Dove si parla delle regole  e delle leggi adottate per la costruzione di un organismo.

126-Regole

Ma le molecole posseggono delle braccia, tecnicamente dette legami, le quali, in caso di affinità, possono legarsi tra loro e determinare la formazione di un composto più complesso del precedente. Nel caso che i legami non abbiano tra loro affinità, non si formerà alcun composto. In quel mare il numero di tentativi delle molecole di combinarsi tra loro fu veramente enorme, e, nel caos generale, solo ad un certo punto presero a formarsi i composti giusti, funzionanti e vincenti, rispetto ai precedenti sbagliati, inutili e perdenti. Ma è stato calcolato che, affinchè si verificasse una tale concatenazione di eventi casuali utili, la natura avrebbe dovuto moltiplicare i tentativi a casaccio in un periodo di tempo fatto di un numero di anni veramente enorme. Questo numero è stato calcolato nella misura di 10 elevato a 15, e cioè un numero che possiamo scrivere con 1 seguito da 15 zeri. In pratica è un tempo centomila volte più lungo della età complessiva del nostro universo. Tutto questo tempo avrebbe dovuto essere necessario per dare origine ad un composto formato da più molecole, il quale successivamente avrebbe dovuto originare gli stadi successivi della evoluzione. Non è possibile! Se ne deduce che tutto ciò non può essere avvenuto per caso. Si intuisce la necessaria presenza di una regola o di un insieme di regole che abbiano guidato i tentativi delle molecole di combinarsi e che abbiano contribuito a limitare il numero delle combinazioni necessarie per ottenere risultati utili per il proseguimento degli stadi evolutivi. Sappiamo che il tempo occorso nei vari passaggi evolutivi è stato enorme, ma se tutto fosse stato esclusivamente frutto del caso, questo tempo sarebbe diventato, assurdamente infinito e inimmaginabile. E allora cerchiamo di capire in che modo l’ostacolo sia stato aggirato e come siano stati abbattuti i tempi del processo evolutivo.

Anche per la costruzione del vivente esiste una grammatica, come per la costruzione delle frasi

 Se io volessi scrivere una breve frase di tre o quattro parole. Ad esempio “La vita è bella”. Anche in questo caso il numero di tentativi sarebbe enorme, non quantificabile, e sarebbe...tempo perso. Ma noi sappiamo benissimo che per scrivere delle frasi non ci affidiamo al caso; esiste cioè una grammatica, cioè un insieme di leggi o regole che ci guidano nelle formazione delle frasi. Inoltre sappiamo che, dopo aver scritto una determinata lettera dell’alfabeto, la successiva dovrà essere scelta tra un limitato numero di lettere. Ad esempio, scritta la prima lettera “L” e supponendo che sia quella giusta, la seconda lettera non potrà che essere una vocale, Anzi, essendo all’inizio di frase, subito ci verrebbe in mente che potrebbe essere un articolo. Il campo di scelta si restringerebbe di molto e i tempi si accorcerebbero grazie al fatto che ci serviamo della Grammatica con le sue regole, i suoi abbinamenti obbligati, e della esperienza che abbiamo (ad esempio una volta scritta la parola “la vita è”, ci verrebbe spontaneo dire come ultima parola “bella”). Si tratta in pratica di un caso che non sceglie tra tutte le combinazioni possibili, ma solo tra quelle obbligate e permesse dalle regole della grammatica e, quindi, dalla conformazione della materia. La struttura della materia stessa obbligherebbe il caso a scegliere solo tra le combinazioni che hanno un senso.

127-Leggi

Man mano che la costruzione dell’edificio procederà, si verificherà la permanenza  o meno di quel senso attribuito alle singole combinazioni, in quanto esse  dovranno confrontarsi con tutto l’insieme. In questa maniera il tempo impiegato sarebbe più ragionevole, anche se abbastanza lungo.  Abbiamo detto prima che le molecole non sanno qual’è lo scopo di tutto quel loro agitarsi e urtarsi in continuazione; possiamo dire, però, che esse “sanno” con chi possono legarsi perché è scritto nella loro stessa intima struttura. I legami per la costruzione di composti stabili avverranno solo se permessi dalla struttura stessa delle molecole; altrimenti esse non potranno fare nemmeno il tentativo, ed eviteranno inutili perdite di tempo. Sappiamo infatti che, nel brodo primordiale, circolava una molecola cui successivamente i chimici daranno il nome di “carbonio”. Essa se ne andava in giro con le sue quattro braccia ben alzate ad acchiappare molecole di altro tipo. Dentro quell’ambiente liquido fatto di idrogeno (H) e di ossigeno (O), il carbonio (C) trovava pane per i suoi denti e riusciva ad incollare ad ogni suo braccio il braccio delle molecole di idrogeno, formando i famosi legami “CH” tipici della chimica del vivente, in quanto alla base dei composti organici. Come si vede, già il primo gradino della scala evolutiva verso la costruzione del vivente, è caratterizzato dalla formazione di un composto obbligato e determinato dalla struttura stessa delle molecole in gioco. Anche in seguito vi saranno dei passaggi casuali, ma non troppo, che determineranno le future tappe di questo processo. 

Rappresentazione del cosiddetto ciclo del carbonio

Da tutto ciò se ne deduce che l’unico modo per abbattere i tempi necessari alle molecole per combinarsi, e quindi anche alle cellule di fare altrettanto nella determinazione di quelle trasformazioni che sono alla base del percorso evolutivo, sarà quello di ammettere che le combinazioni siano avvenute non per puro e semplice caso, ma seguendo delle regole, delle leggi scritte nel cuore stesso della materia. Oggi queste leggi sono universalmente conosciute e accettate e fanno parte di quelle scienze, come la fisica e la chimica, con le quali si è riusciti a dare spiegazioni esaurienti a tutto ciò che ci circonda, sia nel tempo che nello spazio. Queste leggi sono insite alla materia e sono nate con essa, la pervadono e ne determinano le sue trasformazioni. Bisogna tener presente che l’obbedienza a queste leggi non è solo prerogativa della materia animata e vitale in continua trasformazione verso stadi sempre più complessi. anche la materia inanimata, che tuttavia è abbastanza viva al suo interno, e, nel corso di interminabili ere geologiche, ha subito notevoli trasformazioni  ha obbedito e obbedisce a leggi ben precise. Inoltre tutta la storia dell’universo, dal big bang in poi, in ogni porzione di spazio da esso occupato nel corso della sua espansione, e in ogni tempo, passato presente e futuro, è pervasa da leggi che ne hanno determinato e ne determinano la evoluzione cosmica. Non c’è angolo buio dell’universo in galassie remote, in cui non siano valide quelle stesse leggi che pervadono l’aria stessa che respiriamo noi su questa piccolo pianeta.

128-Carpentiere

Ci sarà un punto dell’embrione in cui una cellula e le sue vicine avranno il compito di formare il tessuto muscolare, per cui cominceranno a suddividersi e a proliferare in tal senso; è il momento in cui tutte le cellule prenderanno ad evolvere verso la direzione per la quale sono destinate dalle informazioni contenute nel DNA. Quindi alcune cellule diventeranno pelle, altre ossa, altre ancora sistema nervoso. Questo processo di auto costruzione dell’embrione porterà, in definitiva ad un prodotto finito di cui conosciamo la forma e la struttura: quel neonato che, salvo piccoli particolari, ha sempre la stessa struttura. Anche questo è scritto nel DNA, e fa in modo che da un uomo nasca sempre un uomo e da un elefante nasca sempre un elefante. Le cellule che lavorano auto strutturandosi in embrione e quindi in neonato, hanno tutte la memoria  che il loro lavoro dovrà portare al prodotto finito scritto negli archivi del DNA. Così, per ritocchi successivi, e con le informazioni del DNA, la costruzione cellulare si auto modella tenendo conto di ciò che avviene intorno e adattandosi in modo flessibile ai segnali chimici e genetici. E’ in questa fase, quando le cellule sono ancora poco stabili e si lasciano influenzare da diversi fattori, che la costruzione dell’individuo è estremamente modificabile. E’ in questa fase che una mutazione può provocare dei cambiamenti, dando una informazione diversa da quella contenuta in tutte le altre cellule uovo che hanno dato origine agli altri individui di quella specie. E’ come se dei muratori e carpentieri stessero lavorando per costruire un edificio che, fino ad allora è esistito solo nella mente del progettista e nelle sue piante, sezioni e prospetti, dando forma alle strutture portanti con un occhio alle carte ed uno al manufatto in crescita. Se inavvertitamente un carpentiere si distraesse e sbagliasse la forma di un pilastro o di un solaio, il prodotto finito avrebbe caratteristiche diverse da quelle descritte nel progetto. Per poter modificare in maniera irreversibile il progetto, però, sarà necessario che l’errore si verifichi in questa fase. Un errore durante la costruzione dei tramezzi e, più in là, durante la esecuzione degli impianti, sarà ininfluente ai fini dell’assetto e dell’aspetto generale, in quanto non concernono la struttura dell’edificio. In quel perfetto edificio che è il nostro organismo, dove le cellule sono i mattoni costitutivi, e dove, a sua volta, la cellula è costituita da elementi microscopici come le molecole, a loro volta costituite da atomi, tutto deve essere perfetto, se si vuole che la costruzione funzioni. 

Invisibili carpentieri provvedono a costruire l'organismo umano.

Pur tuttavia la distrazione di qualche carpentiere potrà causare delle variazioni nel prodotto finito. Se questo accade, appunto, quando è in costruzione la struttura del prodotto finito, e cioè del neonato, la mutazione farà sentire la sua presenza determinando quei piccoli cambiamenti nella futura esistenza di quel neonato. E’ sufficiente che una base sia sostituita da un’altra  perchè venga cambiato il risultato finale. Una copia sbagliata e cioè una lettura sbagliata del progetto da parte del carpentiere, oppure una semplice distrazione, possono provocare degli errori di trascrizione e, quindi, di costruzione.

129-Manhattan

Non sempre, comunque, gli errori sono importanti, a volte possono venire corretti, a volte si ripercuotono sulla costruzione dell’edificio, spesso comportano variazioni minime, qualche volta, invece, comportano l’insorgenza di una malattia o di una menomazione, a volte ci può essere una maggiore  resistenza verso particolari malattie. Moltissime mutazioni sono la causa di variazioni ininfluenti sulla struttura dell’organismo, ma possono in futuro riuscire utili, in seguito a qualche richiesta particolare da parte dell’ambiente. Se pensiamo alla estrema complessità della macchina vivente, da un semplice insetto all’uomo, immaginiamo quante debbano essere le informazioni necessarie per mettere su una tale costruzione. Il capitolato per la costruzione di un grattacielo di Manhattan impallidirebbe di fronte alla voluminosa enciclopedia  necessaria per contenere tutte le istruzioni utili alla costruzione del vivente. 

Il capitolato di questo grattacielo impallidisce di fronte a quello di un organismo umano.

Si sono contati infatti dodici miliardi di basi disposte per tutta la lunghezza delle due doppie eliche del DNA della cellula risultante dalla fecondazione dell’uovo con lo spermatozoo. Ciascuna doppia elica è contenuta  in  ciascuno dei ventitre cromosomi della madre, che si andranno ad unire ai ventitre cromosomi provenienti dal padre. Tutti insieme andranno a costituire i grossi volumi della enciclopedia contenente le istruzioni per la costruzione del vivente. Questa  enciclopedia contiene una infinità di informazioni. Senza uscire dalla metafora possiamo dire: Il genoma, cioè l’enciclopedia, contiene 23 cromosomi, ossia i capitoli. Ciascun capitolo contiene tra i 48 e i 250 milioni di lettere (cioè i nucleotidi A,C,G,T) senza spazi che le separino. I nucleotidi vengono denominati con i nomi adenina, timina, citosina, guanina. La lor disposizione lineare prende il nome di sequenza. Un esempio di sequenza potrebbe pertanto essere ATC-TCC-CAG-TTA-GCT. Il numero totale di lettere del libro ammonta a oltre 3,2 miliardi. Questo libro è contenuto nel nucleo della cellula. Ciascuna cellula dell'organismo contiene almeno una copia del libro nella sua interezza. Nel genoma risiedono le sequenze dei suddetti nucleotidi che non sembrano avere apparentemente una funzione, il cosiddetto DNA spazzatura, e le sequenze fossili che si sono inserite nel nostro genoma milioni di anni fa ma senza assolvere alcun compito Vi sono poi i geni, cioè le sequenze in cui risiede l’informazione genetica per la sintesi delle proteine, che stabiliscono le caratteristiche peculiari di ogni individuo. Si stima che nel genoma umano siano presenti circa 50000 geni. A ogni tripletta di nucleotidi corrisponde una determinata informazione per la sintesi delle proteine, i macchinari che eseguono tutte le funzioni fondamentali delle cellule. Se una di queste lettere cambia, subisce cioè una mutazione, l’informazione genetica può risultare alterata e le proteine potrebbero non venire più prodotte in modo funzionale causando lo sviluppo di una malattia genetica.

Dove si parla di mutazioni e ambiente  fino a risolvere il famoso enigma dell'uovo e della gallina

122-Mutazione

Il numero delle combinazioni delle sequenze molecolari all’interno del DNA è certamente enorme, ma non infinito, e ciò è contrario al fatto che sulla terra esiste una varietà infinita di forme viventi e di individui. Ciò è dovuto all’intervento di quel famoso elemento che ha permesso agli individui, di concerto con l’ambiente, di continuare a vivere su questa terra e di popolarla con la propria discendenza. Quello che, in effetti è avvenuto, nel perfetto meccanismo di lettura del filamento sdoppiato del DNA primitivo, e nella formazione di un nuovo filamento da accoppiare ad esso, è un errore; uno sbaglio che determina la creazione di un filamento un tantino diverso dal precedente. Di conseguenza ci saranno delle informazioni non perfettamente identiche a quelle del DNA primitivo, e anche la costruzione del nuovo essere presenterà delle variazioni. Variazioni che potranno essere minime o anche enormi, a seconda del tipo di errore. In pratica è un meccanismo perfetto che si inceppa e permette la formazione di qualcosa di diverso da quello che invece era destinato a produrre. Ma è proprio grazie al fatto che la perfezione non è di questo mondo, se per miliardi di anni la vita ha proliferato, ed ancora per molto procederà nel suo cammino. 

una mutazione in quel punto particolare comporta la nascita di qualcosa di diverso

Il termine tecnico di quello che noi chiamiamo errore è mutazione, ed in realtà, più che di errore si tratta di un cambiamento, una variazione. Dal punto di vista del DNA e quindi dell’individuo originario, una variazione che determina la nascita di qualcosa di diverso, può essere considerata un errore, ma dal punto di vista della vita, che comunque ha bisogno di progredire, le variazioni, i cambiamenti, sono comunque da considerare ben venuti ed auspicabili. Una variazione a livello molecolare, caratterizzata dalla immissione in sequenza di una molecola al posto di un’altra, o da una inversione di molecole, o dalla formazione di nuovi legami chimici, può in effetti determinare una variazione del corredo genetico della cellula o dell’individuo, determina, ad esempio, una vista più acuta, o un colore diverso dei capelli o della pelle, o una digestione più lenta. Non è detto, però che ciò sia svantaggioso per la nuova cellula o per il nuovo individuo. Alcune volte, anzi la variazione si rivela più utile e il nuovo individuo potrà adattarsi meglio all’ambiente, proprio grazie a quella piccola differenza. Ecco perchè non parliamo di errore; in quanto tutto è relativo allo scopo che si vuole raggiungere. Quello che all’inizio poteva sembrare un errore di copia, in effetti è tornato utile al nuovo individuo, che l’ha utilizzato per adattarsi meglio all’ambiente in cui vive. L’ambiente pertanto decide quale tra i prodotti delle piccole o grandi trasformazioni che avvengono nel corso delle replicazioni, debba o meno proseguire il suo cammino trasferendo il proprio patrimonio genetico ai figli. Grazie a quella mutazione, la popolazione futura presenterà quella caratteristica innovativa determinata da quell’errore di trascrizione del DNA.

123-Replicazione

Il numero delle combinazioni delle sequenze  molecolari all’interno del DNA è certamente enorme, ma non infinito, e ciò è contrario al fatto che sulla terra esiste una varietà infinita di forme viventi e di individui. Ciò è dovuto all’intervento di quel famoso elemento che ha permesso agli individui, di concerto con l’ambiente, di continuare a vivere su questa terra e di popolarla con la propria discendenza. Quello che, in effetti è avvenuto, nel perfetto meccanismo di lettura del filamento sdoppiato del DNA primitivo, e nella formazione di un nuovo filamento da accoppiare ad esso, è un errore; uno sbaglio che determina la creazione di un filamento un tantino diverso dal precedente. Di conseguenza ci saranno delle informazioni non perfettamente identiche a quelle del DNA primitivo, e anche la costruzione del nuovo essere presenterà delle variazioni. Variazioni che potranno essere minime o anche enormi, a seconda del tipo di errore. In pratica è un meccanismo perfetto che si inceppa e permette la formazione di qualcosa di diverso da quello che invece era destinato a produrre. Ma è proprio grazie al fatto che la perfezione non è di questo mondo, se per miliardi di anni la vita ha proliferato, ed ancora per molto procederà nel suo cammino. Il termine tecnico di quello che noi chiamiamo errore è mutazione, ed in realtà, più che di errore si tratta di un cambiamento, una variazione. Dal punto di vista del DNA e quindi dell’individuo originario, una variazione che determina la nascita di qualcosa di diverso, può essere considerata un errore, ma dal punto di vista della vita, che comunque ha bisogno di progredire, le variazioni, i cambiamenti, sono comunque da considerare ben venuti ed auspicabili.

molte persone devono i loro riccioli biondi a una minuscola mutazione genetica

 Una variazione a livello molecolare, caratterizzata dalla immissione in sequenza di una molecola al posto di un’altra, o da una inversione di molecole, o dalla formazione di nuovi legami chimici, può in effetti determinare una variazione del corredo genetico della cellula o dell’individuo, determina, ad esempio, una vista più acuta, o un colore diverso dei capelli o della pelle, o una digestione più lenta. Non è detto, però che ciò sia svantaggioso per la nuova cellula o per il nuovo individuo. Alcune volte, anzi la variazione si rivela più utile e il nuovo individuo potrà adattarsi meglio all’ambiente, proprio grazie a quella piccola differenza. Ecco perchè non parliamo di errore; in quanto tutto è relativo allo scopo che si vuole raggiungere. Quello che all’inizio poteva sembrare un errore di copia, in effetti è tornato utile al nuovo individuo, che l’ha utilizzato per adattarsi meglio all’ambiente in cui vive. L’ambiente pertanto decide quale tra i prodotti delle piccole o grandi trasformazioni che avvengono nel corso delle replicazioni, debba o meno proseguire il suo cammino trasferendo il proprio patrimonio genetico ai figli. Grazie a quella mutazione, la popolazione futura presenterà quella caratteristica innovativa determinata da quell’errore di trascrizione del DNA.

124-Esame

E’ come se l’ambiente sottoponesse a un continuo esame le copie derivanti dalle replicazioni e decidesse quali siano degne di proseguire il loro cammino e quali debbano restare al palo. Supponiamo infatti che altri individui, figli sempre dello stesso originale, siano delle copie perfette, prive cioè di quella mutazione che solo uno dei fratelli possiede; se quella variazione viene riconosciuta utile dall’ambiente (perchè magari nel frattempo ha subito delle trasformazioni rispetto al passato), il futuro sarà popolato dai discendenti di quella copia “sbagliata” ma fortunata. Mentre i discendenti delle copie perfettamente identiche, e quindi “giuste” saranno, in effetti, bocciate dall’ambiente e destinate alla estinzione in quanto non più adatte ad esso. Per inciso sia detto che molto spesso (il più delle volte) alcune copie la cui riproduzione risulta errata perchè diversa dall’originale, sono considerate effettivamente sbagliate anche dall’ambiente. Al quale non riescono ad adattarsi perfettamente a causa di quel difetto di copia. Il risultato di questa difficoltà di adattamento sarà un rifiuto, una bocciatura del nuovo essere con la mutazione sfavorevole la cui stirpe non sarà considerata degna di popolare la terra.

la mutazione può essere accettata o meno dall'ambiente in cui vive l'animale

 Altre copie “sbagliate” ma più fortunate verranno in futuro, e così, di cambiamento in cambiamento, la cellula prima, l’animale poi, si adatterà progressivamente all’ambiente che muta continuamente favorendo la nascita di questa o di quella nuova forma di vita, e le graduali trasformazioni nell’ambito di ciascuna forma. Per questo motivo mi sembra riduttivo, se non addirittura blasfemo parlare di errori di copia o di sbagli nella replicazione. In effetti era l’unico sistema che potesse consentire il fluire della vita verso una complessità sempre maggiore. Una lieve imperfezione in un meccanismo altamente perfetto consente quei graduali cambiamenti che sono alla base delle grandi trasformazioni e delle enormi diversità esistenti tra individuo e individuo, tra specie e specie. Ripeto, mi sembra blasfemo considerare frutto di uno sbaglio, o ancor di più di una serie di errori e di eventi casuali, un così stupefacente fenomeno come la vita, pervenuto, nel corso di quattro miliardi di anni, ad un sia pure provvisorio traguardo costituito da un essere perfetto quale è l’uomo. E’ più giusto dire che nel corso dei millenni si è verificata una somma di modificazioni che permetteva a ciascun essere vivente di affrontare la competizione di fronte ad un esaminatore, l’ambiente, in continua e lenta trasformazione. Le continue mutazioni premiate dall’ambiente, in definitiva hanno portato quelle cellule primitive a diventare le cellule che oggi compongono animali e individui.

125-La gallina

In pratica un bambino che nasce oggi ha circa quattro miliardi di anni; le sue cellule, anche se molto diverse da quelle primitive, provengono da esse. I suoi cromosomi si sono via via modificati, attraverso continue mutazioni, ma in realtà sono i legittimi discendenti dei cromosomi originari. Il messaggio genetico di cui essi sono portatori si è andato alterando per strada, dando luogo a cellule sempre più diverse da quelle di origine. E’ come se in un ritratto noi modificassimo, piano piano, alcuni dettagli. Prima la bocca, poi il naso, poi i capelli, poi gli occhi. Dopo un po’ il ritratto diventa totalmente diverso, irriconoscibile. Mi sembra di ricordare quel gioco che facevamo da ragazzini che si chiamava “il telefono” durante il quale uno dei compagni cominciava  dicendo una parola nell’orecchio del compagno che gli sedeva accanto, senza farsi ascoltare dagli altri; a sua volta il secondo compagno riferiva la parola che aveva ascoltato nell’orecchio di un terzo compagno e così via, il più veloce possibile. Era naturale che, se si rispettava una certa velocità nel passare parola, la parola originaria subiva delle trasformazioni ed alla fine era totalmente diversa da quella di partenza. Ma, per venire ad un esempio strettamente legato al nostro argomento, prendiamo una gallina. Se si va indietro nel tempo e si modificano poco alla volta i dettagli (non solo della fisionomia, ma degli organi interni, della pelle, del metabolismo, della biochimica) ad un certo punto l’antenato della gallina  finisce per assomigliare sempre più ad un rettile. E ad un certo punto ci si rende conto che è un rettile.

Chi è nato prima l'uovo o la gallina?

 Questo infatti lo abbiamo letto in un capitolo di questa storia; ed abbiamo anche letto che, sempre andando a ritroso nel tempo, i rettili, prima di essere tali, erano anfibi e prima ancora pesci, creature marine dalla forma e dalla grandezza molto variabile, e prima ancora forme di vita, via via sempre più semplici, fino a passare da semplici esseri pluricellulari  a forme di vita composte da una sola cellula e alle protocellule. Vediamo quindi che la nostra gallina, in effetti, non è figlia del classico uovo ma di qualcosa che sta molto più al di la nel tempo. Parliamo, di tempi incredibilmente lunghi che sfuggono quasi alla nostra capacità di immaginazione, ma ciò giustifica ampiamente la nascita di forme di vita così diverse e la enorme varietà oggi esistente. In definitiva quindi si può dire che tutti gli esseri appartenenti a ciascuna forma vivente esistita in passato ed esistente oggi, deve essere considerata figlia di quelle primissime protocellule che hanno popolato il mare primordiale. Ma perchè tutto ciò è avvenuto? La strada che dalle primissime protocellule ha portato all’uomo era l’unica possibile? Sarebbe stato possibile che le originarie forme viventi si evolvessero in maniera diversa da quella in cui si sono effettivamente evolute? Se c’era la possibilità di percorrere altre strade, perchè proprio questa? Si tratta di capire qual’è il segreto dell’esistenza di un meccanismo così perfetto, le motivazioni intime che hanno consentito alla vita, una volta sgorgata dai meandri della materia, di procedere verso tappe sempre più complesse.

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.

114- Perdita di massa

La massa, secondo Einstein si trasformava in energia dopo essere stata moltiplicata, non per la velocità della luce pura e semplice, che già di per sè è un valore elevato, ma addirittura per il suo quadrato e cioè un numero enorme. Questo voleva dire che m di massa dopo la moltiplicazione con c due (velocità della luce al quadrato) era il valore, enorme, della energia prodotta. E voleva dire insomma che bastava una minima quantità di massa, anche infinitesimamente piccola come un semplice protone per ottenere un valore di energia veramente enorme, infatti questa minima quantità di massa andava moltiplicata per 1.166.400 bilioni. La spiegazione di questa differenza astronomica tra massa ed energia ci è data da alcuni esempi di trasformazione dell’una nell’altra. Se noi potessimo prendere un pezzo qualsiasi di materia  e metterlo in una fornace in modo da sottoporlo a riscaldamento, avremmo ovviamente come risultato quello di riscaldarlo e ormai sappiamo che quando un corpo si riscalda le sue molecole i suoi atomi cominciano a muoversi con sempre maggiore rapidità, man mano che la temperatura aumenta. Ovviamente noi non possiamo raggiungere temperature troppo elevate, ma per esempio nelle stelle dove le temperature come già abbiamo visto sono di centomila gradi, è ovvio che i movimenti di questi atomi diventano prossimi a quelli della luce, se non uguali. In preda a questi movimenti così veloci, essi cozzeranno spesso tra loro con inaudita violenza fino a rompersi e a combinarsi dando luogo ad atomi di altri elementi. Nel conteggio dei protoni, e cioè della massa degli atomi nuovi appena formati e di quelli degli atomi originari, come già detto, qualche cosa non va, perché una parte piccolissima di massa nella reazione è andata persa. Ma non si è dissolta, semplicemente si è trasformata in energia. E in quantità enorme, come ha dimostrato Einstein. 

questo succede quando una piccola quantità di massa si trasforma in una grande quantità di energia

Dunque nelle stelle si verifica grazie a questi processi di fusione, la perdita di protoni, cioè di massa che viene emessa sotto forma di energia. Ma, fino ad ora, abbiamo ragionato in termini ultramicroscopici e ci sembra irrisoria la perdita di una massa equivalente a due protoni, per ogni atomo che si trasforma, Ma, all’interno delle stelle, la massa perduta non è piccola, anzi è enorme. E’ stato calcolato che, ogni secondo, cinquecento novantasette milioni di tonnellate di idrogeno si fondono formando cinquecento novantatre milioni di tonnellate di elio. Questo vuol dire che la differenza, cioè quattro milioni di tonnellate di massa nucleare si trasformano in energia che viene liberata sotto forma di calore di luce, e di radiazioni. Questo appunto in un solo secondo. E in un solo secondo sarà enorme la energia liberata all’esterno.

115-Il buco e la luce

A causa di tutta questa massa persa ogni secondo all’interno delle stelle, in miliardi e miliardi di anni le stelle hanno perso considerevoli volumi della loro massa interna. E questo solo per la trasformazione di idrogeno in elio. Ma la storia delle fusioni continuerà ancora per molto grazie alla temperatura elevatissima. E così l’elio fonderà per dare origine ad atomi di carbonio, e poi ad atomi di ossigeno, azoto, magnesio, silicio, calcio e a tutti gli altri elementi costituenti la materia. Una volta arrivati al ferro però, la catena si interrompe, perché il ferro per fondere richiede energia e non la sprigiona come è successo fino ad ora. Ad ogni passaggio da un elemento all’altro c’è perdita di massa, con emissione di energia. Per cui è come se all’interno della stella si formasse un buco sempre più ampio. Vedremo questo a cosa porterà. Per ora diciamo due parole su un altro fenomeno che avviene all’interno delle stelle grazie ai movimenti frenetici degli atomi. Infatti, oltre alla formazione dei vari elementi conosciuti in natura, all’interno delle stelle avviene anche qualche altra cosa che è responsabile della emissione della luce e che è dovuta al movimento furioso cui sono sottoposti gli atomi di Idrogeno all’interno della stella. In queste condizioni estreme, infatti, come in un vero e proprio inferno, gli atomi di idrogeno, acquistando energia, perdono il loro unico elettrone che, normalmente, in fase di quiete, gira intorno al nucleo dentro la sua orbita casuale. Rimangono per così dire i nuclei di idrogeno nudi, o forse è meglio dire calvi, cioè senza la chioma o la parrucca (formata in questo caso da un solo elettrone) che li ricopriva. Ma poichè gli elettroni tendono a ritornare al loro posto, cioè sulle proprie orbite, avviene quella lotta continua per cui gli elettroni, assorbendo energia da quel calore, volano via e subito dopo ritornano al loro posto cedendo sotto forma di luce l’energia precedentemente assorbita. Naturalmente questo processo negli atomi degli altri elementi, è ancora più complesso. Infatti, in quelli con due o più strati di elettroni, c’è un frenetico spostamento di ciascun elettrone dallo strato inferiore allo strato superiore e di quelli dello strato superiore verso l’esterno, salvo poi l’immediato ritorno nella posizione originaria con emissione di energia luminosa. La stella quindi emette luce oltre ad energia. 

E' così che si accende la luce

Ma torniamo al buco che con la continua perdita di massa si viene a creare all’interno della stella. Questo buco è il responsabile del collasso della stella. Cioè, fino a che esiste un equilibrio tra le reazioni nucleari sopra descritte che tenderebbero a far esplodere la stella e il peso di quella enorme massa di atomi degli strati esterni su quelli interni, la stella continuerà a brillare, e questo succede per miliardi di anni. Quando questo equilibrio si rompe la stella scoppia lanciando tutto intorno materiale incandescente e pezzi di materia formata dagli atomi degli elementi pesanti fino ad allora creatisi con i processi di fusione.

116-Esplosioni

E’ un po’ come il coperchio di una pentola a pressione che favorisce l’aumento della temperatura all’interno, ma che impedisce con la sua tenuta, che la pentola  esploda. Così, una volta saltato il coperchio, tutto il contenuto di atomi dall’Idrogeno fino a i metalli più pesanti viene proiettato lontano in tutte le direzioni. Ed è proprio grazie a questa enorme liberazione di energia che si formano gli elementi più pesanti del ferro come il piombo, l’oro e l’uranio. Molte di quelle stelle che di notte vediamo brillare come puntini luminosi, altro non sono che supernovae dove sta avvenendo quel processo di fusione nucleare testè descritto. Una volta la supernova era fatta di solo idrogeno poi con l’ulteriore aumento della temperatura si cominciarono a formare gli altri elementi con delle reazioni che prevedevano la perdita di grandi quantità di massa. Essa veniva eliminata sottoforma di energia e col tempo la massa eliminata comportava la formazione di un buco all’interno della stella, da cui la esplosione finale e la proiezione dei detriti tutto intorno. Quattro miliardi e mezzo di anni fa alla periferia di una delle infinite galassie dell’universo successe una cosa del genere e si formò il sistema solare. 

Ma queste esplosioni sono più frequenti di quanto si pensi. Pare che ogni secolo ne esploda una e qualcuno, su questa terra, ha anche osservato queste esplosioni, che non sono state frequenti, ma nemmeno tanto rare. Dalle notizie che ci sono pervenute sembra che bagliori dovuti all’esplosione di Supernove ci siano stati negli anni 1006, 1054, 1181, 1572, 1604, 1987. Queste naturalmente sono quelle che dal nostro punto di osservazione, la Terra, si sono potute vedere, ma in effetti l’universo è così grande che di supernove che esplodono ce ne sarebbero un numero enorme. Quello che infatti noi vediamo dalla terra, durante una notte stellata in aperta campagna senza fonti luminose è una porzione molto limitata dell’Universo.  Sembra infatti che in condizioni di buona visibilità, una persona con la vista buona non riesca a vedere più di  qualche migliaio di stelle per volta. Solo alcuni potenti telescopi riescono ad andare lontano ed a vedere nelle profondità dello spazio. E andare lontano nello spazio significa andare lontano anche nel tempo. Se io oggi osservo con un telescopio una stella lontana ad esempio cento milioni di anni, la osservo come era cento milioni di anni fa e non come è oggi. E’ovvio che la distanza più lunga di osservazione è quella di  quindici venti miliardi di anni. Oltre questa distanza non possiamo andare, infatti questa osservazione ci permetterebbe di vedere addirittura il Big Bang e cioè i primi momenti della formazione dell’universo. Sarebbe come tornare indietro nel tempo, fino a quella singolarità puntiforme che era l’universo di là da venire. Se proprio non è possibile andare oltre, almeno per noi, il desiderio è appunto quello di andare a scrutare dentro questo minuscolo germe iniziale, il seme che contiene le informazioni per la costruzione dell’universo futuro.

117-Novità

Oggi l’uomo, l’essere più intelligente della terra, è riuscito a dare un senso, un significato alla sua esistenza, a scoprire cioè come si sia giunti, in seguito al big bang alla nascita della vita su questa piccola sfera di roccia che gira da miliardi di anni intorno al sole alla periferia di una delle tante galassie dell’universo. Ma ha fatto ben altro. Da un paio di secoli ha cominciato a penetrare anche i segreti dal evoluzione della vita che qui sulla terra ha portato alla nascita stessa dell’uomo. Oggi infatti, con una teoria che spiega il meccanismo evolutivo tramite la selezione naturale, l’uomo è riuscito a dare un significato ed una spiegazione logica ai cambiamenti avvenuti nel corso dei millenni e al susseguirsi sulla Terra delle forme di vita sempre più complesse. Siamo di fronte, è vero, ad una teoria, e forse mai sarà possibile verificarne con metodo scientifico la veridicità, nè sarà possibile riprodurla in laboratorio, data la lunghezza dei tempi necessari per il verificarsi degli eventi, ma è l’unica in grado di dare, fino ad adesso, delle risposte esaurienti ai vari quesiti che ci poniamo, a proposito della vita e della nostra esistenza. Nata da una geniale intuizione del naturalista Charles Darwin, e poi ripresa successivamente da altri scienziati che l’hanno ritenuta unica per spiegare in maniera soddisfacente i vari passaggi evolutivi del fenomeno vita, questa teoria ormai è universalmente accettata; e nulla toglie nemmeno all’idea di un Dio che, dopo l’atto della creazione abbia seguito passo passo il processo evolutivo guidandolo verso forme sempre più complesse ed evolute, delle quali l’uomo oggi sarebbe solo una tappa intermedia. La teoria nasce dalla osservazione della stretta relazione e inter dipendenza esistente tra ambiente ed esseri viventi. Questa influenza dell’ambiente sugli esseri viventi fu esercitata a qualsiasi stadio della vita. Qualsiasi livello di complessità degli esseri viventi si è trovato in passato, e si troverà in futuro, a dover fare i conti con l’ambiente che ne ha determinato i cambiamenti e le trasformazioni.

Questo è un tipo di evoluzione che fa solo sorridere.

 Tutto cominciò nel mare primordiale, quando si formò la prima cellula vivente, dotata, cioè, della insolita proprietà di dividersi e di replicarsi per dare origine a dei nuovi esseri, copie di se stessa. se si considera che tutto ciò che esisteva prima era solo materia inerte, fatta, cioè, di elementi che, pur con il loro intimo meccanismo in continuo movimento, erano immobili e privi di energia vitale. La novità caratterizzata dalla capacità riproduttiva di quelle cellule così ingegnosamente strutturate, costituì un elemento altamente innovativo e fu, senz’altro un processo rivoluzionario. Ma a ben poco sarebbe servita, comunque, quella capacità, se non fosse intervenuto un nuovo elemento capace di indurre le necessarie trasformazioni della materia, e di dare, quindi, un significato alle sue rivoluzionarie capacità. Se questo nuovo elemento non fosse intervenuto, ancora oggi, cioè a distanza di tanti miliardi di anni, avremmo sempre e soltanto cellule, ognuna uguale all’altra, e niente altro.

PS:
Ora una piccola precisazione, visto che quello che vado pubblicando sono cose scritte ormai da qualche anno. E questo a riprova del fatto che nella scienza nulla è fisso e valido per sempre. tutto è sempre suscettibile di cambiamento. Oggi non è più vero che l'evoluzione non possa essere dimostrata in laboratorio. Come riporta il matematico Odifreddi sul suo sito uno scienziato ha riprodotto in laboratorio l'evoluzione di un particolare ceppo di batteri fin dal 1988 da allora si sono susseguite circa 50mika generazioni. In sintesi ecco quello che è successo       L’esperimento Nel 1988 Richard Lenski ha iniziato 12 colture di un ceppo di Escherichia coli (i colibatteri che vivono nell’intestino umano), osservandoli generazione dopo generazione per 20 anni e documentando i cambiamenti avvenuti. Si nutrivano grandi aspettative da questo lungo esperimento perché si diceva appunto che, per ovvi limiti di tempo, l’evoluzione non può essere osservata direttamente, mentre così si sono potute osservare in laboratorio più di 44.000 generazioni di batteri, che equivalgono a circa un milione di anni per la popolazione umana.I risultati I batteri sono stati coltivati in un terreno che conteneva un po’ di glucosio e molto citrato, perciò una volta esaurito il glucosio, i batteri avrebbero continuato a crescere solo utilizzando il citrato. Siccome i colibatteri in condizioni aerobiche (presenza di ossigeno) non sono in grado di utilizzare il citrato, avrebbero potuto continuare la crescita solo sviluppando tale capacità. Dopo 31.500 generazioni è finalmente comparsa una nuova caratteristica: una parte dei batteri aveva acquisito la capacità di utilizzare il citrato.  In sintesi una opacizzazione della provetta aveva svelato l'acquisizione di questa nuova capacità. E' la prova che la vita ha la capacità di trasformarsi se vuole progredire, e che così ha fatto per miliardi di anni.

Dove si parla di luce, di suono e di quello che è successo nelle supernovae

110-Decibel

Il suono è provocato inizialmente da una perturbazione, essenzialmente esso è una vibrazione. Una vibrazione alla quale vengono sottoposte le molecole della sostanza che viene attraversata dagli effetti di questa perturbazione. E gli effetti di queste vibrazioni procedono ad una certa velocità, come un susseguirsi di pressioni e depressioni. Questa velocità di propagazione non è mai la stessa, ma cambia e dipende dalla densità del mezzo che deve attraversare. Vedremo infatti che un mezzo solido e compatto viene attraversato più velocemente rispetto ad un mezzo liquido, come l’acqua ad esempio, ed ancor più rispetto ad un ambiente gassoso come l’aria. Si capisce che nel cosmo la sua velocità è minima, e ben presto la sua spinta iniziale si esaurisce. Immaginiamo ora quella iniziale perturbazione che ha provocato, venti miliardi di anni fa, una colossale vibrazione molecolare capace di diffondersi dappertutto e che ancora si ripete là dove vi sono  altre sorgenti sonore disperse per il cosmo e che sono figlie di quella prima immane sorgente perturbatoria. Una diffusione che ha seguito e che continua a seguire delle regole ben precise, proprio come la luce ed il calore, delle regole che sono esclusivamente proprie e sono le stesse in ogni angolo dell’universo.

 Così, questo rumore se ne và a spasso per gli spazi immensi, ma, come abbiamo detto, alla pari del  calore, si disperde subito, e tutto ritorna silenzio, o quasi. Solo la luce riesce ad andare più lontana. Eppure il suono, anzi il rumore per eccellenza, quello emesso venti miliardi di anni fa, miliardo più miliardo meno, dall’ormai famoso big bang, è stato così imponente che ancora oggi può essere ascoltato con strumenti particolari, sotto forma di una radiazione di fondo che pervade tutto l’universo. C’è chi ha valutato l’intensità reale di questo suono primordiale in alcuni miliardi di miliardi di decibel. Il decibel è la misurazione della intensità del suono cioè serve per distinguere un suono forte da uno debole e dipende dalla ampiezza dell’onda sonora. Se disegniamo un’onda con i suoi picchi superiori ed inferiori ad una certa distanza e poi ne disegniamo un’altra con i picchi più distanti tra loro, possiamo dire che la seconda è più ampia della prima, quindi essa rappresenta un suono più forte, ha più decibel. Per fare degli esempi di suoni o rumori più o meno forti con onde più o meno ampie: le onde del mare emettono un suono che è di quaranta decibel, la musica rock, di cento decibel. Oltre i centoventi decibel c’è la soglia del dolore, cioè suoni più forti che vanno oltre quella soglia, ci provocherebbero dolore. I  decibel che dobbiamo sopportare nelle nostre città, specie le più grandi e trafficate, sono nell’ordine di sessanta, settanta e più. Tra i novanta e i centoventi ci sono il rumore della sirena, di un martello pneumatico e le casse acustiche della discoteca a tutto volume. Comunque, così come succede per la visione della luce, anche per l’ascolto del suono noi esseri umani siamo un poco handicappati. Non riusciamo cioè ad ascoltare tutti i suoni che ci sono intorno a noi con le nostre orecchie.

111-Tuono e lampo

Dunque abbiamo visto che il suono è essenzialmente una vibrazione. E allora immaginiamo un elastico teso  o la corda di una chitarra che vibrando emette un suono. Con la sua vibrazione vibra anche tutta l’aria, cioè le molecole dell’aria che ci sono intorno. Ma la vibrazione non è altro che una serie di oscillazioni ed è rappresentata dalle onde che abbiamo disegnato. Il numero delle vibrazioni complete che avvengono in un secondo ci da la frequenza. Ora più le onde sono strette, maggiore è la frequenza, più sono larghe, minore è la frequenza. E la frequenza si misura in Hertz. I limiti per il nostro orecchio sono compresi tra venti e venti mila Hertz. Tutti i suoni più frequenti oltre i ventimila, detti ultrasuoni, e quelli meno frequenti al di sotto di venti, detti infrasuoni, da noi non sono udibili. Il suono non è come la luce, si propaga nei solidi, nei liquidi e nei gas, e in ciascuna sostanza ha una velocità diversa. Anzitutto nell’aria, viaggia ad una velocità di trecento quarantaquattro metri al secondo, una velocità cioè ben diversa e molto al di sotto di quella della luce, che, invece viaggia a circa trecentomila chilometri al secondo. 

Un esempio classico, che ci fa capire la differenza tra la velocità della luce e quella del suono, ci è dato  da quello che succede durante un temporale. Il tuono e il fulmine o lampo non sono altro che l’espressione sonora e visiva di un unico evento. Cioè in effetti non è altro che una scintilla che avviene tra il cielo e la terra, quando il cielo è così gonfio di nubi da caricarsi elettricamente ma in maniera diversa rispetto al suolo. Si parla di differenza di potenziale tra il cielo e la terra. E la scintilla, anche quella piccolina che possiamo vedere ad esempio negli accendigas della cucina fa una certa luce e un certo rumore come un crepitio. Ora la scintilla  piccolina dell’accendigas e quella enorme  del fulmine  altro non sono che un passaggio di corrente tra due punti carichi elettricamente in maniera diversa. Comunque  essendo noi vicinissimi all’accendigas succede che i due eventi possono essere rilevati nello stesso istante in cui essi avvengono e soprattutto contemporaneamente. Si vede cioè l’effetto visivo di quella scintilla nello stesso istante in cui si sente il suo effetto sonoro.  Nel caso del tuono–lampo succede che, date le enormi distanze che esso deve percorrere per giungere fino a noi, vedremo prima la luce che va molto più veloce (lampo o fulmine) e poi, dopo un poco, il suono (tuono) cioè il rumore generato da quella scintilla nello stesso momento in cui essa si è verificata. La propagazione del suono però dipende anche dalla densità del mezzo attraverso cui passa. Per cui se passa attraverso una sostanza molto densa, va più veloce, nell’acqua corre a 1498 metri al secondo, mentre nel ferro va a 5120 metri al secondo. Se io  potessi per esempio sdraiami per ascoltare con l’orecchio sui binari l’arrivo del treno, lo sentirei arrivare prima ancora di ascoltare il suo rumore stando in piedi sul marciapiedi della stazione. E’ lo stesso suono, solo che attraverso il metallo delle rotaie a arriva prima, che non attraverso l’aria.

112-Stelle

Passiamo ora dalla teoria alla pratica. Vediamo cioè come quelle leggi di cui abbiamo parlato siano state messe in atto dall’universo in formazione, a partire dalle stelle. Avevamo lasciato le nostre stelle in formazione piene zeppe di atomi di Idrogeno, ed è lì che la nostra storia continua. Dunque all’inizio, mentre la massa di materiale informe si sta dilatando, si cominciano a formare delle increspature all’interno delle galassie. Le galassie si erano formate dal quel plasma incandescente che subito dopo il Big Bang aveva preso a raffreddarsi e a dilatarsi, anche esse erano inizialmente delle increspature, una concentrazione di materia che si andava formando là dove tutto andava diventando sempre più rarefatto. Le galassie, sempre più numerose man mano che l’universo si dilatava, diventavano degli ammassi di materia che andavano assumendo varie forme, dove la materia era in alcuni punti più concentrata, in altri più rarefatta. Un numero incredibile di galassie andava formandosi nell’universo in espansione, mentre, al loro interno si formavano zone sempre più rarefatte e dilatate e zone dove gli atomi di idrogeno si andavano concentrando sempre più, cioè le future stelle. Abbiamo visto che gli atomi possiedono una massa e quindi un peso, e possiamo immaginare come il peso delle  stelle, in seguito all’accumularsi di queste piccolissime masse, diventasse sempre più grande con il conseguente aumento del peso degli strati più esterni su quelli più interni. Con l’aumento del peso, aumentava anche la forza di gravità, la capacità cioè di attirare a sé altri corpi vaganti per lo spazio. Questi agglomerati di atomi di Idrogeno, sempre più grandi fungevano infatti, da aspirapolvere spaziali, nel senso che ripulivano lo spazio circostante dei detriti incandescenti. Noi vediamo, di notte queste stelle brillare da sempre, ed in effetti brillano da tempo immemorabile, da quando cioè quel mondo fatto di luce e di altro materiale originatosi dal Big Bang ha cominciato ad accumularsi in alcuni punti delle galassie in formazione. Le stelle in effetti sono delle fucine dove avvengono delle reazioni chimiche che danno origine alla emissione di una quantità enorme di energia luminosa. 

L'esplosione di una supernova è uno dei fenomeni più devastanti dell'universo

Le stelle di cui stiamo parlando e che spesso possiamo vedere brillare nelle notti stellate prendono il nome di Supernovae all’inizio della loro vita possono essere anche dieci, venti volte più grandi del nostro sole. Data la loro enorme grandezza, e quindi il peso enorme esercitato dagli strati esterni, sull’interno di queste stelle, la temperatura può salire anche a centomila gradi. In questo ambiente infernale succedono delle cose molto importanti. Innanzi tutto a queste temperature gli atomi di Idrogeno si muovono così furiosamente che finiscono per entrare in collisione tra loro. Infatti a quelle altissime temperature l’energia di movimento (si chiama energia cinetica) è maggiore della energia elettrica con cui normalmente si respingono. Ricordate l’esempio?  Basta soffiare con forza dentro un pugno semichiuso per verificare come un aumento di pressione dall’esterno possa far alzare la temperatura all’interno.

113-Einstein

Dentro le stelle, dunque, gli atomi di Idrogeno vanno e vengono, si mischiano, si confondono tra di loro, rischiano, e lo fanno molto spesso, di unirsi tra di loro e di formare così degli atomi diversi, nuovi, cioè delle sostanze nuove. Questo è il cosiddetto processo di fusione nucleare che è responsabile della energia irradiata dalle stelle da miliardi di anni. Tutto ciò comporta, all’inizio del processo di fusione, la formazione di un nuovo tipo di atomo, quello di Elio. Per essere più precisi quattro nuclei di idrogeno si fondono tra loro per dare origine ad un nucleo di elio. Il conteggio però non è così preciso, perché in effetti avanzano alcuni pezzi di nucleo e per la precisione, il numero dei protoni di partenza, è maggiore rispetto ai protoni di cui è formato l’atomo di elio finale. Avanzano cioè due protoni. Questa perdita di due protoni nel corso della reazione si traduce in una perdita di massa da parte della stella. A causa del vorticoso turbinio degli atomi, che avviene alla velocità della luce, la massa persa all’interno della stella, si trasforma in energia che viene irradiata tutta intorno. A proposito di ciò c’è da fare un’altra parentesi per cercare di capire che rapporto esiste tra massa ed energia. 

Ci viene in soccorso il grande scienziato Einstein con la sua intuizione che gli ha permesso di formulare l’equazione E uguale ad mc2, cioè energia uguale alla massa per la velocità della luce al quadrato. Era il 1905, quindi l’inizio del secolo scorso, quando Einstein enunciò la sua famosa formula che non era basata su esperimenti ma semplicemente su una sua intuizione. Intuizione che successivamente venne verificata e accertata dalla sperimentazione. La intuizione si basava sul fatto che egli era sicuro che dovesse esserci per forza una relazione tra l’energia e la massa, e che l’una potesse trasformarsi nell’altra e viceversa. Ma egli aveva anche capito che non poteva essere una trasformazione pura e semplice. Tot massa e tot energia. Per lui una piccolissima quantità di massa poteva originare una enorme quantità di energia e viceversa, ma una eventuale trasformazione poteva essere indotta solo alla velocità della luce. Oggi sappiamo ormai che solo a questa velocità, circa trecentomila chilometri al secondo, può avvenire una trasformazione di massa in energia o viceversa. Un esempio di trasformazione di energia in massa è dato dalla famosa astronave che viaggia alla velocità prossima alla luce. Supponiamo che il suo manovratore se ne infischi dell’avvertimento che non sarebbe riuscito mai e poi mai a superare quella fatidica velocità, e supponiamo che allora cominci a dare ulteriore gas  e quindi energia alla sua astronave. Insomma supponiamo che accenda dei motori più potenti o metta altra legna nella fornace che alimenta i motori, nel tentativo di andare più veloce, cosa accadrebbe? Se noi potessimo vedere dall’esterno questa astronave, vedremmo che essa, per quanto l’omino lì dentro si affanni ad accelerare, non andrebbe affatto più veloce, ma accadrebbe un fenomeno strano. L’astronave e l’omino stesso si appesantirebbero, aumenterebbero la loro massa. L’energia in più si trasformerebbe in massa, lo spazio si dilata e il tempo quindi si dilaterebbero e l’omino avrebbe dei movimenti sempre più lenti.