Luca e Francesco Cavalli-SforzaLa storia dell’evoluzione |
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Introduzione alla lettura Luca e Francesco Cavalli-Sforza, di cui ho citato più volte Chi siamo, che risale ormai a venti anni fa, hanno
pubblicato su Repubblica una serie di articoli che sono una sintesi
aggiornata del libro. Si tratta, come riesce evidente leggendoli, di una
riproposizione dell’evoluzionismo come chiave di volta dell’interpretazione
della genesi della specie umana, della sua diffusione sul pianeta e della sua
capacità di adattamento legata allo sviluppo della cultura. Scritti con un taglio giornalistico, gli articoli sono di cristallina
chiarezza. Devo solo rilevare due lacune. La prima, che si può ritenere
veniale, è il riferimento all’evoluzionismo nella cornice del neo-darwinismo,
che, integrando i dati della genetica delle popolazioni, risolve alcuni
problemi del darwinismo classico. Non li risolve, però, tutti poiché rimane
fermo al principio della gradualità dell’evoluzione sancito da Darwin, che
appare poco o punto compatibile con il numero troppo elevato di anelli
paleontologici che mancano per convalidarlo. La lacuna consiste, dunque, nel
non menzionare la teoria degli equilibri punteggiati di Gould: l’unica che
sembra in grado di fornire una soluzione concettuale adeguata a quei
problemi. La seconda lacuna è, a mio avviso, un po’ più rilevante. Il salto
dall’animale non umano all’uomo viene, infatti, ricondotto all’acquisizione
del linguaggio e della capacità di astrazione. E’ vero che gli autori
adottano un’ottica materialistica insistendo sul fatto che il linguaggio, per
molteplici aspetti, mantiene le tracce del suo originario significato di
utensile. Purtroppo, però, come accade di consueto, essi non fanno alcun
cenno al ruolo svolto dalle emozioni nell’antropogenesi e nell’organizzazione
della società umana. E’ evidente che ciò dipende dal fatto che le emozioni
sono considerate un’eredità animale, che, a differenza del linguaggio, in sé
e per sé non hanno alcunché di specifico. Su questo mi riesce difficile
essere d’accordo perché ritengo che, se le emozioni di base sono state
ereditate dagli animali (per quanto si debba ammettere che essi siano andate
incontro ad una riorganizzazione profonda nell’apparato cerebrale umano), si
dà un’emozionalità specificamente umana (la pietas, il senso di giustizia,
l’intuizione emozionale dell’infinito) in difetto della quale non si sarebbe
organizzata una società umana e non si sarebbe potuta avviare la produzione
del linguaggio e della cultura. Nonostante queste lacune, la sintesi dei Cavalli-Sforza è chiara, puntuale
e suggestiva. Essa rende evidente che l’evoluzionismo ha l’ambizione di porsi
come cornice di una panantropologia. Penso che tale ambizione sia
giustificata a patto che esso accetti di integrarsi con le altre scienze
umane e sociali. LUCA E FRANCESCO CAVALLI-SFORZA Storia dell’evoluzione Storia dell’evoluzione/1 1. C’è stato un tempo, nemmeno molto lontano, in cui era convinzione generale
che tutto ciò che abbiamo intorno fosse esistito in forme fisse e immutabili
da sempre: che le piante, gli animali, gli stessi esseri umani avessero avuto
l’aspetto con cui li conosciamo fin dal momento della loro comparsa sulla
Terra, per intervento divino. C’era stato anche chi, nell’antichità, come
Lucrezio, aveva affermato che molte varietà di esseri viventi ormai scomparse
dovevano avere abitato il mondo in tempi assai lontani, ma erano affermazioni
guardate con sospetto. Come potevamo sapere? Dopotutto, le testimonianze
delle civiltà del passato parlavano di uomini in tutto simili a noi e di
animali ben noti. Il testo più antico che si conoscesse allora, la Bibbia,
diceva che sette giorni erano stati sufficienti a dare forma al mondo e a
tutto ciò che lo abita, compreso l'uomo. Per secoli e per millenni, gli
esseri umani avevano continuato a costruire sulle rovine dei loro
predecessori. In Europa, i borghi medievali erano sorti sulle rovine delle
città romane, e le città moderne sui resti dei centri medievali. Poi giunse
la rivoluzione industriale e si cominciò a scavare, per costruire ferrovie e
strade, fabbriche e palazzi. Vennero così ritrovamenti imprevisti. Quando
furono portate alla luce le prime ossa di dinosauri, chiaramente diverse da
quelle di ogni animale conosciuto, si disse che non potevano appartenere ad
animali esistiti un tempo e in seguito scomparsi, perché era impensabile che
Dio avesse creato una specie vivente per poi scoprire di essersi sbagliato e
portarla all’estinzione. Sempre ragionando in questo modo, quando furono
ritrovate, nel 1856, le prime ossa di uomini di Neandertal, che sono molto
più spesse e robuste delle nostre, furono attribuite a grandi scimmie o a
patologie dell’apparato scheletrico umano. Ma le scoperte proseguirono, e col
tempo divenne impossibile negare che il pianeta era stato abitato, in un
lontano passato, da una miriade di piante e di animali parecchio diversi da
quelli che abbiamo intorno oggi, e anche da uomini di aspetto profondamente
diverso dal nostro. Nel frattempo, i geologi si erano resi conto, seguendo altre vie, che la
Terra doveva essere immensamente più antica dei seimila anni computabili in
base alla Sacra Scrittura. Si trovarono altri testi, ben più vecchi della
Bibbia. Nel '700 si cominciò a stimare, per il pianeta, un’età di quasi
centomila anni, o maggiore ancora. Oggi parliamo di circa 4,5 miliardi di
anni. Fra il 1831 e il 1836, un giovane naturalista inglese, Charles Darwin,
traversava il mondo su un brigantino della marina britannica diretto a
effettuare rilievi cartografici dell’America meridionale. Nel corso del
viaggio ebbe modo di osservare una molteplicità di piante e di animali: ne raccolse
campioni, li analizzò e si rese conto che le stesse specie, vivendo in luoghi
separati e lontani l’uno dall’altro, avevano assunto caratteri differenti,
che variavano a seconda di ciò di cui si nutrivano e dell’ambiente in cui
abitavano. Ne derivò l’idea che le specie viventi cambino nel corso del
tempo, sviluppando caratteristiche diverse, e che sopravvivano gli individui
e le popolazioni che meglio riescono a procurarsi il necessario nutrimento e
a riprodursi, risultando così meglio adattate all’ambiente in cui vivono.
All’opposto, gli individui e le popolazioni che hanno maggiori difficoltà a
crescere e a riprodursi tenderanno a scomparire, nel volgere delle
generazioni. E’ l’ambiente, quindi, a compiere una selezione fra le diverse specie e
fra le varie popolazioni e individui di una stessa specie. Poiché l’ambiente
cambia di continuo, anche le caratteristiche dei viventi cambiano, nel corso
del tempo. Darwin chiamò questo processo selezione naturale. Non era ancora
chiaro come nascessero questi cambiamenti, ma si sapeva che gli agricoltori e
gli allevatori di bestiame selezionavano e incrociavano fra loro le varietà
più promettenti di piante e di animali, per migliorarne la produttività e
altre caratteristiche, operando un processo di selezione artificiale per
molti aspetti simile a quello che in natura avviene spontaneamente. In
Inghilterra, i due secoli precedenti a Darwin avevano visto grandi progressi
in agronomia e zootecnia. Un altro naturalista inglese, Alfred Russell Wallace, che pure aveva
lavorato a lungo in America meridionale, giungeva negli stessi anni a
conclusioni analoghe a quelle di Darwin, benché, molto più giovane di lui,
non le avesse sviluppate con ampiezza paragonabile. I tempi erano ormai maturi per introdurre l’idea che le specie non sono
immutabili, e quando Darwin pubblicò, nel 1859, il risultato dei suoi studi,
con il titolo Sull’origine delle specie per selezione naturale, l’opera andò
esaurita in un giorno. Era nata la scienza dell’evoluzione. Suscitò
controversie così vivaci da non essersi ancora spente oggi. In cosa consiste
l’evoluzione? Oggi la definiamo come il cambiamento continuo ed inevitabile delle
specie nel corso del tempo. E bene chiarire subito che "evoluzione"
non significa necessariamente né "miglioramento" né
"progresso": si sono osservati parecchi casi di regressione pura e
semplice, nel corso della storia, e deviazioni che hanno dato origine a rami
nuovi, in seguito scomparsi, anche in popolazioni della linea umana.
Evoluzione significa prima di tutto differenziazione progressiva. Gli esseri
viventi cambiano nel corso del tempo: compaiono forme nuove che possono
coesistere a lungo accanto alle più antiche e che a loro volta vanno incontro
a nuovi cambiamenti. Basti pensare alla straordinaria varietà delle piante da
fiore o degli uccelli, o dei dinosauri riportati alla luce negli ultimi
duecento anni. L’evoluzione comporta quindi trasformazione e un aumento della
varietà disponibile, a cui si accompagna spesso, ma non sempre, un aumento di
complessità. Valga ad esempio l’estrema raffinatezza raggiunta da organi
quali l’occhio o l’orecchio, nell’arco di centinaia di milioni di anni, o lo
sviluppo del cervello umano, che ci rende capaci di pensieri e attività
sconosciute ai tempi in cui i nostri antenati non avevano ancora imparato a
usare il fuoco, o a rompere con pietre le ossa di animali per succhiarne il
midollo. All’opposto, molti parassiti si specializzano assai, semplificando o
perdendo le parti inutili e perfezionando quelle che permettono loro di attaccarsi
ai loro ospiti e di penetrarvi. Una volta entrati, li costringono a
moltiplicare i parassiti, a proprio danno, e a spargerne i figli all’esterno.
Evoluzione significa, infine, sviluppo di capacità di interazione con
l’ambiente. È questo, in definitiva, a decidere del successo di una specie o
della sua scomparsa. I grandi uccelli senz’ali che abitavano la Nuova Guinea
nella preistoria sono stati portati all’estinzione quando nel loro ambiente
sono sbarcati uomini armati di lance di legno con la punta indurita al fuoco.
Alla stessa stregua, intere popolazioni umane sono scomparse quando nel loro
ambiente sono penetrati bacilli, come i virus dell’influenza o del morbillo,
contro cui non erano in grado di difendersi. Cosa rende possibile l’evoluzione? La risposta semplicissima è: la vita
stessa. Qual è la caratteristica principale della vita? Non è il movimento:
le piante sono vive ma non si muovono. Non è la complessità: un’auto è
complessa e si muove, ma non è viva. Non è nemmeno la capacità di nascere, crescere
e morire: anche una roccia "nasce", per esempio in un’eruzione
vulcanica; un cristallo può crescere; e ogni cosa prima o poi ha fine. La
caratteristica esclusiva della vita è l’autoriproduzione: la vita riproduce
se stessa, se trova condizioni adeguate, e può assumere una enorme varietà di
forme, come testimonia il mondo che abbiamo intorno. Anche un cristallo può
formare copie di se stesso, in condizioni opportune, ma tutte avranno
struttura identica al genitore. Un batterio ha struttura identica al
genitore, ma nel corso delle generazioni può cambiare, e pur mostrando una
complessità che nel cristallo non esiste continua a riprodursi quasi identico
a se stesso, e simultaneamente ad evolvere. Lo studio della vita ha fatto
passi da gigante dai tempi di Darwin, e le ragioni e i modi del cambiamento
oggi sono ampiamente noti. Ne parleremo nei prossimi articoli, perché si
tratta degli eventi che rappresentano il motore stesso dell’evoluzione. Non sappiamo ancora come la vita abbia avuto origine, né se sia sorta
sulla Terra o sia venuta dallo spazio su di un meteorite. Se è sorta sulla
Terra, deve esserci voluto parecchio tempo perché potesse comparire, perché
la nascita della vita deve essere un evento estremamente raro. Questo non
significa che sia apparsa solo qui: vuole solo dire che c’è stato un luogo e
un momento in cui una stringa di molecole è riuscita ad agganciare alcuni
atomi, alcuni pezzi da costruzione, nell’ambiente circostante, e ad
organizzarli intorno a sé in modo da formare una copia esatta, una sorta di
carta carbone, di se stessa. C’è una riflessione che potrà disturbare chi non
accetta che la vita possa avere davvero avuto origine da sola, ma vuole che
sia sorta per un intervento esterno, extraterrestre, e che non abbia trovato
da sé la sua strada, ma si sia sviluppata seguendo un piano preordinato,
magari addirittura in vista di un finale già scritto. È una semplice
considerazione: se davvero la vita «ha fatto tutto da sola», cosa che non è
dimostrata e forse non è nemmeno dimostrabile, ma è perfettamente compatibile
con ciò che sappiamo, allora non si sa dove stiamo andando, non si sa cosa
potremo diventare, nessun piano guida la storia della vita, e ciò che sarà
dell’umanità e del pianeta su cui si è imposta come specie dominante dipende
in larga misura dalle scelte che faremo. Portiamo con noi nella vita,
insomma, piena responsabilità per ciò che siamo e per ciò che diventeremo. Questa incertezza disturba il senso di sicurezza di molti, e li spinge a
cercare una figura paterna che insegni e diriga, e dicendo loro dove andare
li sottragga a questa responsabilità. Ha fondamento questa aspirazione ad
essere guidati? Nessuno può dimostrarlo, anche se molte menti eccelse ci
hanno provato. Ciascuno deve scegliere a cosa prestare fede al riguardo, ma
negare che vi sia evoluzione significa rinunciare alla nostra capacità di
ragionamento, e a tutto quanto sappiamo. Storia dell’evoluzione /2 Tutti abbiamo modo di osservare le grandi somiglianze, ma anche le
differenze, fra genitori e figli. Non solo fra noi uomini, ma anche in ogni
altro animale e fra le stesse piante. Riprodurre se stessi è anzi l’unica
forma di immortalità virtualmente accessibile a chiunque, benché da questo
punto di vista gli organismi più semplici, che si dividono in due e generano
figli in tutto identici a se stessi, possano sembrare in vantaggio rispetto a
chi, come noi, si riproduce per via sessuale. Nell’Ottocento, Darwin e
Wallace (quest’ultimo con un lavoro non altrettanto imponente) dimostravano
che le specie viventi cambiano nel corso del tempo. I figli, insomma, non
sono sempre un semplice miscuglio dei caratteri dei genitori: si verifica ciò
che Darwin definì "discendenza con modificazioni" e che noi oggi
chiamiamo semplicemente "evoluzione". Nessuno, però, aveva capito
ancora che cosa passasse da genitori a figli, rendendo questi ultimi così
simili a chi li ha generati. Né si sapeva come funzionassero i meccanismi
dell’eredità: perché a volte un figlio somiglia di più al padre e a volte di
più alla madre, e altre volte a nessuno dei due? I tempi erano maturi perché nascesse una scienza nuova, che rendesse conto
della trasmissione dei caratteri attraverso le generazioni. Le sue basi
furono poste da un contemporaneo di Darwin e Wallace: un monaco boemo, Gregor
Johann Mendel, appassionato naturalista, che incrociò metodicamente per anni
piante di pisello odoroso nell’orto del monastero di Brno, in Moravia, di cui
sarebbe in seguito divenuto abate. Fra il 1856 e il 1863, Mendel sperimentò
su circa 28.000 piante di pisello, osservando come i caratteri dei genitori
si riproponessero nelle generazioni successive. Espose i suoi risultati in
una conferenza scientifica nel 1865 e li pubblicò nel 1866 sulla rivista
dell’Accademia delle Scienze di Brno, in un bellissimo articolo. Aveva
scoperto le leggi che regolano la trasmissione dei caratteri ereditari e con
i suoi esperimenti aveva fondato una nuova scienza, che avrebbe avuto enorme
sviluppo nel secolo successivo. Ma nessuno, anche fra i maggiori scienziati
del tempo, gli prestò attenzione. Trascorsero alcuni decenni, e nel 1900 il suo lavoro fu riscoperto da tre
botanici, in Olanda, Austria, Germania. Lavorando indipendentemente l’uno
dall’altro, si resero conto che Mendel aveva ragione. Nel 1905, il biologo
inglese William Bateson suggerì di chiamare "genetica" la nuova
scienza dell’eredità (dalla radice greca ghen, presente anche in molte parole
latine che significano "generare", "dare nascita").
Qualche anno dopo, le strutture responsabili della determinazione dei singoli
caratteri ereditari, ancora ignote, furono battezzate "geni". La
genetica era nata come scienza sperimentale, con le scoperte di Mendel. Una
volta che queste furono confermate, ne derivò una straordinaria mole di
ricerca di laboratorio su piante e animali. L’americano Thomas Hunt Morgan fornì dimostrazioni rigorose che i
caratteri ereditari hanno la loro sede fisica nei cromosomi, corpiccioli
osservabili al microscopio nelle cellule che si stanno dividendo. Per quanto
vagamente, era stato ipotizzato già in precedenza che fosse così, anche
perché i cromosomi sono di forma e numero costanti e caratteristici in ogni
specie (46 nella specie umana). Morgan riuscì a dimostrarlo concentrando i
suoi studi su un minuscolo insetto, il moscerino della frutta o dell’aceto (Drosophila),
che si trova sulla frutta in fermentazione e ha parte importante nella
produzione del vino, in quanto trasporta sugli acini d’uva e sul mosto le
cellule di lievito che causeranno la fermentazione alcolica. La Drosofila si
riproduce rapidamente, è facile ed economica da allevare, e i suoi cromosomi
sono ben visibili al microscopio ottico. Insieme con Morgan lavorò per venti
e più anni, in una stanza dell’Università di Columbia a New York, un piccolo
gruppo di genetisti validissimi. Essi poterono dimostrare che i singoli geni,
come quelli che determinano, per esempio, il colore degli occhi, la forma
delle ali e migliaia di altri caratteri nella drosofila, hanno ciascuno una
posizione precisa sui cromosomi, come perle su una collana. La scienza spesso procede a salti: magari si scopre, per puro caso,
un’eccezione a una legge tenuta per vera, oppure accade che una teoria,
sottoposta a controllo, si riveli errata. Pare che il detto "l’eccezione
conferma la regola" risalga ad Aristotele, ma sembra una contraddizione,
ed è più corretto dire che "l’eccezione saggia la regola". Fu così
che uno dei primi esperimenti di Morgan (1910) fornì una delle dimostrazioni
più belle della teoria cromosomica dell’eredità. Morgan trovò un maschio di
Drosofila con gli occhi bianchi e lo incrociò con moscerini normali per
controllare se seguiva le leggi di Mendel. I risultati furono sorprendenti.
Nella prima generazione tutti i figli avevano occhi normali, di colore rosso:
fin qui nulla di speciale, perché Mendel già aveva visto che nella prima
generazione un carattere ereditario, che chiamò "recessivo", può
non comparire affatto, ma si ripresenta nella seconda generazione se si fanno
riprodurre fra loro gli individui della prima generazione. La parola recessivo
("che si ritira") era stata coniata, usando una parola latina, per
indicare i geni che possono rimanere nascosti nei figli del primo incrocio ma
che ricompaiono regolarmente in precise proporzioni nelle generazioni
successive. Mendel non aveva usato la parola gene, che fu introdotta più
avanti, ma aveva parlato di "elementi", sottolineando la natura di
"unità elementare" della struttura, allora ignota, che trasmette i
caratteri ereditari. È questa una proprietà che oggi riconosciamo ai geni.
Nella seconda generazione dell’esperimento di Morgan, il carattere
"occhi bianchi" effettivamente ricomparve, come ci si attendeva per
un carattere recessivo, ma con una grossa sorpresa: solo i maschi, e solo il
50% dei maschi, avevano gli occhi bianchi, esattamente come il primo scoperto
all’inizio. Poteva essere che il carattere fosse "limitato al
sesso", cioè si manifestasse solo negli individui di sesso maschile; ma
quando Morgan incrociò un maschio a occhi bianchi con una qualunque delle
sorelle della prima generazione (una sua zia), che erano tutte a occhi rossi,
metà delle figlie e metà dei figli risultarono con gli occhi bianchi, e
l’altra metà con gli occhi rossi. Fece allora l’ipotesi che poi risultò
giusta, cioè che il carattere occhi rossi o bianchi è determinato dal cromosoma
X, uno dei due cromosomi sessuali X e Y. Nella Drosofila, come nell’uomo e in molti altri organismi, vi è un paio
di cromosomi che spiega questo strano comportamento: sono i cromosomi detti
sessuali, X e Y. La femmina ha due cromosomi X, quindi è XX, il maschio un X
e un cromosoma più piccino, detto Y, quindi è XY. È la presenza del cromosoma
Y a determinare il sesso maschile. Il comportamento di un carattere portato
dal cromosoma X ha proprio le caratteristiche osservate da Morgan per il
carattere occhi rossi/bianchi. Possiamo rendercene conto, se abbiamo un po’di
pazienza e di acume, tenendo presente che in qualunque cellula del nostro
organismo, tranne quelle che permettono la riproduzione (spermatozoi e
cellule-ovo), i cromosomi esistono in coppie: uno dei due membri della coppia
è trasmesso dal padre, l’altro dalla madre. Tutte queste coppie sono formate
da due cromosomi di forma identica, tranne una: quella dei cromosomi sessuali
X e Y. Quando si formano le cellule riproduttive, cioè lo spermatozoo e la
cellula-ovo, dalla cui unione avrà origine un nuovo individuo, in ognuna di
esse entra un solo cromosoma di ogni paio, o l’uno o l’altro, a caso. Se non
avvenisse questa riduzione numerica dei cromosomi all’atto della formazione
di spermatozoi e cellule-ovo, non sarebbe possibile mantenere il loro numero
costante in tutte le cellule di tutti gli individui. Le femmine generano le
cellule-ovo, e poiché nelle cellule dell’organismo femminile entrambi i
cromosomi sessuali sono X, ogni cellula-ovo ha un solo cromosoma X. I maschi
generano gli spermatozoi, ma poiché nelle cellule dell’organismo maschile la
coppia di cromosomi sessuali è formata da un X e da un Y, gli spermatozoi
sono di due tipi: spermatozoi con X e spermatozoi con Y, in numero eguale. Il
gene che determina il colore bianco degli occhi deve essere quindi nel
cromosoma X, e manca nell’Y. Per capire a fondo questa scoperta fondamentale basta fare un altro
piccolo sforzo. Teniamo presente che, come appena detto, nelle cellule
dell’organismo maschile i cromosomi sessuali sono l’uno X e l’altro Y.
Chiamiamo X il cromosoma X del primo maschio con gli occhi bianchi trovato da
Morgan. Incrociamolo a una femmina con gli occhi normali, i cui due cromosomi
X non hanno il gene b, ma un suo equivalente che rende gli occhi rossi, come
è normale nelle drosofile, per cui li chiameremo semplicemente X. I cromosomi
del primo maschio sono XY, per cui il 50% degli spermatozoi che egli produce
hanno un solo cromosoma Y, e l’altro 50% un solo X. La femmina con cui lo si
incrocia è normale, XX, e tutte le sue cellule-ovo sono X. I figli maschi
ricevono così dal padre l’Y e dalla madre l’X (normale): sono quindi XY, con
i consueti occhi rossi. Le femmine invece ricevono dalla madre un X e dal
padre un X, per cui sono XX: hanno anche loro gli occhi rossi, perché il gene
per gli occhi bianchi è recessivo, cioè si nasconde dietro il gene normale.
Nella prima generazione quindi gli occhi bianchi non ricompaiono. Tutte le
femmine di questa generazione sono però XX, per cui producono metà
cellule-ovo X e metà X. Incrociandole con maschi a occhi bianchi, come sono i
loro padri, nei figli si trova esattamente il risultato che fu osservato da
Morgan: metà dei moscerini hanno gli occhi bianchi e metà rossi, sia tra le
femmine sia tra i maschi. Perché la metà esatta? perché ogni figlio può
ricevere dal padre XY solo un Y o un X, e dalla madre XX solo un X o un X.
Ora, YX è un maschio a occhi rossi e YX un maschio a occhi bianchi, mentre XX
è una femmina a occhi rossi e XX una femmina a occhi bianchi. In pratica, si trattava semplicemente di una estensione delle leggi di
Mendel, relativa a un cromosoma speciale, che è diverso nei due sessi, a
differenza degli altri cromosomi. Si può ben dire che si trattava di
un’eccezione che "confermava" le leggi di Mendel, o meglio che ne
ampliava l’applicazione. La successiva scoperta importante del gruppo di
Morgan generò una nuova eccezione a una legge di Mendel, che fu nuovamente
confermata, ma stavolta limitandola. Mendel aveva lavorato su sette caratteri
diversi nei piselli (forma e colore del seme, del baccello e così via) e
aveva concluso che caratteri diversi si ereditano indipendentemente l’uno
dall’altro. Sperimentando con Drosofila si scoprirono molti altri caratteri
portati dal cromosoma X e si vide che non venivano ereditati in modo del
tutto indipendente dal colore bianco degli occhi. Uno di questi caratteri è
il colore bruno piuttosto che giallo del corpo; altri arricciano o accorciano
i peli del corpo, modificano la forma delle ali e così via. Risultò chiaro
che caratteri portati dallo stesso cromosoma sono ereditati insieme, tanto
più spesso quanto più sono vicini sul cromosoma. La relazione è così precisa
che la si può usare per studiare l’ordine e la distanza dei geni sui cromosomi,
cioè per costruire "mappe cromosomiche". Era nata la teoria cromosomica dell’eredità. Oggi, lo studio del DNA
conferma in pieno ciò che i genetisti avevano visto mediante i loro incroci,
ma per comprenderlo sarebbe stato necessario parecchio altro lavoro. Storia dell’evoluzione/3 Perché un organismo non si riproduce sempre uguale a se stesso? Che cosa
introduce novità nella storia della vita? Un batterio si divide in due e
genera due figli, che di solito sono identici al batterio che li ha generati:
eppure qualche volta acquistano proprietà che questo non aveva, per cui
risultano diversi dal genitore. Lo stesso fenomeno si verifica fra le piante
e gli animali che si riproducono per via sessuale: maschio e femmina
mescolano il proprio patrimonio ereditario, e il figlio porta un misto delle
caratteristiche di padre e madre; ma a volte può capitare che presenti un
carattere che non era presente né nei genitori, né nei loro antenati. Come
mai? Ben prima che Darwin aprisse la strada allo studio dell’evoluzione, ci si
era accorti che possono comparire, nella storia della vita, caratteri che non
erano presenti in precedenza: magari cambia leggermente la forma della foglia
in una pianta di varietà ben nota; oppure cambia qualcosa nel piumaggio o nel
becco di uccelli che hanno abitato per secoli una determinata zona. Gli
agricoltori e gli allevatori sono stati attenti da sempre ad approfittarne:
una spiga di frumento o di granturco che presentasse chicchi più abbondanti,
o una mucca che fornisse più latte, venivano subito scelte per la riproduzione.
Questi interventi umani hanno dato origine a molti miglioramenti delle piante
coltivate e degli animali domestici, ma naturalmente potevano essere utili
solo se i mutamenti osservati erano ereditari, cioè trasmissibili ai figli.
Darwin notò che questa esperienza degli agricoltori ed allevatori poteva
aiutarci a spiegare perché avviene l’evoluzione. Rendeva anche ragionevole
pensare che le somiglianze osservate fra gli uomini e gli animali più simili
a noi, gli scimpanzé, potessero derivare dal fatto che in origine erano la
stessa specie, ma si erano formate due linee diverse che erano evolute in
organismi differenti. è un’idea che poteva dispiacere a chi non ama gli
animali, e addirittura essere ritenuta sacrilega da alcune religioni, mentre
per altre era del tutto ovvio che discendiamo dagli animali. Però, se
l’evoluzione è possibile perché almeno alcune delle differenze che nascono
fra genitori e figli sono ereditate, questo significa che l’evoluzione può
essere un fatto inevitabile. Così è, in effetti. Rimase a lungo un mistero,
comunque, che cosa determinasse questi minuscoli cambiamenti. Ci volle più di
un secolo di ricerche per arrivare a capirlo. Come sempre accade nella
scienza, ci si riuscì in più tappe. Con un lavoro pazientissimo proseguito per oltre vent’anni, allevando e
incrociando milioni di drosofile in una stanzetta della Columbia University
di New York, Thomas Hunt Morgan e i suoi collaboratori avevano raccolto
moltissimi ceppi che portavano piccoli cambiamenti, tutti perfettamente ereditabili,
nella forma o nel colore di occhi, zampe, ali, torace e altri parti del corpo
degli insetti. La loro ricerca era stata facilitata dalla scelta di un
organismo facile da allevare: il moscerino della frutta o Drosofila. Hermann
Muller, un ricercatore del gruppo, poté dimostrare che ogni cambiamento si
manifestava molto raramente ma con una frequenza particolare e riproducibile,
e che veniva poi ereditato secondo le leggi formulate da Mendel, o che da
queste potevano essere derivate in accordo con la teoria cromosomica
dell’eredità, che ha valore più generale. Diciamo che, ad esempio, ogni
duecentomila moscerini ne nasca uno con il corpo nero invece che giallo, e
che uno su centomila possa nascere con gli occhi bianchi anziché rossi o di
altro colore o forma. Questi numeri dipendono non solo dal tipo di
cambiamento, ma anche dalla temperatura alla quale vengono allevati i
moscerini: aumentano con la temperatura come in una normale reazione chimica.
Muller dimostrò pure che la frequenza con cui appare una mutazione può essere
aumentata di cento e più volte irradiando i genitori con raggi X o altre
radiazioni, in un modo che ci dice (oggi) che la reazione chimica è
influenzata da agenti ossidanti o che modificano altrimenti il DNA. A cent’anni di distanza da quando ebbero inizio gli esperimenti di Muller,
sappiamo molto sulla natura chimica e fisica del fenomeno, perché conosciamo
la struttura della molecola del materiale ereditario, il DNA. Questi
cambiamenti furono chiamati da Muller "mutazioni", un nome che già
esisteva: era stato proposto al principio del secolo dal botanico olandese
Hugo de Vries, uno dei riscopritori di Mendel, che però lo aveva impiegato
per un fenomeno un po’diverso, che con la mutazione come la intendiamo oggi
non ha niente a che vedere. Le osservazioni di Muller furono estese a
moltissimi altri organismi e permisero di descrivere con esattezza in cosa
consistano le mutazioni: si tratta di un cambiamento brusco, trasmissibile,
casuale, spontaneo e raro del patrimonio ereditario. Brusco, perché si tratta
di un cambiamento netto: per esempio, da genitori e antenati con le ali lisce
nasce una drosofila con le ali arricciate. Fra i discendenti di quest’ultima
compaiono moscerini con le ali arricciate allo stesso strano modo, per cui il
cambiamento è trasmissibile. Una mutazione compare solo occasionalmente: è
quindi un fenomeno raro. E’ anche spontaneo e casuale? E qual è la sostanza
che si trasforma? Durante l’ultima guerra, due ricerche batteriologiche
fecero luce sulla questione. Nel 1943 un genetista italiano, Salvador Luria, e un tedesco, Max
Delbruck, entrambi rifugiati negli Stati Uniti per sottrarsi alla dittatura
nei rispettivi paesi, appurarono che la mutazione presenta queste identiche
caratteristiche anche nei batteri. Con un esperimento molto brillante,
coltivando batteri in provetta ed esponendoli all’azione del batteriofago (un
virus che divora i batteri, come dice il nome), Luria e Delbruck riuscirono a
dimostrare che se alcuni batteri sviluppano resistenza al virus, che perde
così la sua efficacia, questo non avviene perché siano stimolati dalla
presenza del batteriofago e stiano tentando di difendersene, come si credeva
fino ad allora. La ragione è semplicemente che avvengono comunque di continuo
mutazioni di resistenza, come di tutti i tipi, anche in totale assenza di
batteriofago, con una frequenza caratteristica ma molto piccola, e alcune di
queste rendono il batterio insensibile all’azione del virus. Le mutazioni,
cioè, si verificano prima che il batterio venga a contatto con il
batteriofago, del tutto indipendentemente dalla presenza del batteriofago, e
gli permettono di sopravvivere. Il contatto con il batteriofago si limita a
selezionare mutazioni già avvenute, cambiamenti spontanei che hanno una
frequenza ben riproducibile, alterabile come se si trattasse di una reazione
chimica. Queste conclusioni furono criticate perché tutti i batteriologi
erano convinti che il cambiamento fosse indotto dal contatto con il
batteriofago, ma furono confermate in seguito da altri esperimenti, che
eliminarono ogni dubbio. All’Istituto Rockefeller di New York tre americani, Oswald Avery, Colin
MacLeod e Maclin McCarty, dimostrarono nel 1944 che cosa cambia materialmente
in ogni mutazione: è la sostanza chimica responsabile dell’eredità, il DNA,
un acido che si trova nei cromosomi. Sperimentando con batteri responsabili
di numerose infezioni, gli pneumococchi, essi restituirono a un ceppo privo
di virulenza la capacità di uccidere i topolini usati come cavie di
laboratorio, mettendoli a contatto con il DNA, altamente purificato, estratto
da un batterio virulento. Con un altro esperimento confermarono che la
sostanza trasformante era proprio il DNA: trattandola con un enzima,
anch’esso altamente purificato, che demolisce soltanto il DNA, dimostrarono
che è effettivamente questa la sostanza che trasmette l’informazione
ereditaria. Ma come può il DNA portare il materiale ereditario? Vi era una
vecchia nozione chimica che sembrava rendere impossibile questa affermazione.
La struttura del DNA era stata descritta nell’Ottocento da un chimico
tedesco, Friedrich Miescher: una molecola piuttosto piccola, composta di
quattro unità dette nucleotidi: A, C, G, T. Con una struttura così semplice,
come era possibile spiegare l’estrema complessità dell’eredità biologica?
Occorse più di mezzo secolo per capire: la struttura proposta da Miescher era
sbagliata. Era stata suggerita dall’osservazione che queste quattro sostanze
si trovano in quantità all’incirca eguali nelle cellule degli animali
superiori. Più avanti, all’inizio degli anni Cinquanta, si sarebbe scoperto
che nei batteri, invece, si trovano in quantità molto diverse. Vi è però una
regola fissa: C e G sono presenti in quantità eguali; anche A e T lo sono, ma
in quantità diverse da C e G. In realtà, nell’Ottocento non vi erano i mezzi
per capire quanto grande fosse una molecola di DNA. Oggi sappiamo che è una
molecola estremamente sottile ma lunghissima, lunga quanto un cromosoma
srotolato. Il DNA ha forte tendenza a spiralizzarsi, formando spirali, spirali
di spirali e gomitoli di spirali, che alla fine sono abbastanza spessi da
divenire visibili al microscopio normale, ma sono a questo punto molto corti. La struttura della molecola fu dimostrata nel 1953 da un batteriologo
americano allievo di Luria, James Watson, e dal fisico britannico Francis
Crick. Divenne chiaro che può bastare che cambi anche una sola di queste
sostanze, A, C, G e T, in un punto qualunque del DNA, per osservare una
mutazione nell’organismo che la porta. Questa scoperta ha cambiato radicalmente
la biologia, e ci ha portato oggi ad una nuova era appena iniziata, quella
del genoma. Che cosa ci attende in questo secolo? E come può essere che un
minuscolo cambiamento chimico, spontaneo e casuale, la mutazione, sia
responsabile di un fenomeno gigantesco come l’evoluzione di milioni di specie
di organismi viventi? Storia dell’evoluzione/4 Jim Watson era uno studente americano molto brillante. Conseguì il Ph.D.
in Genetica (il dottorato di ricerca) all’Università dell’Indiana e ricevette
una borsa di studio per continuare la sua preparazione in laboratori europei.
Ne girò più d’uno per qualche tempo. Alla fine riuscì a trovare un posto nel
laboratorio di Cambridge ove era stato creato il metodo di studio della
struttura dei cristalli mediante i raggi X. Sperava di capire la struttura
del Dna, l’acido desossiribonucleico che forma i cromosomi, che era stato
recentemente cristallizzato in laboratori inglesi. Il suo supervisore
americano, convinto che fosse un’impresa impossibile, soppresse la borsa di
studio, ma a Cambridge lo aiutarono a sopravvivere, benché nemmeno la
direzione del laboratorio avesse fiducia nel progetto. Il successo venne
grazie alla stretta collaborazione fra Watson e un fisico inglese, Francis
Crick, che aveva una preparazione metodologica adatta: insieme inventarono
una struttura che poteva spiegare le immagini di Dna ottenute a raggi X da
un’altra ricercatrice inglese, Rosalind Franklin. La struttura ipotizzata
sembrava anche permettere di capire perché gli organismi viventi possono
riprodurre se stessi. Era vero: di fatto, spiegava il segreto stesso della
vita. Il Dna è una molecola doppia, formata da due lunghissimi filamenti molto
sottili e attorcigliati l’uno all’altro in una doppia spirale, composti di un
numero elevatissimo di unità, dette nucleotidi. I due filamenti sono appaiati
strettamente, come può avvenire di due fili di lana appiccicati l’uno
all’altro che formino una spirale. Ciascuno dei due è costituito di solo
quattro nucleotidi, simboleggiati dalle lettere A, C, G e T, le iniziali del
loro nome chimico. In ciascun filamento i quattro nucleotidi sono disposti in
un ordine preciso, che ripete strettamente quello dell’altro filamento, con
una regola stringente: dove il primo ha un A, l’altro ha un T, e viceversa
(di fronte a un T del primo, cioè, c’è un A nel secondo). Dove il primo ha un
C il secondo ha un G, e viceversa. Il Dna ha la capacità di autoduplicarsi
nell’ambiente formato dalle cellule in cui è presente: è così che i genitori
passano ai figli una copia identica del proprio corredo ereditario. Qualche
anno fa è uscito un film, assai mediocre, GATTACA, che parlava di Dna. Se su
un filamento di Dna c’è un segmento GATTACA, su quello opposto c’è la
sequenza CTAATGT. Il filamento doppio di Dna è quindi: GATTACA; CTAATGT Il
Dna che un genitore passa al figlio è un doppio filamento come questo. Un
filamento singolo è sottilissimo, ma invece di sette nucleotidi come
nell’esempio, nella specie umana ce ne sono più di tre miliardi, divisi in
ventitré cromosomi, cioè in ventitré doppi filamenti di Dna di diversa
lunghezza. Ognuno di noi ha due doppi filamenti di Dna da tre miliardi di nucleotidi,
uno di origine paterna, l’altro di origine materna, cioè, in tutto dodici
miliardi di nucleotidi. I filamenti sono attorcigliati in modo così complesso
che al momento della divisione cellulare si raccolgono in gomitoli corti e
spessi, a forma di bastoncini, e si possono vedere facilmente al microscopio
(i cromosomi, per l’appunto). Questo è il genoma umano: una doppia spirale di
Dna. Come le lettere in un libro, nei cromosomi di ogni specie vivente i
nucleotidi sono disposti in un ordine preciso, che decide cosa sarà un
organismo, se un batterio o una mosca, una quercia o un elefante. Ogni essere
vivente è costruito così. La scoperta di Watson e Crick ha illuminato la natura della vita e
trasformato la nostra visione del mondo. Tutta la ricerca successiva l’ha
confermata, dimostrando che l’ordine dei nucleotidi nei cromosomi è ciò che
permette ad ogni cellula di costruire se stessa. Ad ogni divisione delle
cellule di un individuo, quando si forma un nuovo Dna che è un duplicato del
vecchio, si hanno però rarissimi errori di copia. Ogni mutazione è un errore che avviene all’atto del raddoppiamento: è
raro, spontaneo e casuale, ma si verifica con una probabilità costante. Le
mutazioni che avvengono nelle cellule germinali (spermatozoi e cellule uovo)
sono trasmesse alla discendenza. Ne avviene una ogni trenta milioni di
nucleotidi circa, in media, ad ogni generazione umana. Se consideriamo un
solo individuo, il genoma paterno o materno di un figlio porta in media
duecento mutazioni nuove di un singolo nucleotide l’una. Quattrocento in
totale per individuo, poiché riceviamo un genoma completo dal padre e uno
dalla madre. Usiamo questi numeri a titolo esemplificativo: non sono noti con
precisione, e possono variare molto da un sito all’altro del Dna. C’è una
piccola complicazione, che è bene spiegare per non essere fraintesi. La
molecola è sì una doppia spirale, ma ognuna delle due determina l’altra, per
cui parlando di mutazioni si considera il "paio di nucleotidi" di
una molecola di Dna come una sola unità; per la stessa ragione si considera
che il genoma sia formato da tre miliardi di nucleotidi, cioè da un singolo filamento.
Da ciascuno dei genitori si riceve in realtà un doppio filamento, quindi sei
miliardi di nucleotidi, ma ciascun filamento è complementare all’altro, e non
introduce nessuna novità. La mutazione, quindi, insorge perché il processo di
copiatura non è perfetto (nessun processo di copia è perfetto, anche i
computer sbagliano). Le mutazioni più frequenti comportano la sostituzione di un nucleotide con
un altro, ma ve ne sono molti altri tipi, come lo spostamento, la perdita, il
raddoppio di segmenti di cromosomi o di cromosomi interi. Sono tutti fenomeni
di natura "casuale", cioè determinati da eventi imprevedibili, in
quanto non conosciamo la ragione precisa per cui uno o più nucleotidi
particolari in un punto della lunghissima molecola del Dna vengono sostituiti
da altri. Sappiamo però che le mutazioni possono essere causate da
perturbazioni locali che agiscono sul Dna, anche sui singoli nucleotidi;
siamo in grado di misurare la frequenza con cui si verificano; e sappiamo che
avvengono effettivamente molto di rado (anche per questo è difficile capire i
motivi di ciascuna mutazione). Cominciamo anche a comprendere come aumentarne
o diminuirne la frequenza, il che è desiderabile perché molte mutazioni sono
dannose e vogliamo evitarle. Essendo casuali, le mutazioni non sono necessariamente utili, anzi la
maggioranza non ha alcun effetto visibile. Magari potranno essere utili
domani, in nuove situazioni. Proprio perché casuali, però, possono essere
anche nocive, e provocare malattie genetiche, cioè ereditarie. Perché la
mutazione è fondamentale? Perché determina tutte le novità che compaiono
negli organismi viventi. Perché è anche importante che sia casuale? Perché il
fatto che avviene a caso fa sì che la vita esplori tutte le alternative
possibili. Due individui differiscono in media per un nucleotide ogni 1000 o
2000, ma nella popolazione umana vi sono sei miliardi di individui, e nel
corso delle generazioni ha avuto modo di accumularsi un grandissimo numero di
novità. Le novità che funzionano meglio si affermeranno automaticamente, nel
corso del tempo, divenendo sempre più frequenti, e alla fine sostituiranno il
tipo precedente. Ogni essere vivente ha bisogno di nutrirsi e riprodursi, e
nella ricerca e utilizzo di fonti di cibo ogni individuo può trovarsi in
concorrenza con altri individui della stessa e di altre specie. L’ambiente
cambia di continuo, e per sopravvivere i viventi devono adattarsi a questi
cambiamenti. C’è concorrenza anche nella ricerca di un individuo della stessa
specie come coniuge. Ogni organismo è esposto all’attacco di parassiti, che
lo divorano dall’interno. Benché rare, vi sono mutazioni che portano
vantaggio e permettono di bloccare l’attacco di un parassita, o di sfruttare
una nuova fonte di cibo, o di utilizzarne meglio una già sfruttata. Queste
mutazioni favoriscono chi le porta. Ne avvengono nella riproduzione del
parassita, dell’ospite, di qualsiasi organismo vivente. Ognuno evolve come
meglio può: l’ospite cambia per mutazione, e chi grazie a questa si difende
meglio da un parassita lascia più figli, nella generazione successiva,
rispetto a quelli che non hanno la mutazione. Il tipo nuovo prodotto dalla
mutazione tende così ad aumentare continuamente nelle generazioni successive.
Ma anche il parassita cambia per mutazione casuale, e se la mutazione
migliora la sua capacità di attaccare l’ospite, riuscirà a mantenersi
all’altezza della situazione e magari a provocare gravi epidemie. Questa è la
selezione naturale, un meccanismo automatico ed inevitabile, che aiuta ogni
specie a mantenersi e, se possibile, prosperare. è così che mutazione e
selezione rendono l’evoluzione un processo che crea continuamente novità,
senza scampo. L’idea che la mutazione sia casuale urta contro grandi pregiudizi. Molti
sono convinti che la nostra esistenza sia controllata dal fato, ovvero da un
Dio onnisciente ed onnipotente, preferendo quindi una visione idealistica del
mondo (il cosiddetto finalismo o teleologia). Vi sono anche biologi, sempre
più rari, che credono che organi così complessi come l’orecchio e l’occhio
siano troppo complicati per essersi sviluppati pezzetto per pezzetto in una
lunga serie di mutazioni casuali. Altri desiderano vedere nella natura il
segno sicuro di un ordine superiore. Per ragioni squisitamente religiose, il
50 per cento degli americani, il popolo la cui fiducia nella scienza e nella
tecnica ha grandemente aiutato la rivoluzione scientifica, non crede
all’evoluzione, perché le loro sette cristiane impongono di credere nelle
parole esatte della Bibbia: il mondo è stato creato così com’è in sette
giorni da un Dio, e non cambia mai. I biologi migliori hanno idee diverse. La vita è un bricoleur, nelle parole del grande biologo francese Francois
Jacob. La natura è un artigiano dilettante esperto nel fai da te, che opera
piccole riparazioni e aggiustamenti, talora anche grandi, usando tutte le
alternative disponibili, tiene quelle che funzionano e butta le altre. Non ha
un progetto preciso, ma prova in tutte le direzioni, sbaglia, riprova e
scopre quello che fa al caso suo. I meccanismi biologici sono capolavori
dell’arte di arrangiarsi. Con buona pace di quanti, filosofi o credenti,
hanno pensato che la storia della vita sia guidata in una precisa direzione
da un’intelligenza suprema, l’"intelligenza suprema" è
semplicemente la selezione naturale, che sceglie automaticamente le mutazioni
utili, perché si riproducono più delle altre. Dal momento in cui ha avuto
inizio, la vita è stata inevitabilmente diretta dalla selezione naturale,
attraverso la quale il caso, rappresentato dalla mutazione, ha dimostrato di
essere molto creativo. Vedremo che il caso agisce anche per altre vie. Che vi
sono altre forze, accanto alla mutazione e alla selezione naturale. E che non
vi è motivo di impensierirsi perché il caso è importante nella nostra
evoluzione. Sarebbe comunque una preoccupazione futile, perché è così che
vanno le cose. Storia dell’evoluzione/5 Tre anni orsono, il Ministero dell’Istruzione e della Ricerca decideva di
escludere l’insegnamento dell’evoluzione dai programmi della scuola
elementare e media, nella convinzione che la descrizione scientifica del
mondo possa turbare le menti dei più giovani, cui sono più adatte le favole.
A ripensarci sembra incredibile, ma andò proprio così. Il tentativo suscitò
l’unanime protesta di ricercatori e insegnanti, ed è per fortuna fallito.
Spinge però a riflettere sulle ragioni dell’accanimento che perdura contro la
teoria dell’evoluzione, che pur essendo una semplice interpretazione dei
fatti del mondo, come ogni teoria scientifica, non è però meno robusta di
quelle che descrivono il movimento dei pianeti, cui nessuno sembra più
obiettare. Vi sono alcuni fattori che spiegano in parte questa avversione, ad
esempio l’influenza di alcuni filosofi postmoderni, che negano validità alle
affermazioni della scienza. Vi è anche una confusione fra la teoria
dell’evoluzione proposta da Darwin, basata sulla selezione naturale, e alcune
deformazioni ottocentesche posteriori: una di queste è il darwinismo sociale,
uno sviluppo politico cui Darwin non si associò mai e che contribuì ad alcune
fra le peggiori forme di fascismo. La principale ragione per cui la teoria dell’evoluzione continua a trovare
ostinati nemici ci sembra però risiedere nella diffusa ignoranza di ciò che
essa afferma. La teoria moderna dell’evoluzione comprende in realtà due
sviluppi distinti, entrambi iniziati nel Novecento e tuttora fiorenti. Uno è
la teoria matematica dell’evoluzione, creata negli anni Venti da tre
genetisti, R.A. Fisher, J.B.S. Haldane e Sewall Wright. L’altro è lo studio
del genoma, che è ora esteso a molti altri organismi oltre l’uomo. È un
settore d’indagine assai giovane, ma chiaramente destinato a uno sviluppo
gigantesco, grazie al progressivo abbassamento del costo dell’analisi chimica
del Dna. Già i risultati finora ottenuti mostrano la straordinaria utilità di
questo approccio anche per gli studi sull’evoluzione. Per questa strada
infatti possiamo ricostruire in completo dettaglio tutti i passi della storia
evolutiva, con limitazioni solo per gli organismi che sono da tempo estinti,
di cui saremo forse costretti ad accontentarci di conoscenze parziali, perché
il loro Dna è stato distrutto dal tempo. Quando Mendel scoprì le leggi della
trasmissione ereditaria non si conosceva ancora l’esistenza dei cromosomi.
Quando Thomas Hunt Morgan dimostrò che i geni sono fisicamente parte dei
cromosomi, si era ancora lontani dal capire quale fosse la sostanza chimica
che contiene e trasmette l’informazione ereditaria. La teoria matematica
dell’evoluzione nacque mettendo in numeri le leggi dell’eredità e le
osservazioni di laboratorio, ben prima che si sapesse che cosa passa,
materialmente, dai genitori ai figli. Ora che lo sappiamo e che la lettura
dei singoli nucleotidi del Dna nelle più diverse specie viventi ci mette
davanti agli occhi, come in un libro stampato, la storia delle singole specie
e della loro differenziazione da antenati comuni, la strada percorsa dalla
vita si manifesta con tale potenza da rendere molto difficile negare la
realtà dell’evoluzione. Se fino a qualche tempo fa potevano rimanere dubbi, che spingevano molte
autorità a parlare dell’evoluzione come di un’"ipotesi", oggi
l’evoluzione è una certezza, e ci stiamo avvicinando ad una comprensione
pressoché completa. Resta quindi necessario chiarire ai filosofi sprovveduti
che cosa sia il darwinismo. La teoria di Darwin pone l’importanza centrale della selezione naturale
come forza e guida dell’evoluzione, ammesso che vi sia variazione genetica,
cioè ereditabile. Darwin aveva le idee errate comuni al suo tempo
sull’origine della variazione genetica, che è stata compresa solo nel secolo
scorso. Come praticamente tutti i suoi contemporanei, purtroppo non aveva
tagliato le pagine degli atti della società delle scienze di Brno, in cui nel
1866 Mendel aveva pubblicato le sue famose leggi, che avrebbero potuto essere
di aiuto. Ma perché la teoria della selezione naturale funzioni basta che vi
sia variazione ereditaria, e non importa molto quale ne sia la base, se
mutazioni genetiche o altro. Anche se storicamente non è corretto, la cosa
più semplice è pensare al darwinismo come "mutazione e selezione
naturale". La teoria matematica ha aggiunto altri due fattori fondamentali: drift e
migrazione. Il "drift", parola inglese che in italiano si traduce
"deriva", è in pratica un effetto del caso, di origine strettamente
statistica (di nuovo il caso, non solo nella mutazione!), che riguarda il
numero di individui di un certo tipo genetico che compongono una popolazione.
È un effetto che si manifesta ad ogni generazione, perché il numero di figli
varia di famiglia in famiglia, e il numero di "riproduttori", cioè
di persone che si riproducono, varia ad ogni generazione. Una mutazione nuova
si manifesta in un solo individuo: qual è la probabilità che sia ancora
presente alla prossima generazione? Chiaramente, dipende dal numero di figli
presente nella famiglia in cui la mutazione è comparsa, in uno dei genitori.
Se i figli sono in numero di zero, la mutazione è perduta per sempre, o più
esattamente fino a che non ricompaia in un altro individuo e in un altro
tempo. Se la popolazione è stabile, cioè non aumenta né diminuisce, la
mutazione viene perduta con una probabilità del 37%, secondo un teorema del
calcolo delle probabilità. Con la stessa probabilità vi sarà un figlio che
porta la mutazione, per cui la stessa situazione si ripeterà nella
generazione successiva. Non vi è certezza, quindi, che una nuova mutazione si
mantenga. Potrà però manifestarsi di nuovo nel futuro. È chiaro che quando
una mutazione porta vantaggio tenderà a diffondersi nel corso delle
generazioni, e viceversa quando reca danno, ma la maggior parte delle
mutazioni non ha effetto ai fini della selezione naturale: per lo meno, non
ne ha in ogni ambiente e in ogni tempo. Per esempio, una mutazione che migliora
la resistenza a un parassita sarà ininfluente se e quando quel parassita non
è presente nell’ambiente di vita. Tali mutazioni si trasmetteranno da una
generazione all’altra in modo del tutto fortuito: la loro frequenza nella
popolazione potrà aumentare come diminuire da una popolazione all’altra,
variando sull’onda del caso, senza subire l’effetto della selezione naturale.
Questo è il drift: la variazione casuale della frequenza di un gene in una
popolazione. È un nome che può trarre in inganno, perché quando si parla di
"deriva", nel linguaggio comune, ci si riferisce al movimento di un
corpo sotto l’azione di una corrente, e le correnti marine, ad esempio, hanno
di solito una direzione costante, mentre la frequenza di un gene può aumentate
come diminuire, di generazione in generazione, sotto l’azione della deriva
genetica. Per evitare ambiguità, si parla di "deriva genetica
casuale". Generalizzando, l’effetto del drift sul lungo periodo è di
ridurre la variazione genetica ad ogni generazione, fino a rendere una
popolazione completamente omogenea, cioè fatta di individui tutti
geneticamente eguali. Il primo gene scoperto nell’uomo fu quello che dà
origine ai gruppi sanguigni AB0, che sono dovuti a tre forme di uno stesso
gene, designate, per l’appunto, come A, B e 0. La loro frequenza media nel
mondo è rispettivamente del 22%, 12%, 66%. Se l’effetto del drift proseguisse
per tutto il tempo necessario, fino ad esaurirsi, la specie umana
risulterebbe tutta formata da individui di gruppo A, oppure B, oppure 0, con
una probabilità che dipende dalle cifre appena dette. Vi sono però due
ragioni che rendono questo finale estremamente improbabile. La prima è che si
tratta di un processo che in una specie delle dimensioni di quella umana
richiede un tempo estremamente lungo per verificarsi. Infatti il tempo
necessario è, in numero di generazioni, dell’ordine di grandezza del numero
di individui che compongono la specie: si tratta quindi di miliardi di
generazioni. Ma in una popolazione molto piccola, come quella di una colonia
stabilita da un piccolo numero di fondatori e che magari abita un luogo
isolato e non riceve più nuovi immigranti da fuori, un forte effetto del
drift può manifestarsi in un numero di generazioni ben compatibile con la
storia umana. Ve ne sono molti esempi, particolarmente chiari quando si
tratta di malattie genetiche rare. L’altro motivo per cui ben raramente la
deriva genetica porta all’estremo la sua azione è che le popolazioni umane
non vivono di solito del tutto isolate, ma ricevono immigranti dall’esterno,
e che nuove mutazioni o fenomeni di selezione naturale possono ridurre
l’effetto del drift. La migrazione è un’altra forza evolutiva importante, che può modificare
gli effetti del drift in entrambi i sensi, riducendoli oppure rafforzandoli.
Di recente si è scoperto un effetto curioso nella genesi della specie umana
oggi vivente, che ha tutta origine dall’espansione demografica di una piccola
popolazione dell’Africa orientale, formata forse solo di un migliaio o di
poche migliaia di persone, che si sono diffuse all’Asia occidentale e di lì
all’Australia come all’Europa e più avanti alle Americhe. Questa
colonizzazione progressiva al di fuori del continente africano è avvenuta ad
opera di piccoli gruppi di pionieri, che via via si distaccavano dalla
periferia degli insediamenti umani e aumentavano di numero, fino a che nuovi
piccoli gruppi di pionieri si distaccavano per colonizzare regioni sempre più
distanti dall’origine. Il processo è durato 50.000 anni ed è stato una
diffusione regolare, che ha visto ad ogni passo un modesto gruppo di
fondatori colonizzare una regione sempre più lontana. Il risultato è ancora
visibile a livello genetico: è stato una perdita progressiva di variazione
genetica con l’aumento della distanza dall’origine. Questo processo non ha
avuto conseguenze negative rilevabili, ma dimostra una regolarità quasi
incredibile. La migrazione regolare di piccoli gruppi dal punto di partenza
verso la periferia ha avuto come effetto la riduzione della variazione
genetica all’interno dei singoli gruppi: questa è una conseguenza del drift,
la cui forza si fa sentire appunto all’interno dei gruppi di piccole
dimensioni. La migrazione ha più spesso però risultato opposto: riduce
l’effetto del drift e tende a rendere omogenee popolazioni che si scambiano
reciprocamente individui, e che se invece restassero isolate tenderebbero a
differenziarsi le une dalle altre. Sarà questa la conseguenza della
globalizzazione avviata dalle migrazioni planetarie verso i paesi di stato
economico più elevato, che ridurrà la disparità genetica fra continenti
prodotta dall’espansione umana degli ultimi 50.000 anni. Storia dell’evoluzione/6 Nel ricostruire la storia si incontra una grave difficoltà: spesso mancano
elementi per decidere sui punti oscuri, e non c’è speranza di fare come lo
scienziato sperimentatore, il quale, quando ha un dubbio su un esperimento,
può ripeterlo quante volte vuole, e se ottiene lo stesso risultato può
sentirsi tranquillo di non essere caduto in qualche errore. Ma non possiamo
ripetere la storia, e non esiste (almeno per ora) una macchina del tempo che
ci porti indietro e ci permetta di osservare quello che è effettivamente
successo, e poi ci riporti al tempo di partenza, per poter raccontare ciò che
abbiamo visto. Se non possiamo viaggiare di persona nel tempo, abbiamo
un’altra possibilità di ricostruire la storia: sta nell’indagare le
conoscenze acquisite da altre discipline sullo stesso periodo, luogo e
personaggi, che abbiano qualche relazione con i fatti che ci interessano. La
genetica può dire parecchio sul nostro passato, e in aggiunta possiamo
ricavarne informazioni sul tempo in cui si sono verificati certi avvenimenti,
per esempio la separazione fra due popolazioni o due specie. Ma anche
l’archeologia può essere di aiuto. Estendendo lo studio della storia a più di
una disciplina lo si facilita, e si è inevitabilmente condotti a concludere,
come avremo occasione di mostrare, che un approccio multidisciplinare
permette di realizzare una sorta di "ripetizione della storia". è
un po’come se si ripetesse l’esperimento, come fa lo sperimentatore per
convincersi di avere ottenuto il risultato giusto, perché uno stesso periodo
viene considerato da più punti di vista indipendenti. Si giunge così anche
allo scopo di ottenere maggiore credibilità nelle proprie conclusioni. La paleontologia ha ricostruito negli ultimi centocinquant’anni la storia
delle nostre origini a partire dalla separazione degli esseri umani dalla
specie animale più vicina, lo scimpanzé, che attualmente si pensa sia
avvenuta in Africa centrale, nel Ciad odierno, circa cinque-sei milioni di
anni fa. Il primo passo fondamentale è stato il passaggio dalla camminata a
quattro zampe alla stazione eretta, che ha aumentato la velocità nella corsa
e ha liberato gli arti anteriori, permettendo di usare le mani per attività
creative, quali l’impiego di strumenti. Dall’inizio della separazione vi è
stato un aumento più o meno graduale delle dimensioni del cervello. A questo
si devono probabilmente le due grandi qualità che ci distinguono dalle altre
scimmie: la maggiore inventività e lo sviluppo di una comunicazione sempre
più ricca, attraverso il linguaggio. Nella nostra specie, il cervello è
quadruplicato di dimensione negli ultimi cinque milioni di anni. Anche i
Primati odierni hanno un cervello di dimensioni superiori a quelle
dell’antenato comune a loro e a noi, ma la differenza non è così marcata. Il
lungo e lento cambiamento che ci contraddistingue è stato quindi limitato al
genere umano. Nella nostra specie, detta Homo sapiens, l’aumento di volume del cervello,
o almeno del cranio, si è arrestato fra i trecentomila e i cinquecentomila
anni fa, mentre è proseguito in modo lieve fra i nostri cugini più prossimi:
i Neandertal. Li troviamo diffusi in Europa e nelle parti d’Asia più prossime
all’incirca fra i 350.000 e i 30.000 anni fa, dopo di che scomparvero quasi
all’improvviso. Per parecchio tempo gli archeologi li hanno visti come gli
antenati diretti degli europei, semplicemente perché vivevano negli stessi
luoghi che abitiamo oggi, poi un’analisi più accurata, condotta in parallelo
da archeologi e genetisti, ha rivelato che gli antenati degli europei
vivevano fuori del continente e che vi giunsero poco prima della scomparsa
dei Neandertal. Chiamiamo questi nostri diretti antenati, e noi stessi,
uomini anatomicamente moderni (o semplicemente moderni), in quanto siamo
indistinguibili sul piano scheletrico. I reperti archeologici mostrano che i
primi uomini di questo tipo sono comparsi in Africa orientale intorno ai 150.000
anni fa. Nella classificazione scientifica, che discende dalla tassonomia proposta
da Linneo alla fine del Settecento, il nostro nome è: Homo (genere) sapiens
(specie) sapiens (sottospecie). I nostri cugini neandertaliani sono invece
designati come Homo sapiens neanderthalensis. Molti oggi omettono la parola
sapiens, cioè considerano Neandertal una specie diversa. Riprendendo dall’inizio la storia del genere Homo, il suo primo
rappresentante (specie detta habilis) compare, sempre in Africa orientale,
intorno ai 2,7 milioni di anni fa: ha già un cervello almeno doppio di quello
degli altri Primati e ha avuto molto tempo a disposizione per usare le mani.
Forse i primi attrezzi che ha elaborato sono di legno e non si sono
conservati, ma in quest’epoca si ha la prova sicura dell’impiego di
strumenti, perché si trovano le prime pietre sbozzate, usate forse per aprire
le ossa degli animali uccisi o trovati morti ed estrarne il midollo, già
allora molto appetito. In tappe posteriori dell’evoluzione, i nostri antenati diretti, che oggi
alcuni chiamano Homo erectus, altri ergaster, fabbricano strumenti litici più
raffinati e differenziati. Intorno a 1,7 milioni di anni fa ha inizio
un’espansione demografica, seguita da un’espansione geografica, come è
inevitabile che accada quando si cresce troppo di numero e si superano i
limiti di saturazione locali. L’espansione demografica e quella geografica
procedono fino ad occupare il Vecchio Mondo (Africa, Europa, Asia),
arrestandosi solo agli oceani. Con ogni probabilità la conquista del fuoco
era già avvenuta (il primo reperto archeologico è di 1,6 milioni di anni fa)
e aveva contribuito a occupare regioni più fredde, a migliorare la qualità e
l’igiene dell’alimentazione con la cottura del cibo, ad assicurare la
protezione dalle fiere di notte e a produrre strumenti migliori. La seconda grande espansione ha inizio molto più tardi. è di nuovo in
scena l’Africa orientale, ma questa volta il protagonista è Homo sapiens
sapiens, uno fra i più tipi umani che si sono andati sviluppando nel
continente. Questa piccola popolazione si espande all’Africa negli ultimi
centomila anni, e fra i 60.000 e i 50.000 anni fa comincia a diffondersi nel
resto del mondo. In parte si muove verso est, lungo la costa meridionale
dell’Asia, giungendo fino in Nuova Guinea e Australia almeno 40.000 anni fa.
Procedendo in un’altra direzione, verso nord, forse per la valle del Nilo o
lungo la costa del mar Rosso, arriva in Medio Oriente (ove già l’uomo moderno
si era spinto, per un breve periodo, verso i 100.000 anni fa, per poi
ritirarsi all’inizio dell’ultima glaciazione, circa 80.000 anni fa) e penetra
fin nel cuore dell’Asia. Dall’Asia centrale si spinge sia verso ovest,
raggiungendo l’Europa già 46.000 anni fa, sia verso est. Lo si trova in
Siberia 30.000 anni fa. Di qui entra in Alaska, almeno 15.000 anni fa se non
prima, e già 11.000 anni fa raggiunge l’estremo sud dell’America meridionale,
procedendo lungo la costa pacifica. Fin qui il racconto dell’archeologia, ma la genetica produce una
genealogia ancor più precisa attraverso lo studio di molti geni, compresi
quelli di due cromosomi speciali, il DNA mitocondriale e il cromosoma Y, che
ci permettono di ricostruire rispettivamente l’albero genealogico femminile e
maschile. Le numerose date prodotte dalla genetica si accordano bene con
quelle archeologiche, ma hanno una genesi distinta: nascono dal conteggio
delle mutazioni che separano individui diversi e dalla conoscenza della
velocità con cui le mutazioni si producono (detta frequenza di mutazione). Sorge naturalmente la domanda: perché questa grande espansione dell’uomo
moderno? Un’espansione geografica è di solito dettata da una crescita
demografica locale, che costringe a distribuirsi su un terreno più vasto. Le
forze che hanno promosso l’incremento demografico e hanno cambiato la nostra
sorte sono due, entrambe di natura culturale. Forse la più importante è lo
sviluppo del linguaggio, che ha certamente avuto inizio in un lontano
passato, ma può avere raggiunto il livello attuale poco prima di centomila
anni fa. Il linguaggio permette di scambiarsi informazioni su qualunque
argomento ed è quindi di grande aiuto allo sviluppo della società, anche se è
accompagnato da una quasi inevitabile ambiguità, che talora ci tradisce.
L’altra forza, forse di origine ancora più antica, è quella dell’inventività
e della curiosità che hanno caratterizzato lo sviluppo di invenzioni e
scoperte umane per alcuni milioni di anni. Non è necessario che siamo tutti
inventori, ma basta che ve ne siano alcuni nella popolazione, anche se in
piccola percentuale, perché la capacità di imitazione, e ancor più la
comunicazione attraverso il linguaggio, possano generalizzare le invenzioni
compiute da uno solo. La produzione di nuove invenzioni è poi aumentata con
l’aumento del numero degli inventori, legato all’accrescimento della
popolazione dell’uomo moderno, resa possibile prima dalla sua espansione a
tutto il mondo, poi da ulteriori invenzioni, come la coltivazione di piante e
l’allevamento di animali. Queste sono comparse intorno a diecimila anni fa
per sovvenire all’incremento eccessivo della popolazione rispetto alle
risorse disponibili in natura, e hanno a loro volta permesso una nuova
fortissima crescita demografica. Nate in regioni a clima temperato,
particolarmente favorevoli, si sono successivamente diffuse intorno ai punti
di origine. Oggi, nell’era di internet, la velocità di comunicazione è
aumentata a dismisura: siamo entrati in una nuova epoca, sul cui sviluppo è
difficile fare previsioni. Storia dell’evoluzione /7 In latino, verbum è la parola, quindi l’elemento fondante del linguaggio,
o il linguaggio stesso. In italiano ha conservato il significato di termine
grammaticale per designare la parte del discorso che indica il divenire,
l’azione o lo stato del soggetto. Nell’uso cristiano, indica la parola di Dio
che crea il mondo, la seconda persona della Trinità, come nel Vangelo di
Giovanni ("In principio era il Verbo"). L’equivalente greco, logos,
sta per parola, discorso, l’idea espressa dalla parola, ma ha anche il significato
di ragione, ragionamento. Queste estensioni del concetto non stupiscono, se
consideriamo che la parola è l’unità basilare del linguaggio, la maggior
differenza tra uomo e animali. Anche gli animali comunicano tra loro, alcuni,
come le formiche, con messaggi chimici, altri, come le api, con danze
elaborate, altri ancora con versi, suoni e canti, ma nessuno di questi
sistemi di comunicazione ha raggiunto il grado di ricchezza e versatilità
caratteristico del linguaggio umano. L’analisi del linguaggio è forse la più astratta delle scienze, perché è
del tutto autoreferenziale. Per spiegare il significato di una parola un
dizionario impiega altre parole, impresa molto difficile, soprattutto quando
si tratta di parole astratte. In realtà, la massima parte delle parole
designa oggetti, azioni, fenomeni molto concreti, come è naturale per uno
strumento nato per aiutare le persone a scambiarsi informazioni e ad operare
insieme. Se confrontiamo la ricchezza e la precisione dei termini che
descrivono la strumentazione e le attività di un’officina meccanica, ad
esempio, con la relativa povertà e l’imprecisione dei termini che descrivono
nozioni e operazioni astratte, per quanto universali (come "amore",
"pensiero", "curiosità"), ci rendiamo conto di quanto il linguaggio
sia sempre stato essenzialmente uno strumento pratico, volto a favorire lo
sviluppo delle interazioni umane. Nell’antichità era diffusa la convinzione
che la parola fosse in qualche modo compartecipe di ciò che essa designa, che
ne condividesse la sostanza. Oggi si giudica che il significato delle parole
sia arbitrario, cioè che una parola designi ciò che designa per semplice
convenzione fra i parlanti. Sempre per ragioni pratiche, di economia delle
parole, il linguaggio è ambiguo: una parola può avere parecchi significati,
di solito abbastanza distanti fra loro perché non sia troppo difficile
intuire, in base al contesto, in che senso una parola polisemica (cioè che ha
molti significati, come è vero di molte parole) viene impiegata in una precisa
circostanza. Se però si vuole eliminare qualsiasi errore di comprensione è
necessario ricorrere ad un glossario tecnico specializzato, più ricco del
solito, oppure alla logica o alla matematica. Anche per questo la scienza ha
bisogno della matematica. Non sappiamo quando e come sia comparso il linguaggio, ma deve essere
passato per vari stadi e deve essersi trattato di un lungo processo, perché
ha richiesto importanti cambiamenti biologici, che non compaiono dall’oggi
all’indomani: la formazione dell’organo che permette di produrre la voce, dei
centri nervosi capaci di dirigerlo ed anche di quegli organi e centri nervosi
che ci mettono in grado di ascoltare e capire quanto ci viene detto. Si è
riusciti a farsi capire dalle scimmie più vicine a noi, ma non a farle
parlare se non attraverso simboli visivi e giochi, anche elettronici, tramite
i quali ci comunicano i loro desideri e altri semplici sentimenti e
informazioni. I risultati però rimangono solo molto lontanamente paragonabili
all’uso che facciamo del linguaggio per comunicare tra uomini. In realtà il linguaggio è il tratto culturale umano che meglio dimostra
l’unità della nostra specie. Esistono almeno seimila lingue diverse - molte
altre sono estinte - ma la traduzione dall’una all’altra è sempre possibile,
con limiti dovuti soprattutto alle grandi diversità dei rispettivi stili di
vita, per cui i linguaggi dei popoli che fanno una vita più semplice possono
accontentarsi di non molte migliaia di parole, mentre le culture tecnicamente
più avanzate ne richiedono centinaia di migliaia. Soprattutto, non vi è
limitazione che impedisca ad alcun essere umano, che non soffra di gravi
menomazioni innate o acquisite, di imparare perfettamente qualsiasi lingua
esistente. L’apprendimento può essere imperfetto se non avviene nei primi
anni di vita, perché il nostro cervello è fatto in modo che il linguaggio
deve essere appreso nei primi tre o quattro anni di vita, in cui siamo
predisposti a impadronirci rapidamente di quella che rimarrà poi sempre la
nostra lingua materna. Nello sviluppo vi sono molti periodi critici, diversi
per le diverse acquisizioni: per il linguaggio, un primo periodo critico è
questo. Ve ne è poi un altro più avanti, o meglio un altro limite di età
oltre il quale l’apprendimento non può più essere perfetto, che riguarda le
lingue straniere e in particolare la loro pronuncia: durante la pubertà,
quasi tutti perdono la capacità di apprendere correttamente i suoni di una
lingua diversa dalla madrelingua. Purtroppo si direbbe che in genere i ministri
dell’istruzione ignorino questa regola, per cui l’insegnamento delle lingue
straniere inizia troppo tardi. Dovrebbe cominciare nella scuola elementare. Le lingue evolvono rapidamente. Nel De vulgari eloquentia, Dante si mostra
consapevole del fatto che il linguaggio evolve e che lingua madre e lingua
figlia possono diventare reciprocamente incomprensibili in poco più di mille
anni. Gli era ben chiara la differenza tra il latino e l’italiano che lui
stesso parlava. Ma il primo studio sistematico delle lingue è stato compiuto
alla fine del Settecento da un giudice inglese che viveva in India, Sir
William Jones, che ebbe occasione di accorgersi della somiglianza tra
sanscrito, greco, latino (comprese le lingue da questo derivate) e le lingue
germaniche e slave. Cominciò così a prendere forma la prima famiglia
linguistica, oggi chiamata indoeuropea, o indoittita poiché l’ittita è la
lingua più antica del gruppo europeo. Nel 1865 il linguista tedesco August
Schleicher ne diede un albero evolutivo, poco diverso da quello su cui vi è
oggi un discreto consenso. L’estensione di questa analisi ad altre lingue ha
visto formare parecchie altre famiglie, ma con poco accordo fra i linguisti. Nel 1866, la Società di Linguistica di Parigi promulgava un tabù, vietando
ufficialmente di occuparsi di evoluzione del linguaggio. Il divieto
evidentemente ha avuto successo, perché solo nella seconda metà del secolo
scorso vi è stato un progresso importante, grazie a Joseph Greenberg,
dell’Università di Stanford, che giunse molto vicino a ricostruire un albero
evolutivo completo delle lingue dell’umanità, ma disgraziatamente morì prima
di avere completato il suo lavoro. Sfidando l’approccio più tradizionalista,
il metodo sviluppato da Greenberg mette a confronto alcune centinaia di parole
di uso molto comune in lingue diverse: termini che indicano parti del corpo,
sostanze e fenomeni naturali universalmente presenti, pronomi personali, i
numeri un due tre e così via: si tratta di parole che sono fra le prime che
il bambino impara, e che meglio si conservano nel corso del tempo. Il numero delle principali famiglie varia, a seconda dei tassonomi, da
dodici a molte di più. Con il minor numero di famiglie formulate dai
linguisti più avanzati, dodici, l’albero evolutivo delle lingue corrisponde
molto bene all’albero genealogico delle popolazioni umane costruito in base
ai dati genetici, con alcune eccezioni che hanno una chiara spiegazione
storica. In genere il problema dell’origine del linguaggio riscuote poco
interesse fra i linguisti, molti dei quali lo considerano un problema
insolubile, e ritengono che la ricostruzione della storia evolutiva delle
lingue possa difficilmente risalire più indietro dei seimila anni ritenuti
data d’origine della famiglia indoeuropea (che probabilmente è coeva all’origine
dell’agricoltura, intorno ai 10.000 anni fa, e quindi ha un’età quasi
doppia). La genetica ha dato un importante contributo a comprendere l’evoluzione
delle lingue. Un gene chiamato FOXP2, responsabile di un difetto ereditario
complesso, che riduce le capacità di articolazione e determina carenze
grammaticali, fa pensare che vi siano stati cambiamenti recentissimi che
hanno permesso di raggiungere il grado attuale di sviluppo delle capacità
linguistiche. L’uomo anatomicamente moderno ha non più di 150.000 anni di
vita, secondo gli archeologi, ma le prime modifiche del cervello che hanno
portato a sviluppare i centri motori del linguaggio, ben noti agli anatomisti
e ai patologi, che occupano le circonvoluzioni nella parte media sinistra del
cervello umano, potrebbero avere una antichità assai maggiore, di due milioni
di anni. Come detto sopra, qualunque uomo vivente oggi può imparare qualunque
lingua esistente, e i dati archeologici e genetici concordano nel mostrare
che tutti gli uomini oggi viventi discendono da una piccola popolazione che
viveva in Africa orientale, delle dimensioni di una tribù. Gli antropologi
sanno bene che tribù e lingua sono quasi la stessa cosa, e questa tribù da
cui tutti discendiamo doveva parlare una lingua sola, da cui devono essere
derivate tutte quelle esistenti oggi. Già un famoso linguista italiano,
Alfredo Trombetti, cento anni fa aveva proposto l’idea che tutte le lingue
umane esistenti abbiano avuto origine da un’unica lingua. Il suo libro era
stato ridicolizzato dai contemporanei, ma la genetica lo conferma in pieno.
Vale la pena di ricordare che questa conclusione è in accordo con una
profezia di Darwin (L’origine delle specie, seconda edizione, cap. XIV):
"se possedessimo un albero genealogico perfetto dell’umanità, un
ordinamento genealogico delle razze dell’uomo permetterebbe la miglior
classificazione delle lingue che oggi si parlano nel mondo." Storia dell’evoluzione/8 Cosa significa "evoluzione"? Prima di tutto, aumento di varietà,
progressiva differenziazione e trasformazione. Questo comporta spesso, ma non
sempre, un aumento di complessità. Significa infine - e questo punto è
fondamentale - miglioramento della capacità di interagire con l’ambiente. La
caratteristica principale della vita è la capacità di produrre copie di se
stessi. Solo gli organismi che si riproducono continuano ad esistere nelle
generazioni successive: gli altri sono destinati ad estinguersi. I batteri si
dividono in due. Da una patata rotta in più pezzetti nascono altrettante
patate. In questi casi i figli sono identici al genitore: se non fosse per le
occasionali mutazioni, non ci sarebbe mai alcun cambiamento. Moltissime
piante, e quasi tutti gli animali, si riproducono invece per via sessuale:
per dare origine a un figlio sono necessari due genitori, che mescolano i
propri patrimoni biologici. In questi casi i figli somigliano un po’all’uno e
un po’all’altro dei genitori, ma sono diversi da entrambi e sono diversi tra
di loro: ciascuno di noi ne avrà fatto esperienza, se ha più figli o più
fratelli (che non siano gemelli identici). è facile capire perché la
riproduzione sessuale abbia avuto tanto successo, nel corso della storia
della vita: una certa varietà aiuta ad affrontare le sfide che l’ambiente
pone. Se l’ambiente fosse sempre lo stesso, non ci sarebbe bisogno di questa
varietà: un batterio, una patata o un uomo, ben adattati all’ambiente in cui
nascono, potrebbero in teoria riprodursi sempre uguali a se stessi; cambiare
sarebbe inutile, anzi magari controproducente. Ma l’ambiente cambia di
continuo, ed è così che diversi tipi hanno un successo maggiore o minore:
alcuni crescono fino all’età adulta e si riproducono, altri hanno maggiore
difficoltà a farlo. Di generazione in generazione, si affermano quindi gli
organismi che riescono ad interagire con più efficacia con l’ambiente in cui
vivono. Nel corso di questo processo, alcuni tipi prosperano, mentre altri
scompaiono. Si tratta però di un processo lentissimo, che va avanti di un
passo solo ad ogni cambio di generazione. Le mutazioni sono rare, e non hanno
di solito un impatto particolarmente drammatico. Se un certo tipo di becco,
per esempio, permette di nutrirsi di un certo tipo di seme, particolarmente
abbondante e nutriente, nel corso del tempo si affermeranno gli uccelli
muniti di quel tipo di becco, ma occorreranno parecchie generazioni. La caratteristica che ha reso gli esseri umani così speciali e distinti
dalle altre specie viventi è la nostra inventività, intesa come la capacità
di costruire strumenti che ci permettono di interagire con particolare
efficacia con il nostro ambiente. Nei luoghi abitati dai più lontani antenati
cui diamo il nome di uomini è stata trovata una grande quantità di pietre
lavorate: all’inizio si tratta di ciottoli rozzamente scheggiati, ma utili a
procurarsi fonti di cibo altrimenti inaccessibili, come il midollo contenuto
nelle ossa di animali morti (magari uccisi da predatori, le cui zanne non
sono però in grado di rompere le ossa), oppure fonti di nutrimento
sotterranee, come tuberi e radici, o frutti protetti da una dura scorza.
Questi primi strumenti sono rozzi, ma efficaci, ed è significativo che
accompagnino le ossa dei più antichi esseri umani: si direbbe che la comparsa
del genere umano sia concomitante alla comparsa delle prime manifestazioni
culturali. Gli uomini più antichi sono stati datati a quasi tre milioni di
anni fa. Si pensa che i primissimi strumenti non fossero in realtà di pietra,
ma di legno, che però non si conserva per un tempo così lungo. Nei milioni di anni successivi e attraverso il susseguirsi di più tipi
umani, con caratteristiche fisiche che mutano notevolmente nel tempo, la
produzione di strumenti si fa via via più perfezionata; compaiono utensili
destinati alle più diverse mansioni: spezzare, tagliare, raschiare, lisciare,
forare e così via, in corrispondenza di una capacità sempre più articolata di
intervento sull’ambiente naturale. Non sappiamo a quando risalga il controllo
del fuoco: la testimonianza finora più antica è stata trovata in Kenya ed è
datata a 1,6 milioni di anni fa. è un fuoco da campo che dev’essere rimasto
acceso per più giorni consecutivi, attorniato da migliaia di frammenti di
pietra lavorata e di ossa di animali. Sappiamo che a partire da poco meno di
due milioni di anni fa l’uomo antico inizia a diffondersi dall’Africa
orientale, dove è comparso: raggiungerà l’Europa meridionale, il Caucaso,
l’Asia centrale, la Cina, l’Estremo Oriente, ed è facile immaginare che sia
stata proprio la capacità di usare il fuoco a metterlo in grado di affrontare
gli ambienti più diversi. La fiamma non solo fornisce calore, luce e
protezione, ma permette di cuocere il cibo, uccidendo così la maggior parte
dei parassiti e rendendolo molto più digeribile, oltre che più gustoso; è
utile nella caccia; permette di intervenire sull’ambiente per liberarlo dalla
vegetazione o per ripulire, ad esempio, una grotta. Al fuoco si lavorano il
legno e la pietra, come la pelle e pressoché ogni altro materiale. è anche
probabile che la scomparsa del pelo corporeo (siamo gli unici primati nudi)
sia stata favorita dall’impiego del fuoco, che è un pericolo per un animale
coperto di pelliccia. Alla perdita del pelo, come alla diffusione al Vecchio
Mondo, avrà contribuito poi un’altra invenzione: la capacità di fabbricarsi
abiti, utili a sottrarsi al rigore delle stagioni, lontano dall’Equatore. L’invenzione di strumenti che permettono un migliore adattamento
all’ambiente accompagna così il genere umano fin dalle origini, dandogli per
così dire quella "marcia in più", rispetto agli altri animali, che
gli permette non solo di adattarsi più velocemente al mondo che ha intorno ma
anche di adattarlo, in qualche misura, alle proprie esigenze. E’
un’evoluzione squisitamente culturale, che da un lato permette
un’accelerazione fortissima rispetto ai tempi dell’evoluzione biologica (che
è di necessità piuttosto lenta in una specie che si riproduce solo ogni venti
o trent’anni), e dall’altro ha probabilmente consentito di accelerare la
nostra stessa evoluzione biologica. Il succedersi dei diversi tipi umani è stato accompagnato da un rapido
sviluppo del cervello. A cosa può essere stata dovuta questa rapidità? Può
essere stata favorita proprio dal fatto che c’era modo di mettere a profitto
un cervello più sviluppato: una volta liberate dalle necessità della
deambulazione, le mani sono state messe in grado di "dialogare" col
cervello e di dare origine ad invenzioni nuove, o di perfezionare quelle già
esistenti. Un cervello più complesso, insomma, si sarebbe rivelato più utile
alle specie umane che ad altre specie costrette ad impiegare tutti i propri
arti negli spostamenti, e quindi di necessità meno capaci di utilizzare nuove
tecnologie. Lo sviluppo della struttura ossea e del cranio - e probabilmente
anche quello del cervello - raggiunge il grado attuale intorno ai 150.000
anni fa, con la comparsa dell’uomo moderno, cioè della specie umana che abita
il mondo oggi (Homo sapiens sapiens). Se le invenzioni dei primi due milioni
e mezzo o più di anni possono essere ricondotte direttamente all’impiego
delle mani, con l’uomo moderno sono gli strumenti di comunicazione ad
assumere un’importanza via via maggiore. Probabilmente, la sua invenzione
fondamentale è stata un linguaggio perfezionato, tale da permettere
un’eccellente comunicazione fra individui. Si pensa oggi che sia stato questo
a rendere possibile la diffusione del nuovo tipo umano all’intero pianeta, a
partire - di nuovo - dall’Africa orientale. Tutte le 5000 o 6000 lingue
parlate oggi al mondo hanno analoga complessità, ed ogni bambino che nasce
può imparare una qualsiasi di queste lingue: imparerà, semplicemente, quella
che gli viene insegnata. Questi fatti ci suggeriscono che tutte le lingue
esistenti siano derivate da quella che parlava l’unica piccola popolazione
che a partire da 50.000 anni fa o poco più si è lasciata alle spalle l’Africa
e ha colonizzato il mondo, rimpiazzando gli altri tipi umani che già ne
abitavano buona parte e che sono invece scomparsi. Nel corso di questa espansione, compiuta in parte per via di mare,
assistiamo ad una straordinaria accelerazione nello sviluppo di nuove
tecnologie, forse proprio grazie alla migliore comunicazione ora possibile
all’interno dei gruppi umani. Si afferma una grande varietà di utensili di pietra,
sempre più versatili e specializzati. Accanto alla pietra si lavorano il
legno, il corno, l’osso, la corteccia e altre fibre vegetali. Si inventano
strumenti fondamentali come l’ago per cucire e armi ingegnose ed efficaci per
la caccia, come il propulsore, le bola, l’arco e le frecce. Compaiono le
prime forme d’arte: pitture rupestri e piccole statue. Nasce senz’altro la
navigazione, benché le prime imbarcazioni non si siano conservate. Si
cominciano a trovare resti di abitazioni nelle regioni fredde: capanne
costruite con le ossa dei grandi animali dell’epoca e ricoperte di pelli. Gli
strumenti musicali potevano essere già stati inventati, in un tempo poco più
antico. In centomila anni la popolazione umana aumenta di mille volte, da
qualche migliaio a qualche milione di individui. Con l’aumento del numero di
esseri umani aumenta il numero degli inventori. Poi, diecimila anni fa, ecco
le invenzioni da cui nasce ciò che chiamiamo "civiltà":
l’agricoltura e l’allevamento degli animali, che permettendo di produrre il
proprio cibo, determineranno un nuovo aumento della popolazione umana, che
salirà ancora di mille volte, da qualche milione a qualche miliardo di
individui. Sorgono le città, e con esse si affermano forme di divisione del
lavoro e le prime gerarchie. Le invenzioni degli ultimi millenni estendono la
portata dell’azione umana sull’ambiente: i sistemi di irrigazione, i metalli,
l’aratro, le prime macchine, come i mulini ad acqua. Compaiono sistemi di
comunicazione e strumenti di trasporto: la scrittura, la ruota, il carro,
imbarcazioni perfezionate. Poi, con l’età moderna, la bussola, le armi da
fuoco, la stampa, la produzione in serie. La rivoluzione industriale
trasforma la faccia del pianeta e genera una nuova ondata di mezzi di
trasporto e di comunicazione: il treno, la nave a motore, l’auto, l’aereo, e
in parallelo la trasmissione elettrica dei segnali: il telegrafo e il
telefono, la radio e la televisione, il computer e internet. Il motore a
scoppio e l’elettrificazione tendono a fare della società umana un unico
spazio globale. L’accelerazione esponenziale di scoperte e invenzioni ci
porta così alla domanda su cui si è aperto questo secolo: il controllo
acquisito sull’ambiente ci porterà a distruggere le nostre basi di
sopravvivenza? o saremo in grado di sopravvivere alle applicazioni delle
nostre stesse tecnologie? Storia dell’evoluzione/10 In Inghilterra, si sa, la guida è a sinistra, anziché a destra come nel
resto d’Europa. Si dice che questo costume si sia tramandato dai tempi in cui
si viaggiava a piedi o a cavallo: non si poteva sapere chi si sarebbe
incontrato per strada, e nel dubbio ci si teneva pronti a incrociare, in caso
di bisogno, la spada. Si sa che gli inglesi amano conservare le antiche
tradizioni, ed è probabile che le cose siano andate proprio così. Per noi
italiani, o europei "continentali", come gli inglesi amano
definirci, guidare in Gran Bretagna o nei paesi dell’ex impero inglese, come
l’India, richiede un piccolo aggiustamento delle nostre abitudini, o meglio
di quel flusso di pensieri che ci permette di mantenerci in carreggiata
evitando incidenti, quando siamo al volante. In fondo, come usa dire, "è
lo stesso, soltanto che è al contrario". Ma a molti sarà capitato, in un
momento di distrazione, di trovarsi improvvisamente, e paurosamente, a
procedere contromano. Quando insegniamo a un bambino a traversare la strada,
gli spieghiamo che deve guardare prima a sinistra e poi a destra (in Italia;
in Inghilterra naturalmente gli si dice il contrario). All’inizio, il bambino
potrà restare perplesso: perché questa prescrizione astrusa? le macchine
vengono da tutte le parti; è ovvio che per traversare la strada bisogna
guardare dappertutto. Poi, piano piano, la logica di questa prescrizione si
farà strada nel suo cervello, fino a trasformarsi in una sorta di automatismo
psichico, che lo aiuterà a sopravvivere al traffico cittadino. Un automatismo
che dovrà imparare a rovesciare se vorrà sopravvivere, una volta cresciuto,
ad una visita in Inghilterra. Che si tratti di imparare a guidare su un lato o su un altro, o a guardare
prima da una parte e poi da un’altra della strada, o di una qualsiasi delle
centomila cose in cui veniamo istruiti vivendo, ciò che accade quando
impariamo è che un’idea, una nozione, un’informazione presente nella mente di
chi insegna si trasferisce nella mente di chi apprende: crea, insomma, una
copia di se stessa, che continuerà ad esistere nella mente di chi impara
anche quando chi insegna non è più presente. Di cosa sono fatte le nostre
idee? non lo sappiamo, o meglio non lo sappiamo ancora bene, perché è chiaro
che deve trattarsi di associazioni fra le cellule del sistema nervoso, i
neuroni. Non si parla di un pugno di cellule: ciascuno di noi dispone di
cento miliardi di neuroni, e ciascuno di questi è connesso in media con mille
altri neuroni, per un totale di centomila miliardi di connessioni, un numero
mille volte superiore a quello delle stelle nella nostra galassia. Non
dovremmo correre il rischio di restare a corto di idee! Gli esseri viventi si
riproducono perché il DNA forma copie di se stesso, quando trova le
condizioni adatte all’interno della cellula. In modo analogo, anche le idee
riproducono se stesse, quando trovano condizioni adatte all’interno di un
altro cervello: semplicemente, si trasferiscono da un cervello a un altro.
Come il genitore può trasmettere al figlio il proprio patrimonio biologico,
così un individuo può trasferire a un altro il suo patrimonio di conoscenze,
convinzioni, consuetudini: in una parola, la sua cultura, se con questo
termine intendiamo tutto ciò che una persona può imparare e trasmettere a
un’altra, quindi in generale ogni comportamento, informazione, creazione,
credenza o attività umana. L’esistenza dei geni, che sono le unità minime del
patrimonio biologico, è stata individuata quasi cent’anni prima che si
scoprisse la loro natura chimica. Sappiamo da sempre che esistono le idee: possiamo sperare che in questo
secolo la ricerca neurobiologica ci illumini sulla loro natura. Forse si
scoprirà che non sono, almeno non solo, un fatto chimico, come i geni, ma un
fatto fisico. Forse ci renderemo anche conto che la nostra cultura è
immensamente più complessa della nostra biologia: in fondo, un genoma umano
si compone di poco più di tre miliardi di nucleotidi. Come i geni, anche le
idee possono cambiare nel corso del tempo. Un’idea nuova può affiancare e poi
sostituire un’idea precedente. Tutta la storia del pensiero umano è lì a
dimostrarlo. Mentre le mutazioni biologiche, però, sono un fenomeno del tutto
casuale, le idee nuove nascono di solito intenzionalmente, e in genere con
l’obiettivo di risolvere un preciso problema pratico. Sono strumenti di
sopravvivenza e di adattamento: non diversamente, in questo, dai geni. C’è
poi un’altra differenza fondamentale. I geni possono essere trasmessi solo da
genitori a figli, cioè in verticale (salvo eccezioni, specie nei batteri),
per cui una novità può presentarsi solo al cambio di generazione. Di
conseguenza, l’evoluzione biologica è lentissima. Anche le idee, e quindi la
cultura in generale, vengono trasmesse in verticale, da genitori a figli, e
passando di generazione in generazione si conservano per lunghi periodi di
tempo senza subire mutamenti di rilievo, tanto che troviamo in popoli di
tutto il mondo usanze, costumi, rituali che proseguono inalterati per secoli
e millenni, anche quando più nessuno ne ricorda il senso. Le idee e la
cultura, però, possono trasmettersi anche in orizzontale, cioè all’interno di
una stessa generazione, e questo moltiplica la loro velocità di diffusione.
Oggi, con le informazioni che viaggiano in tempo reale sulle reti
informatiche che avvolgono il pianeta, è facile rendersene conto: basti
pensare alla rapidissima diffusione di un’invenzione degli ultimi anni, il
telefono cellulare. Ma anche in passato era così: la stampa a caratteri
mobili, inventata in Germania a metà del Quattrocento, con la fine del secolo
era già presente in tutta Europa. Tremila anni fa, vediamo l’alfabeto
fonetico raggiungere in pochi secoli tutte le sponde del Mediterraneo. Ventimila
anni fa, l’arco e le frecce si propagano in pochi millenni. Sono tempi brevi
rispetto a quelli del cambiamento biologico. Se la trasmissione verticale di idee e costumi è molto conservatrice, la
trasmissione orizzontale può portare cambiamenti anche rapidissimi, ma solo
nei casi in cui si diffonde da un unico trasmittente a molti riceventi, e
quando il centro di trasmissione gode di particolare autorità o prestigio.
Così, le decisioni dei sovrani del passato raggiungevano tutti i sudditi,
come le leggi promulgate oggi dall’autorità centrale valgono per ogni
cittadino; i pronunciamenti dei capi religiosi influiscono su milioni di
fedeli; una nuova moda o canzonetta può diffondersi con velocità fulminea a
un’intera nazione o continente; una barzelletta spiritosa si propaga in onde
concentriche, come una malattia infettiva in un’epidemia. Quando,
all’opposto, si verifica una trasmissione concertata da molti verso uno solo,
la trasmissione della cultura è estremamente conservatrice e rafforza
tradizioni e norme acquisite: così i genitori e gli insegnanti trasmettono ai
ragazzi le norme del vivere civile; la società impone all’immigrato le
proprie leggi; l’esercito le proprie regole alla recluta; la mafia ai suoi
associati. In generale, il gruppo umano prescrive in questo modo ai suoi
membri i modelli di comportamento collettivamente riconosciuti e accettati.
Un padre e una madre possono trasmettere i loro geni a più figli, ma si
tratterà sempre di uno stesso patrimonio biologico. Un figlio, per la sua
parte, può ricevere solo una copia del genoma di due genitori. Anche nella
trasmissione culturale i genitori sono i primi maestri, ma presto
intervengono parecchi altri emittenti: insegnanti, coetanei (fratelli, amici,
compagni di scuola), e tutti i mezzi di comunicazione oggi disponibili. A
nostra volta, possiamo comunicare le nostre scoperte e intuizioni a un numero
virtualmente elevatissimo di persone, anche a chi non parla la stessa lingua. La circolazione delle idee e la disponibilità di informazioni, conoscenze,
tecnologie, divengono un fenomeno di portata gigantesca. Si crea una grande
varietà di atteggiamenti. La cultura batte sul tempo la natura, e il
cambiamento culturale rende possibile in poche generazioni modifiche che in
natura richiederebbero un numero enorme di generazioni, o non sarebbero
possibili. è così che la cultura si è andata affermando, nel corso della
storia, come lo strumento più potente a disposizione dell’umanità: ha
permesso non solo un eccellente adattamento all’ambiente naturale, nelle
mille forme praticate dalle diverse culture, ma ha consentito di modificare
la natura stessa. è sufficiente uno sguardo dall’alto al nostro pianeta per
rendersi conto della portata dell’intervento umano sulla superficie
terrestre. L’allungamento della vita media e gli oltre sei miliardi di
persone che vivono sulla Terra, sia pure nelle più miserabili condizioni, ne
sono la più evidente testimonianza. Se le idee sono il DNA della cultura, la comunicazione è il meccanismo che
permette di riprodurle. Nella trasmissione della cultura ritroviamo, con
alcune modifiche, gli stessi fattori di evoluzione che agiscono in biologia:
la mutazione (idee e invenzioni nuove); la selezione, che qui naturalmente è
selezione culturale (la comunità umana decide quali idee promuovere e quali
rifiutare); il drift, per cui quelle manifestazioni culturali che non hanno
un forte valore adattativo fluttuano in modo casuale di generazione in
generazione nei diversi luoghi (così varia la pronuncia di una stessa lingua
nelle varie regioni dove la si parla); la migrazione, che fa sì che credenze,
lingue, tradizioni, stili di vita siano introdotte nei luoghi raggiunti dai
migranti. Dell’evoluzione culturale si può dire, come dell’evoluzione
biologica, che porta aumento di varietà, differenziazione e trasformazione, e
in generale migliora la capacità di interagire con l’ambiente. Anche se la
cultura è spesso in grado di esercitare vere e proprie forme di controllo
sulla natura, come quando una terapia medica salva una persona altrimenti condannata
a morire, è però pur sempre la selezione naturale, alla fine, a decidere del
futuro delle nostre innovazioni. Così, per esempio, benché le nostre
tecnologie ci permettano di produrre una straordinaria quantità di cibo, e
benché il numero degli esseri umani sia cresciuto di un milione di volte in
centomila anni, rimane comunque vero che nessuna popolazione può crescere al
di là delle dimensioni consentite dal suo ambiente di vita: quando questo
accade, entrano in opera meccanismi retroattivi di controllo, che per
l’umanità si chiamano carestie, epidemie, guerre, come ogni giorno abbiamo
modo di osservare. Per quanto approfondite e potenti, le conoscenze e le tecnologie
sviluppate nel corso di tante generazioni non forniscono alcune garanzia che
le scelte via via compiute dalla collettività umana siano le più opportune
per il futuro della specie: questo è molto evidente oggi, nel progressivo
degrado dell’ambiente naturale da cui dipende la qualità delle nostre vite e
la nostra stessa esistenza. Pure, la competenza collettiva che si è andata
accumulando nel tempo fornisce tutti gli strumenti necessari per fare fronte
alle sfide dell’oggi, se li si vorranno usare con saggezza, e l’era
elettronica rende ormai possibile la trasmissione da molti verso molti, una
novità assoluta nella storia umana. è una comunicazione fondamentalmente
bidirezionale, dove ciascuno può essere al tempo stesso emittente e
ricevente. Forse la migliore speranza per il nostro futuro è che sia questa
modalità originale di scambio e confronto a permettere alle intelligenze
individuali di coalizzarsi e a mobilitare le risorse dei singoli, scavalcando
gerarchie consolidate, generando modelli di sviluppo praticabili e
indirizzando in modo consapevole l’evoluzione delle società umane. Storia dell’evoluzione /10 L’evoluzione biologica è lentissima, ma vi sono importanti eccezioni. La
teoria moderna si basa su teoremi matematici, e data la nota avversione ai
numeri della maggior parte delle persone, soprattutto di chi ha fatto solo
studi classici e viene considerato, almeno in Italia, unico latore delle
conoscenze che veramente contano, che speranza abbiamo noi di spiegare la
teoria moderna dell’evoluzione sulle pagine della Cultura, pur sui migliori
giornali italiani, partendo da teoremi matematici? Per fortuna vi sono strade
più semplici: si possono usare, ad esempio, pochi numeri facilmente
comprensibili a chiunque, perché si tratta solo di capire se sono grandi o
piccoli. Per cominciare, diciamo subito che se l’evoluzione è lenta, vuole dire
che la sua velocità è bassa. Tutti conosciamo almeno una velocità: quella
dell’automobile, lo spazio percorso nell’unità di tempo. Nel caso dell’auto
usiamo velocità misurate in chilometri all’ora, cioè ci serviamo dei
chilometri come unità di spazio e dell’ora come unità di tempo. Studiando la
velocità della luce, che è molto più rapida, usiamo di nuovo i chilometri
come unità di spazio, ma la velocità è così elevata che di solito cambiamo
unità di tempo e usiamo i secondi. Scopriamo che la luce è enormemente più
veloce, perché copre 300.000 chilometri al secondo. Sappiamo che in un’ora vi
sono 3600 secondi, per cui possiamo calcolare quanto la luce è più svelta di
un automobile che viaggia a 120 chilometri all’ora. Risposta: nove milioni di
volte. Ma nel caso che ci interessa qui vogliamo calcolare velocità di
evoluzione. Le velocità di evoluzione biologica di diversi organismi sono assai
differenti. Per misurarle abbiamo bisogno di valutare il cambiamento che
subisce una popolazione che evolve, e ci serve un’unità ragionevole per
misurare il tempo in cui il cambiamento avviene. Si dà il caso che l’unità di
tempo più utile non sia qui la scala del tempo astronomico, come l’ora o il
secondo o l’anno luce, bensì la generazione. Il tempo biologico è quello necessario
per riprodursi: un batterio può metterci venti minuti, anche dieci soltanto,
mentre la nostra specie impiega in media venticinque o trent’anni, a seconda
che si tratti di donne (25) o di uomini (30). Il tempo di generazione è
l’unità che ci permette di misurare l’evoluzione biologica, e ci dice che il
rapporto tra velocità di riproduzione, e quindi anche di evoluzione, di
batteri e di uomini è come quello tra minuti ed anni. Grosso modo, quindi, un
batterio può evolvere 500.000 volte più rapidamente di noi. Quale cambiamento
evolutivo possiamo attenderci in una generazione? Anche qui, vediamo che la
risposta cambia assai secondo la specie e il tipo di cambiamento che
consideriamo, però alla fine del ragionamento ritroveremo alcune costanti:
scopriremo, in particolare, che il cambiamento evolutivo fondamentale avviene
in media con la stessa velocità per generazione nei batteri come negli
uomini. Una popolazione di batteri del tifo o della polmonite può aumentare
in meno di un giorno da un batterio a un miliardo di batteri, alla
temperatura che trova nel corpo umano. Raggiunto quel numero, potrebbe avere
prodotto abbastanza sostanze tossiche da provocare una rapida morte del
malato. In realtà non succede, perché trova una grande resistenza in quasi qualunque
organismo umano, e per ucciderlo può impiegare otto giorni per la polmonite,
un mese per il tifo. Oltre a queste difese biologiche, l’uomo ha sviluppato,
sempre per evoluzione biologica ma molto più di qualunque altro animale, una
nuova arma, l’evoluzione culturale. Grazie a questa, il secolo scorso ha
visto ridursi quasi a zero la probabilità di morire di tifo o di polmonite in
un Paese con una struttura sanitaria moderna, mentre in precedenza la
probabilità di sopravvivere a tifo o polmonite non era lontana dal 50%. Il
merito spetta qui a chemioterapie e antibiotici. Ma anche i batteri hanno
un’arma biologica per evolvere, la stessa di cui dispongono tutti gli
organismi viventi, cioè la mutazione, per cui possono sviluppare resistenza
ad ogni possibile antibiotico (benché con probabilità molto bassa, come è
vero per tutte le mutazioni). Le mutazioni di resistenza batterica sono
sufficienti ad annullare la difesa fornita dall’antibiotico, per cui dobbiamo
continuare a produrne di nuovi, che ci difendano dai germi divenuti
resistenti ad antibiotici più vecchi e ormai inutili. È una lotta tra la
mutazione nei batteri e la nostra capacità inventiva. Esauriremo un giorno
tutti i possibili antibiotici, correndo il rischio di non riuscire a
mantenere il livello di protezione attuale? È difficile dare una risposta. Lo
vedremo in questo secolo. Ma mentre i batteri possono lottare solo con l’arma
biologica della mutazione, l’arma dell’evoluzione culturale può suggerirci
nuove vie di difesa. La più grave malattia infettiva che ci minaccia oggi è
l’AIDS. Abbiamo molti modi di difendercene, a partire dalla semplice
prudenza. Ma anche se non vi fossero speranze di evitare il contagio, la
natura avrebbe già provveduto: vi è una percentuale di europei, intorno a una
media del 10%, che ha un gene che conferisce loro resistenza all’AIDS. È
probabile che in passato vi siano state epidemie di virus simili all’AIDS,
che hanno dato origine a questa percentuale di resistenti, e che non sia
stato necessario che la percentuale dei resistenti salisse al 100% perché
l’epidemia provocata da un virus simile all’AIDS si esaurisse. In modo
simile, non è stato necessario vaccinare il 100% della popolazione contro il
vaiolo o la difterite o altre epidemie per arrestarle. Vero è che l’evoluzione
culturale (sempre lei!) potrebbe suggerire a qualche terrorista di
reintrodurre vecchie epidemie. È stata la mutazione a creare i batteri
pericolosi, come quelli resistenti a un dato antibiotico, o gli individui
resistenti all’AIDS, o ancora gli individui dotati di maggior immaginazione,
vuoi che la usino per difenderci dai germi patogeni o per diffondere il
terrore; ed è stata la selezione naturale ad aumentare il numero dei batteri
pericolosi come quello degli individui resistenti. La vita è la capacità di riprodurre se stessi: mutazione e selezione
naturale sono le due forze che l’hanno sostenuta e diffusa fin dai suoi
inizi. Esse hanno anche reso inevitabile l’evoluzione dei primi organismi
viventi, originati chissà come, portando col tempo alla comparsa dei molti
milioni di specie diverse di piante, animali e microrganismi che convivono
sul pianeta. La riproduzione di un organismo vivente richiede che sia
trasmesso ai figli quel "libro di ricette" che ha permesso ai
genitori di compiere tutte le reazioni chimiche necessarie per procurarsi il
nutrimento e usarlo per crescere, duplicare se stessi e passare copia del
ricettario ai propri figli. Il libro di ricette è il DNA, e la sua
riproduzione richiede un processo di copiatura. Come in tutti i processi di
copia vi sono errori casuali, cioè le mutazioni, che vengono passate ai
discendenti quando un essere vivente riproduce se stesso. Ciò che muta è
appunto il libro di ricette: se il figlio ne riceve una versione modificata,
saranno le nuove ricette ad essere eseguite. Il processo di autoriproduzione
premia chi si riproduce di più, e automaticamente favorisce, nei limiti del
possibile, l’aumento numerico degli organismi viventi. È così che l’errore di
copia, pur essendo casuale, fa sì che l’efficienza del sistema della vita
migliori automaticamente. Vi è un limite, come è naturale, alla quantità di
errori di copia compatibile con la vita. Gli errori, essendo casuali, non
sono necessariamente buoni o cattivi, ed anzi la maggioranza non hanno alcun
effetto, cioè non influenzano né positivamente né negativamente la capacità
di riprodursi. Una parte delle mutazioni è vantaggiosa e gli individui che le
portano aumentano di numero con le generazioni, mentre la parte che è
svantaggiosa viene automaticamente eliminata quando passa al vaglio della
selezione naturale, perché gli organismi che non si riproducono al livello
della media dei loro simili tendono a scomparire nelle generazioni
successive. L’evoluzione, però, tende a produrre organismi di maggior complessità,
provvisti di meccanismi di regolazione sempre più numerosi e complicati, un
po’come le automobili di oggi sono piene di automatismi elettronici, mentre
all’inizio la partenza si faceva a manovella e il motore era molto più
semplice. Con l’aumento di complessità sono aumentati i rischi di
compromettere, con nuove mutazioni, questi meccanismi di regolazione. In
quasi tutti gli organismi, tranne alcuni virus che si riproducono a grande
velocità e possono quindi permettersi di perdere una frazione elevata di
discendenti, la mutazione deve venir mantenuta entro limiti ristretti. Non
stupisce quindi che la velocità di mutazione, calcolata per unità di
generazione, sia bassa, e che sia costante anche in organismi assai diversi.
La frazione di nucleotidi (le unità di struttura del DNA) che mostrano errori
di copia è all’incirca la stessa nei batteri e nell’uomo: si tratta in media
di una mutazione per nucleotide su qualche decina di milioni di individui per
generazione. Se un organismo fosse perfetto, gli converrebbe non avere
affatto mutazioni, restando sempre uguale a se stesso. Sarebbe possibile? Per
un po’di tempo si credette che la frequenza di mutazione dovesse essere la
più bassa possibile. Invece non può essere così, perché l’ambiente intorno a
noi cambia continuamente, che ci piaccia o meno, sotto l’influenza di fattori
cosmici, di altri organismi, e di noi stessi. Cambiano anche i nostri
concorrenti (come i parassiti che si nutrono di noi). La mutazione è quindi
necessaria, e l’ideale dovrebbe essere mantenerla a un livello di frequenza
ottimale, non troppo alto e non troppo basso. Possono esistere situazioni in
cui è vantaggioso aumentarne la frequenza, per esempio se un cambiamento
ambientale drastico rende più difficile sopravvivere e riprodursi. In effetti,
vi sono mutazioni che provocano cambiamenti nella velocità di mutazione di
molti geni. Sottoponendo batteri ad ambienti insoliti e difficili, si è
osservato un aumento fino a 100 volte della frequenza di mutazione. C’è un
bell’esempio che ci viene dalla Dafnia, un microscopico crostaceo che abita
in acqua dolce. Dà bene l’idea di come un organismo può superare le
difficoltà che nascono nel suo ambiente. Di solito le Dafnie sono solo
femmine, non vi sono maschi. Come è naturale, nascono solo figlie femmine,
per partenogenesi, in tutto uguali alle madri. Ma quando qualcosa cambia
nell’ambiente, magari una variazione di temperatura, o un inquinante che
minaccia la sopravvivenza della popolazione, le Dafnie rispondono cominciando
a generare figli dei due sessi, maschi e femmine, che si incrociano tra loro,
generando una notevole diversità nelle generazioni successive. Qualcuno dei
nuovi tipi riesce a superare la crisi ambientale, se questa non è troppo
grave. Quando il pericolo è passato, le Dafnie riprendono a generare solo
figlie femmine, uguali alla madre e quindi ben adattate all’ambiente in cui
sono nate. Cosa ci insegna questo? che anche la velocità di mutazione è un
fenomeno automaticamente controllato dalla selezione naturale. Nei batteri
questo avviene in modo particolarmente semplice. Nell’evoluzione umana
avviene in modo particolarmente efficiente grazie alle innovazioni
(culturali) che ci aiutano a misurarci con i cambiamenti che si verificano
intorno a noi. L’evoluzione culturale è uno splendido strumento per far fronte
all’ignoto, ma ha i suoi limiti e i suoi pericoli, e anch’essa comunque
sottostà alle leggi dell’evoluzione biologica, quindi alla selezione
naturale. Appendice IL GENOMA DELL´UOMO E I SUOI SEGRETI Oggi si parla molto di genoma, e la parola «genomica» tende a
sostituire la parola «genetica». Non sono esattamente la stessa cosa, ma
«genomica» indica l´uso di un approccio particolare nella ricerca genetica,
reso possibile dallo sviluppo di tecnologie che permettono studi molto più
generali di quelli che erano possibili fino a pochi anni orsono. Il termine
«genoma» designa l´intero patrimonio ereditario di un individuo. In passato
si tendeva a studiare il materiale ereditario gene per gene, mentre oggi è
possibile studiare una frazione del genoma ben superiore. Il potere
dell´indagine genetica ne risulta così moltiplicato. La vita è l´insieme degli organismi viventi, che esistono in un
grandissimo numero di forme differenti. La proprietà fondamentale della vita
è la capacità di ogni organismo di riprodursi, cioè di dare origine ad altri
esseri viventi molto simili a se stesso. Ogni organismo ha un corpo, di
dimensioni diverse secondo le «specie», dal virus all´elefante, e una
struttura interna di complessità notevole, che gli permette di svolgere
parecchie funzioni, volte ad assimilare materiale dall´ambiente circostante e
a trasformarlo, così da generare, con grande efficienza, altri individui
quasi identici a se stesso e capaci a loro volta di riprodursi. Noi e tutti i
viventi siamo come orologi - ben più complicati di qualunque orologio o di
ogni macchina esistente - capaci di produrre altri orologi praticamente
identici a se stessi, purché posti in un ambiente adatto. Negli ultimi cinquant´anni è stato possibile comprendere cosa sia la
materia capace di effettuare questa notevole operazione: è una sostanza
chimica detta DNA, una molecola lunghissima formata da quattro tipi diversi
di piccole molecole simili fra loro, ordinate in filamenti. Diamo a tutte e
quattro queste molecole un nome comune, nucleotidi, e per semplificare ci
limitiamo a distinguerle con quattro lettere: A, C, G e T. L´uso della parola
«lettere» è opportuno, perché il modo più semplice di spiegare cosa sia una
molecola di DNA è di paragonarla a un libro, un manuale di istruzioni che
permette di costruire un nuovo individuo, simile a quello di partenza. La
complessità è determinata dal numero di istruzioni specifiche necessarie a
costruirlo, che devono tutte funzionare con pochissimi errori. Come in un
libro, essa si esprime nell´ordine delle lettere che lo formano, cioè nel DNA
di ogni individuo. Vi sono organismi molto semplici, come certi virus, il cui DNA è formato
da qualche migliaio di nucleotidi. Possono permettersi di essere così semplici
perché sono parassiti di qualche altro organismo vivente e hanno imparato a
sfruttare il genoma del loro ospite, costringendolo a fabbricare genomi
eguali a quello del virus. Gli basta entrare dentro l´ospite e fornirgli il
loro genoma da copiare. A partire da trent´anni fa sono state sviluppate
macchine chimiche capaci di «leggere» il DNA, lettera per lettera. (...) Il passo successivo ha portato a studiare un organismo non parassita ma
capace di vita indipendente, un batterio che vive anche nel nostro intestino,
composto di pochi milioni di nucleotidi. Poi ci si è proposti di leggere il
genoma di un intero organismo, come il nostro, per determinare l´ordine (o,
come si dice in gergo, la sequenza) dei circa tre miliardi di nucleotidi che
lo formano. Questa ricerca ambiziosa fu affrontata circa venti anni fa,
quando il governo degli Stati Uniti finanziò un nutrito gruppo di laboratori
per sequenziare il genoma umano. Nel 2000 si erano già spesi due miliardi di
dollari, ma l´organizzazione messa insieme allo scopo non era ancora arrivata
a concludere il suo lavoro. Era chiaro, anzi, che sarebbe arrivato prima un
laboratorio privato partito molto dopo, finanziato da un´industria americana:
il suo direttore, Craig Venter, aveva inventato un metodo più efficiente di
quello usato dagli scienziati designati dal governo per ricostruire una
sequenza complessa di DNA. Il presidente degli Stati Uniti decise di evitare
la brutta figura e dichiarò ufficialmente che il progetto si era concluso e
che la corsa era stata vinta alla pari dal direttore del progetto governativo
e da Craig Venter: furono premiati entrambi in una cerimonia alla Casa
Bianca. (...) Il genoma di Craig Venter (proprio il suo personale) è stato reso pubblico
per intero. Si tratta, per la precisione, di due genomi completi, perché
ognuno di noi riceve un filamento completo di DNA dal padre e uno dalla
madre, con poche differenze fra i due tranne una che riguarda il sesso. Il genoma umano è composto di 23 cromosomi, cioè di 23 filamenti di DNA
diversi (che diventano 46 se comprendiamo sia quelli trasmessi dal padre sia
quelli trasmessi dalla madre). Uno di questi, molto piccolo, è presente solo
nei maschi ed è chiamato Y. C´è poi un altro cromosoma ancora, piccolissimo,
che non fa parte dei 23, ed è quello di un antico batterio, entrato circa un
miliardo di anni fa a far parte integrante del patrimonio ereditario di tutti
gli organismi più complicati dei batteri. Si chiama «mitocondrio» e ci aiuta
a ricavare dall´ossigeno l´energia necessaria per vivere. Per molti scopi pratici è sufficiente conoscere una parte relativamente
piccola del genoma, quella che più spesso è diversa da un individuo
all´altro. Si tratta di poco più dell´uno per mille dei tre miliardi di
nucleotidi che formano uno di noi (sei miliardi, per l´esattezza, calcolando
entrambi i genomi). Quali scopi pratici? L´unico oggi sicuro e veramente importante è
l´impiego in medicina. Vi sono decine di migliaia di malattie dovute a
piccoli cambiamenti casuali del genoma, che chiamiamo mutazioni, le più
frequenti delle quali consistono nella semplice sostituzione di un nucleotide
con un altro. Altre malattie ereditarie assai comuni sono più complicate. La
gran maggioranza delle mutazioni non hanno un effetto visibile, alcune
possono avere effetto benefico, altre provocano malattie ereditarie anche
gravissime. Industrie nate per sviluppare indagini tanto di genetica medica quanto su
organismi diversi da noi ma importanti per l´economia e l´epidemiologia hanno
messo a punto metodi che permettono un´analisi parziale della variabilità
genomica, concentrando l´attenzione sui nucleotidi che presentano una maggior
variazione fra individui. (...) Genetica ed archeologia, con l´aiuto della linguistica, stanno
ricostruendo brillantemente la storia dell´espansione dell´uomo moderno,
avvenuta negli ultimi 50.000-60.000 anni, che aiuta a comprendere la
variazione genetica. Un contributo fondamentale viene da un principio che le
ricerche genomiche hanno stabilito con chiarezza: la differenza genetica fra
due popolazioni umane dipende in modo molto preciso dalla loro distanza
geografica, che determina, insieme ad altri fattori di ordine socioeconomico,
l´entità degli scambi genetici fra le popolazioni. (...) Con la collaborazione di vari genetisti è stato possibile creare una
collezione di DNA di tutto il mondo, formata da circa 1000 individui e
limitata alle popolazioni indigene (quelle che erano sul luogo prima dello
sviluppo della navigazione oceanica, convenzionalmente il 1492, data della
scoperta dell´America). Questa collezione è depositata a Parigi in un
laboratorio fondato dal premio Nobel francese Jean Dausset, il Centro di
Studi dei Polimorfismi Umani (in francese, CEPH), e i DNA che contiene sono
già stati distribuiti a 93 laboratori. «Polimorfismo» è il nome scientifico
della variazione individuale di una unità ereditaria, molto sovente un solo
nucleotide. L´iniziativa prende il nome di HGDP (Human Genetic Diversity
Project, o anche Panel). Al Dipartimento di Genetica dell´Università di
Stanford, in California, ove il più anziano di noi due lavora dal 1971, con
un gruppo di dieci ricercatori è stata compiuta un´analisi estesa a 650.000
nucleotidi del genoma degli oltre 1000 individui dell´HGDP-CEPH. Una regola dell´HGDP-CEPH è che tutti i risultati dell´analisi genetica
della collezione devono essere resi pubblici prima della pubblicazione
ufficiale delle conclusioni su una rivista scientifica. In omaggio a questa
regola, il 15 settembre il nostro gruppo ha reso pubblici tutti i dati su
siti Internet del dipartimento di Genetica di Stanford e del CEPH. Le
conclusioni scritte dovrebbero essere pubblicate quanto prima. Sono risultati
in ottimo accordo con l´analisi genetica dell´evoluzione dell´uomo moderno,
ma hanno una precisione talora 1000 volte superiore a quelle finora
esistenti, e includono numerose novità di preciso interesse. |