LE ORIGINI

In Le scienze di novembre è apparsa una serie di articoli sulle origini dell’universo, della vita, della riproduzione sessuale e della mente che vale la pena discutere. Innanzitutto noto come negli Stati Uniti si spendono milioni di euro per studiare queste problematiche che ritengo strettamente filosofiche – il che vuol dire senza nessun apparente vantaggio pratico immediato – mentre in Italia la poca ricerca che si fa è sempre più subordinata agli interessi del territorio e del mercato, come si evince dal cosiddetto disegno di legge Gelmini sull’Università. E poi molti miei colleghi dicono peste e corna dell’America. Certo la politica estera americana è ampiamente discutibile, ma la nostra direi che è molto peggio. Quindi nell’insieme continuo a pensare che l’America sia un paese più civile del nostro.

Partiamo dal big bang. Noi siamo abituati a pensare che se un fatto F capita al tempo t nel tratto temporale prima di t sono capitati fatti sufficienti a rendere possibile che nel tempo t accada F. Il fatto che al tempo t F sia possibile non significa che F sia necessario, perciò questa formulazione del principio di ragion sufficiente ammette anche un parziale indeterminismo. Ora, dopo la relatività generale, sappiamo che – come aveva già detto Aristotele – non si può parlare di tempo senza materia in movimento, per cui chiedersi che cosa ci fosse prima del big bang sulla base di quel principio di ragion sufficiente sembra privo di senso. Detto in termini più semplici: non è necessario che il big bang abbia una causa nel tempo. D’altra parte, è possibile formulare un principio di ragion sufficiente atemporale anch’esso abbastanza plausibile. Per capirlo, dobbiamo distinguere fra fatti ed eventi: un fatto è un particolare che capita in un preciso punto dello spazio-tempo, mentre un evento è un universale. Ad esempio che io ieri sera sono andato al cinema Odeon è un fatto, mentre che io vado al cinema è un evento (anche nel senso che riesco ad andarci poco, purtroppo!). Si può allora sostenere che ogni evento dipende ontologicamente da almeno un oggetto, dove un oggetto è definito da un insieme di proprietà. Così il mio andare al cinema è possibile solo se io e il cinema esistiamo. Non si danno eventi ontologicamente del tutto autonomi. Il big bang, invece, sembra essere un evento di questo tipo, perché è un qualcosa che capita al nulla. Una cosa ben strana, a dire il vero.
Per andare incontro a questo problema, molti cosmologi hanno cercato di capire che cosa renda possibile il big bang. Nell’articolo di Michael Turner sul Le Scienze si discute di varie possibilità: 1. che il big bang sia una qualche oscillazione quantistica del vuoto spiegabile in termini di una possibile teoria quantistica della gravità; 2. che il big bang abbia luogo subito dopo il big crunch, cioè la fine dello spazio-tempo; 3. che il nostro universo faccia parte di un multiverso di cui esso è solo un aspetto. Si tratta nei tre casi di teorie altamente ipotetiche, però bisogna dire che l’ipotesi del big bang, oltre a risolvere molti problemi, ne solleva di ancro più grandi. Così procede la scienza. Per cui su tali questioni occorre continuare la ricerca.
Quando un essere è vivo? Un essere è vivo quando:
1. esiste un qualche tipo di barriera semi-permeabile che lo distingue dall’ambiente circostante.
2. E’ capace di nutrirsi, cioè di prendere delle sostanze dall’ambiente e trasformarle.
3. E’ capace di riprodursi, cioè di produrre da solo o in collaborazione con i suoi simili altri esseri molto simili a lui. In modo che possa cominciare ad agire l’evoluzione per selezione naturale del più adatto.
Per quel che ne sappiamo noi, tutti (quasi?) gli essere viventi si basano su un codice genetico contenuto negli acidi nucleici e sulla sintesi delle proteine. Allora la domanda ovvia diventa: come è stato possibile circa 3,7 miliardi di anni fa passare da materia inanimata a materia vivente di questo tipo? C’è una risposta che taglia la testa al toro: le prime cellule provengono da un meteorite. Ma si possono formulare altre ipotesi.
Prima di procedere, chiediamoci che cosa significhi formulare un’ipotesi sull’origine della vita sulla Terra, dove il termine “vita” va inteso nel senso appena definito. Bisogna prendere le mosse da un’ipotesi su quali fossero le condizioni idrogeologiche, climatiche e chimiche della Terra in quell’epoca e poi trovare una serie di reazioni chimiche spontanee che partendo dalle molecole semplici che allora erano probabilmente presenti, tramite una serie di passaggi possibili, anche se non molto probabili, porti alla formazione di protocellule con le proprietà che dicevamo.
Negli anni Sessanta ci fu un esperimento di Miller e Urey che mostrò come da molecole semplici e scariche elettriche – una situazione simile a quella primitiva – si possono ottenere degli aminoacidi – i mattoni delle proteine. Ma da qui ad arrivare alle tre proprietà che dicevamo ce ne corre. Negli ultimi anni si sono fatti significativi passi avanti. Per quanto riguarda 1., le odierne cellule sono contenute in membrane di fosfolipidi con alcune molecole proteiche che fungono da filtro. Si può ipotizzare invece che allora le membrane fossero costituite più semplicemente di acidi grassi, che si possono spontaneamente assemblare in membrane e i nucleotidi possono attraversarle. Per quanto riguarda 2., si pensa oggi che la prima forma di macromolecola sia stata l’RNA. Sembra che sia abbastanza facile la sintesi di un nucleotide non da una base azotata, dal ribosio e dal fosfato, ma da una molecola stabile e volatile, il 2-ammino-ossazolo. Da esso poi si arriva abbastanza lineramente ai nucleotidi C e U dell’RNA. Manca però un analogo processo per G e A. Questi nucleotidi entrano attarverso la membrana di acidi grassi e sembra sia possibile produrre corte catene – circa 50 nucleotidi. Un normale RNA ne ha migliaia, però.
Per quanto riguarda 3., dobbiamo distinguere due sottoproblemi: 3a. la questione della duplicazione dell’acido nucleico e 3b. la riproduzione della protocellula. Per 3a si sta esaminando la possibilità che esistano sequenze di RNA che fungano anche da enzimi per la duplicazione (ribozimi). Per quanto riguarda la seconda, sembra che queste sacche circondate da una membrana di acidi grassi contenenti RNA e acqua, in certe condizioni chimiche possano gonfiarsi per osmosi e poi delicatamente sollecitate rompersi dando origine a sacche più piccole che potrebbero contenere 2 molecoli uguali di RNA che nel frattempo si è duplicato. Le due molecole di RNA si sarebbero potute costruire dopo una divisione dovuta ad esempio a una vampata di calore. In seguito mediante l’evoluzione per adattamento queste protocellule sarebbero diventate sempre più capaci dal punto di vista chimico. In questa spiegazione ci sono ancora molti buchi, però non sembra del tutto implausibile.
Il terzo problema di origine è affrontato da Telmo Pievani, che si chiede come mai l’evoluzione della specie circa 2 miliardi di anni fa abbia inventato la riproduzione sessuale. La riproduzione sessuale, infatti, sembra essere geneticamente svantaggiosa, perché chi si riproduce per partenogenesi o clonazione può trasmettere l’intero patrimonio genetico ai discendenti. Per cui un gene che favorisce la riproduzione sessuale prima facie dovrebbero sparire perché ha meno probabilità di essere trasmesso di quello che favorisce la partenogenesi. Un primo motivo è stato individuato dal genetista di popolazione Fisher che ha sottolineato come due diversi caratteri vantaggiosi è difficile che compaiano nello stesso individuo, mentre nella riproduzione sessuale basta che si incontrino due genitori ognuno con un carattere e circa un quarto della progenie li possederà entrambi. Inoltre piccole variazioni negative, con la clonazione del DNA, potrebbero accumularsi portando a un progressivo indebolimento della specie, mentre con la ricombinazione sessuale non tutti gli individui le possiederebbero e quindi la specie sarebbe preservata da questo deterioramento genetico. Questo secondo tassello della teoria mutazionale dell’origine della riproduzione sessuale è stato messo nel 1988 da Kondrashov.
A questo punto non sono riuscito a capire perché quasi sempre la riproduzione sessuale ha scelto di ricombinare solo due patrimoni genetici e non tre o più. Secondo Pievani questo è dovuto all’anisogamia, cioè al fatto che ci sono due tipi di gameti: quelli femminili, che sono pochi, immobili e costosi e quelli maschili, molti, mobili ed economici. A me sembra che questa risposta ribadisca la domanda. Invece è abbastanza chiaro perché in natura per lo più il numero delle femmine – intese come il genere che ha pochi gameti, grandi e immobili e concepisce la progenie – è uguale a quello dei maschi – intesi come i portatori di molti gameti, economici e mobili e non partecianoi al concepimento se non per il contributo genetico. In effetti basterebbero pochi maschi e una miriade di femmine (non sarebbe male!). Però, come ha notato il solito Fisher, in una situazione del genere, una madre che concepisse molti maschi sarebbe geneticamente avvantaggiata e quindi il rapporto fra i generi si riequilibrerebbe. Un discorso analogo varrebbe se ci fossero più maschi che femmine.
Un altro problema interessante è come mai non succede che tutte le specie viventi convergano verso l’ermafroditismo. In effetti salva la ricombinazione sessuale sarebbe più semplice la riproduzione se ogni indivduo fosse sia maschio che femmina. Per i vertebrati, però, il costo di produzione e diffusione degli spermatozoi è alto, per cui conviene tenere i sessi separati. La questione non mi è del tutto chiara.
Anche così però il problema della riproduzione sessuale non è esaurito, perché sorge un paradosso simile a quello dell’altruismo, cioè la riproduzione sessuale può forse convenire alla specie, ma quello che conta è l’individuo, per cui se la riproduzione per partenogenesi conviene all’individuo, quella sessuale dovrebbe rapidamente sparire. In realtà, come ha notato William Hamilton, se l’ambiente cambia molto rapidamente, soprattutto per quanto riguarda parassiti e agenti patogeni, la variazione può convenire già alla prima generazione, spiegando perché si è affermata la riproduzione sessuale.
Tutto questo potrebbe farci comprendere in termini evolutivi la comparsa di quei comportamenti del tutto inutili apparentemente, come la selezione intersessuale, in cui i maschi lottano per le femmine, non fra di loro (selezione intrasessuale, cioè per chi è il più forte), ma sulla base di chi è più bello, anche se la bellezza non ha alcun valore adattativo.
L’ultima questione è quella dell’origine della mente, che viene posta da Marc Hauser. Contro quanto sostenuto da Darwin e da tanti altri, l’autore ritiene che fra l’uomo e gli altri animali ci sia una differenza qualitativa e non solo di grado, tanto da poter parlare di humanuniqueness (umaniunicità). L’autore è convinto di aver individuato in che cosa consista questa unicità della mente umana. Tutto il saggio non mi è parso però particolarmente illuminante.

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1 Commento

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Una risposta a “LE ORIGINI

  1. Universo – il Big Bang è affascinante ma concordo che ponga interrogativi molto più grossi del probema stesso. Dare una risposta in uno dei vari sensi proposti mi ingarbuglia i pensiri, prchè va contro il senso comune. Prima del tempo, fenomeno atemporale, susseguirsi di bolle,…Penso che non arriveremo mai ad una soluzione del problema.
    Vita – ma se la vita avesse come unico scopo quello di consumare energia? L’evoluzione come agente entropizzante: creo sì delle sacche di ordine localizzato ma che consumano quantità di energia tali per sostenersi da pareggiare il bilancio universale.

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