L’UO­MO CHE HA SCO­PER­TO LA VI­TA

Un ri­cer­ca­to­re ne­gli Usa pro­va a ri­spon­de­re al­la do­man­da più an­ti­ca dell’uma­ni­tà.

Focus (Italy) - - La Buona Notizia - Ni­co­la No­sen­go

Un ri­cer­ca­to­re ne­gli Usa pro­va a ri­spon­de­re al­la do­man­da più an­ti­ca dell’uma­ni­tà.

Co­me è ini­zia­ta la vi­ta sul­la Ter­ra? La do­man­da è in te­sta al­la li­sta dei gran­di que­si­ti a cui la scien­za non ha tro­va­to ri­spo­sta. Sap­pia­mo ab­ba­stan­za be­ne co­me fun­zio­na­no gli es­se­ri vi­ven­ti, qua­li re­go­le ne go­ver­na­no lo svi­lup­po, la riproduzione, l’evo­lu­zio­ne: su tut­te, co­di­ce ge­ne­ti­co e se­le­zio­ne na­tu­ra­le. Ma co­me sia scoc­ca­ta la pri­ma scin­til­la, co­me dal­la ma­te­ria ina­ni­ma­ta si sia ar­ri­va­ti a un or­ga­ni­smo ca­pa­ce di fa­re co­pie di se stes­so, cre­sce­re e in­vec­chia­re... que­sto nes­su­no è an­co­ra in gra­do di spie­gar­lo. Chi ci ha pro­va­to, ha im­ma­gi­na­to che a un cer­to pun­to, pro­ba­bil­men­te at­tor­no a 4 mi­liar­di di an­ni fa, si sia ve­ri­fi­ca­ta una com­bi­na­zio­ne im­pre­ve­di­bi­le tra il ca­lo­re di un vul­ca­no, l’elet­tri­ci­tà dei fulmini, la rea­zio­ne chi­mi­ca tra due mo­le­co­le ca­sual­men­te ve­nu­te in con­tat­to e chis­sà cos’al­tro. La vi­ta, in­som­ma, sa­reb­be il ri­sul­ta­to di un gran col­po di for­tu­na.

TER­MO­DI­NA­MI­CA. Ma Je­re­my En­gland, un gio­va­ne fi­si­co del Massachusetts in­sti­tu­te of tech­no­lo­gy di Bo­ston (Usa), è con­vin­to che la for­tu­na non c’en­tri. La com­par­sa del­la vi­ta sa­reb­be sta­ta la con­se­guen­za di una leg­ge fi­si­ca fon­da­men­ta­le, e in un cer­to sen­so era, con mol­te vir­go­let­te, “ine­vi­ta­bi­le”. «Se par­tia­mo da un ag­glo­me­ra­to ca­sua­le di ato­mi e lo il­lu­mi­nia­mo ab­ba­stan­za a lun­go, non do­vreb­be es­se­re co­sì sor­pren­den­te al­la fi­ne

ri­tro­var­ci da­van­ti una pian­ta», sin­te­tiz­za En­gland. Per­ché una pian­ta – ma an­che un bat­te­rio, un ca­ne o una ba­le­na – è uno dei mo­di più ef­fi­cien­ti in cui que­gli ato­mi pos­so­no di­spor­si per as­sor­bi­re ener­gia dal So­le e di­sper­der­ne quan­ta più pos­si­bi­le nell’am­bien­te. Ed è que­sto che la ma­te­ria per sua na­tu­ra ten­de a fa­re.

La chia­ve del­la teo­ria di En­gland, espo­sta in una se­rie di ar­ti­co­li usci­ti nell’ul­ti­mo an­no su ri­vi­ste scien­ti­fi­che co­me Na­tu­re Na­no­tech­no­lo­gy e The Jour­nal of Che­mi­cal Phy­sics, è la se­con­da leg­ge del­la ter­mo­di­na­mi­ca. Quel­la per cui l’en­tro­pia di un si­ste­ma fi­si­co, cioè il suo gra­do di disordine, au­men­ta nel tem­po. Per ca­pir­ci, è la leg­ge per cui il ca­lo­re pas­sa da un cor­po più cal­do a uno più fred­do ma non vi­ce­ver­sa: una taz­za di tè fu­man­te la­scia­ta sul ta­vo­lo si raf­fred­da, ce­den­do ca­lo­re all’am­bien­te cir­co­stan­te. Ma a me­no di ac­cen­de­re una stu­fa, non c’è spe­ran­za che il ca­lo­re fac­cia il per­cor­so in­ver­so e il tè tor­ni a ri­scal­dar­si a spe­se del­la stan­za. Non che sia im­pos­si­bi­le dal pun­to di vi­sta fi­si­co: è so­lo enor­me­men­te im­pro­ba­bi­le, per­ché i mo­vi­men­ti cao­ti­ci de­gli ato­mi ten­do­no a di­sper­de­re la lo­ro ener­gia nell’am­bien­te, non a con­cen­trar­la in un pun­to. Co­sì im­pro­ba­bi­le che pos­sia­mo star si­cu­ri non ca­pi­ti mai.

Per i fi­si­ci, è sem­pre sta­to un pro­ble­ma con­ci­lia­re que­sta leg­ge con la com­par­sa del­la vi­ta. Che sem­bra pro­prio un ca­so di ma­te­ria che pas­sa spon­ta­nea­men­te dal disordine all’or­di­ne, l’equi­va­len­te di una taz­za di tè che si ri­scal­da da so­la. Se­con­do En­gland, pe­rò, c’è un er­ro­re ma­dor­na­le in que­sto ra­gio­na­men­to. «Quan­do pen­sia­mo da bio­lo­gi», spie­ga, «ten­dia­mo a ve­de­re il sin­go­lo or­ga­ni­smo vi­ven­te, o le sin­go­le cel­lu­le o ge­ni, co­me l’uni­tà in ba­se a cui in­ter­pre­ta­re i fe­no­me­ni. Ma dal pun­to di vi­sta del­la fi­si­ca, ba­le­ne, al­ghe o Dna so­no so­lo mo­di di­ver­si di as­sem­bla­re gli stes­si mat­ton­ci­ni. Non ci so­no mol­te ra­gio­ni per trac­cia­re una li­nea at­tor­no al­la ba­le­na, o at­tor­no a una par­te del suo Dna, e di­re che han­no un’iden­ti­tà di­ver­sa dal re­sto».

SI­STE­MA UNI­CO. Il pun­to di vi­sta “da fi­si­co” pro­po­sto da En­gland pren­de in­ve­ce in con­si­de­ra­zio­ne l’in­te­ro si­ste­ma: gli ato­mi che for­ma­no l’or­ga­ni­smo vi­ven­te, quel­li che lo cir­con­da­no e la fon­te di ener­gia: in par­ti­co­la­re la lu­ce del So­le. E se si ri­fan­no i con­ti co­sì, la se­con­da leg­ge del­la ter­mo­di­na­mi­ca è salva. An­zi, spin­ge pro­prio ver­so la com­par­sa di quel­la che chia­mia­mo vi­ta.

Ba­san­do­si su quel­la leg­ge, En­gland ha scrit­to in­fat­ti una se­rie di for­mu­le che de­scri­vo­no il com­por­ta­men­to di un si­ste­ma fi­si­co fat­to da un grup­po di par­ti­cel­le im­mer­se in un “bagno” in gra­do di as­sor­bi­re ca­lo­re, il tut­to espo­sto a un con­ti­nuo flus­so di ener­gia. Se la fon­te di ener­gia è la lu­ce so­la­re e il bagno è l’ocea­no o l’at­mo­sfe­ra, sia­mo più o me­no nel­le con­di­zio­ni in cui è na­ta la vi­ta sul­la Ter­ra. E usan­do si­mu­la­zio­ni al com­pu­ter En­gland ha mo­stra­to che, tra tut­ti i pos­si­bi­li ri­sul­ta­ti fi­na­li del mo­vi­men­to

cao­ti­co di que­gli ato­mi, i più probabili so­no quel­li che per­met­to­no al­le par­ti­cel­le di di­sper­de­re più ra­pi­da­men­te il ca­lo­re nell’am­bien­te cir­co­stan­te. Pro­prio co­me il tè nel­la taz­za fi­ni­sce ine­so­ra­bil­men­te per raf­fred­dar­si, nel­le giu­ste con­di­zio­ni la ma­te­ria si au­toor­ga­niz­za in mo­do da dis­si­pa­re al me­glio l’ener­gia. E, quan­do lo fa, ini­zia ad as­so­mi­glia­re stra­na­men­te a ciò che chia­mia­mo “vi­ta”.

CO­ME TER­MO­SI­FO­NI. Non ci so­no so­lo i cal­co­li ma­te­ma­ti­ci di En­gland a dir­lo. Ci so­no an­che espe­ri­men­ti co­me quel­li del chi­mi­co Ja­mes Di­xon a Cam­brid­ge, che ha im­mer­so in un li­qui­do vi­sco­so qual­che de­ci­na di microsfere in gra­do di con­dur­re elet­tri­ci­tà, ap­pli­can­do al tut­to una cor­ren­te. E ha os­ser­va­to che le sfe­re si di­spo­ne­va­no ra­pi­da­men­te in strut­tu­re ra­mi­fi­ca­te che ini­zia­va­no a spo­star­si con mo­vi­men­ti sor­pren­den­te­men­te si­mi­li a quel­li di un pic­co­lo ver­me. Ma a gui­dar­le era il flus­so del­la cor­ren­te elet­tri­ca. Il pri­mo pas­so nel­la com­par­sa del­la vi­ta, spie­ga En­gland, po­treb­be es­se­re sta­to qual­co­sa del ge­ne­re. Mo­le­co­le com­ples­se co­me gli ami­noa­ci­di, che so­no i mat­to­ni al­la ba­se del­le pro­tei­ne, po­treb­be­ro es­ser­si for­ma­te per­ché in quel mo­do gli ato­mi che le com­pon­go­no dis­si­pa­va­no me­glio il ca­lo­re ri­ce­vu­to dal So­le di quan­to non fa­ces­se­ro in or­di­ne spar­so.

Ma che di­re del­la ca­pa­ci­tà di au­to­re­pli­car­si, che è la ca­rat­te­ri­sti­ca fon­da­men­ta­le – e più dif­fi­ci­le da spie­ga­re – dei si­ste­mi vi­ven­ti? Se­con­do En­gland an­che que­sta ha una spie­ga­zio­ne ter­mo­di­na­mi­ca, per­ché «fa­re co­pie di se stes­si è un ot­ti­mo mo­do di dis­si­pa­re più ener­gia». An­che i ter­mo­si­fo­ni, in fondo, so­no fat­ti da più mo­du­li del­la stes­sa for­ma, per­ché co­sì au­men­ta la su­per­fi­cie e si di­sper­de più ca­lo­re. At­ten­zio­ne, av­ver­te En­gland, que­sto non si­gni­fi­ca che la par­ti­co­la­re tra­iet­to­ria se­gui­ta dal­la vi­ta sul­la Ter­ra fos­se “pre­ve­di­bi­le”. Il fi­si­co sta­tu­ni­ten­se non fa nem­me­no ipo­te­si su qua­li mo­le­co­le ab­bia­no avu­to il ruo­lo chia­ve nel­le pri­me fasi del­la vi­ta, o se la pri­ma strut­tu­ra in gra­do di re­pli­car­si sia sta­to il Dna o, co­me pen­sa­no mol­ti, il suo “cu­gi­no” Rna. «Non ho un mio ca­ne in que­sto com­bat­ti­men­to», di­ce usan­do una ti­pi­ca espres­sio­ne ame­ri­ca­na per di­re che non si sbi­lan­cia. So­no sta­te la com­po­si­zio­ne chi­mi­ca del­la Ter­ra pri­mor­dia­le e la sua geo­gra­fia a de­ter­mi­na­re il par­ti­co­la­re mix chi­mi­co su cui si ba­sa la vi­ta. Ma che com­pa­ris­se qual­co­sa di strut­tu­ra­to e in gra­do di au­to­re­pli­car­si su un pia­ne­ta ba­cia­to dal­la ra­dia­zio­ne so­la­re e con ac­qua

e at­mo­sfe­ra in gra­do di as­sor­bi­re ca­lo­re, que­sto sì, era qua­si pre­ve­di­bi­le. La teo­ria di En­gland for­ni­sce an­che una ba­se fi­si­ca per spie­ga­re quel­lo che è ve­nu­to do­po: l’evo­lu­zio­ne dar­wi­nia­na. Se­con­do il fi­si­co ame­ri­ca­no, è pos­si­bi­le che le mu­ta­zio­ni vin­cen­ti nel­la se­le­zio­ne na­tu­ra­le sia­no quel­le che por­ta­no un or­ga­ni­smo a di­sper­de­re me­glio il ca­lo­re. «Non pro­pon­go un’al­ter­na­ti­va al­la teo­ria di Dar­win, ma cre­do che dal pun­to di vi­sta fi­si­co sia un ca­so par­ti­co­la­re di un fe­no­me­no più am­pio», spie­ga En­gland, che chia­ma que­sto mec­ca­ni­smo più am­pio “adat­ta­men­to gui­da­to dal­la dis­si­pa­zio­ne”, e pen­sa che pos­sa spie­ga­re an­che al­tri fe­no­me­ni na­tu­ra­li.

DU­NE E CRI­STAL­LI. «La con­se­guen­za più in­te­res­san­te di que­sta de­scri­zio­ne ter­mo­di­na­mi­ca dell’adat­ta­men­to è che ci fa sco­pri­re mol­ti esem­pi in na­tu­ra di strut­tu­re ben adat­ta­te che non han­no ge­ni­to­ri», spie­ga. Non so­no, in­som­ma, vi­ve. Du­ne di sab­bia, fioc­chi di ne­ve, vor­ti­ci ne­gli ura­ga­ni. So­no tut­ti esem­pi di strut­tu­re che, dal pun­to di vi­sta fi­si­co, na­sco­no per­ché la ma­te­ria si au­toor­ga­niz­za cer­can­do di dis­si­pa­re più ener­gia pos­si­bi­le: ener­gia che in quei ca­si vie­ne dal­la con­den­sa­zio­ne dell’ac­qua o dal ven­to.

Cer­to, co­sì di­ven­ta dif­fi­ci­le sta­bi­li­re co­sa sia vi­vo e co­sa no. Ma per En­gland la do­man­da non è mol­to in­te­res­san­te. «Di so­li­to di­cia­mo che la vi­ta è la ca­pa­ci­tà di au­to­re­pli­car­si e di evol­ve­re. È una de­fi­ni­zio­ne che va be­ne in me­dia, ma non sem­pre. Qua­lun­que pro­prie­tà pos­sia­mo as­so­cia­re al­la vi­ta tro­via­mo con­tro­e­sem­pi. Or­ga­ni­smi che con­si­de­ria­mo vi­vi che non ce l’han­no, e co­se che non con­si­de­ria­mo vi­ve che ce l’han­no. In real­tà la vi­ta è... ciò che ab­bia­mo scel­to di chia­ma­re co­sì». Quel­la di En­gland per ora è so­prat­tut­to una teo­ria, ma ciò va­le per tut­te le ipo­te­si sull’ori­gi­ne del­la vi­ta ( v. ri­qua­dri in que­ste pa­gi­ne). Nes­su­no è mai riu­sci­to a ri­crea­re la pri­ma scin­til­la, no­no­stan­te i mol­ti ten­ta­ti­vi con “bro­di pri­mor­dia­li” bom­bar­da­ti da sca­ri­che elet­tri­che. Agli alam­bic­chi al­la Frankenstein, Je­re­my En­gland pre­fe­ri­sce le si­mu­la­zio­ni al com­pu­ter, ed è a que­ste che sta la­vo­ran­do ora. «Con i miei col­la­bo­ra­to­ri ab­bia­mo crea­to un mon­do chi­mi­co “gio­cat­to­lo”, mo­del­li ma­te­ma­ti­ci di di­ver­si com­po­sti chi­mi­ci a cui pos­sia­mo ap­pli­ca­re ener­gia, far­li rea­gi­re tra lo­ro e cal­co­la­re la pro­ba­bi­li­tà che evol­va­no». Se que­ste si­mu­la­zio­ni, ba­sa­te sul prin­ci­pio dell’adat­ta­men­to per dis­si­pa­zio­ne, des­se­ro ri­sul­ta­ti si­mi­li a quel­li che si ve­do­no in na­tu­ra (per esem­pio, se riu­scis­se­ro a pre­ve­de­re co­me evol­ve una cer­ta po­po­la­zio­ne di bat­te­ri al­le­va­ti su un par­ti­co­la­re mix di zuc­che­ri), En­gland avreb­be dav­ve­ro la con­fer­ma di aver tro­va­to la pri­ma spie­ga­zio­ne fi­si­ca sull’ori­gi­ne del­la vi­ta.

La teo­ria spie­ga an­che l’evo­lu­zio­ne dai bat­te­ri all’uo­mo

IN FOR­MU­LE MA­TE­MA­TI­CHE.

Je­re­my En­gland,

33 an­ni. Fi­si­co del Mit di Bo­ston (Usa), ha tro­va­to una spie­ga­zio­ne dell’ori­gi­ne del­la

vi­ta in ter­mi­ni di leg­gi fi­si­che.

FOR­ZE PRI­MOR­DIA­LI.

I vul­ca­ni (a si­ni­stra, la re­gio­ne del Land­man­na­lau­gar in Islan­da) so­no sta­ti una fon­te di ener­gia im­por­tan­te al­le ori­gi­ni del­la vi­ta.

PA­NO­RA­MA AN­TI­CO.

Sot­to, un al­tro pae­sag­gio islan­de­se che ci ri­por­ta al­la Ter­ra pri­mor­dia­le.

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