Un mestiere da equilibristi

La noce di mare, Mnemiopsis leidyi, è un animale sorprendente: ha l’aspetto di una medusa, ma è un predatore dotato di muscoli, nervi, un cervello rudimentale e la capacità di emettere segnali luminosi. Per complessità dovrebbe stare più in alto delle meduse nell’albero evolutivo. Ma delle meduse è un animale assai più antico: secondo recenti analisi genetiche di Joseph Ryan e colleghi agli NIH di Bethesda, in Maryland, la noce di mare è comparsa addirittura prima delle spugne. E siccome le spugne sono considerate fra gli organismi viventi più semplici e primitivi, la noce di mare, per anzianità, dovrebbe stare vicina alle radici dell’albero.

Come la mettiamo? Per complicare le cose, vi posso dire che le noci di mare non sono l’unico caso di complessità primitiva o di semplicità evoluta. Ci sono insetti stecco alati che, in base a dati genetici, si sarebbero evoluti da insetti stecco privi di ali che avevano però degli antenati alati; o gli acelomorfi, degli animali lunghi poco più di mezzo centimetro e con un solo foro per mangiare ed espellere, che sembrano essersi originati da un antenato con la bocca e l’ano separati.

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Perdita e recupero delle ali in insetti stecco imparentati fra loro (fonte: M. F. Whiting et al., Loss and recovery of wings in stick insects, Nature 421, 264-267 (16 January 2003)

Prima che la genomica prendesse piede, le classificazioni erano soprattutto anatomiche. Gli scienziati offrivano agli esseri viventi posizioni dominanti o rifilate, sui rami disegnati dei loro alberi, in base a domande del tipo: «Che aspetto ha questo animale rispetto a quest’altro? Quale sembra più complesso?». Criteri che, pur con diverse virtù, avevano limiti soggettivi e producevano alberi piuttosto arbitrari.

Molti biologi hanno sperato nell’analisi del genoma per trovare un criterio di classificazione più profondo e oggettivo. L’ipotesi era: organismo semplice, genoma piccolo; organismo complesso, genoma grande. Peccato che il genoma della cipolla sia grande 12 volte il nostro e non è l’unico a batterci. Chi pensava che saremmo finiti in cima alla classifica si è dovuto ricredere.

Fra la dimensione del genoma e la complessità di una pianta o di un animale non c’è alcuna relazione. Perché, allora, non considerare soltanto il numero dei geni che codificano le proteine? Noi esseri umani ne possediamo 20-25.000 e un insetto come la zanzara Anopheles gambiae ne ha circa 14.000. Fin qui dunque le cose tornerebbero. Ma l’anemone di mare ha più geni degli insetti, anche se non ha muscoli, né testa, né cervello, ed è comparso ben prima di noi e degli insetti stessi. Come se non bastasse, ha alcuni geni che condivide con gli Homo sapiens ma non le mosche.

Il criterio del numero dei geni è un’altra colonna sonora che stride con il film in cui gli organismi evolvono verso perfezione e complessità. La lezione dell’anemone di mare ci dice che un animale considerato semplice e primitivo può avere avuto fin dalla sua origine tanti geni, alcuni dei quali si trovano anche in animali comparsi più tardi.

C’è ora chi sta guardando al cosiddetto DNA non codificante, quel 98% delle nostre letterine di materiale genetico che non serve a costruire proteine. Prima, quando non avevamo idea di che cosa facesse questo materiale, lo consideravamo «spazzatura», mentre oggi sembra essere pieno di sequenze importanti per la regolazione dei geni. Ma quanto pieno? Quante di quelle sequenze sono rilevanti e quante sono capitate un po’ per caso, rimanendo poi là dentro?

Forse il DNA spazzatura non è proprio tutto da buttare, come hanno sostenuto Alexander Palazzo e Ryan Gregory, due genetisti canadesi, su Plos Genetics nel 2014. E se ce lo teniamo, è perché sarebbe come fare ordine in una vecchia soffitta: la maggior parte della roba accumulata è inutile, ma la si lascia lì perché è innocua, e selezionare quella utile sarebbe non solo lungo e costoso, ma si rischierebbero errori.

Ne sappiamo ancora poco, ma forse neanche il criterio del DNA ex-spazzatura-forse-un-po’-utile sarà uno spartiacque fra semplicità e complessità. Se non altro perché non è detto che la quantità, o la proporzione fra sequenze cruciali e irrilevanti, avrà una relazione con quanto un essere vivente è semplice o complesso.

Forse, però, più che nel criterio il problema sta nella domanda: ha senso correre dietro alla complessità, a quell’anelito verso un’altissima perfezione che sembra esistere più nel nostro cervello che nei meccanismi della natura?

Proviamo a ricapitolare. La noce di mare, primitiva ma complessa, è vicina alla base dell’albero e altre bestiole sono in bilico su rami di cui non si capisce bene la direzione. I biologi cercano disperatamente un criterio per capirci qualcosa. Ma le cose un po’ si chiariscono se smettiamo di pensare all’evoluzione come una marcia verso la complessità e ci rilassiamo all’idea di una passeggiata casuale e senza meta.

L’idea non è nuova. Già nel 1996 il biologo evoluzionista Stephen Jay Gould aveva detto, con una bella metafora, che l’evoluzione non va dritta, ma procede come un ubriaco che cammina. Nel corso di milioni di anni gli organismi, aveva detto Gould, hanno le stesse possibilità di diventare più semplici o più complessi. Ora, i dati genetici sembrano confermare queste previsioni, fatte prima del completamento del Progetto genoma umano e delle letture genomiche di altri animali.

Noi esseri umani tendiamo a definire la complessità con quei tratti che ci pongono sulla vetta dell’evoluzione, come ha scritto Amy Maxmen su Nautilus, a gennaio 2014. Ma ragionando con altri criteri, un semplice cianobatterio potrebbe stare ben più in alto di noi. Dopo tutto è capace di fare la fotosintesi clorofilliana, quella cosa assai complicata che ha permesso a un mucchio di piante di sopravvivere ben più a lungo di parecchi mammiferi estinti.

In fondo il concetto stesso di complessità, se ci pensate, è piuttosto inafferrabile. Organi, funzioni, comportamenti, alcuni più complicati, altri meno, convivono nello stesso organismo, e dire se un animale sia più o meno complicato, o più o meno evoluto di un altro, è diventato un mestiere difficile, da equilibristi su scale e alberi instabili.

La natura non affina e non migliora e non accresce alcunché. Soprattutto non produce una gerarchia di vette e pianure evolutive. L’unica cosa che fa è selezionare forme, funzioni, comportamenti, quando questi aiutano un animale ad affrontare i problemi che trova nell’ambiente – il caldo, il freddo, la fame, i predatori, la riproduzione e così via. Ma accanto ai pochi adattamenti che la selezione naturale ha premiato, ci sono tanti caratteri che si sono mantenuti per caso, come aveva presentito Darwin e come confermano tutti quei pezzi di DNA che ci portiamo dietro senza che facciano alcunché di bene o di male.

Che fossero semplici o complessi, brutti o belli, la cosa ha avuto ben poca importanza per geni, forme, funzioni, comportamenti. Se alcuni sono arrivati ai nostri giorni, è perché erano fra i pochi che hanno in qualche modo permesso agli animali e alle piante di cavarsela; o fra i molti che si trovavano lì per caso e, come passeggeri insignificanti e inoffensivi, hanno approfittato di un autostop fortunato.

Non ditemi che fra gli alberi instabili e le scale per equilibristi c’è lo zampino di Dio. Quale disegnatore intelligente avrebbe progettato soffitte biologiche piene di cianfrusaglie e di disordine?

Ho trovato la maggioranza delle informazioni per questo post negli articoli di Amy Maxmen, Evolution, you’re drunk, pubblicato su Nautilus il 30 gennaio 2014, e di Carl Zimmer, Is Most of Our DNA Garbage? Pubblicato sul New York Times Magazine il 5 marzo 2015. L’immagine di apertura, della noce di mare, è tratta da Wikipedia (“Mnemiopsis leidyi – Oslofjord, Norway” di Vidar A from Gozo, Malta – Flickr. Con licenza CC BY 2.0 tramite Wikimedia Commons).

Per la lezione

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