Domine non sum dignus. L’evoluzione prima della vita

di Giuseppe Sermonti

Quando la vita prese a comporre morfologie, il DNA, i geni e i cromosomi c’erano da centinaia di milioni di anni. Ma quale fu il processo che portò alla nascita dei tipi animali e vegetali? Ecco u itinerario fra le teorie scientifiche che hanno tentato di far luce nel mistero che circonda la nascita della vita.

sermonti_domine_01

Insetto-foglia (Phyllium julchrifolium) mimetizzato tra foglie.

Le forme viventi sono le meraviglie della natura. Esse sono sulla terra da mezzo miliardo di anni, ma da molto tempo prima la natura aveva espresso forme simili nelle strutture minerali. La vita ha utilizzato le stesse leggi generative per dar forma a minerali, piante ed animali. Questa la tesi del genetista portoghese Antonio Lima-de Faria.[1]

L’idea che il minerale sia amorfo come pietra grezza, come cumulo di nubi, come acque agitata, è collegata, da un lato, al concetto di caos primordiale, dal quale il soffio divino avrebbe tratto i viventi come strutture composte e ordinate. Dall’altro lato, e in tempi più recenti, essa si è sviluppata insieme al concetto di evoluzione per selezione naturale. La materia inorganica non si riproduce, non si moltiplica, e quindi non può fruire della ragionevolezza imposta alle cose vive dalla “sopravvivenza del più adatto”. Le forme non viventi sono tuttavia molte volte precise, eleganti, complesse e libere da quelle sgualciture, storture e decadenze che le forme vive hanno come carattere essenziale. Un cristallo di neve, un arcobaleno, una galassia a spirale e un umile schizzo di latte sono configurazioni complesse, perfette e ricorrenti. Tutta la cristallografia è un inventario di perfette geometrie solide, di trame squisite e splendenti, di molteplicità inesauribili intorno ad alcune regole inderogabili. La materia minerale non è solo artefice di esattezze, ma delicata pittrice di forme libere ed eleganti, come venature di marmi, zampilli d fontane, pennellate di nubi. Le forme minerali corrispondono talvolta, ed in modo sorprendente, a forme di piante e animali.[2]

Strutture arborescenti si hanno nelle “dendriti”, come quelle di psicomelano o di pirdusite, e in certi estuari di fiumi; immagini fogliarie in alcune cristallizzazioni di oro, argento e bismuto nativi; aggregati globulari si determinano in minerali come la fisherite e la pseudomalachite; aggregati ricurvi a corno in cristalli di clorite. Pietrose “rose del deserto” ricordano rose fossilizzate, e tortuosi ghiaccioli cristallizzati da vapori d’acqua solidificata, ripetono le forme di germogli di piante o di ranfe di crinoidi. Una scarica elettrica disegna una trama simile a quella di una stella marina comatulide, e la segatura di ferro in un campo elettrico copia le formazioni di una mitosi cellulare.

Una galassia a spirale ripete la sua forma nella foglia nascente della drosera e nel guscio del nautilus.

Tutto è omologo

Le straordinarie corrispondenze di forme e di colori nel mondo minerale e nel mondo vivente potrebbero interpretarsi come coincidenze, come giochi del caso o scherzi di natura. Che cosa hanno a che fare, o – se si vuole – che parentela hanno una quercia, un albero bronchiale e un estuario di un fiume?

Se due forme si corrispondono nella loro composizione generale e nelle regole della loro genesi, esse sono omologhe.

“Tutto è omologo”, dichiara Lima-de Faria.

In ogni caso, per restare nell’esempio, un tronco esuberante sfocia in ramificazioni laterali che ne frammentano la spinta e ne ampliano il respiro. Esprime la sua tendenza a farsi mille tronchi in tutte le direzioni dello spazio.[3]

Similmente una struttura spiraliforme deriva da una espansione radiale cui si sovrappone una torsione centrale. Anche se non hanno parentele, se sono di dimensioni di miliardi d’ordini di grandezza diverse, se sono costituite di materiali svariatissimi, le forme simili sono sorelle, figlie di una legge morfogenetica che le piega in una comune configurazione. Una immensa galassia composta di miriadi di stelle, un minuscolo vortice o una conchiglietta a tortiglione, sono “simpatizzanti” sorelline nella tavolozza dell’universo.

La biologia classica pone una precisa distinzione tra analogia e omologia. “Analoghe” sono due strutture con uguale funzione ma indipendente origine e embriogenesi: così sono analoghe le ali degli uccelli e delle farfalle, ché ambedue servono per volare, ma appartengono ad animali di classi differenti e sono formate con diverse modalità. “Omologhe” sono due strutture con eguale derivazione, ancorché diversa funzione. Il braccio umano e l’ala dell’uccello sono omologhi, costruiti degli stessi articoli ossei derivati da abbozzi corrispondenti, in animali imparentati.

Per Lima-de Faria non esistono analogie: tutto è omologia.

Se più oggetti hanno una forma simile, hanno obbedito a leggi formative simili e sono quindi omologhi, anche se non c’è tra loro alcuna parentela.

sermonti_domine_02

Pagine fogliari con nervature e contorni simmetrici. Sotto: arborescenze minerali, esempi di dedrite di psicomelano.

sermonti_domine_03

Tutte le forme e tutte le funzioni, benché appartenenti a strutture non viventi e viventi, a piante inferiori o a animali superiori, hanno la stessa origine basilare nei semplici fenomeni fisici che le hanno dirette, l’accidente e l’analogia divengono omologia.

Lo schizzo di latte, l’opercolo della capsula del muschio, il corpo dell’anemone di mare e la corona araldica dei conti sono omologie e propongono, nella loro similitudine, il problema della legge che li assimila.

Donde deriva una corona nobiliare? Da un cinto vegetale recante frutti o bacche che esprimono la potenza emergente del piatto festone foliare. Lo schizzo di latte (catturato dalla macchina fotografica di D’Arcy W. Thompson nel 1917) esprime, sul margine di un cercine ondoso, le individualità spiccanti delle goccioline, come propaguli che riproducono la goccia generatrice dell’onda. Nulla coincide per puro caso e i fabbricanti di corone non hanno certo imitato effimeri schizzetti lattiginosi.

La vita intervenne dopo

Le forme minerali, benché analoghe a quelle viventi, non hanno storia, I cristalli di neve – come affermava D’Arcy Thompson – sono oggi gli stessi che caddero miliardi di anni fa sulla terra, con il primo gelido fiocco bianco. Come la geometria, la matematica e la fisica, la forma è esterna, e, scrisse ancora D’Arcy:

I problemi di forma sono prima di tutto problemi matematici; i problemi di accrescimento sono essenzialmente problemi fisici. la natura esibisce semplicemente un riflesso delle forme contemplate dalla geometria.[4]

sermonti_domine_04

A. Lima-de Faria espone la sua teoria in un intervallo del congresso sullo “Strutturalismo in Biologia” (Osaka 1986) durante il quale fu costituito l’Osaka Group for the study of Dynamic Structures. Da Sinistra Mrs. e Dr. Laughlin (Canada), H. Paterson (Australia), F. Scudo (in piedi, Pavia), J. Kikkawa (Giappone), A Lima-de Faria e G. Sermonti.

Per i tre miliardi di anni che durò l’era dei microrganismi, fino al Cambiano (5-600 milioni di anni fa) la vita non si cimentò che marginalmente nella forma. Solo all’inizio del Paleozoico le forme viventi sfogliarono, schizzarono, si eressero nelle profondità dei mari ed in un tempo relativamente breve c’erano tutte e tali restarono, salvo qualche ritocco e perfezionamento.

Quando la vita prese a comporre morfologie, il, DNA, i geni e i cromosomi c’erano da centinaia di milioni di anni. Come accadde che i tipi animali e vegetali venissero improvvisamente alla luce, è problema irrisolto. Qualcosa forzò le cellule a formare aggregati e l’ambiente esterno si differenziò.

In questa trama spaziale la moltiplicazione cellulare produsse masse cospicue e queste adottarono sollecitamente le forme che la natura aveva in serbo da sempre e che le masse minerali avevano costruito, per milioni di anni, con paziente rigore e con misurata lentezza. Lacrime, corone, spirali, colonne, arborescenze, globuli, collane, fiocchi, tubi, squame e pennacchi emersero dai fondali marini o galleggiarono nelle distese equoree, pulsanti di vita, formicolanti di moltiplicazioni cellulari.

L’origine della forma e della funzione biologica e la loro trasformazione evolutiva – scrive Lima-de Faria[5] – sono elucidate dall’analisi della trasformazione di forma e funzione che ebbero luogo nella materia e nell’energia primeve. Questi tre livelli posseggono la loro evoluzione autonoma che hanno canalizzato e diretto i processi terminali dell’evoluzione biologica. Quando arrivarono il gene e i cromosomi[6], l’evoluzione era già stata strutturata nei suoi canali principali dalla autoevoluzione dei precedenti livelli fisico- chimici.

Non fu la vita a inventare le forme, a svilupparle a proprio uso. In un certo senso la vita colonizzò le forme, le acquistò nel magazzino del possibile già confezionate ed imparò a farle in casa.

sermonti_domine_05

Chioccioline a spirale del genere Panorbis. Il principio matematico che presiede alla loro forma è lo stesso di quello che genera le spirali galattiche (torsione centrale durante uno sviluppo radiale).

sermonti_domine_06

Sotto, l’immagine di una galassia a spirale.

La posizione di Lima-de Faria è riferibile a quella di Francois Jacob[7], che vede l’evoluzione non come l’opera di un Architetto, ma come quella di un bricoleur. Anche Jacob dà un’importanza minore, nella diversificazione degli organismi, ai cambiamenti biochimici, cioè a quello che Lima-de Faria chiama “geni e cromosomi”.

Ciò che distingue una farfalla da un leone, una gallina da una mosca, o un verme da una balena – scrive Jacob – è molto meno una differenza nei costituenti chimici che nell’organizzazione e nella distribuzione di questi costituenti.

Sono le configurazioni spaziali di una materia sostanzialmente costante che compongono le forme dei viventi.

A questo punto il francese e il portoghese si pongono agli antipodi. Per Jacob gli oggetti con cui è costituita la vita (dal grande bricoleur) si trovano nel magazzino del robivecchiaio; per Lima-de Faria si trovano nel palazzo incantato dei cristalli.

Sono forme prime, spontanee aggregazioni di elementi, repertori, di pitagoriche geometrie. Non sono gli avanzi storici della vita, continuamente riciclati, sono trame spaziali precedenti la vita, insite negli atomi e nelle loro aggregazioni molecolari e cristalline.

Non solo le forme spaziali, ma i principi della riproduzione e della rigenerazione, e le fondamentali funzioni della vita (fissazione dell’azoto, fotosintesi) appartennero ai minerali prima di essere state adottate dai viventi.

Evoluzione senza selezione

Evoluzione senza selezione“: questo è il titolo dell’ultima opera di Lima-de Faria[8] in cui sono esposti i concetti che sono andato illustrando. Con lo stesso titolo l’autore ha presentato il suo pensiero in animate conferenze tenute presso l’Università di Trieste, Pisa e Roma alla fine dello scorso anno.

sermonti_domine_07

Disegni ramificati nella formazione di strutture: (in senso orario dall’alto) scarica elettrica; sezione della radice di una pianta; sezione del braccio di Antedon (Echinoderma); stella marina Gorgonocephalus. Da Lima-de Faria (1988).

Il titolo del libro e delle relazioni ha suscitato i parte del pubblico perplessità se non addirittura sconcerto; perché la selezione naturale è l’idea cardine su cui si è mossa la biologia nell’ultimo secolo. Se i termini fossero stati invertiti: selezione senza evoluzione, il discorso sarebbe stato più accettato.

Quello di “evoluzione” è un concetto vago, contraddittorio, inquinato di romanticismo e di teologia, che molti darwinisti stanno mettendo tra virgolette o tra parentesi.

L’idea di “selezione naturale” è invece irrinunciabile, come meccanismo che muove il mondo senza un Progetto, come sanzione naturalistica della concorrenza e del successo, come criterio di valutazione in una realtà senza valori e senza canoni.

Per Lima-de Faria, la selezione naturale è un mito, come fu il flogisto nella chimica e l’etere nella fisica. Non si tratta di scegliere tra le infinite possibilità e mostruosità proposte dal Caso. La Natura costruisce le sue forme per una logica interna di aggregazione: sono forme tipiche, universali, precedenti il gioco della vita, a cui la vita si conforma, come a vie obbligate della individuazione, della materializzazione, e dell’esistenza.

La simiglianza tra le forme, che spesso scavalca i regni, è dovuta alla generalità dei processi generativi, dei modelli di sviluppo. Sono noti alcuni insetti così simili alle foglie da confondersi con esse: i cosiddetti insetti-foglia.

L’interpretazione corrente è fornita dal mimetismo: l’insetto si trasforma via via ad imitazione della foglia così da mascherarsi tra il fogliame e sfuggire alla vista dei predatori. Per Lima-de Faria, insetto e foglia si somigliano perché hanno adottato un comune modello di sviluppo, che peraltro è già presente nei minerali: un accrescimento laminare con nervature, circoscritto in un contorno curvilineo simmetrico. La selezione naturale non c’entra. Non è accaduto che nascessero insetti di tutte le forme e gli uccelli avessero predato tutti quelli che non si erano tempestivamente camuffati da foglia, Gli insetti-foglia si sono andati a riposare nell’ambiente più conforme e familiare, ma non si sono trasformati per emulare le foglie. Studi di paleontologia degli insetti hanno provato che gli insetti-fogIia, appartenenti agli ordini dei fasmidi e dei protofasmidi, sono i più antichi tra gli insetti e che la loro comparsa ha preceduto di qualche milione di anni l’apparizione delle foglie. Fossili dei primi insetti-foglia sono stati rinvenuti in sedimenti del Giurassico superiore, mentre le Angiosperme (latifoglie fiorite) sono comparse improvvisamente milioni di anni dopo, nel Cretaceo[9].

Le forme naturali, viventi o non viventi, non sono risultato di speculazioni economiche, adattamenti, ripieghi; opportunismi, camuffamenti, ma libera espressione della vocazione morfologica della materia, che è da sempre e che mezzo miliardo di anni fa si impossessò della vita[10].

Non è possibile – scrive Karen Blixen in Ehrengard – che una varietà così infinita sia necessaria all’economia della natura. Dev’essere per forza stata la manifestazione di uno spirito universale – inventivo, ottimista e giocondo all’estremo, incapace di trattenere i suoi scherzosi torrenti di felicità. E davvero, davvero: Domine, non sum dignus.

sermonti_domine_08

Uno schizzo a corona provocato dalla caduta di una goccia su una superficie di latte confrontato con una corona araldica di conte.


Note

[1] A. Lima-de Faria è direttore dell’Istituto di Citogenetica molecolare dell’Università di Lund, in Svezia.

[2] Questa la tesi discussa e illustrata da A. Lima-de Faria nel suo recente libro Evolution without Selection. Form and Function by Autoevolution, Elsevier, Amsterdam 1988.

[3] Una pianta, ha scritto René Thom, è un “dilagamento della terra verso la luce, e la struttura ramificata del tronco e delle radici è quella stessa che si osserva per un corso d’acqua che corroda la scogliera e finisca in un corso di detriti”.

[4] D’Arcy W. Thompson, Growth and form (1917); trad it. Crescita e forma, la Geometria della natura, Ed. Boringhieri, Torino 1969.

[5] Op. cit. in nota 4.

[6] Lima-de Faria è uno dei pià grandi studiosi di cromosomi del mondo. La sua opera classica è Molecular Evolution and Organisation of the Chromosome, Elsevier, Amsterdam 1983.

[7] F. Jacob, Evoluzione e bricolage, Einaudi, Torino 1980.

[8] vedi nota 2.

[9] Il mimetismo animale è documentato in un bel servizio di Jill Bailey su “Atlante” dell’agosto 1983. L’autore commenta una foto di insetto-foglia: “Questi animali pertanto non hanno imitato le foglie, ma tale forma è poi risultata vincente nella lotta per la sopravvivenza”.

[10] L’autore di questo articolo ha utilizzato i minerali e le loro trasformazioni come chiavi interpretative della fiaba. G. Sermonti, Fiabe del sottosuolo, Rusconi, Milano 1989.