Definire cosa sia la “vita” è solo apparentemente, un problema di facile soluzione. La definizione corrente: “la vita è un sistema che si autosostiene, sottoposto ad evoluzione darwiniana” è insoddisfacente.
In primo luogo la vita non è un “sistema” ma è un processo. In secondo luogo, l’ “autosostentamento” non esiste; la vita richiede energia, e questa avviene qui sul pianeta Terra, in flusso costante dal sole o da energia chimica immagazzinata in precedenza.
E definire qualcosa in termini evolutivi, come qualcosa che cambia e che ancora non esiste è
un concetto paradossale.
In un’ analisi di Edward Trifonov delle 123 definizioni di “vita” formulate negli anni recenti porta alla distillazione, per confronto strutturale delle idee e dei significati elaborati, alla conclusione che “vita” è “auto-riproduzione con variazioni”.
Questa definizione è molto vicina a quella formulata nel 1923 da Victor Oparin: “Ogni sistema capace di replicazione e mutazione è vivente”.
Ci avviciniamo quindi a concetti di base: esiste un’informazione che si conserva e si tramanda, e che è in grado di cambiare se stessa, adattandosi per il meglio ad un mondo che varia costantemente.
La biologia e la genetica molecolari degli ultimi 60 anni hanno chiarito da un lato in cosa consista il materiale genetico (DNA ed RNA), dall’altro come sia possibile ottenere per sintesi non biologica una parte dei componenti fondamentali dei sistemi chimici sui quali si basa la struttura del vivente.
Nel 1953 fu chiarita da un lato la struttura del DNA (Watson e Crick), dall’altro fu ottenuta la sintesi di aminoacidi a partire da gas semplici sottoposti a scariche elettriche (Urey e Miller).
La via era aperta alla ricostruzione dei passi che hanno portato, quasi quattro miliardi di anni fa, alla origine della vita (comunque essa venga definita).
È opinione comune che non sapremo mai come esattamente la vita sia iniziata ma che, con il progredire della conoscenza, riusciremo ad un certo punto a ricostruirne i passaggi essenziali e gli schemi chimici di riferimento.
L’approccio top-down, dall’alto verso il basso, da quello che esiste ora a quello che è esistito nel passato, sembra essere vincente.
Marciando a ritroso, con l’aiuto della bioinformatica e della biologia molecolare, si ha ormai una idea abbastanza precisa di come fosse fatto LUCA, il Last Universal Common Ancestor, l’ultimo progenitore universale, comune a tutte le forme viventi che ci circondano oggi, ed a noi stessi. Al di là non ci è ancora dato procedere.
È qui che entra in gioco la ricerca contemporanea. La ricerca pura vuole per definizione essere guidata dalla curiosità.
Questo tipo di ricerca non vuole migliorare qualche specifica tecnologia né ha lo scopo di brevettare qualcosa. Si cerca per capire.
La possibilità di risolvere i problemi centrali della domanda centrale, di come sia iniziata le vita, ci è offerta dalla confluenza della fisica con la biologia.
I frutti applicativi verranno da soli. Il convegno “The deep secrets of life: beyond the standard paradigms of physics, chemistry and biology” della primavera scorsa, tenutosi presso il CNR ha cercato di fare il punto su questi argomenti.
Ada Yonath, Nobel 2009 per la Chimica, al convegno “The deep secrets of life: beyond the standard paradigms of physics, chemistry and biology” della primavera scorsa, tenutosi presso il CNR ha cercato di fare luce su questi argomenti.
A partire dal suo fondamentale contributo alla soluzione delle complesse funzioni dei ribosomi, è stato dimostrato come gli apparati che sintetizzano proteine si siano evoluti in parallelo ed in cooperazione con la generazione spontanea e l’evoluzione del materiale genetico.
Il macchinario ribosomale, la fabbrica delle proteine, è di incredibile complessità. Sembra l’esempio ideale per l’invocazione di un creazionista: “ come è possibile che esista una cosa così infinitamente complessa nella sua precisione e delicatezza, senza che esista qualcuno che l’abbia creata?”.
Gli approcci della chimica, della fisica, della biologia molecolare messi a confronto e sviluppati in sinergia, mostrano come sia possibile ricostruire a ritroso il percorso, come il sistema sia partito da strutture semplici, come queste si siano man mano evolute e precisate, fino a giungere alla varietà di forme ed alla perfezione di funzionamento che vediamo in noi.
L’interno della macchina mostra le sue parti, ed Ada Yonath le ha ricostruite.
Un approccio simile è stato illustrato (Di Mauro) per l’origine del patrimonio genetico, origine autogenita ben al di dentro delle leggi della termodinamica e lontane da ogni interpretazione creazionista.
Il filo conduttore tra la fisica delle alte energie, la materia oscura, la struttura della materia, lo sviluppo della complessità ad ogni livello (cellulare, organismico, sistemico), l’interazione dei sistemi tra loro è risultato evidente in tutti gli interventi.
La vita è una proprietà emergente della organizzazione della materia, una forma dell’organizzazione dell’energia.
Di questo rapporto è manifestazione robusta, semplice nei suoi principi e complessa nelle sue manifestazioni.
Capirne l’essenza richiede la comprensione della natura profonda della materia e questo non può avvenire che attraverso l’eliminazione delle barriere tra fisica, chimica, biologia, associata alla analisi strutturale dei sistemi nella loro interezza.
Ernesto Di Mauro
Professore ordinario – Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “Charles Darwin”, Sapienza Università di Roma.
