Evoluzione dell’evoluzionismo
Giovanna Rosati
Da quando Darwin ha pubblicato la sua opera “L’origine della specie” sono passati 160 anni. Durante questi anni nel campo della biologia sono state acquisite moltissime e fondamentali nuove conoscenze che hanno, da un lato, contribuito a dare maggior credito alla teoria darwiniana e dall’altro a modificarla, integrarla, in altre parole ad “evolverla”. Partendo da studi significativi basati su scienze diverse vedremo che, come l’evoluzione naturale, l’evoluzione dell’evoluzionismo procede per gradi, un po’ a tentoni, si muove in direzioni diverse, ed è tutt’altro che conclusa.
Prima di iniziare vorrei chiarire il significato che intendo dare alle parole evoluzione ed evoluzionismo.
Evoluzione è un termine che può essere usato in vari contesti e a cui viene in genere attribuita una connotazione positiva. La stessa evoluzione biologica non sfugge a questo fraintendimento, dandosi per scontato che essa costituisca un “progresso” che avrebbe nell’uomo il suo culmine, il suo nobile punto di arrivo. Come se tutti gli altri organismi, anche quelli che consideriamo più semplici, non avessero continuato ad evolversi!
In senso lato invece “evoluzione” significa semplicemente cambiamento, cambiamento tout court (come diceva il mio professore in tempi in cui si usavano più francesismi che inglesismi).
Bisogna inoltre tenere presente che per l’evoluzione biologica non sono significativi i cambiamenti a cui va incontro un singolo individuo ma quelli che riguardano una intera popolazione.
Forse la definizione che rende meglio l’idea è la seguente:
• L’evoluzione biologica è il cambiamento delle proprietà distintive degli organismi di una popolazione che supera il tempo vitale di un singolo individuo.
Cambiamenti evolutivi sono quindi quelli ereditabili da generazione a generazione.
• Con il termine evoluzionismo si intende invece l’insieme delle teorie filosofiche e scientifiche che ammettono l’evoluzione.
Non va quindi semplicemente considerato, come spesso si fa, sinonimo di Darwinismo.
Che ci sia stata e che, ovviamente, sia ancora in corso un evoluzione degli esseri viventi è un dato accettato ormai dalla stragrande maggioranza degli scienziati, anche se ci sono ancora sacche di resistenza. È vero però che questa è una affermazione ancora teorica è cioè “un concetto basato su molte prove e osservazioni che non sono state finora smentite” a cui manca però una definitiva prova sperimentale.
È come un processo indiziario e non probatorio!
Comunque anche se già filosofi dell’antichità come Anassimandro e Aristotele avevano introdotto i concetti di trasformazione e divenire degli esseri viventi, una prima teoria evoluzionistica fu concepita nel XIX secolo da Jean Baptiste Lamarck che ipotizzava che tratti “necessari” venissero ereditati col passaggio da una generazione alla successiva e che “Tutto in natura si trasforma nel tempo; gli organismi fanno parte della natura; dunque anche gli organismi si trasformano nel tempo” (e se questa non è Evoluzione!).
Ma Lamarck viene citato quasi esclusivamente per “il collo della giraffa”. Mentre pochi sanno che anche Darwin era un sostenitore sia dello sviluppo dell’organo in base al suo uso, sia dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti: nel diciannovesimo secolo non si sapeva ancora niente di genetica, di DNA ecc.
Comunque il più noto e grande evoluzionista è senz’altro Darwin
L’enunciazione della sua teoria consta di due parti:
• La prima parte dichiara che tutti gli organismi oggi viventi sulla Terra derivano da un gruppo primitivo di organismi.
Da questo comune ancestore (o ancestori) le varie linee si sarebbero poi distaccate in tempi diversi ed indipendenti procedendo separatamente nella loro evoluzione.
Questa “monofilia” degli esseri viventi è oggi avvalorata dai dati ottenuti in diverse discipline biologiche e si parla di albero dell’evoluzione, non più di scala. Darwin preferiva l’immagine del corallo perché renderebbe meglio tanto l’irregolarità della ramificazioni quanto la distinzione tra le specie estinte (le parti pietrificate del corallo) e le specie viventi. L’ancestore viene definito con l’acronimo inglese (che in Italiano si legge LUCA).
• Il secondo pilastro della proposta di Darwin è che:
L’intera differenziazione e produzione di tante specie diverse in tutto il mondo è il risultato di due soli fenomeni biologici: la continua produzione di varianti in tutte le popolazioni e in ogni generazione, e l’azione della selezione naturale.
Dunque secondo Darwin in tutte le popolazioni c’è “continua produzione di varianti che definisce ineliminabili e casuali”.
Ineliminabili visto che si presentano sempre e comunque
Darwin non poteva sapere perché, e non poteva neanche sospettarlo, con le conoscenze che si possedevano a quel tempo, e basava questa affermazione sulla sua grande abilità di osservatore..
Casuali. Perché avvengono senza una direzione, una preferenza o una tendenza verso un fine particolare.
Sulla variabilità interna alle specie, riconosciuta come abbiamo visto, sia da Lamarck che da Darwin, agisce la Selezione Naturale che condiziona i tempi, i modi e, nel suo insieme, il senso del processo evolutivo operando su una determinata popolazione, in un determinato ambiente, in un tempo determinato.
Affermare, come spesso si fa, che la selezione naturale premia il più forte nella lotta per la sopravvivenza non rispecchia il pensiero di Darwin.
Infatti la vera “competizione” non è tra gli individui più forti o dotati, bensì tra i più prolifici. Darwin usava e tutt’oggi si usa il termine ”fitness”.
In altre parole, se in un determinato ambiente, ad ogni generazione, gli individui portatori di caratteristiche diverse dal resto della popolazione che producono sistematicamente un maggior numero di discendenti, potranno esser “premiati”, senza che questo sottenda di per sé il miglioramento o il peggioramento della specie
È opportuno specificare che il concetto di ambiente include le caratteristiche fisiche, chimiche del luogo in cui vive la specie ma anche quelle biologiche (presenza o assenza di predatori, di parassiti ecc.).
Con il passare delle generazioni, le popolazioni si trasformeranno in specie. A volte è tutta la popolazione che si trasforma: la specie vecchia scompare per lasciare il posto a una nuova, altre volte la nuova specie convive con quella di partenza.
Quindi la speciazione è il nucleo centrale, l’evento base dell’evoluzione.
Ma con piccole variazioni e attraverso la selezione naturale non si spiega facilmente la cosiddetta macroevoluzione. Infatti con questi meccanismi una specie non può cambiare del tutto la struttura del proprio corpo, struttura che Darwin definiva “unità di tipo”. Il gradualismo evolutivo cioè il processo di trasformazione nel tempo dalle prime forme di vita a tutte quelle attuali è stato ed è ancora, come vedremo, oggetto di discussione.
Dalla fine del 1800 la scienza ha fatto progressi da gigante
Primo fra tutti va ricordato Mendel che ha dimostrato sperimentalmente l’ereditarietà dei caratteri. Poi Morgan e la sua scuola che con esperimenti sulla Drosophila hanno scoperto che i caratteri derivavano da fattori (i geni) situati sui cromosomi, fattori che possono andare incontro a mutazioni.
Poi Dobzanski ecc. Nel 1942 Huxley conia termine sintesi moderna.
La sintesi moderna salva, in definitiva, la sostanza del darwinismo dandole anzi una maggiore base scientifica, avvalorata anche dalla successiva scoperta del DNA. Così la variazione genetica delle popolazioni naturali viene prodotta dalle mutazioni geniche cioè errori della replicazione del DNA che sono inevitabili e casuali in quanto avvengono senza una direzione, una preferenza o una tendenza verso un fine particolare. Inoltre le combinazioni geniche possono variare grazie alla ricombinazione genetica che avviene durante il “crossing over”. Su queste variazioni agisce la selezione naturale con l’aggiunta di altri meccanismi come la deriva genetica e il flusso genico capaci di favorire la speciazione che come per Darwin è l’evento fondamentale dell’evoluzione. E la macroevoluzione?
La sintesi moderna, via via integrata sulla base di nuove conoscenze, è ancora la teoria più diffusa.
Ne sono state proposte delle altre che più che vere novità sul campo, sono speculazioni che, senza intaccare in profondità l’ossatura del Darwinismo e della Sintesi moderna, ne interpretano diversamente aspetti particolari, a cominciare dalla ”casualità”.
Tra queste ricordiamo:
• Neutralismo (Motoo Kimura,1993)Non esclude il ruolo della selezione naturale, ma estende l’importanza di altri fenomeni di natura genetica che rendono ancora più casuale il procedere dell’evoluzione.
• Autoregolazione (Kauffman, 2000). Afferma che l’ordine può sorgere spontaneamente in situazioni insospettate, e che l’auto-organizzazione è uno dei grandi principi che regolano la natura.
• Il gene egoista, (Dawkins, 1986) Anche se i risultati viventi della selezione naturale ci danno un’impressione dell’esistenza di un disegno intenzionale; che alla base della complessità della natura vivente ci sia un disegno intenzionale, è però solo un’illusione
• Disegno intelligente. Afferma invece che sono necessarie cause intelligenti per spiegare le strutture complesse della biologia.
• Gaia. Esiste una correlazione biunivoca (cioè nei due sensi) tra organismi e ambiente.
Maggiore attenzione merita, senz’altro la teoria degli equilibri intermittenti che fa proprie in particolare le indicazioni, spesso trascurate, di una paleontologia in rapido sviluppo.
Questa teoria, enunciata da due grandi paleontologi, Stephen Jay Gould e Niles Eldredge nel 1972, mette in discussione proprio il gradualismo darwiniano, sostenendo che “l’evoluzione fenotipica si concentra in eventi relativamente brevi di attiva e rapida trasformazione a carico di piccole popolazioni marginali; seguiti da intervalli molto più lunghi di “stasi evolutiva”.
La speciazione non maturerebbe linearmente, bensì, per così dire, a salti: per singoli episodi, approssimativamente compresi tra i 10.000 e i 100.000 anni; laddove una determinata specie può sopravvivere senza variazioni apprezzabili fino da 5 a 10 milioni di anni.
Secondo questa teoria la microevoluzione non vale a spiegare la macroevoluzione: trattandosi di due fenomeni co-esistenti ma diversi. Più precisamente: l’evoluzione “darwiniana” esiste e si manifesta effettivamente al livello delle popolazioni e delle specie, avendo tuttavia un ruolo prevalentemente stabilizzatore; mentre la macroevoluzione avverrebbe in assenza di competizione e di selezione naturale
Ma anche il saltazionismo non spiega come siano avvenuti i cambiamenti strutturali che hanno portato a salti evolutivi più macroscopici.
Lo sviluppo della biologia molecolare
La sempre maggiore conoscenza del DNA e del suo funzionamento ci ha fornito qualche informazione in proposito.
Ci si è resi conto che i geni non sono tutti uguali. Si è appresa, per esempio, l’esistenza di geni che occupano un posto privilegiato nella gerarchia genica e «comandano» letteralmente battaglioni di altri geni. Quando un gene di questo tipo viene attivato, attiva in automatico un gruppo di geni e contemporaneamente inibisce l’attività di un altro gruppo agendo da ”Master Control Gene” ovvero da gene regolatore di alto livello gerarchico. Il suo prodotto proteico funziona come «interruttore molecolare” capace di “accendere” certi geni e di “spegnerne” altri che funzionano da operatori.
La mutazione di uno di questi geni può avere effetti diversi: microscopici o macroscopici, con tutti i gradi intermedi. ……. Inoltre, lo stesso gene regolatore può controllare molte strutture o funzioni diverse cosicché una sua mutazione può avere, effetti multipli. Quella mutazione può rappresentare un evento in grado di determinare la comparsa o la scomparsa di ali o di zampe; la crescita esponenziale di specifiche parti del corpo insieme alla cancellazione di altre; la trasformazione di un organo in un altro.
Associazioni tra organismi diversi
Le simbiosi, hanno avuto ed hanno un ruolo, per altro spesso sottovalutato, nei processi evolutivi, e in particolare in quelli macroevolutivi. La simbiosi comporta infatti, mediante l’interazione di organismi diversi, l’acquisizione di nuove strutture o di nuovi metabolismi L’acquisizione di queste nuove caratteristiche può, dunque, costituire il fattore scatenante di salti evolutivi anche di grande portata (macroevolutivi appunto), in tempi anche molto rapidi. Quando negli anni 70 la scienziata americana Lynn Margulis ha proposto questa idea è stata accolta con una certa sufficienza “ l’evoluzione al femminile basata sulla cooperazione anziché sulla competizione. Oggi è certo che la simbiosi ha svolto un ruolo decisivo in salti evolutivi basilari, come la nascita della cellula eucariotica, l’origine della pluricellularità e la colonizzazione degli ambienti terrestri da parte delle piante. Inoltre la simbiosi può favorire un altro meccanismo che può produrre novità:il trasferimento genico orizzontale. Fino a qualche anno fa si pensava che questo fenomeno fosse esclusivo dei procarioti; ma molte evidenze mostrano ormai che può essere avvenuto anche tra procarioti ed eucarioti, nei due sensi.
Tutto torna quindi: conosciamo anche i meccanismi della macroevoluzione!
Ma probabilmente c’è dell’altro
Negli ultimi decenni si sono raccolte sempre più evidenze
che il comportamento dei geni può cambiare radicalmente anche senza alterazioni della sequenza del DNA.
È nata così una nuova scienza: l’epigenetica cioè una branca della genetica che studia i cambiamenti chimici che influiscono sull’espressione dei geni senza alterarne la sequenza.
Le variazioni epigenetiche, dette epimutazioni, durano per il resto della vita della cellula e possono trasmettersi a generazioni successive delle cellule attraverso le divisioni cellulari, senza tuttavia che le corrispondenti sequenze di DNA siano mutate; sono quindi fattori non-genomici che provocano una diversa espressione dei geni dell’organismo.
Le epimutazioni sono indotte dall’ambiente interno o esterno.
Ci sono sempre più studi che dimostrerebbero la ereditarietà delle epimutazioni, anche da una generazione all’altra.
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Che Lamarck avesse ragione?
Vista in questa nuova luce l’evoluzione non sarebbe frutto del caso ma della collaborazione tra vita e ambiente. (ricordate Gaia?).
Naturalmente con il progredire delle varie discipline e con una loro sempre maggiore integrazione potremo ottenere un quadro sempre più chiaro del fenomeno dell’evoluzione, un fenomeno estremamente complesso che risulterebbe quindi da un’armonica compresenza di tanti fattori cooperanti.
Secondo prestigiosi fisici come Antonino Zichichi, dato che non esiste un’equazione matematica dell’evoluzione delle specie animali, l’evoluzionismo non sarebbe una vera scienza non essendo fondato sul metodo galileiano retto sulla matematica. Ma a mio parere è tutto ciò che riguarda la vita, quindi l’intera biologia che, almeno per quello che sappiamo ora, sfugge alle leggi e alle formule che vogliamo imporle.
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Lynn Margulis con Giovanna Rosati, alcuni studenti e collaboratoti nell’aula magna dell’Università di Pisa quando, nel 2011, le è stata conferita la laurea ad onorem alla scienziata americana (purtroppo scomparsa dopo pochi anni.
Epigenetica
• Branca della genetica che studia i cambiamenti chimici che influiscono sull'espressione dei geni senza alterarne la sequenza.
• Questi cambiamenti epigenetici, detti epimutazioni, durano tutta la vita della cellula e sono trasmessi alle generazioni successive delle cellule attraverso le divisioni cellulari; sono quindi fattori non-genomici che
provocando una diversa espressione dei geni modificando il fenotipo.
• Le epimutazioni sono indotte dall'ambiente interno o esterno all'organismo.
• Sempre più studi dimostrerebbero la ereditarietà delle epimutazioni anche da una generazione all'altra.