IDEE PER UN PERFEZIONAMENTO DEL MECCANISMO DARWINIANO

 

Giuseppe Spadaro

Giuseppespadaro20@libero.it

 

INDICE

Introduzione. 1. Il fondamentale ruolo della varietà. 2. Due tipi di varietà. 3. Due utili definizioni. 4. Meccanismi che producono «varietà correlata». 5. Come potrebbe avvenire l’adattamento. 6. Il meccanismo darwiniano modificato

 

Introduzione

Com’è noto, il meccanismo darwiniano è basato sulla varietà casuale (prodotta essenzialmente da mutazioni, ricombinazione e deriva genetica) sulla quale agisce la selezione naturale.  Ma esso, secondo l’opinione di diversi autori, pur essendo valido per spiegare la cosiddetta microevoluzione, non è però in grado di spiegare le grandi costruzioni della vita.  Ora, riteniamo che sia possibile perfezionare il classico meccanismo darwiniano introducendo “un altro tipo di varietà” sulla quale agisce la selezione naturale. [1]  Con tale modifica il meccanismo escogitato da Darwin diventa assai più efficiente [2], dato che è in grado di spiegare in modo più plausibile certi fenomeni.  Esistono prove empiriche che attestano la presenza di tale altro tipo di varietà e dei relativi meccanismi che la producono; ma prima di parlare di tali meccanismi, è opportuno accennare al fondamentale ruolo della varietà.

 

1. Il fondamentale ruolo della varietà

La varietà ( la diversità, o anche la variabilità), è, com’è noto, un carattere fondamentale ai fini della conservazione della vita.  Se una popolazione per esempio animale fosse composta da elementi con le stesse precise caratteristiche (dunque rigorosamente omozigoti ), incontrerebbe notevoli difficoltà per conservarsi e per riprodursi.  Basterebbe una certa variazione ambientale, alla quale essa non fosse in grado di far fronte, per segnare la sua estinzione per disadattamento.  Ai fini della conservazione di una popolazione è invece necessario che essa sia adeguatamente differenziata nei caratteri dei singoli componenti. Infatti, in caso di certe variazioni ambientali vi è maggior possibilità che qualche nucleo familiare della popolazione sia meglio adatto degli altri ad affrontare la nuova situazione.  In tal caso, sarà proprio da tale nucleo che la popolazione sarà nel corso di poche generazioni rifondata e tutti i componenti avranno più o meno i nuovi caratteri adattativi.

 

La diversità è fondamentale, non solo a livello popolazionale, ma anche a livello individuale. In tal caso la diversità assume il carattere della duttilità, della malleabilità, della capacità dell’individuo di adattarsi a entro certi limiti a nuove situazione ambientali per conservarsi e per riprodursi.  Com’è noto, la presenza di variabilità all’interno di un singolo apparato genetico (oltre che all’interno di una popolazione) mette in grado l’individuo di affrontare meglio le situazioni ambientali.  Un eterozigote i cui geni sono in grado di esprimersi in due o addirittura in più modi diversi, [3] è avvantaggiato rispetto a un omozigote ed è più capace di conservarsi e riprodursi. [4]  Questo è il noto vantaggio degli ibridi.

 

2. Due tipi di varietà

Due sono essenzialmente i tipi di varietà sulle quali fa presa la selezione naturale: 1) una varietà casuale, del tutto indipendente dalle situazioni ambientali; 1) una varietà “ancora casuale”, ma per molti aspetti connessa alle situazioni ambientali.  Il primo tipo di varietà, quella puramente casuale, sulla quale fa presa la selezione naturale, è la vecchia varietà darwiniana e neodarwiniana, nota quindi da tempo.  Il secondo tipo di varietà è proprio “l’altro tipo di varietà” da introdurre nel meccanismo darwiniano.  Procediamo con ordine.

 

Varietà del tutto indipendente dalle situazioni ambientali Si tratta della varietà adottata dagli Autori neodarwiniani.  Essa è indipendente dalle situazioni ambientali.  È quella dovuta a:

 

a) un certo tipo di mutazioni, essenzialmente agli errori di sostituzioni delle basi del DNA, alle mutazioni cromosomiche, e simili;

b) alla ricombinazione cromosomica, o crossing–over, dove i due cromosomi omologhi (paterno e materno) si scambiano dei pezzi.

c) alla deriva genetica.

 

Come si sa, sia le suddette mutazioni, sia la ricombinazione (e sia la deriva genetica) producono individui, leggermente diversi dai genitori, cosa che concorre a rendere più varia la popolazione di appartenenza.  Tale varietà, come si è evidenziato, è utilissima alla popolazione dato che la rende più idonea ad affrontare nuove situazioni ambientali che si dovessero presentare nel corso del tempo, lungo la successione delle generazioni.

 

Solo per puro caso la varietà del tutto indipendente dalle situazioni ambientali è adattativa La varietà prodotta dalle mutazioni, della ricombinazione e anche dalla deriva genetica , essendo indipendente dalle situazioni ambientali, solo per pura combinazione potrebbe essere adatta proprio a quel tipo di situazione ambientale, ovvero proprio quella che serve ai fini della conservazione e della riproduzione.  Un tale tipo di varietà casualmente adatta (utile) nel contesto ambientale è un vero colpo di fortuna, una vincita alla lotteria.  Un colpo di fortuna, un po’ come se uno studente, davanti a un problema di matematica da risolvere, formulasse un enorme numero di soluzioni diverse (per esempio un miliardo), magari dove casualmente una sarà quella esatta.  È anche come se un cacciatore sparasse a casaccio verso il cielo senza guardare la direzione e per puro caso coglie un uccello che passa.  Osserviamo che sia il miliardo di ipotesi risolutive e sia la fucilata a casaccio del cacciatore sono comunque utili; infatti senza di esse né lo studente e né il cacciatore potrebbero raggiungere (sebbene per puro caso) i loro scopi.  Ma c’è anche da dire che sia il metodo usato dallo studente che quello del cacciatore sono “assai poco proficui”.

 

Varietà connessa alle situazioni ambientaliCome tutti possiamo facilmente pensare, lo studente potrebbe adottare una diversa strategia; anziché formulare ipotesi risolutorie a casaccio (a vanvera, alla vien viene), potrebbe concentrare un certo numero di ipotesi attinenti al problema che interessa; dunque una varietà di ipotesi, sì, ma che “hanno a che fare” col problema che interessa risolvere.  Non si tratta di risolvere a primo colpo il problema (cosa che potrebbe anche succedere) ma di andargli “attorno”, di “circondarlo”, di attaccarlo con una “rosa” di ipotesi, nella quale vi è un’alta probabilità che una di esse sia quella che coglie nel segno.  La stessa cosa potrebbe fare il cacciatore se vuole colpire l’uccello: sparare nella sua direzione, nella speranza che un grano di piombo della rosa colga nel segno.  Si capisce facilmente che il secondo tipo di varietà, quello connesso alle situazioni ambientali è di gran lunga più vantaggioso del primo, che non ne tiene affatto conto.

 

3. Due utili definizioni

Cerchiamo ora di fissare due concetti: quello di “varietà indipendente» e quello di «varietà correlata».

a) «varietà indipendente» – Gli errori di sostituzione delle basi, radiazioni, mutanti chimici, ecc., la ricombinazione o crossing–over ( e anche la deriva genetica per quanto riguarda le popolazioni) producono il primo tipo di varietà. Tale tipo di varietà non condizionata dalle situazioni ambientali la possiamo etichettare per economia come “varietà indipendente»”.  Tale varietà è proprio quella finora adottata dal meccanismo darwiniano.

b) «varietà correlata» – La varietà casuale, ma comunque coerente all’obiettivo da raggiungere, nella quale per l’alto numero di soluzioni contenute vi è un’alta probabilità che almeno una sia quella giusta, la etichettiamo invece come «varietà correlata».  Tale tipo di varietà è proprio quella da introdurre nel meccanismo darwiniano per perfezionarlo e renderlo assai più efficace.

 

4. Meccanismi che producono «varietà correlata»

Nell’organismo (sia animale che vegetale, dal batterio fino all’uomo) esistono i meccanismi che danno luogo a entrambi i due tipi di varietà.  I meccanismi che producono la «varietà indipendente» li abbiamo già ricordati; sono le mutazioni geniche, quelle cromosomiche, la ricombinazione, ecc.  Invece meccanismi che producono il secondo tipo di varietà sono i cosiddetti “generatori di variabilità”, alcuni dei quali sono stati recentemente individuati e abbastanza precisati dai biologi molecolari. [5]  Dal momento che per i fini che ci proponiamo è sufficiente procedere a grandi linee, rimandiamo il lettore ai testi specialistici, limitandoci a riportare due soli esempi, ma abbastanza eloquenti di meccanismi generatori di «varietà correlata».  Il primo esempio è rappresentato dal nostro sistema immunitario.  Il secondo esempio è rappresentato dalla strategia di sopravvivenza dei batteri. [6]

a) Sistema immunitario Come si sa è il nostro sistema di difesa da sostanze e organismi (virus, batteri, ecc.).  Per distruggere questi nemici l’organismo produce tramite i linfociti un numero straordinario di anticorpi (che ricordiamo sono proteine: le immunoglobuline) dalle forme diverse capaci di riconoscere gli estranei [7].  Ebbene tale numero straordinario di proteine non è codificato da un altrettanto numero di geni, ma da relativamente pochi geni, grazie appunto alla loro capacità di produrre variabilità. [8]

b) Strategia di sopravvivenza dei batteri È stato appurato che i batteri per adattarsi in condizioni di stress utilizzano soprattutto la variabilità genetica.  Essi nel corso dell’evoluzione hanno acquistato sofisticati processi che hanno permesso di aumentare la quantità di varietà in momenti di emergenza, come appunto gli stress.  Un sistema noto da questo punto di vista è quello che si basa sul gene RpOs, il quale “percepisce” lo stress e risponde ad esso attivando “geni mutatori”, i quali a loro volta aumentano la frequenza di mutazione e quindi aumentano la varietà degli organismi batterici.  Varietà che permette di affrontare con maggior probabilità di successo le nuove situazioni ambientali.  In altri termini: l’organismo batterico col sistema del gene RpOs ha approntato un meccanismo idoneo alla conservazione della popolazione dei batteri.  E questo è meritevole di profonda riflessione.

 

I generatori di variabilità sono attivi solo in caso di necessità Secondo gli esperti [9] nel corso dell’evoluzione si sono sviluppati meccanismi e processi che hanno favorito e regolato la variabilità e quindi la diversità di comportamenti delle cellule e degli organismi.  Quello che qui ai nostri fini va evidenziato è che tali generatori e regolatori di variabilità non sono sempre attivi, in azione, ma solo quando è necessario, ovvero lo richiedono le situazioni ambientali.  Il meccanismo entra in azione allo scopo di assicurare la conservazione dell’individuo (e quindi anche la sua riproduzione).  Per esempio, nel caso del sistema immunitario, solo quando l’organismo si deve difendere da aggressori. [10]  Nel caso dei batteri solo in situazioni di stress. In tutti gli altri casi i generatori e regolatori di variabilità sono disattivi. [11]

 

A costo di ripeterci, è meritevole di sottolineatura e anche di riflessione il fatto che la «varietà correlata» è prodotta “solo” in caso di necessità: ovvero, quando serve ai fini della conservazione (e quindi della riproduzione) dell’individuo.  Invece l’altro tipo di varietà, quella indipendente, è più o meno sempre presente in quanto non legata alle situazioni ambientali.

 

5. Come potrebbe avvenire l’adattamento.

L’imperativo cui ubbidisce l’organismo è “conservarsi e riprodursi” (Legge biologica fondamentale).  Quando variano le situazioni ambientali, al fine di conservarsi e riprodursi è necessario aggiornare i propri mezzi adattativi e adeguarli alle nuove situazioni.  Ebbene, così come fa l’organismo che col suo sistema immunitario [12] mette in atto una sua strategia difensiva, costituita da una varietà di soluzioni conformi all’obiettivo da raggiungere, allo stesso modo (mutatis mutandis) l’organismo stesso di fronte alla necessità di riadeguare i propri mezzi adattativi (come al solito ai fini della conservazione e quindi della riproduzione), produce una “rosa” di «varietà correlata» (e quindi connessa alla situazione ambientale), nella quale è altamente probabile che, tra le tante soluzioni connesse alla particolare situazione ambientale, vi sia la “soluzione adattativa” conforme alle necessità dell’organismo medesimo. [13]

 

Va sottolineato che, non esistendo all’interno dell’organismo una Intelligenza che sceglie l’esatta soluzione, dunque “una sola” soluzione, quella giusta, l’organismo nel processo di adattamento non produce solo una soluzione, ma, come si è detto, una rosa di soluzioni possibili.  Alcune di esse vengono adottate (da cui la sopravvivenza e la riproduzione differenziata); le altre soluzioni verranno eliminate dalla selezione naturale.  Dal momento che una popolazione è costituita da un numero finito di individui, distribuita in modo differenziato riguardo all’idoneità adattativa (o fitness), solo gli individui che portano le soluzioni più adattative hanno maggior possibilità di conservarsi e di riprodursi. [14]

Vi è una certa analogia tra la soluzione adottata dalla natura e quella adottata da un cacciatore che vuole colpire una quaglia.  Non tira con un fucile che spara un solo proiettile alla volta (dato che assai difficilmente la potrebbe colpire), ma con un fucile che spara cartucce di pallini di piombo.  La rosa di pallini si espande, uno dei pallini della parte centrale della rosa, “casualmente” diretto verso la quaglia, “casualmente” la colpirà. [15]  Come si vede, il caso è onnipresente nell’evoluzione e quindi nel processo di adattamento.  Ma altro è sparare a casaccio per aria senza guardare, ben altra cosa è sparare nella direzione del bersaglio e coglierlo con un pallino che casualmente è diretto nella direzione del bersaglio.  Fuori metafora, la “varietà indipendente» di mutazioni e ricombinazione (ai fini adattativi e quindi del conseguimento delle finalità primarie del conservarsi e del riprodursi) ricorda un po’ come lo sparare alla cieca, senza guardare dove vola l’uccello.

Osserviamo che è sempre meglio di niente lo sparare alla cieca piuttosto che non lo sparare affatto se si vuole abbattere una quaglia.  Ma è sicuramente assai più vantaggioso lo sparare nella direzione del bersaglio.  Sarà sempre per caso che si colpirà giusto, è verissimo, ma questa volta il caso è per certi aspetti come “indirizzato” verso la soluzione giusta. [16]

 

6. Il meccanismo darwiniano modificato

Si capisce facilmente che, ai fini dell’adattamento all’ambiente, la selezione naturale opererà in modo più efficace con una «varietà correlata» piuttosto che con una «varietà indipendente». [17]  Infatti, una cosa è avere nelle mani delle soluzioni puramente casuali, raccolte a casaccio (che costituiscono la «varietà indipendente»), ben altra cosa è avere anche delle soluzioni che hanno a che fare con l’obiettivo da raggiungere (che costituiscono la «varietà correlata»).  Se io ho bisogno di uno strumento da taglio, una cosa è avere davanti una miriade di oggetti vari (tra i quali posso, ma anche non posso, trovare quello che cerco), ben altra cosa è avere davanti degli oggetti atti comunque a tagliare.  È assai più probabile che tra di essi io possa trovare quello che mi serve.

 

La superiore efficacia adattativa della «varietà correlata» Nella teoria darwiniana la selezione naturale accumula caratteri casualmente adattativi forniti dalla varietà di individui e costruisce i prodotti dell’evoluzione.  A questo modello sono state avanzate giustamente delle forti obiezioni.  Citiamo solo la più forte: com’è possibile che la vita nelle sue grandiose e complesse costruzioni (che sono culminate con la costruzione dell’essere pensante) abbia fatto ricorso alle sola varietà prodotta da errori (le mutazioni geniche e cromosomiche) e da puri altri accidenti? [18] Sarebbe possibile che le grandi realizzazioni del pensiero umano abbiano avuto come matrice prima gli accidentali errori di sostituzione delle basi del DNA, le accidentali rotture dei cromosomi e similia?  Invece ora il quadro cambia.  La vita produce un altro tipo di varietà sulla quale fa presa la selezione naturale: si tratta appunto della «varietà correlata» prodotta dall’organismo in situazioni di emergenza, dove si deve intervenire per assicurare la conservazione della vita (e per conseguenza la riproduzione): fondamentale obiettivo cui tendono tutti gli esseri viventi, dal batterio fino all’uomo.  In questo secondo tipo di varietà (ovvero nella “varietà correlata») vi è una buona probabilità di trovare la soluzione adattativa che serve ai fini della conservazione e della riproduzione.  Quindi, ai fini dell’adattamento, si tratta di una varietà assai più efficace di quella puramente accidentale (sorta a casaccio, alla vien viene) costituita dalla «varietà indipendente».

 

Una conseguenza rivoluzionariaOra il fatto di fondamentale importanza che rivoluziona la teoria darwiniana e la migliora è che l’organismo non produce “solo” la classica varietà puramente casuale dovuta alle mutazioni genetiche, cromosomiche, alla ricombinazione e alla deriva genetica (una varietà indipendente dalle situazioni ambientali e dalle necessità dell’organismo ai fini della sua conservazione e della sua riproduzione); ma l’organismo produce “anche” «varietà correlata», che ha a che fare con le situazioni ambientali e con le sue necessità adattative.  Non solo, ma, come si è già evidenziato, tale «varietà correlata» non è prodotta quando non è necessario, ma solo quando è necessario ai fini della conservazione (e quindi della riproduzione). [19]

 

Esistono altri generatori di «varietà correlata» nell’organismo? La risposta è affermativa.  Pare che siano tantissimi, diffusi in tutto il nostro organismo e che mano mano si stanno individuando e definendo. [20]  Ma quello che ai nostri scopi interessa evidenziare e sottolineare è che tali generatori di variabilità vengono attivati da segnali interni ed esterni (sottolineiamo: “anche esterni”) all’organismo stesso solo quando è necessario, ovvero solo quando essi devono dare il loro apporto ai fini della conservazione (e quindi della riproduzione) dell’organismo.  Vi è dunque una sorta di logica nella vita; non si procede a casaccio,non si spreca inutilmente energia.

 

Una maggiore efficacia del meccanismo darwinianoL’introduzione della «varietà correlata» rende più efficiente il meccanismo darwiniano.  La selezione naturale non accumula solo caratteri casualmente adattativi (quelli dovuti alla «varietà indipendente»), ma accumula essenzialmente e principalmente caratteri coerenti con la situazione ambientale in quanto prodotti dalla «varietà correlata».  Si capisce allora facilmente che il meccanismo darwiniano così perfezionato diventa di gran lunga assai più efficace del meccanismo classico.

 

Ma ci sarebbero tante altre interessanti e rivoluzionarie conseguenze dell’introduzione della «varietà correlata» nel meccanismo darwiniano … che però siamo costretti a tralasciare per i limiti che abbiamo voluto dare a questo articolo.

 

Bibliografia e Note

1. Quest’ “altro tipo di varietà” non è ipotetica, ma un dato di fatto messo in luce dalle recenti scoperte della biologia molecolare.

2. E assai più accettabile anche dal punto di vista teorico. Infatti è anche filosoficamente inammissibile che la natura per realizzare le sue grandiose costruzioni si sia affidata solo agli errori di trascrizione del DNA, alle casuali” mutazioni cromosomiche, alla varietà prodotta dalla deriva genetica.

3. Ricordiamo che, secondo la genetica classica ciascun organismo possiede un corredo ereditario costituito da geni ognuno dei quali è presente in due copie (alleli). Secondo recenti scoperte esistono ben più di due alleli per gene. Quindi una maggiore varietà e duttilità. Secondo taluni autorevoli autori, anzi la varietà genetica presente all’interno delle singole specie è assai maggiore di quella prevista dalla genetica classica.

4. Gli esperti ci insegnano che l’organismo degli eterozigoti ha una maggior capacità di mantenersi il più possibile costante di fronte alle variazioni ambientali, ovvero ha una maggiore omeostasi.

5. Secondo le ultime acquisizioni della biologia molecolare taluni tratti del DNA possono essere considerati dei veri e propri “generatori di variabilità”. «Si stanno accumulando prove della fissazione nei genomi, durante l’evoluzione, di “strumenti molecolari” costruiti proprio in quanto generatori di variabilità da attivare in caso di necessità. Un primo fatto a supporto di questa ipotesi è che in vari casi le mutazioni non sono del tutto casuali ma tendono ad avvenire con maggiore frequenza non solo nelle zone del genoma dove sono meno dannose ma anche in regioni di DNA in cui possono risultare particolarmente utili all’adattamento.» (Marcello Buiatti, Il benevolo disordine della natura, UTET 2004, pag. 54.

6. Ma facciamo presente che esistono altre prove empiriche di “varietà correlata». Gli scienziati l’hanno scoperta soprattutto di recente. Per i particolari, si veda a proposito il citato volume di Marcello Buiatti.

7. Data che i geni che producono anticorpi mutano con altissima frequenza, e data per conseguenza l’enorme variabilità dei linfociti, si troverà quasi sempre un anticorpo a forma complementare a quella dell’antigene al quale si lega formando il cosiddetto “complesso”.

8. Si è scoperto infatti che i geni che codificano per le immunoglobuline hanno delle parti stabili ma anche delle ipervariabili. (V. Marcello Buiatti, ib. pagg. 56–57. )

9. Per esempio Marcello Buiatti, ib. pag. 65

10. E quindi il fenomeno è al solito finalizzato alla conservazione (e quindi alla riproduzione) dell’organismo.

11. Questo, detto di passaggio, è conforme al Principio di economia

12. Anche il sistema immunitario opera ai fini della conservazione dell’organismo (e indirettamente anche ai fini della riproduzione).

13. Così come lo studente diligente formula una ristretta rosa di possibili soluzioni “attorno” al suo problema da spiegare, una delle quali soluzioni potrebbe essere quella esatta.

14. Com’è noto una popolazione non è formata da individui identici. Ma da individui genotipicamente e fenotipicamente leggermente differenti, pur appartenendo alla stessa specie e quindi essendo interfecondi. La popolazione ha una struttura differenziata quanto riguarda l’idoneità adattativa, ovvero il grado di fitness.

15. Della rosa iniziale, solo una ristretta parte di essa rappresenta l’insieme delle soluzioni giuste del problema.

16. Ricordato che la quasi totalità dei processi che si svolgono nell’organismo sono finalizzati al conseguimento della conservazione (e quindi della riproduzione), è interessante rilevare che sono proprio certi segnali che giungono dall’esterno a dire come e quando si deve agire . Gli esperti a tal proposito ci dicono che esistono «meccanismi raffinati di recepimento di segnali esterni ed interni nel senso che sono i segnali che dicono ad ogni gene quanto, quando e dove deve esprimersi. Si è capito recentemente che sono ancora i segnali e quindi il contesto interno e quello esterno che dirigono le scelte del prodotto proteico da utilizzare di momento in momento, la forma–funzione che questo avrà, ecc.» (Marcello Buiatti, ib.)

17. Che comunque è pur meglio di niente.

18. La «varietà indipendente», appunto.

19. Questa, come s’è ampiamente visto, non è una conclusione puramente teorica, ma un dato di fatto. I due esempi succitati (quello del sistema immunitario e la strategia di sopravvivenza dei batteri) lo dimostrano.

20. Per maggiori particolari, si veda Marcello Buiatti, op. cit.