Corriere La Lettura 16.10.16
Biologia
In principio era il sesso E l’uovo precede la gallina
Dalle ricerche recenti risulta che la riproduzione asessuata si è sviluppata in seguito.
Il nostro avo più antico, chiamato Luca, era simile all’Hiv
di Edoardo Boncinelli

La quasi totalità della moderna ricerca biologica è dedicata alla comprensione dei meccanismi molecolari che regolano le funzioni dei viventi, con finanziamenti miliardari per avere terapie mediche più efficaci, per produrre in modo «pulito» beni e servizi, per una buona ecologia e altri motivi. Anche il come si sia originata la vita vede impegnati fondi ingenti e coinvolti studiosi di varia estrazione: si tratta di una delle domande centrali delle scienze, su cui il bel libro di Bill Mesler e H. James Cleaves II Breve storia della creazione (Bollati Boringhieri) ci propone un’accurata e avvincente radiografia di ciò che sappiamo. È bene precisare che l’enorme interesse sul come va aumentando a mano a mano che l’uomo ha la necessità di andare al di là del proprio pianeta e di conoscere la costituzione degli asteroidi per fini produttivi, ad esempio estrazione di metalli rari. È il tema centrale della esobiologia, o astrobiologia.
I credenti delle tante religioni hanno idee chiare: la vita è stata creata da una entità superiore. Quale ne sia il senso è invece tema di discussione per i filosofi. Da parte loro gli scienziati, e in particolare i biologi, sviluppano ricerche per capire come, dove e quando si sia originata la vita. Il come significa capire i meccanismi a livello molecolare che permettono l’acquisizione delle funzioni del vivente, mantenimento e riproduzione, dal non vivente; e quindi anche capire dove ciò possa essere accaduto, se sulla Terra oppure in altri luoghi, dai quali la vita sarebbe giunta dallo spazio grazie a un meteorite. È l’ipotesi della panspermia, che negli ultimi giorni trova un sostegno formidabile nei dati inviati dalla sonda Rosetta, la cui missione è appena terminata. Il dato più significativo è il ritrovamento di varie molecole di natura organica. Significa che i «mattoni» della vita esistono in più punti del cosmo. La composizione della cometa riflette infatti quella della nube da cui si è formato il sistema solare.
Altre domande correlate sono poi il quando , dopo il Big Bang, quali fossero le prime forme di vita e come si siano evolute a produrre la meravigliosa biodiversità che ammiriamo oggi sul pianeta.
Il paradigma darwiniano spiega come evolve per selezione naturale ciò che è già vivente. Sul come si sia originata la vita si svolgono ricerche riguardanti: a) l’esistenza di un appropriato habitat e di una chimica adatta; diversi dati sostengono la presenza di acqua su Marte e migliaia di esopianeti (pianeti al di fuori del sistema solare, sono circa duemila) sono stati trovati, il che significa un’alta probabilità che esistano, su alcuni di essi, condizioni capaci di assicurare reazioni chimiche assai simili a quelle che si verificarono sulla Terra nel periodo prebiotico della vita; b) la formazione di strutture biologiche dotate di un ordine capace di assicurare il loro mantenimento e la loro riproduzione. La prima tipologia di ricerca vede impegnati astrobiologi e astrofisici, mentre la seconda è svolta da biologi, chimici, fisici, geologi.
È importante sottolineare che la domanda su come possa essere iniziata la vita sulla Terra sottende una risposta attinente alla definizione di vita come la conosciamo su questo pianeta: processo materio-energetico basato sul carbonio. Ma certamente non esclude altri tipi di vita, tutti da definire proprio in base a quello che riusciremo a capire dell’unico genere di vita che conosciamo. Sono stati gli esperimenti del biochimico statunitense Stanley Miller, per dimostrare le teorie di Aleksandr Oparin e di John Burdon Haldane, a permettere di capire come molecole organiche possano formarsi da sostanze inorganiche; l’esobiologia trova qui le sue radici.
Nelle condizioni chimico-fisiche esistenti sulla Terra primordiale è possibile la formazione di monomeri di sostanze organiche, quali amminoacidi e basi nucleotidiche, grazie a semplici processi chimico-fisici (continue scariche elettriche su metano, ammoniaca ed altri gas): è quella che si chiama fase prebiotica della vita. Questi monomeri vanno poi incontro a un processo di aggregazione (polimerizzazione) spontanea: un sistema che viene definito di pre-vita e che può entrare in un altro definito «sub-vita», caratterizzato da polimeri abbastanza lunghi da sviluppare proprietà di azioni enzimatiche, di catalisi di reazioni chimiche complesse, tutte quelle che caratterizzano il fenomeno vita. Dunque è assai probabile che si sia sviluppata dapprima la riproduzione sessuata (poiché questa implica l’impiego degli stessi enzimi del riparo degli acidi nucleici Dna e Rna) e da questa quella asessuata, ipotesi che capovolge le idee correnti. Inoltre, recenti dati suggeriscono che semplici membrane biologiche possono facilmente originarsi per autoassemblaggio, crescere e regolarmente dividersi.
Il libro ripercorre le ricerche che hanno portato la comunità scientifica a sostenere l’idea (il fatto) che debba essere esistito un «mondo dell’Rna», un mondo nel quale l’Rna ha svolto sia la funzione di gene sia quella di proteina (enzima): ed è questo «mondo di Rna» che si è evoluto in quello che conosciamo oggi, basato sul paradigma concettuale di Dna-Rna-proteine. La scoperta di come l’Rna (i riboenzimi) possa catalizzare delle reazioni è stata premiata con il Nobel per la chimica nel 2009, assegnato a Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz e Ada E. Yonath.
Nelle condizioni primordiali caratterizzate dalla presenza di un brodo oceanico sul quale piovevano meteoriti e si scatenavano continui scariche elettriche, circa 3,7 miliardi di anni fa le prime molecole organiche non andarono diluite e disperse, ma riuscirono a concentrarsi nelle porosità della polvere di stelle (una sorta di pietra pomice), permettendo lo sviluppo delle reazioni chimiche che oggi sappiamo alla base dei processi vitali. Vi è un grande senso di spiritualità in tutto ciò: siamo tutti figli della polvere di stelle e tutti deriviamo da Luca (Last Universal Common Ancestor, «ultimo comune antenato universale»), il primo vivente apparso sulla Terra, un dato di grande rilievo anche per filosofi, sociologi e umanisti tutti. Luca assomigliava all’attuale virus dell’Hiv, uno sferoide che contiene un acido nucleico, Rna, separato da una membrana dall’ambiente esterno. Luca permette di risolvere il dilemma di chi si è formato per primo tra l’uovo e la gallina: l’uovo. La gallina è un’invenzione dell’uovo per propagarsi meglio.
La storia raccontata da Mesler e Cleaves permette di capire il ruolo centrale svolto dapprima da Francesco Redi e poi da Lazzaro Spallanzani per dimostrare che gli antichi filosofi erano in errore al riguardo dell’origine della vita. Aristotele dava per scontato che la vita provenisse spontaneamente dalla materia inanimata; per secoli sono esistite ricette per creare animali a partire da sostanze inanimate («aggiungere una camicia sudata al grano in un barile e attendere finché il grano non si trasmuti in topi»). Ancora nel 1623 William Shakespeare scriveva in Antonio e Cleopatra : «Il vostro serpente d’Egitto nasce dal vostro fango per virtù del vostro sole». Un riferimento alla credenza diffusa tra gli antichi Egizi, ma condivisa ancora dagli scienziati del XVII secolo, per cui i coccodrilli sarebbero stati generati dall’azione della luce solare sul fango del Nilo. È Redi a dimostrare nel 1668 che il vivente deriva esclusivamente da ciò che è già vivo, negando la generazione spontanea: tutto nasce sempre da un uovo, omne vivum ex ovo . Così giunse a ideare il famoso esperimento dei barattoli contenenti carne, uno sigillato e uno lasciato aperto (in tal modo le mosche possono depositare le uova) per dimostrare che solo dal secondo nascono mosche.
Anche Spallanzani darà un contributo decisivo per sfatare la teoria dell’ homunculus , il piccolo uomo già preformato presente nelle uova che, svegliato da stimoli di varia origine, si trasforma in un nuovo individuo. Oggi la biologia dello sviluppo, coniugata alla biologia sintetica, si occupa di sintetizzare, non di creare, nuove forme di vita, in una sorta di «lego» dei pezzi viventi. E da qui viene la necessità ancora di filosofi che aiutino nella riflessione per chiarire che nessun biologo sta giocando «a fare Dio».