A CHE PUNTO SIAMO CON DARWIN (parte prima)

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Il darwinismo fu una vera e propria rivoluzione dei pensiero umano e una indescrivibile spinta alla ricerca scientifica per tutto lo scibile della vita e della sua origine. Dalla pubblicazione dell’origine delle specie, che ha rivoluzionato la nostra visione del mondo, sono passati oltre 160 anni. Durante questo lasso di tempo la ricerca scientifica ha prodotto una enorme quantità di lavori che se da un lato hanno confermato la teoria nelle sue linee generali dall’altro ha apportato alcune modifiche.

Origine della vita e microorganismi non erano argomento di studio di Darwin purtuttavia alcuni suoi suggerimenti hanno anticipato alcuni risultati che la ricerca scientifica ha raggiunto dopo oltre un secolo.

Intorno al 1870 in una lettera ad un amico Darwin scriveva: «Se (ed è un se bello grosso) potessimo immaginare che in una piccola pozza calda, ricca di ammoniaca, sali fosforici, luce, calore, elettricità, ecc., si fosse formato chimicamente un composto proteico, pronto a passare attraverso cambiamenti ancor più complessi [...]». Ma la posiziona ufficiale di Darwin era ferma e chiara: allo stato attuale delle conoscenze non è possibile (ultra vires) formulare un teoria sull’origine della vita.

Purtuttavia nel 1924 A. I. Oparin, che allora ricopriva la cattedra di Biochimica vegetale all’università di Mosca traduce quest’idea in una sorta di teoria scientifica e la pubblica in un libro: “Origine della vita”. Secondo Oparin sul nostro pianeta il carbonio era legato ai metalli sotto forma di carburi. Questi venendo a contatto con vapore acqueo hanno reagito dando origine a idrocarburi e per successive reazioni a tanti altri composti organici. Quando la temperatura sulla superficie della terra scese sotto i 100°C, l’acqua iniziò a condensare e tutti questi composti, contenuti nell’atmosfera, vennero trascinati in un “primitivo oceano bollente” dove iniziarono a reagire formando molecole sempre più grandi.

Nel 1929 J. B. S. Haldane, senza conoscere le idee di Oparin, pubblica un breve articolo sull’origine della vita. Secondo Haldane l’atmosfera primitiva non conteneva Ossigeno ma, probabilmente, H₂ (idrogeno), H₂O (acqua), NH₃ (ammoniaca), e CH₄ (metano) come le atmosfere di Giove, Saturno e Urano. Molecole più complesse si sarebbero formate nell’atmosfera per effetto delle radiazioni solari. Questi composti organici, trascinati dalle piogge si sarebbero accumulati nell’oceano primitivo dove reagendo avrebbero formato molecole complesse dando origine ad un “brodo caldo diluito” e qui avrebbero avuto origine i primi organismi.

La “piccola pozza calda” di Darwin diventa brodo caldo diluito, subito tradotto in “Brodo Primordiale”. Intorno al 1950 con H. Urey e S. Miller utilizzando una miscela di gas simili a quella suggerita da Haldane, S. Miller con apporto di energia (scariche elettriche), riuscì a produrre amminoacidi, che sono componenti delle proteine, e molte altre sostanze organiche.

Sembrava quindi confermata la teoria di Haldane della formazione, nell’atmosfera, delle sostanze fondamentali per l’origine della vita e la loro raccolta in un “Brodo Primordiale” dove si sarebbe originata la vita.

Ma, come ampiamente illustrato in “Chimica prebiotica ed origine della vita” Nuova Edizione 2019, in un brodo primordiale non è possibile la formazione di composti proteici. E anche se qualcuno vuole sostituire i caldi fondali dell’antica dorsale oceanica alla pozza calda, la formazione di composti proteici in ambienti acquosi presenta problemi insormontabili.

In conclusione sulla spinta dell’idea darwiniana della piccola pozza calda la ricerca ha scoperto che, tra le molecole fondamentali per l’origine della vita, è molto probabile che siano comparsi per primi gli amminoacidi con la conseguente comparsa di composti proteici, anche se non in una pozza calda.

Avviandosi a concludere “L’origine delle specie” (VI edizione) Charles Darwin scrive: «Pertanto, basandomi sul principio della selezione naturale con differenziazione dei caratteri, non mi sembra incredibile che, da alcune di queste forme inferiori ed intermedie, si possano essere sviluppate tanto gli animali che le piante; e se ammettiamo questo, dobbiamo ammettere similmente che tutti gli organismi che sono vissuti sulla terra possono essere discesi da una sola forma primitiva. Ma questa deduzione si basa essenzialmente sull’analogia per cui poco importa se venga o meno accettata. Sicuramente è possibile, come afferma G. H. Lewes, che, ai primi inizi della vita si sono evolute molte forme differenti; ma, se è così, possiamo dedurre che solo pochissime hanno lasciato discendenti modificati».

Ma “una sola forma primitiva” risultò più attraente per gli scienziati e presto venne tradotta in LUCA (Last Universal Common Ancestor) che rappresentava il tronco di un enorme numero di alberi della vita che numerosi evoluzionisti si affrettarono ad illustrare.

 

Ma con la pubblicazione, nel 1999, dell’albero reticolare di W.F. Doolittle svanisce il concetto di progenitore universale per lasciare il posto, ad un’aggregazione comune ma alquanto flessibile di cellule primitive che si evolveva come un’unità e che infine raggiunse una fase nella quale si spezzettò in varie comunità distinte.

    

O, come Darwin aveva suggerito “...solo pochissime hanno lasciato discendenti modificati” anticipando, come già evidenziato, la ricerca scientifica di oltre un secolo e mezzo.

 

La teoria di Darwin nelle sue linee essenziali, in riferimento all’origine delle specie, si basa su tre fatti fondamentali:

1)    Nascono più individui di quanto ne possano sopravvivere.

2)    Gli individui non sono tutti uguali ma presentano delle variazioni.

3)    La selezione naturale: sopravvive l’individuo che presenta la variazione più adatta in un determinato ambiente.

Tale selezione naturale procede secondo Darwin in modo lento e progressivo.

Intorno alla metà del secolo scorso, la scoperta degli acidi nucleici ha riconosciuto il ruolo fondamentali dei geni come unità fondamentali di controllo dell’organismo. A seguito di queste scoperte la teoria di Darwin venne ampliata alla genetica col nome di neodarwinismo, oggi nota come “teoria sintetica”. Tale teoria, estesa a tutti gli organismi viventi, afferma che la selezione naturale opera sui geni e che le variazioni di cui parla Darwin sono mutazioni casuali che compaiono in modo continuo nei geni e vengono trasmesse ai discendenti. Come la teoria di Darwin anche la teoria sintetica ha una visione lenta e progressiva della selezione naturale.

Come riportano G. L. Stebbins e F. J. Ayala in “L’evoluzione del darwinismo” Le Scienze 1985, alcuni studi condotti negli anni settanta e ottanta avvalorano l’ipotesi che lo sviluppo di variazioni nel DNA sia stimolato da un tipo di determinismo molecolare, e non solo dal puro caso. Inoltre secondo la teoria della neutralità di M. Kimura il caso controlla non solo la comparsa iniziale delle variazioni genetiche ma anche la loro successiva affermazione in una popolazione. Sempre all’interno di una visione evoluzionistica Telmo Pievani in “Ripensare Darwin?” le Scienze 2015 evidenzia come alcune scoperte degli ultimi vent’anni abbiano spinto alcuni evoluzionisti a sostenere la necessità di costruire una “sintesi evoluzionistica estesa” ovvero una teoria che non si limiti a spiegare l’evoluzione solo attraverso geni e selezione.

Sono argomenti che riguardano gli addetti ai lavori, che provocano spesso roventi polemiche e che non hanno ancora trovato una sintesi. In questo articolo non ci occupiamo di questi argomenti né di piccole popolazioni, ma vogliamo trattare solo quegli eventi macroscopici della storia della vita, ormai universalmente accettate dagli evoluzionisti, che sono sicuramente non darwiniani o non neodarwiniani.

Intorno agli anni settanta e ottanta sono state scoperte quattro eventi non darwiniani, argomenti di cui Darwin non poteva essere a conoscenza:

L’endosimbiosi, la teoria degli equilibri punteggiati, la trasmissione laterale, l’epigenetica.

Endosimbiosi

La vita ebbe origine sotto forma di organismi unicellulari simili agli odierni batteri, chiamati procarioti. Le cellule dei procarioti sono costituite da una membrana cellulare, o membrana plasmatica, che separa la cellula dall’ambiente esterno. All’interno della cellula si trova un fluido, il citoplasma, che contiene il materiale genetico, un organello per la sintesi delle proteine (Ribosoma), enzimi, e piccole molecole. La cellula eucariote dalla cui evoluzione discendiamo anche noi, è più grande della cellula dei procarioti e il suo cromosoma è contenuto in un nucleo centrale distinto. Gli eucarioti si distinguono dai procarioti perché contengono organelli in particolari i mitocondri, che attraverso ossigeno e nutrienti producono energia, e nelle cellule vegetali anche i plastidi noti come cloroplasti nelle piante verdi.

Come illustra David Quammen in “L’albero intricato” 2020, l’ipotesi di un’origine endosimbiotica degli eucarioti nasce nel 1907 ad opera di Konstantin Merezkovskij, il quale aveva suggerito che organelli cellulari come i cloroplasti fossero ciò che restava di batteri catturati da batteri più grandi e dai quali si erano evoluti. Merezkovskij fu considerato per lungo tempo un pazzo, anche per la sua turbolenta vita, e la sua idea fu bollata come “una fantasia divertente”.

Per più di mezzo secolo quest’ipotesi fu quasi del tutto dimenticata, ma nel 1967 fu ripresa da una giovane e tenace ricercatrice, Lynn Margulis che pubblicò un articolo sul “Journal of Theoretical Biology dove esplicitò meglio la teoria anche con disegni che ne illustravano il processo. In un articolo Pubblicato nel 1971 “Simbiosi ed evoluzione” Le Scienze, sostenne che le cellule prive di nucleo furono le prime a evolversi; quelle con nucleo non sono, tuttavia, semplici discendenti mutanti del tipo più antico di cellula, ma il prodotto di un diverso processo evolutivo: un'unione simbiotica di parecchie cellule prive di nucleo. In altre occasioni ebbe modo di affermare che il neodarwinismo si sbagliava riguardo alla principale fonte di variazione genetica che dà impulso all’innovazione evolutiva. Con un chiaro riferimento a Darwin ha aggiunto che la vera novità evolutiva deriva dalla simbiosi e che la vita sulla terra ha seguito la via della cooperazione e non della lotta per la sopravvivenza.

Malgrado in quegli anni, attraverso la microscopia elettronica, fosse stato scoperto che mitocondri e cloroplasti contenessero DNA, il mondo scientifico dell’epoca considerava la Margulis una scienziata intelligente, caparbia, ma in preda ad un’idea balorda e da qualcuno anche detestata. Nei decenni successivi Lynn Margulis non smise di pubblicizzare le sue idee, ma si è dovuto attendere il 1992, dopo il sequenziamento del loro DNA, per avere la conferma che questi organelli erano discendenti di batteri catturati in epoche remote. Konstantin Merezkovskij e Lynn Margulis avevano visto giusto, la cellula eucariote aveva avuto origine per endosimbiosi: un Archea ha ospitato un proteo batterio che successivamente si è evoluto in mitocondrio.

Gli equilibri punteggiati.

Natura non facit saltus; principio utilizzato anche da Darwin nell’origine delle specie per sottolineare che l’evoluzione delle specie è lenta e graduale. Poiché la documentazione fossile non confermava una tale evoluzione, Darwin concluse che essa era incompleta.

La Sintesi Moderna Tradusse questa idea affermando che i cambiamenti che si osservavano nelle specie erano riconducibili a piccole mutazione che in modo graduale si accumulavano nel corredo genetico.

Ne 1972 Stephen J. Gould e Niels Eldredge iniziarono a pubblicare i primi articoli su tale problematica compendiate in, “Gli equilibri punteggiati” 2008 (Ed. Italiana) di S. J. Gould e “Rivedere Darwin” di N. Eldredge. Come scrive S. J. Gould nel suo saggio «[…] provavo un grande disagio a causa della convinzione Darwiniana per cui ogni testimonianza non inseribile in una sequenza gradualistica andava attribuita a imperfezione nella documentazione fossile» E N. Eldredge: «La semplice estrapolazione non esiste. L’ho scoperto nel lontano 1960, quando tentai invano di documentare esempi di quel genere di cambiamento lento e costante che tutti noi pensavamo dovesse esistere, sin da quando Darwin disse che la selezione naturale dovrebbe lasciare proprio tale segnale rivelatore nei fossili che raccoglievamo nelle pareti scoscese. Scoprii invece che una volta comparse nei reperti fossili, le specie non tentano affatto a cambiare granché, ma rimangono imperturbabilmente e implacabilmente resistenti al cambiamento, com’è naturale, spesso per milioni di anni».

In definitiva, secondo i due ricercatori non era la documentazione fossile ad essere incompleta ma la teoria ad essere sbagliata. Non c’è un’evoluzione lenta e graduale. Le specie appaiono e in pochi millenni raggiungono le loro caratteristiche principali dopodiché   per milioni di anni entrano in una fase di “stasi” durante la quale si ha un’evoluzione lenta e graduale con variazioni quasi impercettibili.

 

gcorticelli.it

Ma S. J. Gould aggiunse: «La proposizione centrale dell’equilibrio punteggiato afferma che la grande maggioranza delle specie, così come ci sono presentate nella documentazione fossile attraverso la ricostruzione della loro variazione anatomica e geografica, compare in istanti geologici (punteggiature) e rimane poi immutata (stasi) durante la loro lunga esistenza. […]. L’equilibrio punteggiato non si limita ad asserire l’esistenza di un fenomeno, ma si arrischia a fare un’affermazione ben più forte, cioè quella della sua predominanza come modello macroevolutivo su scala geologica».

Apriti cielo, si scatenò una valanga di polemiche e di accuse; I Darwinisti ortodossi, con Richard Dawkins in primis, accusarono in particolare Gould di minare alle fondamenta la teoria di Darwin e di favorire le argomentazione dei creazionisti. Quando dogma e ideologie cristallizzano le idee. Nei vent’anni successivi alla pubblicazione del primo articolo sulla teoria degli equilibri punteggiati diede origine ad una grande mole di dibattiti. Altri dati aggiunti da numerosi ricercatori hanno confermato la teoria che corregge ma non nega la teoria di Darwin. 

 

                                                                                  Giovanni Occhipinti

 

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