The Selfish Gene

Denominata come il famoso libro di Richard Dawkins, “The Selfish Gene”, questa teoria é stata soggetto di una delle più influenti opere di divulgazione scientifica dei nostri tempi.

Ha plasmato l’immaginario comune attorno ad un’idea di genetica “deterministica” - la sequenza di DNA di un umano ne determina le caratteristiche non solo biologiche, ma anche fisiche e sociali. Ci immaginiamo una struttura ad elica immutabile, che quando viene mal-replicata dalle nostre cellule, porta al collasso del sistema vivente che definisce.

Il DNA come iperuranio platonico, dove le triplette di amminoacidi sono le idee che si riflettono nel mondo reale - il nostro corpo. Questa visione puramente “statica” del patrimonio genetico ha anche rinforzato una visione dell’evoluzione come processo prettamente passivo: i geni che ci caratterizzano ad oggi sono solo quelli che sono sopravvissuti. Se il DNA é cambiato, é solo per casuali mutazioni.

Non solo - questa teoria mette il potere evoluzionario solamente in mano al DNA e alla sua replicazione, quasi come un cristallo. Lo scopo dell’essere vivente é preservare il patrimonio genetico - un patrimonio egoista, sostanzialmente. Ma é veramente così?

Nobles all’attacco

I fratelli Raymond Noble (UCL) e Denis Noble (Oxford) dicono di no. Ma chi sono questi? Ho avuto il piacere di ascoltare una lezione del Professor Denis qualche tempo fa, e il suo carisma da vecchio-nonnetto-scienziato-un-po’-pazzo mi ha catturato.

Soprattutto, ho colto nel suo modo di sapere e raccontare alcune caratteristiche comuni a persone che conoscono profondamente.

La facilità con cui attraversa e disseziona gli strati di complessità con cui si può analizzare il mondo, dai bosoni alle dinamiche interne dei formicai; la semplicità dei termini con cui questi concetti vengono comunicati, senza nulla togliere al rigore scientifico; un genuino interesse nel farsi comprendere dall’interlocutore; un punto di vista molto umano - in quanto essere vivente, animale, e individuo¹.

Entrambi biologi e fisiologi, sono responsabili per molteplici scoperte nel mondo inter ed intra cellulare - tra cui il sistema con cui batte il cuore - e nel saggio “Understanding Living Systems” prendono la narrativa del Gene Egoista e la rivoltano come un calzino.

Sono complottisti? No, anzi. Hanno studiato i dogmi alla base del Gene Egoista in modo estremamente approfondito; ne fanno una genealogia; e poi confrontano le ipotesi con la realtà del consenso scientifico e di prove empiriche - dimostrando che il DNA non é piano perfetto ed immutabile del corpo umano, e che i sistemi viventi non vivono per replicare il DNA.

Essere in Vita

”The replication of DNA is not the purpose of life. Responding to change is.”

Denis Noble, Understanding Living Systems

Per quanto ambiziosa, questa citazione comunica molto bene il cambio di paradigma. Piuttosto che interpretare life come la nostra lifetime, o come decidiamo di agire nel tempo che caratterizza la nostra vita, intendiamolo come essere in vita.

Una forma di vita é in vita finchè si adatta all’ambiente. Se non si adatta più, muore. Se muore, non può più adattarsi².

E qui introduciamo la prima rottura con la teoria del Gene Egoistico: il DNA determina la vita tanto quanto la vita determina il DNA. Le categorie di causa ed effetto non bastano più per descrivere questo fenomeno: é un sistema con retroazione.

Non esiste una forza superiore che organizza la vita - ma la vita si auto-organizza. Come potremmo evolvere, sennò?

“Non vi è errore più pericoloso di quello di confondere l’effetto con la causa: io chiamo ciò la vera perversione della ragione.”

Nietzsche, Crepuscolo degli Idoli

Allora cos’è il DNA?

Per darvi un’intuizione scientifica, mi basta spiegarvi sinteticamente cos’è il DNA, e come viene replicato.

Innanzitutto, la struttura dell’acido desossiribonucleico prevede una serie di amminoacidi³ che definiscono quali tipi di proteine possono essere prodotte nella cellula. La sintesi proteica, abilitata dall’RNA messaggero, permette la produzione di proteine che svolgono nella cellula un’ampia gamma di funzioni.

Tra queste: la costruzione di tessuti quali ossa, tendini, pelle, capelli, unghie, etc.; enzimi per catalizzare ed accellerare metabolismo cellulare; trasporto di ossigeno⁴, minerali, lipidi, etc; movimento muscolare e cellulare - le famose actina e miosina; funzioni immunitarie, come gli anticorpi. Insomma, le proteine definiscono il toolset delle cellule per la vita.

Queste, per replicarsi, si scindono. Alla scissione di una cellula, otteniamo due copie identiche di DNA - chi la crea questa seconda chiave? Pensa un po’ te, la cellula stessa.

I meccanismi di replicazione caratteristici del solo DNA vantano una frequenza di errore di 1 in 10000. Questo significa che su circa 3.1 miliardi di coppie di basi azotate, vi sarebbero in media 310000 errori. Il meccanismo di correzione basato sugli enzimi contenuti nella cellula⁵ porta invece questa frequenza d’errore a 1 in 10 miliardi.

Senza questa caratteristica dell’organismo vivente, il DNA sarebbe inutile; la vita complessa non esisterebbe. Collasseremmo istantaneamente⁶.

Ma questo processo selettivo non é utilizzato solo per la correzione di sequenze di DNA. L’abilità di correggere e modificare il genoma base-per-base apre la possibilità osservata in natura di “lasciar avvenire cambiamenti” da parte della cellula - ad esempio in risposta ad un cambiamento dell’ambiente esterno.

Alcune specie di batteri sono state osservate capaci di tagliare, copiare e ri-organizzare il loro DNA a scopo evolutivo - da cui le tecnologie per il CRISPR.

L’idea che l’evoluzione sia avvenuta per graduali mutazioni causate da errori nella replicazione é sempre meno realistica, per gli scienziati. Molti degli eventi di speciation⁷ sono avvenuti nel contesto di esplosioni evoluzionarie: significanti cambiamenti nel genoma di esseri viventi, possibilmente in risposta a mutazioni del contesto ambientale.

E le capacità di modulazione genetica ne sono il motore. Ora il prossimo passo: “Ma stai dicendo che noi siamo agenti di evoluzione attiva?” Si.

Evolviamo apposta

In primo luogo, perchè abbiamo appena visto come il DNA é solo un set di proteine. Il modo in cui queste proteine si esprimono (la famosa espressione dei geni) non è deterministico - il modo in cui uno specifico genoma si esprime può cambiare in risposta a stimoli esterni. Lo studio dell’epigenetica tratta anche questo: lo studio dei cambiamenti ereditabili nell’espressione genica che non alterano la sequenza del DNA.

É dimostrato infatti che l’esposizione a contesti ambientali e mutazioni metaboliche possono modificare la regolazione epigenetica⁸ nelle cellule della linea germinale - quella sequenza di cellule che dà origine ai gameti, le cellule destinate a trasmettere il materiale genetico alla prole.

Ma non solo! Questo è stato dimostrato anche per l’ereditarietà di fenotipi. Caratteristiche acquisite da una forma di vita possono essere ereditate dalla prole. E nonostante varie teorie suppongano che queste vengano perse nella riproduzione con altri esemplari dotati di diversi patrimoni genetici, non é sempre così. Vi sono prove di come questi cambiamenti possano portare ad evoluzioni a lungo termine.

Studiando gli abitanti di regioni in altitudine, hanno scoperto che questi hanno - più volte, indipendentemente - evoluto un sistema più resistente alla mancanza di ossigeno. La cosa straordinaria, è che questo è avvenuto una volta attraverso modulazione genetica (cambiando i geni), ed una seconda solamente come regolazione epigenetica. Due meccanismi diversi sono riusciti a modulare lo stesso percorso metabolico. Lo stesso é stato osservato in varie specie di uccelli.

L’evoluzione richiede anni ed anni - ma non è un processo spray-and-pray in cui le mutazioni avvengono solo a caso. La vita cerca attivamente di adattarsi.

Epilogo

Per riassumere:

1. i geni non sono entità atomiche che sanno e vogliono replicarsi perfettamente;
2. gli organismi viventi non sono solo veicolo di trasferimento di geni;
3. la selezione naturale non é solo un processo passivo;
4. cambiamenti in un singolo organismo possono propagarsi nelle seguenti generazioni;
5. il DNA non é un codice univoco per la vita;

Siamo molto più complessi di così. Peace out ✌️