati da rapporti di soglia;
> qualitativamente omeodinamici rispetto alle variazioni esterne grazie ad ammortizzatori (degeneranza, sistemi di soglia – ossia sistemi che funzionano sotto una soglia con feedback negativo, sopra una certa soglia con feedbak positivo e viceversa; nel primo caso il sistema è evolutivo, nel secondo caso il sistema è omeodinamico) e resilienze presenti nella rete;
> capaci di assumere diverse posizioni di sistema e di risentire selettivamente dei fattori di perturbazione esterna;
> strutturalmente ridondanti e capaci di modellarsi sui vincoli e opportunità di contesto attraverso processi selezionisti (etero-organizzazione);
> in evoluzione diacronica, ossia frutto di una storia e pertanto fortemente vincolati agli eventi iniziali e caratterizzati da occasionalità non ricostruibili sul piano ricognitivo isocrono.

Il vivente struttura la propria flessibilità configurale e funzionale accoppiando elementi autopoietici, vale a dire strutture di base che definiscono un’identità, e potenzialità etero-organizzative, vale a dire capacità di modellarsi sulle situazioni specifiche del contesto. Non esiste una separazione o contraddizione esplicativa tra l’identità dell’ente biologico e la sua plasmabilità funzionale e configurale al contesto: in qualità di struttura dialogica o referenziale l’organismo deve avere un’identità per dialogare e parimenti deve avere una potenzialità di assunzione referenziale, ossia la capacità di incamerare il dialogo. Il pensiero della complessità è intrinsecamente in rotta di collisione con la genealogia dicotomica-separativa in quanto più interessato agli eventi ibridativi, ossia a quei processi dove le qualità non possono più essere ricondotte agli elementi in coniugazione ma al fenomeno coniugativo stesso. Di qui la centralità del concetto di flessibilità evolutiva del vivente. Il pensiero della complessità si alimenta da diversi rivoli, uno di questi è il concetto di referenzialità (come ‘struttura che connette’) introdotto da Bateson per dimostrare come gran parte delle qualità degli enti si realizzano nel loro ‘essere con’ e nell’usufruire di strutture che connettono. Nel pensiero della complessità gli eventi organizzativi sono sempre processi referenziati, capaci cioè di includere, e quindi di ammortizzare, le fluttuazioni occorrenti e introdotte dalla storia. L’autopoiesi sta quindi non nell’autorealizzazione separativa dell’ente ma nella capacità di questo di costruire soglie connettive, ovvero di operare adattamento attraverso il rispecchiamento, vale a dire l’inclusione dello specifico sul quale mi ibrido. L’esplicazione integrativo-coniugativa riconosce perciò i meccanismi autopoietici ma ne fa emergere le proprietà nella tendenza a costruire soglie, ossia campi di dinamiche inclusive e di rispecchiamento. La forma della chioma di un albero realizza la specie-specificità dell’essenza (autopoiesi) nella misura in cui rispecchia le opportunità di luce che il mondo le rappresenta (etero-organizzazione): per questo diciamo che le direttrici di sviluppo, attraverso processi selezionisti sulla morfopoiesi, sono etero-organizzati dagli specifici ambientali. In altre parole: ogni albero ha una sua specificità di struttura, e quindi un’identità autopoietica, e ogni albero sviluppa la sua struttura sulla base delle caratteristiche dell’ambiente che ne organizza la morfo-poiesi. Questo significa che l’albero è una testimonianza dello spazio-tempo in cui si trova, ma il modo di rispecchiare il mondo di un pioppo è diverso da quello di una quercia.

Quando parliamo di flessibilità evolutiva intendiamo perciò riferirci a strutture o complessi che presentano caratteristiche funzionali attribuibili non solo alle caratteristiche dei loro elementi di base ma all’organizzazione di tali elementi in strutture autopoietiche capaci di coniugazione referenziale. Tali configurazioni sono un tutt’uno con le funzioni che svolgono cosicché diviene aleatorio dividere il sostrato dalla funzione, vale a dire che la funzione non è altro che una qualità del sostrato (inteso come organismo di partenza). Il sistema vivente è pertanto flessibile perché correlabile sia sotto il profilo funzionale che sotto quello configurale. Parliamo di pattern funzionali poiché tali strutture hanno configurazioni quadrimensionali (spazio + tempo) di ordine ,  (e non omeostatiche), cosicché se sussiste una sorta di identità funzionale questa va intesa più come identità diacronica – dove cioè si riconosce la persistenza di un nucleo funzionale ma parimenti la stessa funzione vi impone una modificazione strutturale nel flusso diacronico.

I pattern funzionali hanno:
a) una loro collezione di funzioni, ossia sono strutturati in modo tale da realizzare particolari performance, ovvero nei loro processi di interattività tra le singole parti sono inseriti schemi di funzioni, cascate di funzioni, sequenze di processazione delle fluttuazioni interne ed esterne;
b) una reattività selettiva verso gli stimoli esterni, ovvero sono molto sensibili ad alcuni stimoli e viceversa sanno ammortizzare molto bene altri stimoli cosicché sono posizionati selettivamente sulle fluttuazioni ambientali;
c) una struttura autorganizzativa interna che impone alcuni percorsi attraverso la molteplicità delle strade e che quindi prefigura in modo assoluto alcune funzioni al di là delle fluttuazioni;
d) una struttura interna virtuale, attraverso la ridondanza strutturale, che permetta al sistema di essere etero-organizzato dall’esterno ossia di correlarsi alle sfide-opportunità del contesto di accoglienza.

Da questa ulteriore specificazione comprendiamo che la flessibilità del bio-realm è correlata alla sua qualità di sistema complesso, giacché il vivente dev’essere considerato come un sistema dotato di logiche interne (auto-organizzazione), vale a dire caratterizzato da opportunità di sviluppo (virtualità di partenza o evolvibilità+) e da vincoli o soglie (fattori critici o evolvibilità–), e come un sistema dialogico che grazie all’intervento di fattori selettivi esterni (etero-organizzazione) viene attualizzato attraverso processi di potatura (selezionismo) ed eventi di evoluzione grazie al raggiungimento di stati sopracritici.
La flessibilità non è pertanto una qualità oppositiva all’identità ma la struttura stessa dell’identità biologica.

© Riproduzione riservata

Roberto Marchesini

Roberto Marchesini è docente di Bioetica e Zooantropologia presso le Università di Milano, Bologna e Udine. È autore di numerose pubblicazioni tra cui 'Post-human. Verso nuovi modelli di esistenza' (Bollati Boringhieri, Torino 2002), 'Fondamenti di zooantropologia. Zooantropologia applicata' (Oasi Alberto Perdisa, Bologna 2005), 'Intelligenze plurime. Manuale di scienze cognitive animali' (Oasi Alberto Perdisa, Bologna 2008), 'Il tramonto dell'uomo' (Dedalo, Bari 2009).

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