Pubblicato in: n. 12 Margine /

La vita: una storia di margini

di Angelo Vianello

La vita è un fenomeno indubbiamente familiare e al tempo stesso sfuggente. Nonostante le numerose definizioni che ne sono state date, questo concetto appare ancora elusivo. Forse non riusciremo mai a descriverla completamente e, in tal caso, saremo ‘condannati’ a osservarla solo da una finestra socchiusa. Il tentativo più autorevole di fornire una risposta a tale interrogativo l’ha compiuto Erwin Schrödinger, uno dei fisici più illustri del Novecento, il quale nel suo famoso libro Che cos’è la vita introdusse in biologia i concetti legati alla meccanica quantistica e all’informazione, che egli ipotizzò potesse essere contenuta in un cristallo aperiodico, aprendo così la strada, qualche anno più tardi, alla scoperta dell’acido desossiribonucleico (DNA). Eppure la vita, anche se ciò potrà apparire sorprendente, può essere pure descritta e interpretata, nel suo dispiegarsi da forme più semplici ad altre più complesse, come un susseguirsi (emergere) di margini: questa è la sfida che ho raccolto e alla quale vorrei qui dare una risposta. Sono consapevole che il concetto di margine, pur apparentemente così semplice e immediato, può subire diverse ‘declinazioni’ ed essere letto anche come ‘confine’ o come ‘barriera’. Pertanto, questi tre termini dovrebbero essere utilizzati in funzione della coerenza che essi possono assumere nei diversi contesti. Ciò nonostante, per semplicità di esposizione, farò riferimento prevalentemente alla parola ‘margine’ che forse è la più inclusiva, ricorrendo alle altre solo nel tentativo di meglio contestualizzare aspetti specifici. Cercherò, inoltre, di perseguire questo obiettivo attraverso uno stile narrativo, poiché anche la scienza ha bisogno di storie, e la biosfera necessita di letterati non meno che di scienziati.
Secondo Stuart Kauffman, grande studioso di teoria della complessità, la vita è, prima di tutto, un fenomeno che si pone al ‘margine’ (in inglese edge) tra ordine e caos. La vita può, in altri termini, dispiegarsi in un intervallo definito da due ‘muri’: da una parte vi è un muro di complessità minima, coincidente con la rigidità, dall’altra troviamo un muro di complessità massima, oltre il quale i fenomeni diventano caotici. Cerchiamo di capire. Un organismo vivente può essere schematicamente descritto ricorrendo a un semplice grafo (fig. 1 A), in cui i nodi rappresentano le sue singole componenti, le quali sono in relazione tra di loro (barre che uniscono i nodi). Se i nodi e le barre sono pochi, il sistema è rigido, mentre se sono numerosi lo stesso sistema può diventare più labile e, quindi, tendenzialmente caotico. Pertanto, qualsiasi organismo deve trovarsi con i suoi elementi fondamentali (nodi/molecole) in una situazione di costante equilibrio che si distanzia sia da un sistema completamente ordinato e rigido, come ad esempio un cristallo, sia da uno completamente caotico, quale potrebbe essere una nuvola che risente anche di perturbazioni minime (fig. 1 B). In altri termini, la vita scorre e si dispiega lungo un crinale tra i sistemi rigidi e quelli caotici, formando, secondo Kauffman, un sistema auto-catalitico aperto, capace cioè di manifestare la sua autonomia metabolica, resa possibile da uno scambio continuo di materia ed energia con l’ambiente circostante. Solo così ogni organismo può avere dei ‘gradi di libertà’ che gli permettono di auto-organizzarsi, mutare ed evolvere.

A questo pervasivo ‘primo margine’ che caratterizza tutte le forme di vita, se ne aggiunge un secondo che sta alla base della definizione di una specifica identità per tutti gli esseri viventi: la membrana plasmatica (o plasmalemma) che sembra fungere da ‘confine’. Tutti gli organismi hanno una struttura cellulare la cui individualità è assicurata proprio da tale membrana che consente – come margine – di distinguere un ambiente interno alla cellula da uno esterno. In tal modo, circa 3,7 miliardi di anni fa, attraverso un processo di auto-organizzazione si sono formate le prime protocellule e poi i procarioti (cellule senza nucleo, fig. 2 A), che hanno colonizzato la Terra diventando, come ha sottolineato Stephen J. Gould dell’Università di Harvard, i veri ‘dominatori’ della biosfera. Circa 1,4 miliardi di anni fa ebbe luogo un terzo evento, che potremmo definire di ‘marginalizzazione interna’, il cui meccanismo sottostante, denominato endosimbiosi, venne intuito già agli inizi del Novecento, ma formalizzato solo verso la fine degli anni Sessanta da Lynn Margulis. Attraverso questo processo si sarebbero formati vari organelli (mitocondri, sede della respirazione, e cloroplasti, sito di fotosintesi), mentre, con meccanismi ancora poco noti, sarebbero comparse altre endomembrane e, soprattutto, un nucleo, la cui doppia membrana racchiude i cromosomi, sede dell’informazione genetica, decretando così la nascita della cellula eucariota (fig. 2 B).

Questi confini (margini) interni ed esterni non erano e non sono però impermeabili (non sono delle barriere). Vi sono infatti delicati sistemi di trasmissione, sottoposti a controllo, di materia, energia e informazione che, pur nella specializzazione funzionale dei comparti, assicurano un’integrazione di strutture e funzioni. In altri termini, assistiamo ad uno stupefacente gioco di separazione e assimilazione che alimenta la ‘danza della vita’.
L’integrazione fu per altro decisiva in un successivo passo dell’evoluzione di nuove forme di vita, segnato dalla comparsa dei primi sistemi pluricellulari. Questi, formati da aggregati di più cellule (inizialmente colonie e poi veri organismi) dovettero comunque ridefinire un nuovo margine tra loro stessi e l’ambiente circostante.
Dopo alcuni tentativi che non ebbero successo, verificatisi verso la fine dell’era Precambriana, all’inizio del successivo periodo Cambriano (circa 540 milioni di anni fa) accadde qualcosa di straordinario e ancora in parte inspiegabile. In un arco di tempo relativamente breve, se comparato con le scansioni del ‘tempo profondo’ (geologico), comparve una straordinaria varietà di organismi pluricellulari. Una vera e propria esplosione di forme di vita (radiazione adattativa) che è stata definita ‘esplosione del Cambriano’. Questo stupefacente evento è stato mirabilmente descritto da Stephen J. Gould in un appassionante libro: La vita meravigliosa. Lo stesso Gould ha potuto affermare «che la storia successiva della vita animale consiste in poco più che semplici variazioni su temi già apparsi».
La vita poté così diffondersi dalla sua originaria ‘culla’ – i corpi d’acqua – alla terra emersa per colonizzarla, seppure con alterne vicende. Si è detto con ‘alterne vicende’, perché in effetti questa storia fu segnata, secondo David Raup e i suoi collaboratori dell’Università di Chicago, da almeno cinque grandi estinzioni di massa: vere e proprie ecatombi, importanti fratture (margini) che mettono in luce il carattere discontinuo di questa straordinaria storia. Ciò nonostante, gli organismi sopravvissuti (talvolta anche solo il 5% delle specie precedentemente esistenti), ripopolarono questi ambienti, dando un nuovo impulso all’evoluzione della vita.
La separazione, il margine, ebbe e ha un ruolo fondamentale anche nell’origine di nuove specie. Dopo che la teoria darwiniana (adattazionismo), basata sul binomio variazione fenotipica/selezione naturale), venne accolta dalla comunità scientifica, ci si rese conto che l’isolamento geografico, concetto già intuito da Charles R. Darwin, era fondamentale per la nascita di nuove specie. Nel clima della Nuova Sintesi (neodarwinismo) della prima metà del Novecento, il grande ornitologo Ernst Mayr capì che la separazione di una popolazione di individui appartenenti a una determinata specie in due o più popolazioni portava a un isolamento riproduttivo. Gli individui delle due popolazioni separate da una barriera geografica, infatti, non erano più in grado di scambiarsi geni attraverso la riproduzione sessuale, innescando in tal modo una divergenza, che le portava a percorrere due distinte traiettorie evolutive che sarebbero sfociate nella comparsa di due diverse specie (speciazione allopatrica). In questo contesto si pensi, ad esempio, al ruolo fondamentale giocato lungo la storia della vita dalla ‘deriva dei continenti’ nel separare popolazioni di organismi viventi.
Anche la storia dell’uomo non è sfuggita a queste dinamiche evolutive in cui la separazione, il margine, ha svolto un ruolo decisivo. Circa 6-7 milioni di anni fa, la specie umana si è infatti originata per divergenza dalle scimmie antropomorfe (con cui per altro condividiamo circa il 98% dei nostri geni), permettendo la nascita del genere Homo, differenziatosi a sua volta in più specie. Pertanto, come rimarcato dal grande paleoantropologo Ian Tattersall, la storia dell’umanità può essere descritta più efficacemente, piuttosto che come un processo lineare, ricorrendo all’immagine del ‘cespuglio’, in cui ogni ramo rappresenta la linea evolutiva di una determinata specie (fig. 3). Ciò nonostante, attualmente è presente sulla Terra solo Homo sapiens, privo di razze (la biologia non ne ha messe in evidenza), perché la globalizzazione – a dire il vero iniziata molto tempo fa – ha favorito, con la riproduzione sessuale tra individui di popolazioni anche geograficamente lontane, una sostanziale uniformità genetica: le nostre differenze sono veramente solo di pelle!

Il ‘margine’, quindi, è essenziale nel definire la nostra identità di singoli uomini e di specie (H. sapiens). Proprio perché possediamo questa identità possiamo poi relazionarci alle altre componenti della biosfera in uno scambio costante di materia, energia e informazione. In altri termini, si ripete ciò che è già accaduto a livello cellulare e poi pluricellulare. L’individualità implica, però, anche interdipendenza, un valore che ci dovrebbe far riflettere su quello che spesso si definisce ‘destino comune’ dell’umanità e della biosfera. Il margine, quindi, nella storia della vita, ha svolto un ruolo essenziale nella definizione di differenti identità, che però trovano il loro completamento, il loro significato, nella relazione con ciò che le circonda.
Dopo che nell’uomo è emersa una mente in grado di esprimere capacità cognitive – linguaggio, codici etici, arte, religione – la sua accresciuta ‘libertà’ gli ha permesso di spezzare questo legame tra margine e relazione che ha attraversato tutta la storia della vita.
Il margine è così divenuto anche fonte di separazione, discriminazione, esclusione – vere e proprie barriere –, con tutte le nefaste conseguenze che la storia ha testimoniato. Ma, forse, per l’uomo il margine può avere anche un valore, se inteso come ‘limite’, cioè come capacità di autocontrollo. È un’accezione che la nostra moderna società sembra aver smarrito per cadere nell’indecenza di molti comportamenti politici (e non solo), nella spregiudicatezza dell’economia e, in particolare, dei mercati finanziari, oppure nella rincorsa verso falsi ‘miti’. A questo proposito ho trovato illuminanti le parole del poeta Andrea Zanzotto, recentemente scomparso, quando dice: «Oggi invece siamo alla mancanza del limite e alla caduta della logica, sotto il mito del prodotto interno lordo, che deve crescere sempre, non si sa perché. Procedendo così, la moltiplicazione geometrica non basterà più ed entreremo nella iperbole».

© Riproduzione riservata

Angelo Vianello

Angelo Vianello è docente di Biochimica vegetale presso l’Università di Udine. È autore di più di cento pubblicazioni sulle più prestigiose riviste internazionali di biochimica e biologia vegetale, nonché di articoli a carattere divulgativo su temi riguardanti l’evoluzionismo, la biodiversità e la morte cellulare programmata.

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