La vita come informazione

 I contributi della fisica e della chimica alla definizione della vita

La sintesi tra la teoria dell’evoluzione di Darwin e la genetica aveva permesso di unificare i filoni di ricerca sulla vita, aprendo la strada a una prospettiva multidisciplinare e non monistica, in cui i diversi campi del sapere, come la biologia, l’etologia e la paleontologia, si allacciavano tra loro invece di escludersi a vicenda. Lo studio della distribuzione orizzontale delle specie nello spazio incontrava quello della loro evoluzione temporale (verticale). La prospettiva comune rendeva più facile un approccio onnicomprensivo allo studio degli organismi: pur nella peculiarità di ciascuna disciplina, ora i ricercatori erano portati a cooperare per pervenire alla costruzione di un quadro unitario, che rendesse conto sia del selezionismo darwiniano, e quindi dell’adattamento all’ambiente, sia del mutazionismo, raro e casuale, rilevabile dagli studi sulla genetica delle popolazioni. Lungi dal mutare in modo drastico, come volevano i mendeliani, le specie si evolvevano all’insegna del gradualismo.

C’era però un’altra questione da dirimere, che tormentava e appassionava gli esperti nei primi decenni del Novecento. Si trattava, ovviamente, della natura del gene. Nonostante i numerosi studi, nessuno era ancora riuscito a intercettare le strutture responsabili della trasmissione ereditaria. Una di queste era probabilmente il DNA: ma ad esso veniva accordato un ruolo secondario. Morgan aveva sì individuato il genoma nei cromosomi della cellula, rilevando viceversa che l’RNA si distribuiva all’interno del citoplasma. Tuttavia, ancora fino agli anni Quaranta, si riteneva che il DNA, anch’esso contenuto nei cromosomi ma in misura inferiore al quantitativo di proteine presenti, non fosse la reale sede dei geni.

Le ricerche sulla natura del gene richiedevano uno sconfinamento dagli abituali parametri disciplinari. In fondo, la conoscenza degli organismi biologici era ancora incompleta e sovente era necessario fare ricorso ai pilastri della fisica e della chimica per poter spiegare ciò che si aveva davanti. Ciò era vero anche nel senso opposto: molti chimici e fisici si interessarono ai meccanismi ereditari, cercando di spiegare la natura e il funzionamento del patrimonio genetico e di, conseguenza, l’origine della vita.

Il primo gradino, fondamentale, nella costruzione dell’universo era la fisica subatomica, che in quegli anni andava incontro al suo periodo di massima espansione, con una generazione di scienziati e intellettuali senza pari. Attraverso la matematica, la scienza del mondo fisico si spingeva là dove il pensiero – e l’occhio umano – non erano in grado di arrivare, ridefinendo i connotati della realtà. I mattoncini fondamentali del reale, gli atomi, venivano ora scissi. Se il naturalismo darwiniano aveva spodestato l’essenzialismo platonico, e l’antropologia evoluzionistica aveva eroso la concezione dualistica cartesiana, con la scissione dell’atomo e la fisica delle particelle decadeva l’idea democritea di indivisibilità, di un limite ultimo della materia.

Al secondo gradino, la chimica. Anche questa disciplina, in virtù dell’evoluzione tecnologica, aveva compiuto importanti progressi. Tuttavia, molti chimici famosi, come Louis Pasteur, continuavano a considerare la vita come materia animata, riflettendo la posizione animistica e vitalistica che era stata fatta propria e insieme rinnovata anche da Newton e Cartesio. I quali, per rendere conto parimenti del mondo fisico e del mondo metafisico, avevano invocato l’intervento divino nella regolazione del moto, l’uno, e una scissione ontologica tra pensiero e materia, l’altro. La chimica, occupandosi principalmente della materia inorganica, investigava un ambito contiguo alla vita, ma ancora considerato ad essa antitetico.

Non tutti, però, condividevano l’idea di un’inconciliabilità tra vita e materia inorganica. Se vi era una cesura, uno scarto, si trattava di uno scarto affine a quello individuato da Darwin tra l’uomo e le scimmie: una differenza di grado, non di genere. Gli studi sulle cellule avevano chiarito che gli organismi viventi sono, prima di tutto, delle elaborate, stratificate e operosissime fabbriche chimiche, e che dunque la vita può essere ricondotta, anche se non ridotta, a delle peculiari proprietà fisico-chimiche della materia.

Affinché delle molecole organiche rendessero possibile la grande varietà di forme di vita presenti sulla Terra, era necessario un meccanismo insieme semplice, plausibile, eppure anche geniale, assolutamente contro-intuitivo in un universo che soprattutto la tradizione newtoniana aveva concorso a immaginare come freddo, meccanico, necessitante un Dio a muoverlo e innervarlo di vita e amore.

Fu quindi fisiologico che alcuni dei contributi epistemologici più significativi al problema dell’autoreplicazione, del modo in cui la vita riproduce se stessa, giungessero da ricercatori abituati a lavorare sui precursori della vita: il mondo della fisica e il mondo della chimica. Un chimico, Erwin Chargaff, aveva intuito la complementarità delle catene di DNA – un indizio che si sarebbe rivelato decisivo per la successiva identificazione della doppia elica a opera di Watson e Crick. I fisici Max Delbrück e, soprattutto, Erwin Schroedinger, proposero la loro idea di gene come unità di informazione, e di vita come capacità di creare l’ordine dal disordine, aggirando e in certi casi sfruttando il secondo principio della termodinamica.

 

 Vita uguale informazione?

In particolare, Schroedinger richiamò l’attenzione sulla capacità del gene di codificare l’informazione, in modo simile a un cristallo. Se era una struttura molecolare la responsabile della manifestazione fisica di tratti somatici tra loro diversissimi, come lo stelo lungo o corto, o la sfumatura cromatica, ciò richiedeva necessariamente che il gene possedesse un qualche meccanismo di cifratura, capace di tradurre nel linguaggio complesso e tridimensionale degli organismi un numero limitato di codici.

Ancora prima che divenisse chiara l’ubicazione precisa, la natura e il reale funzionamento dei geni, era già evidente il loro significato all’interno del più ampio processo di riproduzione ed evoluzione della vita. Come un alfabeto segreto, l’esistenza animale e vegetale poteva essere racchiusa in uno spazio infinitamente piccolo come una cellula, e propagato da molecole sciocche, cieche, ma funzionali e altamente specializzate. La vita come simbolo, come informazione, come “messaggio in codice”, era un’idea rivoluzionaria, che metteva nuovamente in discussione i paradigmi secolari degli occidentali.

Dalla gallina come archetipo, come idea o essenza, e che in quanto tale precede l’uovo e ogni singolo esemplare di gallina “reale”, all'”ex ovo omnia” della biologia evolutiva ottocentesca, che identificava nell’uovo, la cellula, l’origine della discendenza comune, si arrivava ora a comprendere che la vita consisteva in un meccanismo di copiatura che richiedeva, allo stesso tempo, lo stampino e l’impronta giusta, la forma dell’uovo, della gallina e il loro negativo. L’idea di vita come informazione rappresentava l’anello di congiunzione tra la biologia evolutiva e una visione dell’universo non più meccanico, rigido e “anticoncenzionale”, non più incapace di costruire la vita biologica a meno di non ricorrere a un artefice senziente.

Gene e informazione erano dunque sinonimi? Se in ultima analisi un organismo vivente, con l’operosa e diversificata industria chimica delle sue cellule, era ricostruibile a partire dalle sequenze di amminoacidi delle sue proteine, il gene aveva il compito di trascrivere, conservare e re-inviare le informazioni necessarie a costruire una copia di sé e, per estensione, dell’organismo stesso? Era insomma il gene stesso il vero essere vivente?

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