Dawkins e il castoro – 2

Si conclude qui l’articolo di Lorenzo Casaccia sul “Fenotipo esteso” di Richard Dawkins ed i suoi sviluppi. Lumen

(seconda parte)
 

<< Sempre nel 2003, Eva Jablonka dell’Università di Tel Aviv propone una vasta estensione della teoria di Dawkins, in un saggio dal significativo titolo “The Extended Phenotype Revisited”. In esso, non si contesta il fatto che la selezione si basata sui geni, ma si cerca di erodere l’assunto che sia basata solo sui geni come unità singole.
 

In particolare, secondo Jablonka, Dawkins ha usato il gene in maniera ambigua, sia come “ciò che è selezionato” che “ciò che beneficia della selezione”. Per prima cosa, Jablonka sostiene che le mutazioni fenotipiche sono per lo più il risultato di mutazioni di un “set” di geni, non di uno solo. (…) Tutte le micro-varianti genetiche [infatti] vengano canalizzate e risolte in fenotipi di “senso compiuto”. Il singolo gene non può quindi essere l’unità del cambiamento.
 

Jablonka sostiene che negli ultimi venti anni si è ormai accettato che anche altri elementi possono essere trasmessi per generazioni senza essere basati sui geni. Tra questi Jablonka include i “memi”, unità di evoluzione e selezione culturale introdotti dallo stesso Dawkins  ( sebbene probabilmente Dawkins non sarebbe d’accordo con l’uso che Jablonka fa del concetto) e altri tratti “epigenetici”.
 

I tratti “epigenetici” sono quelli che fanno sì che diverse cellule negli organi interni dei mammiferi contengano lo stesso DNA, ma svolgano funzioni diverse. E’ questo il caso, ad esempio, di reni e fegato. Esisterebbe quindi un meccanismo di trasmissione epigenetica che fa trasmettere un certo comportamento di generazione in generazione, indipendentemente dal genotipo.
 

Sulla scorta di Lewontin, Jablonka, considera la nicchia ecologica che si auto-perpetua (per continua ricostruzione) come un meccanismo trasmissivo. Vale a dire che la nicchia ecologica trasmette informazione di generazione in generazione senza che ciò’ debba corrispondere a un rinnovamento del DNA.
 

L’autrice riconosce che questa teoria, che sostanzialmente propone una evoluzione del fenotipo che non passa attraverso variazione del genotipo, “odorava di Lamarckismo” negli anni ’80 ed allora era inaccettabile. Ma, osserva, i tempi sono cambiati. Jablonka quindi propone di abbandonare il concetto di “replicatore” di Dawkins e di adottare il concetto di “tratti visibili ereditari” (hereditary visible traits).
 

L’autrice sostiene che non vi sono problemi nell’effettuare questa sostituzione. Anzi, adottare tale modello più ampio include tutte le “proprietà” più’ efficaci del modello del replicatore.
 

Ad esempio, il modello dawkinsiano che utilizza il gene come unità ultima della selezione naturale può spiegare i comportamenti “altruistici” che risultavano inspiegabili quando si utilizzava l’individuo come replicatore. Difatti l’altruismo è apparentemente irrazionale siccome sembra “danneggiare” l’individuo; tuttavia, porta beneficio ai geni nel loro complesso, anche se sono in un altro individuo.
 

Estendere il “fenotipo esteso”, come fa Jablonka, fa sì che l’impianto di questa spiegazione si possa mantenere invariato. Ma ora possiamo includere nella spiegazione anche comportamenti sociali ereditari (ma non genetici), quali ad es.: “comportati in modo altruistico con chi si comporta in modo altruistico con te”.
 

Dawkins commenta e replica a questi saggi in un articolo del 2004 su Biology And Philosohy. L’obiezione di Dawkins è che in molti degli esempi di cui sopra il fenotipo è “troppo esteso“, sicché, a suo dire, viola una delle basi della filosofia della selezione naturale.
 

Infatti Dawkins vuole rimanere fedele a Darwin nell’affermare che la pressione selettiva si applica solo a “replicatori”, cioè a entità che siano in grado di copiare se stesse con altissima fedeltà’ da una generazione all’altra. Secondo Dawkins, un ambiente naturale nel suo complesso non è un replicatore e questa è una differenza concettuale negli assunti di importanza fondamentale. (…) Per Dawkins [infatti], solo geni e memi sono i replicatori a noi noti.
 

Il fenotipo esteso va quindi “esteso con disciplina”. La disciplina di cui parla Dawkins vuole che il fenotipo si possa considerare esteso solo se la sua estensione di manifesta in forme che influenzano la selezione naturale sui geni che hanno provocato il fenotipo esteso stesso. La diga del castoro è un fenotipo esteso, un edificio costruito da un architetto non lo è.
 

Inoltre, perché’ si possa parlare di selezione devono poter esserci alternative. Ad esempio, per i castori ci sono: esistono dighe migliori e peggiori, che presumiamo vengano da apparati genetici diversi. Su questa diversità si esercita la selezione naturale. (…).
 

C’è confusione, secondo Dawkins, tra “costruzione della nicchia” e “alterazione della nicchia”. La presenza dell’ossigeno nell’atmosfera è un controesempio. Tale presenza è una conseguenza della chimica vegetale, e gli organismi vi si devono adattare. Ma non è una costruzione intenzionale di una nicchia: l’ossigeno non è il fenotipo esteso di nulla.
 

Sulla base dell’analisi concettuale di “presenza delle alternative”, Dawkins cerca quindi di smontare l’intera filosofia biologica di Lewontin, Laland e della “niche construction theory”. Quest’ultima è ridotta da Dawkins (…) a un mero fenomeno biologico, senza rilevanza sulla selezione naturale.
 

Dawkins si sofferma sulla teoria della Jablonka e la invita ad una [maggiore] “disciplina” scientifica. Se si dimostreranno che esistono meccanismi comportamentali ereditari che non dipendono dal DNA e che si replicano fedelmente, allora potranno essere considerati come alternativi ai geni. Ma, finché ciò non viene dimostrato, e Dawkins ritiene che non lo sia, dobbiamo assumere che ci sia un qualche coinvolgimento dei geni.
 

Il coinvolgimento dei geni deve quindi essere considerato lo ‘status quo’, il punto di partenza (mentre la Jablonka non considerava sostanzialmente alcun ‘status quo’). La disciplina che Dawkins chiede è che qualsiasi altro “replicatore” che non siano i geni deve soddisfare gli stessi due principi:
- Riproduzione con copia esatta o con altissima fedeltà’

- Possibilità’ di ripetere tale copia attraverso un numero indefinito di generazioni
 

In linea di principio, quindi, Dawkins si dichiara aperto all’idea di replicatori diversi dai geni, ma, sostiene, ancora non se ne sono visti con tali caratteristiche. Dawkins non ammette che la “persistenza” di caratteristiche ambientali si possa mettere sullo stesso piano del gene/replicatore. (…)
 

I due punti di vista sono stati parzialmente riconciliati nel mondo accademico in un workshop del 2008 della European Science Foundation. Il valore esplicativo (ma non predittivo) della teoria del fenotipo esteso è stato fermamente riconosciuto, e allo stesso tempo, anche in contraddizione con le affermazioni dello stesso Dawkins, sono stati accettate le argomentazioni dei costruttivisti . (…)
 

Il dibattito filosofico resta aperto. La teoria del fenotipo esteso rimane uno dei concetti più’ influenti nella biologia e filosofia moderni. Al momento, l’ambiente come sistema è probabilmente compreso solo a livello parziale e una “grand theory”, che unisca in modo soddisfacente la selezione genetica darwiniana degli individui e le varie teorie dell’ambiente, ancora non esiste. >>
 
LORENZO CASACCIA

Dawkins e il castoro – 1

La teoria del “Fenotipo esteso” è stato elaborata dal grande biologo evoluzionista Richard Dawkins ed ha ricevuto notevoli apprezzamenti, ma anche critiche e discussioni. 

Ce ne parla Lorenzo Casaccia in questo lungo articolo (tratto da Medium.com), dedicato agli appassionati di evoluzionismo e dintorni. 

LUMEN 
 
 

<< Il concetto di “fenotipo esteso” viene esposto da Richard Dawkins nel 1982. Dawkins era già noto, anche al grande pubblico, per una visione del darwinismo incentrata sul ruolo del gene (si vedano “L’orologiaio cieco” e “Il Gene egoista”). L’idea del fenotipo esteso si appoggia sostanzialmente su due principi:

1) La selezione naturale, nel senso più generale, si applica a “replicatori”, vale a dire entità che sono in grado di copiare se stesse con grandissima precisione. Per gli organismi del mondo che conosciamo, questa entità è il gene. Il gene è quindi, per Dawkins, l’unità principe su cui si esercita l’evoluzione.

2) Il “fenotipo esteso” è la manifestazione dell’organismo al di fuori dell’immediato confine fisico dell’organismo stesso. Ad esempio: la diga è parte del fenotipo esteso del castoro, la ragnatela è parte del fenotipo esteso del ragno, e così via.

Il fenotipo esteso è quindi una delle espressioni del replicatore (cioè del gene). Come noto, i replicatori non vengono selezionati direttamente, ma vengono selezionati sulla base del loro effetto fenotipico. Dawkins quindi mostra come la pressione selettiva agisce sul fenotipo esteso (e non solo sul fenotipo), così da influenzare la scelta del genotipo. La qualità della diga, per tornare all’esempio di cui sopra, è un fattore che influenza la selezione naturale dei castori. Il fenotipo esteso diventa quindi un esempio di azione genetica a distanza.

Il dibattito filosofico/biologico più interessante tra la teoria del fenotipo esteso e le altre branche del darwinismo si è avuto riguardo alla relazione di esso con la teoria della “niche construction” anche detta NCT.

Tale teoria prese le mosse da Richard Lewontin che già dagli anni Settanta poneva l’attenzione sul fatto che gli organismi influenzano l’ambiente circostante, ognuno in modo specifico, così che ogni specie finisce per costruire una sorta di “nicchia” per se stessa. Non esiste quindi un ambiente “fisso”, che filtra gli organismi secondo i meccanismi della selezione naturale. Al contrario, organismi e ambiente co-evolvono: (…) l’evoluzione dell’organismo è una funzione dell’ambiente e dell’organismo stesso; l’evoluzione dell’ambiente è una funzione degli organismi e dell’ambiente stesso. (…)

Siccome, per ammissione stessa di Dawkins, la parte della teoria del fenotipo esteso che è stata più’ studiata e osservata è quella che riguarda la costruzione di artefatti animali (come appunto le dighe dei castori), c’è stata accesa discussione rispetto a “quanto si estende il fenotipo esteso”. Quest’ultima domanda, lungi dall’essere un gioco di parole, è la chiave interpretativa per il dibattito biologico-filosofico di questi ultimi venti anni.

In opposizione alla versione “classica” o “sintetica” della teoria dell’evoluzione, che prevede un ambiente sostanzialmente statico, i fautori della NCT sostengono che gli organismi possono modificare l’ambiente in maniera collettiva, e così’ facendo modificare la pressione selettiva sia su di sé che sugli altri organismi che non hanno partecipato a tale modificazione. Le dighe dei castori, quindi, eserciterebbero una influenza indiretta di più lungo raggio, andando a modificare i meccanismi selettivi di specie “altre” dai castori, secondo meccanismi che sarebbero ancora da comprendere pienamente.

I promotori della NCT sostengono che questi meccanismi affiancano “alla pari” la selezione naturale su base genetica. L’assunto concettuale alla base di questa visione è che esista anche una selezione naturale degli ambienti, cioè che il meccanismo darwiniano si applichi ad un ambiente nella sua globalità. Questo indirettamente significherebbe che esistono altri replicatori oltre ai geni, e questo è l’aspetto più profondamente controverso rispetto a Dawkins.

Nel 2003, Scott Turner (…) pubblica un saggio dal titolo “Extended Phenotypes e Extended Organisms”. Turner sostiene una visione profondamente opposta a Dawkins (pur sempre nell’ambito del darwinismo). Considerare solo il gene come unità riproduttiva sarebbe un grave errore. Si dovrebbe invece risalire alle basi concettuali della teoria di Darwin e da lì ripensare la natura dei replicatori.

Ad esempio, Turner discute nel dettaglio il caso delle macro-termiti e del loro termitaio come fenotipo esteso di un pool di geni che viene sia dalle termiti, che dai funghi presenti nel termitaio (i quali garantiscono l’equilibrio metabolico). Si ha quindi un fenotipo esteso (il termitaio) che deriva da un genotipo “misto” (termiti più funghi). Abbiamo quindi una relazione complessa: il successo del termitaio sembra influenzare nella stessa misura due specie differenti, e quindi due pool di geni differenti.

Turner poi si chiede “perché i geni sono i replicatori ?”. La risposta che si da’ è che sono le entità nel “sistema” che durano di più, vale a dire conservano la stessa informazione per più’ tempo degli altri elementi. Egli però trova dei contro-esempi per indicare che alcune modifiche del fenotipo, in certi casi, possono “durare di più” (ad es. certe modifiche indotte nelle ciglia di alcuni batteri che poi si propagano). In tal caso il meccanismo di selezione si sposterebbe, secondo Turner, sul fenotipo, il che costituirebbe una nozione a suo modo rivoluzionaria (…). 

In sostanza, Turner sostiene che la teoria del fenotipo esteso, se sviluppata, porta a risultati opposti a quelli desiderati da Dawkins. Anziché sancire la centralità del gene, riporta l’attenzione su fatto che in natura esista un meccanismo di selezione “variabile”. A seconda dell’elemento che “dura di più” (nel genotipo o fenotipo), si ha selezione basata sui geni, mista o sull’omeostasi [fenotipo]. Ciò facendo, Turner ritiene di avere “riportato l’organismo sulla scena”, dopo settanta anni di centralità del gene. 

Nello stesso anno, Kevin Laland pubblica un altro saggio fondamentale “Extending the Extended Phenotype”, dove ribadisce che la NCT (niche construction theory) è essa stessa parte del processo di selezione naturale, non una conseguenza. 

Per iniziare, Laland scardina la rigidità della relazione dawkinsiana tra genotipo e fenotipo: l’influenza genetica su un fenotipo è diffusa, siccome non esiste un gene singolo che caratterizza un aspetto del fenotipo, e ancor meno del fenotipo esteso. Ancor più importante è il fatto che alcuni aspetti del fenotipo esteso non sono di natura genetico-ereditaria, ma sono “appresi” e di natura “sociale”.

Laland poi torna al noto esempio dello studio di Darwin sui lombrichi: i lombrichi modificano il suolo e questo ambiente modificato si riproduce e si perpetua per ripetizione e per ereditarietà ecologica. Tale ereditarietà ecologica, in questo caso, dipende semplicemente dalla persistenza del terreno, non da una pressione selettiva su un qualche replicatore.

Un secondo esempio di Laland, altrettanto fondamentale, è quello del consumo di latticini e della capacità di alcuni uomini di tollerare il lattosio in età adulta. E’ ormai assodato che tale tolleranza è di natura genetica. Si sa anche che la prevalenza della capacità di digerire il lattosio si ha in società dove, tradizionalmente, si producono latticini. Ma i documenti storici e l’analisi genetica hanno dimostrato che l’atto di fare latticini ha preceduto la selezione di questo apparato genetico che permette di digerire il lattosio.

In questo caso quindi, alcune società hanno creato un ambiente specifico (ad esempio una organizzazione alimentare incentrata sulla pastorizia), e così facendo hanno creato una nicchia ecologica che ha poi effettuato una pressione selettiva sugli individui stessi. Questo è quindi un esempio di adattamento (o selezione naturale) dove vi è una più’ complessa interazione con l’ambiente, mediata dalle “abitudini sociali”. (…)

Kevin Laland accoglie quindi in pieno la teoria del fenotipo esteso di Dawkins, ma la sviluppa “oltre”, e la considera quindi come una sorta di “resa” di Dawkins stesso a Lewontin (NCT). >>

LORENZO CASACCIA

(continua)

Il Dawkins egoista - 6

(da IL GENE EGOISTA di Richard Dawkins – sesta parte)

<< La selezione naturale nella sua forma più generale significa la sopravvivenza differenziata di varie entità. Alcune entità vivono e altre muoiono ma, perché la morte selettiva abbia qualche impatto sul mondo, è necessaria un’ulteriore condizione. Ogni entità deve esistere nella forma di molte copie, e almeno alcune delle entità devono essere potenzialmente in grado di sopravvivere — nella forma di copie — per un periodo significativo di tempo evoluzionistico. Le unità genetiche piccole hanno queste proprietà; invece gli individui, i gruppi e le specie non l’hanno. [...]

Un altro aspetto particolare del gene è che non invecchia; quando è vecchio un milione di anni, non ha più probabilità di morire di quando ne ha solo 100. Salta da un corpo all’altro attraverso le generazioni, manipolando un corpo dopo l’altro, a modo suo e per i suoi propri scopi, abbandonando i corpi mortali uno dopo l’altro prima che giungano alla vecchiaia e alla morte. I geni sono gli immortali. [...]

Noi, le singole macchine di sopravvivenza presenti nel mondo, possiamo aspettarci di vivere qualche decennio. Ma i geni presenti nel mondo hanno un’aspettativa di vita che va misurata non in decenni ma in migliaia e milioni di anni. Nelle specie che si riproducono sessualmente, l’individuo è un’unità genetica troppo grande e troppo temporanea per qualificarsi come unità significativa di selezione naturale. Il gruppo di individui è un’unità ancora più grande.

Geneticamente parlando, gli individui e i gruppi sono come nuvole nel cielo, o tempeste di sabbia nel deserto. Sono aggregazioni temporanee. Non sono stabili lungo il tempo evoluzionistico. Le popolazioni possono durare un po’ di più, ma si fondono costantemente con altre popolazioni e quindi perdono la loro identità. Sono anche soggette a un cambiamento evolutivo dall’interno. Una popolazione non è un’entità abbastanza discreta per fungere da unità di selezione naturale; non è abbastanza stabile e unitaria per essere “selezionata” al posto di un’altra popolazione.

Un corpo individuale sembra abbastanza discreto finché dura, ma purtroppo, quanto a lungo dura? Ogni individuo è unico. Non puoi ottenere un’evoluzione selezionando tra varie entità, quando esiste una sola copia di ogni entità! La riproduzione sessuale non è replicazione. Proprio come una popolazione è contaminata da altre popolazioni, così la discendenza di un individuo è contaminata da quella del suo partner sessuale. I vostri figli sono solo metà di voi, i vostri nipoti solo un quarto di voi.

In qualche generazione, il massimo che potete sperare è di avere molti discendenti, ognuno dei quali contiene solo una piccola porzione di voi — pochi geni — anche se alcuni di essi portano anche il vostro cognome. Gli individui non sono cose stabili, sono fluttuanti. Anche i cromosomi vengono rimescolati fino a scomparire, come una mano di carte subito dopo essere stata distribuita. Ma le singole carte sopravvivono al rimescolamento. Le singole carte sono i geni.

I geni non sono distrutti dal crossing-over, cambiano soltanto partner e vanno avanti. Naturalmente vanno avanti. È questa la loro specialità. Essi sono i replicatori e noi siamo le loro macchine di sopravvivenza. Quando abbiamo assolto al nostro scopo, siamo gettati via. Invece i geni esistono nel tempo geologico: i geni sono per sempre. I geni, come i diamanti, sono per sempre, ma non proprio nello stesso modo dei diamanti. Nel caso dei diamanti, ciò che dura è il singolo cristallo, la struttura inalterata di atomi. Le molecole di Dna non sono persistenti in quel senso.

La vita di ciascuna molecola fisica di DNA è molto breve — forse qualche mese, certamente non più di una vita umana. Ma una molecola di Dna potrebbe teoricamente vivere più di 100 milioni di anni nella forma di copie di se stessa. Inoltre, proprio come gli antichi replicatori nel brodo primordiale, le copie di un particolare gene possono essere distribuite per tutto il mondo. La differenza è che le versioni moderne sono impacchettate con cura nei corpi delle macchine di sopravvivenza. [...]

Il gene è il replicatore a vita lunga, che esiste nella forma di molte copie duplicate. Non ha una vita infinitamente lunga. Perfino un diamante non è eterno [...]. Il gene è definito come un pezzo di cromosoma abbastanza piccolo da durare, potenzialmente, abbastanza a lungo da fungere da unità significativa di selezione naturale. [...]

È la sua potenziale immortalità che rende un gene un buon candidato a fungere da unità di selezione naturale. Ma ora è venuto il momento di enfatizzare la parola “potenziale”. Un gene può vivere un milione di anni, ma molti nuovi geni non superano nemmeno la prima generazione. Quei pochi che riescono a farlo lo fanno in parte perché sono fortunati, ma soprattutto perché hanno ciò che serve, il che significa che sono bravi a produrre macchine di sopravvivenza.

Hanno un effetto sullo sviluppo embrionale di ogni successivo corpo in cui si vengono a trovare, tale che quel corpo ha un po’ più di probabilità di vivere e riprodursi di quante ne avrebbe se fosse stato sotto l’influenza del gene rivale, o allele. Per esempio, un gene “bravo” potrebbe assicurare la propria sopravvivenza tendendo a dotare i successivi corpi in cui si trova di gambe lunghe, che aiutano questi corpi a fuggire dai predatori. Questo è un esempio particolare, non universale. Le gambe lunghe, dopotutto, non sono sempre un vantaggio. In una talpa sarebbero un handicap.

Anziché perderci nei dettagli, possiamo pensare a qualche qualità universale, che ci aspetteremo di trovare in tutti i geni (cioè in quelli più longevi)? Viceversa, quali sono le proprietà che classificano istantaneamente un gene come “cattivo”, di vita breve? Potrebbero esserci varie proprietà universali di questo tipo, ma ce n’è una particolarmente importante in questo libro: al livello dei geni, l’altruismo deve essere male e l’egoismo deve essere bene.

Questo segue inesorabilmente dalla nostra definizione di altruismo ed egoismo. I geni competono direttamente con i loro alleli per la sopravvivenza, poiché i loro alleli nel pool di geni competono per la loro stessa posizione sui cromosomi delle generazioni future. Ogni gene che si comporti in modo da aumentare le proprie probabilità di sopravvivenza nel pool di geni alle spese dei suoi alleli tenderà, per definizione, tautologicamente, a sopravvivere. Il gene è l’unità di base dell’egoismo.

Ho espresso ora il messaggio principale di questo capitolo. Ma ho evitato alcune complicazioni ed assunzioni nascoste. La prima complicazione è stata già menzionata brevemente. Per quanto indipendenti e liberi possano essere i geni nel loro viaggio lungo le generazioni, non sono affatto liberi e indipendenti nel controllare lo sviluppo embrionale. Essi collaborano e interagiscono in modi inestricabilmente complessi, sia tra di loro, sia con l’ambiente esterno.

Espressioni come “gene per le gambe lunghe” o “gene per il comportamento altruistico” sono comode figure retoriche, ma è importante capire cosa significano. Non esiste un gene che da solo costruisce una gamba, lunga o corta che sia. Costruire una gamba è un’impresa cooperativa che coinvolge molti geni. Sono anche indispensabili delle influenze dall’ambiente esterno: dopo tutto, le gambe sono fatte di cibo! Ma può esserci benissimo un singolo gene che, a parità di altri fattori, tende a produrre gambe più lunghe di quanto lo sarebbero state sotto l’influenza dell’allele di quel gene.

Come analogia, pensate all’influenza di un fertilizzante, diciamo un nitrato, sulla crescita del grano. Tutti sanno che le piante di grano crescono più grandi in presenza di nitrato che in sua assenza. Ma nessuno sarebbe così sciocco da affermare che, di per sé, il nitrato può fare una pianta di grano. Sono necessari, naturalmente, un seme, il suolo, il sole, l’acqua, e vari minerali . Ma se tutti questi altri fattori restano costanti, e anche se variano entro certi limiti, l’aggiunta di un nitrato farà crescere di più la pianta di grano. Lo stesso vale per i singoli geni nello sviluppo di un embrione.

Lo sviluppo embrionale è controllato da una rete di relazioni così intricata che quasi ci passerebbe la voglia di guardarla. Nessun singolo fattore, generico o ambientale, si può considerare come l’unica causa di una data parte di un bambino. Tutte le parti di un bambino hanno un numero quasi infinito di cause antecedenti. Ma la differenza tra un bambino e un altro, per esempio la differenza nella lunghezza di una gamba, è facile da ricondurre a una o a poche semplici differenze antecedenti, nell’ambiente o nei geni.

Sono le differenze che contano nella lotta competitiva per la sopravvivenza; e sono le differenze controllate dei geni che contano nell’evoluzione. Dal punto di vista di un gene, i suoi alleli sono i suoi nemici mortali, ma gli altri geni sono solo parte dell’ambiente, come la temperatura, il cibo, i predatori, o gli amici. L’effetto del gene dipende dal suo ambiente, il quale comprende gli altri geni. A volte un gene ha un effetto solo in presenza di un altro insieme di geni compagni. L’intero insieme di geni in un corpo costituisce una specie di “clima”, o background genetico, che modifica e influenza gli effetti di ogni particolare gene.

Ma ora sembra che siamo arrivati a un paradosso. Se costruire un bambino è un’impresa cooperativa così intricata, ed ogni gene ha bisogno di molte migliaia di geni compagni per svolgere il suo compito, come possiamo riconciliare tutto questo con la mia descrizione dei geni come entità che saltano da corpo a corpo lungo i millenni, liberi, autonomi e senza ostacoli? Erano cose prive di senso? Assolutamente no. Forse mi sono lasciato trasportare dall’enfasi, ma non stavo dicendo sciocchezze, e non c’è alcun paradosso.

Possiamo spiegare tutto questo mediante un’altra analogia. Un vogatore non può vincere da solo la gara di canottaggio tra Oxford e Cambridge. Ha bisogno di otto colleghi. Ognuno è specializzato a sedersi in una parte precisa della barca — prodiere, primo rematore, timoniere, eccetera. Condurre la barca è un’impresa cooperativa, ma alcuni uomini sono comunque migliori di altri. Supponiamo che un coach debba scegliere la squadra ideale da un pool di candidati, alcuni dei quali specializzati nella posizione di prua, altri come timonieri e così via.

Supponiamo che il coach effettui la selezione come segue. Ogni giorno assembla tre nuove squadre di prova, mescolando a caso i candidati in ciascuna posizione, e fa gareggiare le tre squadre una contro l’altra. Dopo qualche settimana comincerà ad emergere che la barca vincitrice tende a contenere sempre gli stessi uomini. Questi vengono contrassegnati come bravi rematori. Altri individui finiscono per trovarsi spesso nelle squadre perdenti, e alla fine questi vengono scartati.

Ma anche un rematore incredibilmente bravo potrebbe a volte trovarsi in una squadra lenta, o a causa dell’inferiorità degli altri, o perché ha avuto un colpo di sfortuna — diciamo un forte vento contrario. È solo in media che l’uomo migliore tende ad essere sulla barca vincitrice.

I rematori sono i geni. I rivali per ogni sedile sulla barca sono alleli potenzialmente capaci di occupare la stessa posizione su un cromosoma. Remare velocemente corrisponde a costruire un corpo bravo a sopravvivere. Il vento è l’ambiente esterno. Il pool di candidati alternativi è il pool di geni. Per quanto riguarda la sopravvivenza di ciascun corpo, tutti i suoi geni sono nella stessa barca. Molti geni “buoni” hanno la sfortuna di trovarsi in cattiva compagnia, e si trovano a coabitare nello stesso corpo con un gene letale, che uccide il corpo durante l’infanzia. In questo caso il gene buono va distrutto insieme agli altri.

Ma si tratta solo di un corpo, e le repliche di quello stesso gene buono vivono anche in altri corpi che non hanno il gene letale. Molte copie dello stesso gene vengono scartate perché hanno la sfortuna di trovarsi nello stesso corpo con dei geni cattivi, e molti muoiono per altri tipi di sfortuna, diciamo quando il corpo è colpito da un fulmine. Ma per definizione la sfortuna colpisce a caso, ed un gene che si trova regolarmente dalla parte perdente non è sfortunato: è un gene cattivo.

Una delle qualità di un buon rematore è il gioco di squadra, la capacità di adattarsi e di cooperare con il resto della squadra. Questa qualità potrebbe essere importante quanto avere buoni muscoli. Come abbiamo visto nel caso delle farfalle [noi abbiamo saltato quell'esempio, NdM], la selezione naturale potrebbe inconsciamente “modificare” un complesso di geni mediante inversione e altri grossi spostamenti di pezzi di cromosoma, in tal modo portando nello stesso gruppo geni che cooperano bene insieme.

Ma in un altro senso, dei geni che non sono collegati l’uno con l’altro fisicamente possono essere selezionati per la loro mutua compatibilità. Un gene che coopera bene con la maggior parte degli altri geni che si trova ad incontrare nei corpi successivi, cioè con i restanti geni del pool di geni nel suo complesso, tenderà ad avere un vantaggio.

Per esempio, in un corpo efficiente di carnivoro sono desiderabili un certo numero di attributi, tra cui denti aguzzi, il giusto tipo di intestino per digerire la carne, e molte altre cose. Un erbivoro efficiente, d’altra parte, ha bisogno di denti piatti, e un intestino molto più lungo con diversi tipi di chimica digestiva.

Nel pool di geni di un erbivoro, ogni nuovo gene che conferisse denti affilati al suo possessore non avrebbe molto successo. Questo non perché mangiare carne sia intrinsecamente un’idea sconveniente, ma perché non puoi mangiare carne in modo efficiente se non hai il giusto tipo di intestino, e tutti gli altri attributi di un carnivoro. I geni che producono denti aguzzi non sono intrinsecamente cattivi. Sono solo cattivi in un pool di geni che sia dominato da geni per qualità erbivore. >>

RICHARD DAWKINS

Il Dawkins egoista - 5

Continuo a pubblicare alcune pagine di uno dei libri fondamentali per capire il mondo degli esseri viventi, e quindi dell’uomo, ovvero IL GENE EGOISTA di Richard  Dawkins. Le parti precedenti sono state pubblicate nell’aprile 2014 (1 e 2) e nel novembre 2014 (3 e 4). Buona lettura. LUMEN

<< Noi siamo macchine di sopravvivenza [dei geni], ma “noi” non significa solo le persone. Comprende tutti gli animali, le piante, i batteri, e i virus. Il numero totale di macchine di sopravvivenza sulla terra è molto difficile da contare, ed è ignoto persino il numero totale di specie viventi. Considerando i soli insetti, il numero di specie viventi si stima a circa 3 milioni, e il numero di singoli insetti potrebbe essere un milione di milioni di milioni.

I vari tipi di macchine di sopravvivenza sono molto diversi tra di loro, sia nella parte esterna che negli organi interni. Un polipo è molto diverso da un topo, ed entrambi sono molto diversi da una quercia. Eppure nella loro chimica fondamentale sono piuttosto uniformi e, in particolare, i replicatori che hanno al loro interno, i geni, sono fondamentalmente lo stesso tipo di molecole in tutti noi — dai batteri agli elefanti.

Siamo tutti macchine di sopravvivenza per lo stesso tipo di replicatore — molecole chiamate DNA — ma ci sono molti modi diversi di sopravvivere nel mondo, e i replicatori hanno costruito una vasta gamma di macchine per sfruttarli. Una scimmia è una macchina che preserva i geni stando sugli alberi; un pesce è una macchina che preserva i geni stando in acqua; c’è persino un vermicello che preserva i geni nei sottobicchieri di birra tedeschi. Le vie del DNA sono misteriose.

Per semplicità ho dato l’impressione che i geni moderni, fatti di DNA, siano molto simili ai primi replicatori che si trovavano nel brodo primordiale. Non è importante per i nostri scopi, ma questo potrebbe non essere vero. I replicatori originali potrebbero essere stati molecole imparentate col DNA, o potrebbero essere stati del tutto diversi. Nel secondo caso potremmo dire che le loro macchine di sopravvivenza devono essere state catturate dal DNA in un tempo successivo.

Se è così, i replicatori originali sono andati del tutto distrutti, poiché non resta alcuna traccia di essi nelle moderne macchine di sopravvivenza. Lungo queste linee, A. G. Cairns Smith ha avanzato l’intrigante ipotesi che i nostri antenati, i primi replicatori, potrebbero non essere stati affatto molecole organiche, ma cristalli inorganici — minerali, pezzettini d’argilla. Usurpatore o meno, il DNA è indubbiamente al potere oggi, a meno che, come suggerisco nel capitolo 11, non stia avvenendo proprio adesso un nuovo passaggio di potere.

Una molecola di Dna è una lunga catena di blocchi costitutivi, piccole molecole chiamate nucleotidi. Proprio come le molecole di proteine sono catene di aminoacidi, le molecole di Dna sono catene di nucleotidi. Una molecola di Dna è troppo piccola per essere vista, ma la sua forma esatta è stata scoperta ingegnosamente per vie indirette. Consiste di una coppia di catene di nucleotidi attorcigliate insieme in un’elegante spirale; la “doppia elica”; la “spirale immortale”. Il blocchi costitutivi di nucleotidi possono essere solo di quattro tipi diversi, i cui nomi posso essere abbreviati in A, T, G, C.

Sono gli stessi in tutti gli animali e le piante. Ciò che cambia è l’ordine in cui sono attaccati insieme. Un blocco costitutivo G in un uomo è identico a un blocco costitutivo G in una lumaca. Ma la sequenza di blocchi costitutivi in un uomo non solo è diversa da quella in una lumaca; è anche diversa — sebbene in minor misura — dalla sequenza presente in ogni altro uomo (tranne nel caso dei gemelli identici).

Il nostro Dna vive dentro il nostro corpo. Non è concentrato in un punto particolare del corpo, ma è distribuito tra tutte le cellule. Ci sono circa mille milioni di milioni di cellule in un corpo umano medio, e, con alcune eccezioni che possiamo ignorare, ognuna di queste cellule contiene una copia completa del Dna di quel corpo. Questo DNA si può considerare come un insieme di istruzioni per costruire un corpo, scritte nell’alfabeto A, T, G, C dei nucleotidi. È come se, in ogni stanza di un gigantesco edificio, ci fosse una libreria contenente i piani architettonici dell’intero edificio.

La “libreria” in una cellula è chiamata nucleo. I piani architettonici sono divisi in 46 volumi nell’uomo — questo numero è diverso in altre specie. Questi “volumi” si chiamano cromosomi. Sono visibili con il microscopio e hanno l’aspetto di lunghi filamenti, e i geni sono incastonati su di essi in un preciso ordine. Non è facile, anzi potrebbe essere persino privo di senso, decidere dove finisce un gene e dove comincia il successivo.

Fortunatamente, come mostrerà questo capitolo, ciò non è importante per i nostri scopi.

Farò uso della metafora dei piani architettonici, mescolando liberamente il linguaggio della metafora con il linguaggio della cosa reale. “Volume” sarà usato intercambiabilmente con “cromosoma”. “Pagina” sarà temporaneamente usato intercambiabilmente con “gene”, sebbene la divisione tra i geni sia meno netta della divisione tra le pagine di un libro. Questa metafora ci accompagnerà per molto tempo. Quando finalmente cadrà, introdurrò altre metafore. Tra parentesi, non c’è ovviamente alcun “architetto”. Le istruzioni nel Dna sono state assemblate dalla selezione naturale.

Le molecole di Dna fanno due cose importanti. Prima di tutto si replicano, cioè fanno copie di se stesse. Questo è avvenuto incessantemente sin dall’inizio della vita. E le molecole di DNA oggi sono davvero molto abili a far ciò. Da adulti, voi siete fatti di 1.000 milioni di milioni di cellule, ma quando siete stati concepiti eravate una cellula sola, dotata di una copia master dei piani architettonici. Questa cellula si è divisa in due, e ognuna delle due cellule ha ricevuto la sua propria copia dei piani. Le divisioni successive hanno portato il numero di cellule a 4,8,16,32, e così via fino ai miliardi. Ad ogni divisione, i piani del Dna venivano copiati fedelmente, quasi senza errori.

Una cosa è parlare di duplicazione del Dna. Ma se il DNA è in realtà un insieme di piani per costruire un corpo, come vengono messi in pratica questi piani? Come si traducono nella fabbricazione del corpo? Questo mi conduce alla seconda cosa importante fatta dal DNA: sovrintende indirettamente alla produzione di un diverso tipo di molecola — la proteina. L’emoglobina che ho menzionato nell’ultimo capitolo è solo un esemplare di una vastissima gamma di molecole di proteine.

Il messaggio codificato nel Dna, scritto nell’alfabeto di quattro lettere dei nucleotidi, viene tradotto con un semplice meccanismo in un altro alfabeto. Questo è l’alfabeto degli aminoacidi che descrive le molecole di proteina. Produrre proteine potrebbe sembrare una cosa molto diversa da produrre un corpo, ma è il primo piccolo passo in quella direzione. Le proteine non solo costituiscono la maggior parte della struttura fisica del corpo; esercitano anche un controllo sensibile su tutti i i processi chimici dentro la cellula, attivandoli e disattivandoli selettivamente in precisi momenti e in precisi luoghi.

Agli embriologi occorreranno decenni, o forse secoli, per decifrare in dettaglio come tutto ciò porti allo sviluppo di un bambino. Ma è certo che lo fa. I geni controllano davvero, indirettamente, la produzione dei corpi, e l’influenza è strettamente unidirezionale: le caratteristiche acquisite non vengono ereditate. Non importa quanta conoscenza e saggezza voi acquisiate durante la vita, neanche un pezzettino di essa passerà ai vostri figli per vie genetiche. Ogni nuova generazione riparte da zero. Il corpo è il modo usato dai geni per preservare se stessi inalterati.

Il fatto che i geni controllino lo sviluppo embrionale ha un’enorme importanza evolutiva: significa che i geni sono almeno in parte responsabili della loro sopravvivenza nel futuro, perché la loro sopravvivenza dipende dall’efficienza dei corpi in cui vivono e che loro hanno aiutato a costruire. Tanto tempo fa, la selezione naturale consisteva nella sopravvivenza differenziata di replicatori liberamente fluttuanti nel brodo primordiale.

Oggi, la selezione naturale favorisce replicatori che sono bravi a costruire macchine di sopravvivenza, geni che sono bravi nell’arte di controllare lo sviluppo embrionale. Nel far ciò, i replicatori non sono più consci o dotati di scopi di quanto lo fossero prima. Avviene ancora lo stesso vecchio processo di selezione automatica tra molecole rivali in base alla loro longevità, fecondità, e fedeltà di copiatura; ed avviene tanto ciecamente e inevitabilmente quanto avveniva in quel tempo lontano. I geni non hanno lungimiranza. Non fanno dei piani per il futuro. I geni semplicemente esistono, alcuni più di altri, ed è tutto qui.

Ma le qualità che determinano la longevità e la fecondità di un gene non sono così semplici come erano una volta. Tutt’altro. Negli anni recenti — gli ultimi 600 milioni circa — i replicatori hanno conseguito notevoli trionfi nella tecnologia delle macchine di sopravvivenza, “inventando” cose come i muscoli, il cuore, e l’occhio (che si è evoluto indipendentemente molte volte). Prima di questo, alterarono radicalmente alcune caratteristiche fondamentali del loro modo di vivere come replicatori, e dobbiamo comprendere questa cosa prima di procedere nell’argomento.

La prima cosa da capire di un moderno replicatore è che è altamente sociale, gregario. Una macchina di sopravvivenza è un veicolo che contiene non un solo un gene ma molte migliaia. La produzione di un corpo è un’opera di cooperazione talmente intricata che è quasi impossibile isolare il contributo di un gene da quello di un altro.

Un dato gene avrà tanti effetti diversi in parti del corpo molto diverse. Ogni parte del corpo sarà influenzata da molti geni, e l’effetto di ciascun gene dipende dall’interazione con molti altri. Alcuni geni agiscono come geni “master”, controllando il funzionamento di un gruppo di altri geni. Usando l’analogia di prima, ogni data pagina dei piani si riferisce a molte diverse parti dell’edificio; e ogni pagina ha senso solo in termini dei riferimenti incrociati a numerose altre pagine.

Questa intricata interdipendenza dei geni potrebbe farvi domandare perché mai usiamo la parola “gene” in primo luogo. Perché non usare un nome collettivo come ” gruppo di geni”? La risposta è che per molti scopi quest’ultima cosa è davvero conveniente. Ma se guardiamo le cose in un altro modo, ha senso anche pensare al gruppo di geni come diviso in tanti replicatori discreti, o geni. Questo avviene a causa del fenomeno del sesso.

La riproduzione sessuale ha l’effetto di mescolare i geni. Questo significa che ogni singolo corpo è solo un veicolo temporaneo per una combinazione di geni che ha vita breve. La combinazione di geni che costituisce un singolo individuo può avere vita breve, ma i geni stessi sono potenzialmente molto longevi. Le loro strade si incrociano e ri-incrociano costantemente nell’arco delle generazioni. Un gene si può considerare come un’unità che sopravvive per un gran numero di corpi individuali successivi. >>

RICHARD DAWKINS

(continua)

Anche l’occhio vuole la sua parte

Abbiamo un ospite davvero eccezionale per questa intervista virtuale, nientemeno che il grande biologo evoluzionista Richard Dawkins. Con lui affronteremo uno dei principali cavalli di battaglia dei creazionisti, ovvero l’apparente difficoltà di spiegare in termini evolutivi la nascita e lo sviluppo degli organi complessi, come, ad esempio, l’occhio. LUMEN

LUMEN – Professor Dawkins, voi citate spesso, nei vostri libri, il teologo anglicano William Paley, fervente creazionista. Come mai ?
DAWKINS – Paley aveva pubblicato alla fine del Settecento un'opera dal titolo “Teologia naturale o sia prove della esistenza e degli attributi della divinità ricavate dalle apparenze della natura”. In quest'opera Paley passava in rassegna alcune delle più sorprendenti forme di teleonomia presenti nel mondo naturale, quali erano conosciute dalla scienza del suo tempo, e mostrava come non fosse razionalmente possibile postulare che il puro caso stesse all'origine di strutture di tale perfezione e complessità, ma si dovesse necessariamente risalire alla volontà di un Creatore intelligente.
 

LUMEN – Per “teleonomia” si intende una attività biologica tendente ad un fine.
DAWKINS – Esattamente. Organi come l'occhio umano, argomentava Paley, superano per complessità e organizzazione delle parti i più perfetti orologi meccanici, perciò, come noi affermiamo che un meccanismo complesso come un orologio non può esistere senza un orologiaio che lo abbia progettato e realizzato, così non possiamo pensare che gli organismi viventi esistano indipendentemente dal piano di un artefice.
 

LUMEN – Un ragionamento che, in effetti, ha un certo fascino.
DAWKINS – Ed infatti io ammiro molto il testo di Paley. Il reverendo inglese ha saputo mettere in luce molti aspetti meravigliosi del mondo naturale, sottolineando così l'esigenza, da parte della ragione umana, di cercare una spiegazione di fenomeni tanto sorprendenti. Paley cercò tale spiegazione in quella che era, ai suoi tempi, la sola prospettiva ragionevole, ossia l'esistenza di un "orologiaio" che, con intelligenza e sapienza, ha progettato l'universo; oggi però la scienza ha aperto i nostri occhi, mostrandoci che tale orologiaio è cieco, non agisce in vista di alcun fine, e si chiama selezione naturale.
 

LUMEN – L’intuizione geniale di Darwin.
DAWKINS - Di tutti i trilioni e trilioni di modi di cui le parti di un corpo dispongono per potersi mettere insieme, soltanto un'infinitesima minoranza dà la possibilità di vivere, di procacciarsi il cibo, di nutrirsi e di riprodursi. E' vero, vi sono molti esseri viventi diversi - almeno dieci milioni, se contiamo il numero delle singole specie oggi viventi - ma per quanto numerosi essi possano essere, vi saranno pur sempre molti più infiniti modi di non-essere! Possiamo pertanto concludere con ragionevole certezza che gli esseri viventi sono miliardi di volte troppo complessi - troppo statisticamente improbabili - per aver iniziato a vivere per mera casualità.
 

LUMEN – E l’ipotesi del “creatore” ?
DAWKINS – E’ una ipotesi priva di senso. E’ del tutto improbabile che gli esseri viventi siano stati "creati", poiché l'esistenza del Creatore sarebbe ancora più inverosimile, trattandosi di un essere che, per forza di cose, dovrebbe essere ancora più complesso.
 

LUMEN - In che modo, dunque, hanno iniziato a esistere gli esseri viventi?
DAWKINS - La risposta esatta - la risposta di Darwin - è che sia entrato in gioco il caso, ma non un caso unico, un distinto episodio casuale. Ciò che si è verificato è piuttosto tutta una serie di piccoli episodi casuali, ciascuno di essi talmente piccolo da essere un plausibile prodotto di quello che lo aveva preceduto, episodi occorsi l'uno dopo l'altro, in sequenza. Questi minuscoli avvenimenti casuali furono prodotti da mutazioni genetiche - errori occasionali - occorse nel materiale genico.
 

LUMEN – Ovviamente, molti dei cambiamenti furono deleteri e condussero alla morte del fenotipo.
DAWKINS – Una minoranza di essi, però, risultò rappresentare un piccolo progresso, che portò a migliorare la sopravvivenza e la riproduzione. Così questo processo di selezione naturale, questi cambiamenti che risultarono essere vantaggiosi, alla fine si diffusero in tutte le specie diventando la norma. Il quadro complessivo era quindi pronto per la piccola trasformazione successiva del processo evolutivo. Dopo un migliaio circa - supponiamo - di questi piccoli cambiamenti in serie, in cui ciascuna trasformazione costituiva la premessa di quella successiva, il risultato finale divenne, grazie a un processo di accumulo, ben più complesso per potersi dire il prodotto di un unico episodio casuale.
 

LUMEN – E questo può spiegare anche un organo molto complesso come – per fare l’esempio preferito dai creazionisti – l’occhio.
DAWKINS – Certamente. Sebbene teoricamente sia possibile che un occhio si sviluppi dal nulla, con una singola evoluzione molto fortunata, in pratica ciò è inconcepibile. Occorrerebbe una fortuna smisurata, che implichi simultaneamente delle trasformazioni in un gran numero di geni. Possiamo dunque escludere una simile coincidenza pressoché miracolosa.
 

LUMEN – Sarebbe davvero troppo improbabile.
DAWKINS - E' invece perfettamente plausibile che l'occhio, così come esso è oggi, si sia evoluto a partire da qualcosa di molto simile ad esso ma non del tutto, un occhio per così dire appena un po' meno sofisticato. Con lo stesso ragionamento, questo occhio appena un po' meno sofisticato si è evoluto a partire da un occhio leggermente meno sofisticato ancora, e così via. Se si tiene conto di un numero sufficientemente grande di differenze sufficientemente piccole tra una fase evolutiva e la precedente, si dovrebbe essere in grado di delineare l'evoluzione di un occhio intero, complesso e funzionante, a partire dalla nuda pelle.
 

LUMEN - Quante fasi intermedie è lecito postulare?
DAWKINS - Ciò dipende dal tempo con il quale abbiamo a che fare. E' dunque esistito un tempo sufficientemente lungo affinché dal nulla si sviluppasse in piccole fasi successive un occhio? I fossili ci dicono che la vita è andata evolvendosi sulla Terra per più di 3.000 milioni di anni.
 

LUMEN – Un tempo quasi inconcepibile.
DAWKINS – Appunto. E' del tutto inconcepibile per la mente umana abbracciare una simile immensità di tempo. Per nostra natura - e per nostra fortuna - noi consideriamo la nostra aspettativa di vita come un periodo di tempo sufficientemente lungo, ma non possiamo ragionevolmente sperare di vivere neppure un secolo. Sono trascorsi 2.000 anni da quando visse Gesù, un periodo di tempo sufficientemente lungo per rendere indistinta la differenza che intercorre tra storia e mito. Riusciamo a immaginare un milione di simili archi di tempo, che si susseguono snodandosi all'infinito?
 

LUMEN – Praticamente impossibile. 

DAWKINS - Si pensi alla moltitudine di trasformazioni evolutive che possono essersi compiute. Le razze canine domestiche - i pechinesi, i barboncini, gli spaniel, i San Bernardo e i chihuahua - derivano tutte dai lupi, in un arco di tempo misurabile in centinaia, al massimo migliaia di anni. Si pensi alla moltitudine di trasformazioni necessarie a passare da un lupo a un pechinese. E ora si moltiplichi questa moltitudine di trasformazioni per un milione: così facendo, diventa agevole ritenere che un occhio possa essere nato da un non-occhio attraverso fasi impercettibili.
 

LUMEN – I creazionisti però non demordono.
DAWKINS - Si sostiene spesso che affinché possa esservi un occhio è necessario che esistano tutte le parti di un occhio, oppure l'occhio non sarà funzionante. Metà occhio, così si ritiene, non è molto meglio che non avere l'occhio tout court. Non si vola con mezza ala. Non si può udire con mezzo orecchio. Pertanto non può esservi stata una serie di evoluzioni intermedie successive che hanno portato all'occhio, all'ala o all'orecchio moderno.
 

LUMEN – Mi sembra un ragionamento un po’ semplicistico.
DAWKINS – Molto, direi. Questo tipo di ragionamento è così superficiale che ci si può soltanto chiedere quali siano le ragioni inconsce per volerci credere. E' ovviamente falso che un mezzo occhio sia inutile. Chi soffre di cataratta e si è sottoposto alla rimozione chirurgica del cristallino non può vedere molto bene senza occhiali, ma vedrà comunque molto meglio di chi non ha del tutto gli occhi. Senza un cristallino non si mette a fuoco un'immagine precisa, ma si può tuttavia evitare di inciampare in un ostacolo e si può identificare la sagoma di un predatore in agguato.
 

LUMEN – Senza dubbio.
DAWKINS – Il ragionamento analogo - che non si possa volare con una mezza ala - è smentito anch'esso, da un vasto numero di animali che riesce con successo a effettuare dei voli o dei movimenti più o meno planati, e tra essi mammiferi di taglie diverse, lucertole, rane, serpenti e calamari. Molti diversi tipi di animali che vivono sugli alberi hanno tra i loro arti dei lembi di pelle che costituiscono quasi delle porzioni di ala. Se si cade da un albero, qualsiasi lembo di pelle, qualsiasi ulteriore superficie del corpo che aumenti l'area di impatto può salvare la vita.
 

LUMEN – Anche una differenza minima.
DAWKINS - Per quanto piccolo o grande sia questo lembo di pelle, deve pur sempre esserci una soglia critica in corrispondenza della quale, se si cade da un albero di quella altezza, la vita sarebbe stata salva proprio ed esclusivamente in virtù di una superficie di pelle lievemente maggiore. Quindi, quando i discendenti di questo esemplare avranno evoluto un lembo di pelle appena più grande, le loro vite saranno salve grazie a una superficie appena maggiore di quella necessaria a salvarli se fossero caduti da un albero appena più alto.
 

LUMEN – E così via, per fasi impercettibilmente graduali, per centinaia e centinaia di anni, si è arrivati all'ala nella sua completezza.
DAWKINS – Ed all’occhio, all’orecchio, e a tutti quegli altri organi che ci appaiono così incredibilmente complessi.
 

LUMEN – Grazie professore, è stato un piacere.
DAWKINS – Grazie a voi.

Il Dawkins egoista - 4

(da IL GENE EGOISTA di Richard  Dawkins – quarta parte)

<< Così sembra che siamo giunti ad una situazione di stallo, con una grande popolazione di repliche identiche. Ma adesso dobbiamo menzionare un’importante proprietà di qualunque processo di copiatura: non è perfetto. Avvengono degli errori. Spero che non ci siano errori di stampa in questo libro, ma se cercate attentamente potreste trovarne un paio. Probabilmente gli errori non distorceranno seriamente il significato delle frasi, perché saranno errori di “prima generazione”.

Ma immaginate quando la stampa non era stata inventata, e i libri come i Vangeli venivano copiati a mano. Tutti gli scrivani, per quanto attenti, faranno irrimediabilmente qualche errore, e alcuni di essi cederanno alla tentazione di fare qualche “miglioramento” a fin di bene.

Se copiassero tutti da una singola matrice originale, il significato non sarebbe pervertito granché. Ma se le copie sono fatte da altre copie, che a loro volta furono fatte da altre copie, gli errori cominceranno a diventare cumulativi e seri.

Man mano che gli errori di copiatura avvenivano e si propagavano, il brodo primordiale si riempiva di una popolazione non di repliche identiche, ma di molte varietà di molecole replicanti, tutte “discendenti” dallo stesso antenato. Potrebbero alcune varietà essere state più numerose di altre? Quasi certamente sì. Alcune varietà dovevano essere intrinsecamente più stabili di altre. Certe molecole, una volta formate, avevano meno probabilità di altre di dividersi di nuovo.

Questi tipi diventavano relativamente numerosi nel brodo, non solo come diretta conseguenza della loro “longevità”, ma anche perché avevano molto tempo per produrre copie di se stessi. I replicatori ad alta longevità tendevano quindi a diventare più numerosi e, a parità di altri fattori, ci fu nella popolazione di molecole una tendenza evolutiva verso una maggiore longevità.

Ma gli altri fattori probabilmente non erano uguali, e un’altra proprietà dei replicatori, che deve aver giocato un ruolo ancora più importante nel diffondere alcuni replicatori nella popolazione, fu la velocità di replicazione, o “fecondità”.

Se le molecole replicatori di tipo A fanno copie di se stesse in media una volta alla settimana, mentre quelle di tipo B fanno copie di se stesse ogni ora, non è difficile capire che molto presto le molecole del tipo A saranno presto numericamente sovrastate, anche se “vivono” molto più a lungo delle molecole di tipo B. Ci sarebbe quindi probabilmente una “tendenza evolutiva” verso una “fecondità” più alta delle molecole nel brodo.

Una terza caratteristica dei replicatori che sarebbe stata sicuramente selezionata è l’accuratezza di replicazione. Se le molecole di tipo X e di tipo Y durano lo stesso tempo e si replicano alla stessa frequenza, ma X fa in media un errore ogni 10 replicazioni, mentre Y fa un errore ogni 100 replicazioni, Y diverrà ovviamente più numeroso.

Il contingente X della popolazione perderà non solo quei “figli” che commettono errori “personalmente”, ma anche tutti i loro discendenti, veri o potenziali.

Se sapete già qualcosa dell’evoluzione, potreste trovare qualcosa di leggermente paradossale nell’ultimo punto. Possiamo riconciliare l’idea che gli errori di copiatura siano un prerequisito essenziale per l’evoluzione, con l’affermazione che la selezione naturale favorisce un’alta fedeltà di copiatura?

La risposta è che sebbene l’evoluzione possa sembrare, in un certo senso, una “cosa buona”, specialmente poiché noi ne siamo il prodotto, niente “desidera” davvero evolversi. 

L’evoluzione è un effetto collaterale, qualcosa che succede nonostante gli sforzi dei replicatori (e oggigiorno dei geni) di impedire che succeda.  (…)

Per tornare al brodo primordiale, esso dovette divenire popolato di varietà stabili di molecole; stabili nel senso che le molecole duravano a lungo singolarmente, oppure si replicavano rapidamente, oppure si replicavano accuratamente.

La tendenza evolutiva verso questi tre tipi di stabilità va intesa in questo senso: se tu avessi prelevato dei campioni dal brodo in due momenti diversi, il secondo campione avrebbe contenuto una frazione più alta di varietà dotate di alta longevità/fecondità/fedeltà di copiatura.

Questo è essenzialmente ciò che i biologi intendono per evoluzione quando parlano di creature viventi, e il meccanismo è lo stesso — la selezione naturale.

Allora dovremmo chiamare “viventi” le originali molecole replicatori? Chi se ne importa? Io potrei dire a voi “Darwin fu l’uomo più grande mai vissuto” e voi potreste rispondere “No, fu Newton”, ma spero che questo diverbio non durerebbe a lungo.

Il punto è che il modo in cui risolviamo il nostro diverbio non influenza la realtà delle cose. I fatti della vita e delle imprese di Newton e di Darwin rimangono totalmente immutati, non importa se li etichettiamo come “grandi” o meno.

Similmente, la storia delle molecole replicanti avvenne probabilmente in modo simile a come la sto raccontando, non importa se decidiamo di chiamarli “viventi”.

Troppa sofferenza umana è stata causata per l’incapacità di capire che le parole sono solo strumenti al nostro servizio, e che la semplice presenza nel dizionario di una parola come “vivo” non significa che si riferisca necessariamente a qualcosa di preciso nel mondo reale. Non importa se chiamiamo “vivi” i primi replicatori, essi furono gli antenati della vita; furono i nostri padri fondatori.

Il prossimo passaggio importante nell’argomento, passaggio che lo stesso Darwin enfatizzò molto (sebbene lui stesse parlando di animali e piante, non di molecole) è la competizione. Il brodo primordiale non era capace di dare sostentamento a un numero infinito di molecole replicanti.

Tanto per cominciare, la terra ha dimensioni finite, ma anche altri fattori di limitazione devono aver giocato un ruolo importante. Nella nostra immagine dei replicatori che agiscono come stampini, abbiamo ipotizzato che essi fossero immersi in un brodo ricco di piccoli blocchi costitutivi molecolari necessari per produrre copie.

Ma quando i replicatori divennero numerosi, i blocchi costitutivi dovevano venire usati a una frequenza tale da divenire una risorsa preziosa e scarsa. Le differenti varietà, o linee, di replicatori devono essere stati in competizione per queste risorse. Finora abbiamo considerato i fattori che potevano aumentare il numero di tipi favoriti di replicatori.

Ora possiamo vedere che alcuni tipi meno favoriti devono essere diventati meno numerosi a causa della competizione, e alla fine molte delle loro varietà devono essersi estinte.

Ci fu una lotta per l’esistenza tra le varietà di replicatori. Non sapevano che stavano combattendo, né se ne preoccupavano; la lotta si conduceva senza alcun sentimento di rancore, anzi senza sentimenti di alcun tipo.

Ma stavano combattendo, nel senso che qualunque errore di copiatura che producesse un livello più alto di stabilità, o un nuovo modo di ridurre la stabilità dei rivali, veniva automaticamente preservato e moltiplicato.

Il processo di miglioramento era cumulativo. I modi di aumentare la stabilità e di diminunire la stabilità dei “rivali” divennero sempre più elaborati ed efficienti.

Alcuni replicatori potrebbero persino avere “scoperto” come distruggere chimicamente le molecole delle varietà rivali, e utilizzare i blocchi costitutivi così rilasciati per produrre le loro proprie copie. Questi proto-carnivori ottenevano cibo e allo stesso tempo eliminavano i rivali.

Altri replicatori forse scoprirono come proteggersi, o chimicamente, o costruendo un muro fisico di proteine attorno a sé. Potrebbe essere stato così che apparvero le prime cellule viventi.

I replicatori cominciarono non soltanto ad esistere e basta, ma a costruire per sé stessi dei contenitori, dei veicoli per assicurare la loro esistenza continuata. I replicatori che riuscivano a sopravvivere erano quelli che costruivano delle macchine di sopravvivenza per abitarci dentro.

Le prime macchine di sopravvivenza non erano probabilmente niente più che strati protettivi. Ma sopravvivere diventava sempre più difficile, man mano che i rivali producevano macchine di sopravvivenza migliori e più efficaci. Le macchine di sopravvivenza divennero sempre più grandi e più elaborate, ed il processo era cumulativo e progressivo.

Questo miglioramento graduale, nelle tecniche e negli artifici usati dai replicatori per assicurare la loro stessa sopravvivenza nel mondo, era forse destinato ad avere fine? Avevano molto tempo a disposizione per migliorare. Quali strani meccanismi di auto-preservazione sono stati prodotti nei millenni?

Quattromila milioni di anni dopo, quale è stata la sorte degli antichi replicatori? Essi non sono morti, perché sono campioni assoluti nell’arte della sopravvivenza. Ma non cercateli ancora mentre galleggiano nel mare; da molto tempo hanno rinunciato a quel genere di libertà.

Adesso vivono in enormi colonie, al sicuro all’interno di enormi robot torreggianti, completamente sigillati dalle insidie del mondo esterno, e comunicano con esso per vie tortuose ed indirette, manipolandolo con dei comandi a distanza.

Si trovano dentro di voi e dentro di me; ci hanno creati, sia i nostri corpi sia le nostre menti; e la loro preservazione è il motivo ultimo della nostra esistenza. Hanno fatto una lunga strada, questi replicatori. Adesso hanno il nome di geni, e noi siamo le loro macchine di sopravvivenza. >>

RICHARD DAWKINS