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CosâĂš la vita e come si origina
NON Ă FACILE DEFINIRE cosâĂš la vita perchĂ© essa ha innumerevoli caratteristiche tra cui bisogna scegliere per poterne dare una definizione univoca ed esaustiva in maniera sintetica: in altre parole, bisogna cogliere quelle caratteristiche che distinguono piĂč appropriatamente gli organismi viventi da quelli non viventi.
Non sempre, perĂČ, si riesce a discriminare in maniera netta e soddisfacente, e soprattutto semplice, fra ciĂČ che chiamiamo mondo animato e mondo inanimato. Inoltre, il concetto di vita non attiene solo alla sfera biologica ma anche a quella filosofica. Nel pensiero antico troviamo molti tentativi di definire la vita, che viene spesso identificata con lâanima, come nella visione aristotelica e quindi del neoplatonismo ripreso poi nel Medioevo. Nel pensiero cristiano, invece, il concetto di vita viene associato al mondo divino che ne assicura la risurrezione.
PiĂč recentemente, tra il 1600 e il 1700 cominciano a essere avanzate le prime teorie materialistiche sulla vita, basate sulle osservazioni riguardanti gli elementi che costituiscono gli esseri viventi e le loro proprietĂ fisiche e chimiche: si gettano le basi di quella scienza chiamata biologia che nei secoli successivi stabilirĂ le sue proprie leggi valide anche ai nostri giorni.
Poiché la vita suggerisce il possesso di una forza, chiamata vis vitalis, nel XVII secolo il chimico tedesco Georg Ernst Stahl (1659-1734) e altri proposero una dottrina nota poi come vitalismo che ha tenuto tanto spazio fino alle scoperte dei secoli successivi nel campo della chimica, della fisica e della biologia vera e propria.
Prima delle fondamentali e importantissime ricerche del secolo scorso, inclusa la grande scoperta del DNA e del suo ruolo, desidero ricordare particolari studi che indirizzarono il pensiero degli scienziati verso la comprensione del concetto di vita.
Ho menzionato nellâIntroduzione il grande scienziato dellâatomo Ernest Rutherford, che soleva dire che la biologia, scienza che studia la vita e gli organismi viventi, era solo una «collezione di francobolli», riferendosi alla classificazione del mondo vivente fatta giĂ nel XVII secolo da Linneo, e che invece rimane una pietra miliare per il progresso della biologia, come dimostrato dalle piĂč recenti scoperte scientifiche.
In realtĂ a partire dai secoli XVI e XVII, si faceva strada lâidea che la vita potesse essere una connessione di eventi speciali da studiare soprattutto con strumenti delle scienze meccaniche come la chimica e la fisica, cioĂš non biologiche. Uno studio approfondito condotto dal fisico austriaco Erwin Schrödinger (1887-1961) arrivĂČ a un apparente paradosso: tutti i fenomeni fisici seguono il secondo principio della termodinamica, cioĂš subiscono un costante aumento di entropia. Questo principio non sembra applicabile ai sistemi viventi, i quali si trovano sempre in uno stato di alta energia che mantengono fino alla morte. In altre parole, i sistemi viventi si nutrono di unâentropia negativa aumentando a loro favore lâentropia dellâambiente esterno, da cui quindi devono essere in grado di prelevare lâenergia (metabolismo e omeostasi).
Erwin Schrödinger inoltre mette in evidenza, nel suo libro What Is Life (1944), la capacitĂ dei sistemi viventi di trasmettere una grande quantitĂ di informazione con poche molecole, il che richiede una struttura ordinata che egli identificĂČ in un cristallo aperiodico, cioĂš in una struttura stabile, non ripetitiva, capace di contenere grande quantitĂ di informazione, come richiesto dalle proprietĂ del gene studiate dal monaco Gregor Mendel. Tale concetto fu di grande aiuto per la scoperta della doppia elica del DNA.
Non dobbiamo dimenticare, infatti, che nel XIX secolo operarono grandissimi studiosi come Gregor Mendel (1822-1884) e Charles Darwin (1809-1882), per citarne solo un paio. Il primo Ăš considerato il precursore della moderna genetica per i suoi studi sui caratteri ereditari, il secondo Ăš celebre per aver formulato la teoria dellâevoluzione, di cui avremo occasione di accennare piĂč volte essendo questa una proprietĂ chiave della vita.
Questi dati indicano che si era ormai pronti, allâinizio del 1900, a ribaltare il concetto della biologia come stamp collection e a ritenere che il sistema vivente, pur soggetto alle leggi fisiche e chimiche, fosse governato dai programmi genetici che lo distinguono nettamente dal sistema inanimato (Hans Driesch, 1867-1941; Ernst Mayr, 1904-2005). Ci si prepara cosĂŹ alla grande scoperta della doppia elica del DNA, la molecola depositaria dei caratteri ereditari, avvenuta nella prima metĂ del secolo scorso (1953).
La vita, quindi, Ăš legata al concetto di cellula, che costituisce lâunitĂ fondamentale di ogni organismo vivente. Non câĂš vita al di fuori della cellula: i virus, ad esempio, sono molecole autoreplicanti, dotate di informazione, ma per replicarsi hanno bisogno della cellula. Questâultima, poi, Ăš comunque un âsistemaâ vivente, cioĂš le sue singole parti non sono dotate di ciĂČ che chiamiamo vita e il tutto non corrisponde alla semplice somma delle sue parti.
La cellula rappresenta lâinvolucro in cui si compiono i meccanismi vitali, in altri termini puĂČ considerarsi un ambiente che delimita un contenuto specifico, che Ăš in comunicazione, anche se in maniera strettamente controllata, con lâesterno che la circonda e che contiene tutti i principali fattori indispensabili per i processi biologici della vita stessa. La cellula, quindi, Ăš lâunitĂ del vivente.
Certamente la vita, o meglio, lâorganismo vivente Ăš caratterizzato da una nascita, cosĂŹ come da una morte; pertanto la riproduzione puĂČ essere considerata una proprietĂ fortemente caratterizzante ma non indispensabile per una sua definizione. Basti pensare al mulo, animale che vive ma non puĂČ riprodursi.
Guardandoci intorno Ăš facile scoprire che la vita si manifesta in tante forme, tutte differenti le une dalle altre, e che queste forme viventi interagiscono tra loro. La biodiversitĂ , di cui parleremo piĂč avanti, Ăš infatti una delle caratteristiche piĂč importanti per capire e definire la vita ed Ăš essa stessa vita.
Volendo esprimere il concetto di vita in maniera sintetica, comprendendone le caratteristiche veramente basilari, seguo una definizione che ritengo efficace, usata da un collega e amico, Douglas Wallace, dellâuniversitĂ di Philadelphia: «Vita Ăš interazione tra struttura, energia e informazione».
Per struttura intendiamo la forma in cui sono racchiuse le sue proprietĂ : potremmo chiamarla morfologia, in riferimento al mondo animale e vegetale; mentre nellâuomo, organismo complesso del mondo animale, tale proprietĂ potrebbe corrispondere allâanatomia.
Per energia intendiamo che tale struttura deve essere dotata di una vis o forza che le permetta di compiere le sue molteplici funzioni. Ad esempio, un organismo vivente nelle prime fasi della sua morte (cadavere recente) puĂČ essere morfologicamente perfetto, ma non possiede energia e non Ăš quindi vita.
Il concetto di informazione richiede particolare attenzione perchĂ© in fondo Ăš lâessenza stessa della vita. Consiste nel possedere molecole portatrici di âinformazioneâ, necessarie per lâespressione e la riproduzione dei caratteri genetici o geni specifici, caratterizzanti un determinato organismo vivente, insieme a tutti gli elementi necessari per la loro espressione e la loro trasmissione a una generazione successiva, cioĂš per la riproduzione. Nelle cellule lâinformazione Ăš portata dal DNA.
Oggi tutti parlano del DNA, ma in fondo non tutti ne comprendono il significato profondo nellâambito della vita, e quindi non riescono a valutare le biotecnologie che lo coinvolgono e che dovrebbero interessarci anche per salvaguardare il nostro futuro.
Il DNA, acido desossiribonucleico, Ăš una molecola polimerica stabile a forma di doppia elica, costituita da unitĂ (monomeri) chiamate nucleotidi, legate da legame fosfodiesterico. Si tratta della molecola, chiamata genoma, depositaria dellâinformazione genetica, o patrimonio genetico del vivente, che deve essere trasferito da una generazione allâaltra. La sua struttura, composta da due parti complementari, Ăš alla base del meccanismo di riproduzione e ha una stabilitĂ data proprio dalla forma a doppia elica.
Il DNA si trova in tutte le cellule, con o senza nucleo. Nelle prime, chiamate cellule eucariotiche, lâinformazione cellulare principale si trova nel nucleo ma, come vedremo nei capitoli che seguono, anche nel citoplasma in organuli (o organelli) cellulari: mitocondri e plastidi.
Se lâinformazione non Ăš tutta âcorrettaâ, a causa di eventuali cambiamenti nella struttura della molecola (ad esempio le cosiddette mutazioni), si generano patologie che, a seconda del grado di anomalia, possono essere piĂč o meno gravi e anche causare la non sopravvivenza dellâorganismo vivente, ossia la morte. CiĂČ significa che tutta lâinformazione cellulare, racchiusa nelle molecole di DNA, ovvero nei genomi, deve essere tramandata, in maniera opportuna e soprattutto corretta, alla generazione successiva.
Queste poche nozioni dovrebbero bastare per capire la funzione centrale del DNA e dei genomi per la vita, per il suo svolgimento e per la sua riproduzione.
Anche il concetto di âorigine della vitaâ Ăš stato trattato fin dallâantichitĂ in diversi ambiti, quali filosofia, religione, scienza, ed Ăš molto difficile fare una sintesi dei dibattiti al riguardo, inclusi quelli tra fede e religione, per cui cercheremo in questa sede di sintetizzare, per quanto possibile, il percorso del pensiero umano.
Si presuppone che il fenomeno della vita sia partito da composti organici semplici, comunque da materia non vivente. Ă probabile che lâ...