118-Perchè

Molte leggi enunciate da scienziati del passato sono rimaste dei punti fermi, altre sono state superate da nuove che tengono conto di una migliore conoscenza della materia e della sua evoluzione. Questo grazie ai continui successi della moderna cultura scientifica, il cui scopo resta quello di dischiudere sempre più i segreti della natura, fino ad arrivare a comprendere il senso stesso della vita e quindi di noi esseri umani. Il fatto che queste leggi governino l’universo in tutte le sue manifestazioni, se da un lato ha permesso di comprendere appieno i meccanismi che da sempre regolano l’evoluzione della materia, dall’altro ha creato delle dispute sul fatto che tali leggi hanno determinato il puntuale verificarsi dei singoli stati evolutivi; nulla pertanto vieta che, conoscendo tali leggi, si possano, per così dire, prevedere gli stati futuri dell’universo. Ci si preoccupa in pratica del fatto che una legislazione cosmica valida in ogni tempo e in ogni luogo, abbia potuto e possa condizionare strettamente il verificarsi degli eventi, senza lasciare loro la libertà di verificarsi o meno. Ancor più ci si preoccupa  della validità o meno, in un mondo siffatto, del famoso libero arbitrio degli organismi biologici dotati di coscienza. Sembrerebbe, insomma che un mondo rigidamente determinato da leggi e schemi precisi, sarebbe un mondo altamente prevedibile e, in fondo, niente affatto libero di evolversi. Questo è un discorso che ci interessa soprattutto se riferito alla nostra esistenza di uomini preoccupati di mantenerci il più possibile liberi di agire senza condizionamenti e schiavitù. Quello che a noi preme e di avere almeno l’illusione di essere liberi e non scoprire che “era già tutto scritto”. Salterebbe così anche il discorso relativo all’intimo motivo della nostra esistenza. Perchè siamo venuti al mondo? perchè viviamo? forse per far piacere a un Dio che aveva già tutto previsto? Ma abbiamo appena iniziato a riflettere. Se l’uomo, essere autocosciente, si è sempre posto problemi esistenziali, è negli ultimi secoli e ancor più negli ultimi decenni che qualche risposta concreta comincia a sgorgare dal fiume di domande. E infatti come detto nella lezione scorsa la teoria che identifica l’atto creativo con l’intero processo evolutivo dell’universo, fa giustizia anche di questo problema appena accennato del libero arbitrio. Ora però è necessario capire come, grazie a queste leggi, un mucchio di cellule abbia imparato, nel corso dei secoli, a costruire degli edifici enormi come le piante, gli animali, l’uomo. Si tratta di vedere come a livello microscopico si possa determinare il futuro assetto macroscopico dell’essere vivente. 

EMBRIONE

C’è un momento di ogni essere vivente definito fase embrionale. E’ questa una fase che tutti gli organismi viventi attraversano prima di nascere; in questa fase tutti gli organi cominciano ad abbozzarsi, a partire dalle cellule primordiali in veloce auto replicazione, fino a prendere forma e a rendere l’embrione un organismo adatto a cominciare la sua avventura su questa terra. Lo sviluppo di un essere durante la fase embrionale, è il punto cruciale di passaggio tra i geni disposti nei cromosomi e la sua espressione finale: l’individuo.

119-Straordinario

Si tratta di capire quali regole abbiano ispirato e regolato il lento e inesorabile incedere di questo originalissimo fenomeno. Molti dicono che l’evoluzione non ha un fine, un obiettivo, una direzione. Procede a caso, sfruttando ogni ambiente disponibile. Per costoro sarebbe proprio questo il motivo per cui ha prevalso sempre il più adatto e che tra i più adatti, siano sopravvissuti quelli che hanno fornito le prestazioni migliori. Alcuni dicono che il caso abbia guidato tutti gli eventi che hanno portato alla formazione della vita e alla sua evoluzione. Per loro i primi elementi presenti più di quattro miliardi di anni fa in quel brodo primordiale, avrebbero preso a reagire tra loro nei modi più disparati, dando origine a dei composti che non avevano alcun senso logico; questi composti erano così instabili che in breve si dissolvevano. Quelle molecole primordiali, per tempi immemorabili, non furono capaci di dare origine ad alcunchè, e le reazioni che avvennero in continuazione non riuscirono a generare nulla di stabile e di utile. Finchè un bel giorno avvenne, per caso, qualcosa di straordinario: le combinazioni tra gli elementi in gioco diedero origine a qualcosa che aveva, finalmente, un senso. Era qualcosa che funzionava, gli elementi erano ben uniti tra loro e il composto era stabile. Per successive trasformazioni questo composto portò, sempre per caso, alla formazione di strutture sempre più complesse. 

Il mare primordiale

Le cellule, gli organismi pluricellulari, le prime spugne marine, i molluschi, i pesci, rettili, uccelli, mammiferi, uomo, tutto nel corso di una manciata di miliardi di anni, che pure sono un tempo enorme, sarebbero nati per un capriccio del caso. Secondo costoro le cellule di tutta la materia vivente si sarebbero assemblate tra loro, in maniera del tutto casuale, riuscendo ogni volta ad indovinare la posizione giusta, il legame adatto. Ogni passaggio giusto, però, sarebbe stato preceduto da una serie di infiniti tentativi andati a vuoto. Solo ogni tanto le molecole di quel brodo primordiale, a forza di urtarsi e di combinarsi tra loro nei modi più diversi e del tutto casuali, riuscivano a trovare la combinazione giusta che permetteva di aggiungere un nuovo e importante elemento nell’opera di costruzione del vivente. Si tratta ora di vedere se un tale discorso sia plausibile e giustificabile. Possono, cioè, eventi del tutto casuali risultare utili in un processo di evoluzione della materia vivente e determinare i suoi significativi passaggi verso forme di vita sempre più complesse? Prendiamo una molecola, una di quelle che nel brodo primordiale veniva sballottata dalle onde del grande oceano, insieme ad una miriade di altre molecole cercando di combinarsi con esse per formare qualche composto stabile. Non che la molecola “sapesse” di avere il compito, per così dire, di combinarsi con i suoi simili. Gli urti tra le molecole avvenivano semplicemente perchè era tale l’affollamento molecolare che  sarebbe stato impossibile evitarli.

120 -Scala

La storia ormai la conoscono anche i bambini: uno spermatozoo, cellula sessuale maschile, penetra all’interno di un uovo, cellula sessuale femminile. Ognuno porta con sè la metà del corredo cromosomico (23  invece di 46) che daranno origine a un individuo completo. L’unione tra le due cellule  innesca la suddivisione cellulare, con un raddoppio del numero di cellule ad ogni suddivisione. Pensate che dopo dieci divisioni quella cellula originaria è stata sostituita già da ben  1664 cellule identiche ad essa per corredo cromosomico. Dopo un certo numero di divisioni (nell’uomo ne bastano 56) l’individuo è completo, formato ormai da miliardi di miliardi di cellule, tutte ben collegate tra loro in un sistema unico e ben organizzato. Ma vediamo più da vicino come ciò sia stato possibile. Se torniamo al punto di partenza e cioè all’uovo fecondato dallo spermatozoo e vi entriamo dentro, troviamo subito di fronte a noi il nucleo. Ne superiamo la parete e vi entriamo; scorgiamo subito una matassa ingarbugliata. E’ qui che si trova il DNA, la lunga struttura molecolare a doppia elica, che è la matrice per stampare tutti i materiali cellulari. Il filamento che compone questa matassa comincia a sciogliersi e a mostrarci la sua intima struttura. Si tratta, lo abbiamo già visto, di una lunga scala a pioli, i cui pioli cominciano a spaccarsi a metà, mentre i due filamenti si allontanano come una cerniera lampo che si apre. Minuscole strutture simili a quelle che già compongono i due filamenti di DNA, si affollano quindi nei pressi di ciascun filamento e si preparano per unirsi, tramite appositi legami, ai pioli mozzati delle scale originarie. Sappiamo che queste minuscole strutture, dette basi, sono di quattro tipi diversi. esse si accoppiano a due a due. 

DNA in replicazione

Cioè una delle quattro basi si accoppia solo con un’altra delle rimanenti tre. Per cui i pioli mozzati di una delle due metà di DNA potrà formare solo un Dna identico a quello di partenza. Le due scale così formate si disporranno a formare dei bastoncini di varia misura, detti cromosomi, i quali si divideranno in due. I bastoncini costituenti le coppie di cromosomi  andranno a disporsi alle due estremità della cellula scivolando lungo strutture appositamente predisposte per accoglierli. Quindi intorno al groviglio di cromosomi si riorganizza il nucleo racchiuso dalla sua membrana, e, da ultimo, il corpo cellulare si strozza al centro, fino a dividersi in due cellule uguali, ognuna con il proprio nucleo. Se da una cellula se ne formeranno due, da due se ne formeranno quattro, da quattro, sedici, e così via fino alla cinquantaseiesima suddivisione. quando ormai quella cellula minuscola e invisibile, sarà diventato quell’ammasso cellulare già ben organizzato che oggi possiamo ammirare nelle ecografie dell’utero durante i primissimi giorni della gravidanza. Quell’insieme di cellule non è un ammasso informe, ma una struttura, ormai diventata macroscopica, che comincia a prendere una sua forma specifica. Terminata, infatti la fase delle semplici duplicazioni cellulari, si vanno formando da gruppi di cellule gli abbozzi dei vari organi e tessuti, che sarà diversificato a seconda del punto in cui si trovano e a seconda delle informazioni ricevute dal DNA.

121-DNA

Questo nuovo elemento può, a buon diritto, essere chiamato il motore della evoluzione; un meccanismo, cioè, in grado di far procedere nel senso di una complessità, o per lo meno diversità, sempre maggiore, in modo da creare sempre qualcosa di nuovo e di insolito. Questo qualcosa di nuovo avrebbe dovuto, poi, fare i conti con l’ambiente, il quale si sarebbe incaricato di decidere di promuovere o di bocciare le varie novità scaturite dal processo evolutivo. Cerchiamo di capire, allora, in cosa consiste questo nuovo elemento, grazie al quale le cellule e gli organismi si sono trasformati nel corso di millenni. Come abbiamo visto, ogni cellula contiene all’interno del proprio nucleo il laboratorio in cui si lavora alacremente per farla riprodurre e dare così origine a due nuovi individui. Questo succedeva fin dall’inizio a livello degli organismi unicellulari. Le cose non cambiarono quando gli organismi divennero pluricellulari e gruppi di cellule si specializzarono per i vari compiti al servizio dell’organismo intero. E’ chiaro che la capacità riproduttiva e quindi il laboratorio necessario a questa funzione, si localizzò a livello delle cellule specializzate per la riproduzione. Sappiamo già che, all’interno di questo laboratorio, esiste una catena di particolari molecole (quattro per la precisione) che si alternano e si incastrano tra loro in maniera del tutto caratteristica e particolare per ciascun individuo. 

La doppia elica del DNA

Questa catena, che si presenta sotto forma di filamento, prende il nome di Acido ribonucleico (RNA). Poichè ogni molecola si incastra perfettamente soltanto ed esclusivamente con una delle altre tre, ogni sequenza delle suddette molecole si incastrerà solo con un altro tipo di sequenza. Questi due filamenti tra loro complementari si accoppiano all’interno di una struttura a doppia elica; denominata acido desossiribonucleico DNA, questa struttura si è imposta nel corso della evoluzione grazie alla sua stabilità. Essendo unica per ciascun individuo, è come se all’interno di essa fosse contenuto una specie di progetto per la costruzione del successivo individuo. Progetto che ciascuna metà delle catene di DNA porterà con se, dettando le istruzioni per la formazione del filamento che dovrà andare ad incastrarsi con essa. Infatti, in particolari condizioni, che sono necessarie per mettere in moto il meccanismo di auto riproduzione, i deboli legami chimici che tengono uniti i due filamenti di Dna, si rompono e ciascun filamento utilizza il proprio progetto primitivo per la costruzione del filamento complementare e, quindi di un sistema identico a quello originario. Le catene attorcigliate a doppia elica, vanno in pratica a costituire delle strutture dalla grossolana forma di bastoncelli, denominate geni. Essi, in pratica, sono la sede delle informazioni necessarie per la costruzione del futuro individuo; quattro molecole, dette anche basi, accoppiate a due a due in forma di lunghe catene attorcigliate, costituiscono l’alfabeto della vita. In pratica come lunghe parole scritte con un alfabeto di quattro lettere.