Evoluzione, diversità e vita!

Malgrado secoli di discussioni, esperimenti, riflessioni e progressi scientifici, nessuna delle definizioni di “vita” proposte finora riesce a discriminare in modo netto e soddisfacente fra ciò che chiamiamo animato e ciò che consideriamo inanimato. Forse perché il vero elemento comune delle cose che definiamo vive non è una loro proprietà intrinseca, ma la nostra percezione di esse.

I tentativi di definire con precisione la vita risalgono almeno ai filosofi greci. Aristotele credeva che, a differenza di quelle inanimate, tutte lecose viventi avessero tre tipi di anima: vegetativa, animale e razionale, quest’ultima esclusiva degli esseri umani. Galeno propose un sistema simile basato sugli organi, con “spiriti vitali” nei polmoni, nel sangue e nel sistema nervoso. Nel XVII secolo si definì una dottrina nota come vitalismo, che successivi esperimenti hanno completamente smontato.

Altri scienziati hanno cercato invece di identificare un insieme specifico di proprietà fisiche che differenziano la vita dal non vivente. Oggi, al posto di una definizione succinta della vita, molti testi di biologia includono un elenco piuttosto ampio di queste proprietà, come la crescita e lo sviluppo, mantengono un ambiente interno diverso da quello esterno, reagiscono agli stimoli, si riproducono e rispettano l’evoluzione darwiniana. Ma ognuna di questa proprietà può essere facilmente messo in discussione! Quasi nessuno considera vivi i cristalli, per esempio, eppure sono altamente organizzati e crescono. Anche il fuoco consuma energia e diventa più grande, ma non è vivo. Al contrario, i batteri, i tardigradi e anche alcuni crostacei possono passare lunghi periodi di inattività durante i quali non crescono, non metabolizzano, non si modificano in alcun modo, ma non sono tecnicamente morti.

Perché definire la vita è così frustrante e difficile? Perché scienziati e filosofi hanno fallito per secoli nel trovare una proprietà fisica specifica o un insieme di proprietà che separi nettamente i vivi dagli inanimati? Perché una proprietà simile non esiste. La vita è un concetto che abbiamo inventato. 

Da questo quadro, potremmo assumere quindi che vita è una scala di grigi: non troveremo mai una linea di demarcazione netta tra i due perché i concetti di vita e non-vita come categorie distinte sono proprio questo: concetti, non realtà.

La ricerca di una definizione, o semplicemente lo studiare i meccanismi biologici, non dovrebbe derubarne lo splendore. Immaginate quanta diversità ha sviluppato la vita nel corso dei 4 miliardi di anni dalla comparsa.

Biodiversità

La varietà delle condizioni bio-geografiche, geo-morfologiche e climatiche del territorio italiano danno vita a una straordinaria concentrazione sia di specie, sia di habitat. E questo nonostante una popolazione e una densità abitativa che la rendono uno dei paesi più antropizzati del continente che ha subito radicali trasformazioni del paesaggio.

La biodiversità viene intesa come la molteplicità degli organismi viventi e dei rispettivi ecosistemi. La varietà è data dai diversi geni, specie e nicchie ecologiche. Esistono tre livelli di biodiversità:

  • genetico: il patrimonio genetico degli esseri viventi che abitano il pianeta
  • specie: l’abbondanza e la diversità di specie presenti sulla terra
  • ecosistemi: l’insieme di tutti gli ambienti naturali sul nostro pianeta.

Alcuni gruppi, come alcune famiglie di Invertebrati, sono presenti in misura doppia o tripla, se non ancora maggiore, rispetto ad altri Paesi europei (la diversità diminuisce sposandosi dall’equatore verso i poli). In Italia sono stati identificati diversi punti “ad alta densità” di biodiversità di importanza planetaria (hot spot): le isole tirreniche, le Alpi Marittime e Liguri, la catena appenninica.

Ma come si è arrivata ad una tale diversità?

L’evoluzione darwiniana

Il concetto di evoluzione è strettamente collegato a quello di cambiamento. Un organismo si evolve quando subisce trasformazioni che cambiano in modo permanente le sue caratteristiche e quando questa variazione viene trasmessa alle generazioni successive. Lo studio di questo processo ebbe inizio, in modo sistematico, due secoli fa, quando i naturalisti europei esplorarono regioni geograficamente isolate e si chiesero perché lì esistessero specie diverse da altre parti del mondo. La curiosità è la sorgente della ricerca e quindi i naturalisti iniziarono a studiare l’evoluzione: i principi base che la regolano e gli effetti a cui dà luogo.

Quando si parla di evoluzione della specie il primo nome che viene alla mente è quello di Charles Darwin, considerato il padre di questa teoria. Darwin salpò dall’Inghilterra nel dicembre 1831 a bordo del Beagle e visitò negli anni successivi le coste del Sud America e un arcipelago di isole aride e disabitate a 950 chilometri dall’Ecuador, le Galápagos, in cui ebbe modo di osservare piante e animali che non vivono in nessun’altra parte del mondo. Proprio dall’osservazione delle testuggini (galápagos in spagnolo) che danno il nome all’arcipelago, si rese conto che su ognuna di queste piccole isole vulcaniche viveva un determinato tipo di testuggine, diverso da tutti gli altri, e che i marinai, osservandone le caratteristiche esterne riuscivano a dedurre da quale isola provenissero. Da questa osservazione e da tutte le altre che fece nel suo lungo viaggio in quei luoghi, derivò la teoria, poi suffragata da altri studi e ricerche, della selezione naturale.

Secondo Darwin le caratteristiche assunte da ogni individuo sono l’effetto dell’azione della selezione naturale, cioè dell’interazione tra i singoli individui e il loro ambiente, che, nel corso di parecchie generazioni, dà la direzione all’evoluzione. Pensa alla giraffa: un individuo con il collo un po’ più lungo degli altri della sua specie è avvantaggiato perché riesce a nutrirsi con maggior facilità, arrivando alle foglie poste più in alto. Avrà perciò la probabilità di lasciare più discendenti e, con il passare del tempo e delle generazioni successive, questo carattere diventerà ereditario, consentendo alle giraffe con il collo più lungo di prendere il sopravvento sulle altre. Nessuno di noi, però, ha potuto osservare direttamente il passaggio da giraffe a collo corto a giraffe a collo lungo; ti chiederai quindi se esista un processo evolutivo che sia mai stato osservato direttamente.

La prova

C’è, ad esempio, il caso di una farfalla notturna, la falena Biston Betularia, nota ai naturalisti inglesi del XIX secolo per essere di colore chiaro e risultare quasi invisibile alla vista quando si posava sui tronchi degli alberi e sulle rocce ricoperte da licheni di colore chiaro. Durante il crescente sviluppo industriale dell’Inghilterra le particelle dei residui di lavorazione, provenienti dagli impianti industriali che funzionavano prevalentemente a carbone, cominciarono a inquinare, eliminando i licheni e depositandosi sulle rocce annerendole. Con il passare del tempo non si trovarono più falene chiare ma solo falene nere che meglio riuscivano a mimetizzarsi e a sfuggire così ai predatori.

La teoria dell’evoluzione e i suoi principi di base

Darwin aveva proposto la propria teoria deducendola in base alle osservazioni effettuate, ma quando l’abate Mendel pubblicò il proprio lavoro su come si trasmettono i caratteri ereditari, venne chiarito il meccanismo ancora oscuro di come un certo carattere, pensa al colore delle falene, si trasmette alle generazioni successive. Ma se i caratteri si trasmettono con le regole e le rigide percentuali numeriche prefissate della genetica, come è possibile che avvenga il cambiamento, cioè l’evoluzione? Una risposta a questa domanda la trovi nei principi base su cui si fonda il concetto stesso di evoluzione:

  • la selezione naturale;
  • la variabilità degli individui;
  • convergenza e divergenza dei caratteri.

La selezione naturale

Dipende da fattori genetici e fattori ambientali e, generalmente, porta all’eliminazione di una parte della popolazione in possesso dei caratteri meno adatti all’ambiente in cui essa vive. Pensa alle falene inglesi o ai batteri che hanno sviluppato resistenza agli antibiotici. Probabilmente insetti resistenti si sono sviluppati casualmente, in seguito a una mutazione, ma quando essi sono venuti in contatto con le molecole di antibiotici che per loro costituivano una sostanza velenosa, sono sopravvissuti e si sono riprodotti, determinando una nuova generazione di batteri resistenti all’azione delle sostanze che avrebbero dovuto sterminarli.

La selezione naturale produce l’adattamento cioè quel processo evolutivo che si verifica nel corso di molte generazioni e che produce organismi le cui caratteristiche si adattano meglio all’ambiente in cui vivono. Quando hai mal di schiena pensa che la tua stazione eretta deriva dalla struttura sostanzialmente quadrupede dei nostri progenitori e che tale passaggio ci ha offerto la possibilità di camminare utilizzando il nostro caratteristico movimento tramite equilibrio instabile sui due arti posteriori, rendendo libere le braccia per maneggiare, ma, contemporaneamente, ci ha lasciato degli strascichi: probabilmente il nostro adattamento è ancora in corso.

Convergenza e divergenza dei caratteri

La selezione naturale può produrre un modello per il quale specie diverse, vivendo nello stesso ambiente, possono convergere, cioè evolversi fino a somigliarsi molto. Un esempio di evoluzione convergente lo puoi osservare nelle balene, che sono mammiferi, hanno una circolazione sanguigna a temperatura costante, sono dotate di polmoni e non di branchie, ma che, per ciò che riguarda la forma del corpo, sono molto simili a pesci come gli squali, perché questa forma corporea permette loro il movimento più efficace in acqua.

L’evoluzione divergente, invece, si verifica quando una popolazione viene in qualche modo isolata dal resto della specie e sottoposta a determinati effetti ambientali, in seguito ai quali subisce notevoli cambiamenti. Pensa alle notevoli differenze che ci sono tra l’orso bruno e l’orso polare: quest’ultimo, probabilmente rimasto separato dal suo gruppo a causa di una glaciazione, si differenzia dall’orso bruno principalmente perché è strettamente carnivoro, visto che nell’ambiente in cui vive non esiste flora appetibile, ha una pelliccia di colore bianco, per mimetizzarsi alla perfezione sul bianco dell’ambiente, possiede zampe provviste di setole rigide adatte a muoversi più facilmente sulla scivolosa superficie ghiacciata e, almeno il maschio, non ha la necessità fisica di un lungo periodo di letargo.