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L’evoluzione dietro le scene

copia-di-revolution-smallSull’evoluzione, la natura è stata colta sul fatto: le prove a carico sono chiare e schiaccianti, e non lasciano spazio ad altre interpretazioni. Oltre ai fossili paleontologici, prova evidente delle diverse biosfere che hanno preceduto la nostra e delle differenti morfologie biologiche che divergono dalle attuali man mano che ci si allontana indietro nel tempo, anche la distribuzione geografica delle specie e lo studio dei codici genetici dimostra che i meccanismi di mutazione e ricombinazione del DNA hanno caratterizzato la progressiva trasformazione dei genomi specifici lungo un percorso di adattamento e ri-adattamento alle condizioni ambientali. Le conferme probabilmente definitive sono arrivate dalla biologia evolutiva dello sviluppo, nota anche come evo-devo, e la spiegazione di come lo sviluppo embrionale abbia verosimilmente influenzato i processi evolutivi dall’origine della vita sulla Terra fino a noi, conseguente alla scoperta che tutti gli animali, uomo compreso, discendono da un antenato comune semplice, con cui condividono un insieme di geni “master” che svolgono il ruolo di kit degli attrezzi per lo sviluppo dell’embrione in individuo adulto. Considerazioni che hanno portato il celebre biologo S.B. Carroll a concludere che “l’evoluzione consiste in gran parte nell’insegnare nuovi trucchi a vecchi geni!” – appunto geni vecchi centinaia di milioni di anni – e che è proprio nello sviluppo embrionale, vera e propria chiave per la compresione dei processi evolutivi, che si possono riscontrare le “pistole fumanti dell’evoluzione”.
L’evoluzione è dunque prima di tutto un fenomeno della natura, come tale oggetto di osservazione e studio scientifico, ma ci sono domande fondamentali che attendono una risposta: è senz’altro vero che ad oggi non è chiaro quale sia stato l’impulso iniziale che ha dato origine all’evoluzione delle specie, quindi alla vita, né è del tutto identificato in cosa consista il meccanismo evolutivo e perché esso sia così diffuso. Ci sfugge, cioè, comprendere le ragioni del successo dell’evoluzione, ed i suoi meccanismi considerati globalmente. I risultati dell’evo-devo ci danno oggi conferma del ruolo del DNA nell’evoluzione, ma non ci spiegano ad esempio la selezione naturale, che deve essere considerata ad un livello superiore a quello in cui i processi genetici hanno luogo: a livello di ecosistema.
La comprensione dell’evoluzione nel senso più ampio richiede un necessario inquadramento di scala: se l’invenzione del kit degli attrezzi genetico per lo sviluppo della forma animale è stata una condizione necessaria per la biodiversità che oggi abbiamo davanti agli occhi, è solo a livello di ecosistema che possiamo meglio coglierne la dinamica. Allo stesso modo dobbiamo probabilmente modificare la nostra prospettiva di scala per comprendere come si è potuto arrivare dal cosiddetto “brodo primordiale” all’apparizione del codice genetico, condizione necessaria ma non sufficiente per la comparsa del suddetto toolkit.
La ricerca passa dunque dalla scala della biologia molecolare a quella, inferiore, della chimica e delle reazioni catalitiche, e ancora più giù alla scala delle interazioni fisiche, in virtù del fatto che i comportamenti attesi ad una scala sono connessi a quelli che avvengono a scale inferiori, i cui processi di crescita adattiva, attraverso una o più transizioni di fase, conducono all’emergenza di comportamenti sistemici assai differenti ad una scala diversa. E’ oggi noto che meccanismi di autorganizzazione di questo tipo sono tutt’altro che rari.
In fisica, le celle convettive di Bènard, la reazione di Belousov-Zhabotinsky, la condensazione di Bose-Einstein – cui sono legati fenomeni fisici oggetto di grande attenzione come la superconduttività, o che hanno conosciuto un ampio utilizzo nella tecnologia come il laser o l’effetto tunnel nelle giunzioni Josephson – o ancora le onde spiraliformi, sono tutti esempi che hanno a fattor comune il principio dell’autorganizzazione in sistemi lontani dall’equilibrio termodinamico, e che lasciano emergere comportamenti caratteristici a livello aggregato che non sono osservabili a livello individuale. Altrettanti esempi possiamo rintracciare in ambiti biologici, come il nodo senoatriale che governa il battito cardiaco, o anche la sincronia di lampeggiamento delle lucciole della Thailandia, per citare quelli forse più suggestivi.
Sembra, dunque, verosimile ritenere che l’autorganizzazione abbia giocato un ruolo fondamentale nell’evoluzione, in quel passaggio organizzativo dell’ambiente prebiotico che ha creato le condizioni perchè prendesse piede il processo evolutivo genetico. Se l’autorganizzazione che si instaura in un sistema fisico non può bastare da sola a spiegare l’insorgenza della vita, l’autorganizzazione in presenza di un meccanismo termodinamico che conduce un sistema molecolare fuori dall’equilibrio può avere innescato – anche più di una volta – un ciclo chimico (auto)catalitico che ha portato all’insorgenza di DNA. Per dirla con Stuart Kauffman: l’autorganizzazione si mescola con la selezione naturale secondo modalità poco chiare e produce la nostra pullulante biosfera in tutto il suo splendore.”
Qualcosa del genere deve essere avvenuto per dar luogo a quell’inesaurito effetto domino che ci accompagna tutti i giorni, e di cui anche noi siamo parte. Da quel momento in poi, certi aggregati molecolari hanno continuato a riprodursi, lontani dall’equilibrio termodinamico, e a selezionare strategie sempre nuove per la moltiplicazione, dando luogo nel tempo a membrane, cellule e batteri.
A ciò aggiungiamo che è tutt’altro che bizzarro, oggi, ritenere che in un contesto caratterizzato da un’alta diversità molecolare, l’emergenza di sistemi molecolari autoriproduttivi sia una circostanza talmente probabile da apparire quasi inevitabile. E da una tale ineluttabilità può essere conseguito un mondo in cui milioni di specie si sono succedute nella creazione della sorprendente diversità che chiamiamo biosfera, che è certamente e provatamente stata preceduta da migliaia di biosfere scomparse, perchè sempre superate da nuove nella corsa del cambiamento evolutivo, nella continua esplorazione di nuove possibilità e generazione di nicchie ecologiche da sfruttare e popolare.
Le specie viventi non hanno colonizzato un mondo vergine, una specie di substrato passivo, un palcoscenico per la vita. Lo hanno letteralmente creato, costruito, assemblato. La biosfera in cui siamo immersi è emersa dall’ininterrotto cambiamento evolutivo che l’ha preceduta. E continuerà ad evolvere, man mano che ogni forma vivente continuerà instancabilmente ad esplorare nuove opportunità di successo e affermazione, a colonizzare nuove nicchie biologiche che a loro volta genereranno altre nicchie biologiche precedentemente inesistenti.

Se le spiegazioni scientifiche riguardo le ragioni o cause ultime della vita possono essere offerte sempre con approssimazione, è un fatto che tutta questa emergenza perpetua è davanti ai nostri occhi giorno dopo giorno. Ed è ciò che chiamiamo evoluzione.

Nonlineare (Stefano)

L’Apocalisse può attendere

419px-the_four_horseman_of_the_apocalypseNel 1859, l’anno in cui venne pubblicato L’Origine della specie, su uno dei libri più diffusi nelle scuole inglesi si potevano leggere frasi come questa: “Ci pensi che bello, zia Helen? Ieri lo zio Henry era a Parigi e sarà a casa oggi. Non è meraviglioso? Ma come faceva l’uomo prima che inventassero il treno?”

Il libro, che non a caso si intitolava Il trionfo del vapore, altro non era che una celebrazione, ad uso delle giovani generazioni, del progresso, un’idea che, elaborata nel corso dell’Illuminismo, stava trovando la sua concreta realizzazione attraverso le innovazioni tecnologiche. Progresso ed Evoluzionismo furono due dei pilastri sui quali la nascente società industriale ottocentesca costruì il proprio sistema di valori e le proprie fortune. L’evoluzionismo fu una rivoluzione filosofica ancor prima che scientifica. L’Origine della specie forniva infatti – ed era la prima volta – una visione del mondo completa, coerente ma soprattutto alternativa a quella proposta dalla Bibbia.

Di fronte all’idea di una graduale evoluzione delle specie, la fede nella Genesi così come veniva raccontata nelle sacre scritture vacillava. Lo stesso valeva per il Giudizio universale, che perdeva di consistenza di fronte alla prospettiva di una prosecuzione – indefinita – dell’evoluzione stessa. Sulla scia di Galileo e di Copernico, Darwin, come avrebbe poi fatto all’inizio del ‘900 Einstein, contribuì a relativizzare la condizione umana, mettendone a nudo la fragilità di fronte alle leggi di natura e a quelle del tempo.

Eppure, in un passato anche recente la principale preoccupazione di storici e scienziati era stata quella di conciliare i contenuti dei loro studi e delle loro teorie con le Sacre scritture. Tipi come il geologo scozzese James Hutton, che sul finire del Settecento aveva osato affermare che non era possibile che il mondo avesse appena 5-6.000 anni come sostenevano gli studi biblici, continuavano ad essere considerati dei veri e propri eretici. Ancora all’inizio dell’Ottocento Georges Cuvier, cristiano devoto, tentò una sorta di mediazione inserendo il Diluvio universale all’interno della sua teoria delle catastrofi cicliche e affermando che quello a cui era scampato Noé era l’ultimo di una serie di disastri susseguitisi sul nostro pianeta. A Cuvier fece eco l’inglese William Buckland, anglicano osservante, il quale, traendo spunto dai ritrovamenti di fossili di animali estinti giunse alla medesima conclusione. Qualche tempo dopo, nel 1829, l’americano Clinton si spinse addirittura oltre prendendosi la briga di calcolare con precisione l’anno della Creazione (il 4138 a.C.). In uno studio storico in più volumi sulla storia della civiltà (nel quale trovò il tempo di calcolare con esattezza la capacità dell’Arca di Noé), l’italiano Cantù fornì la propria versione, asserendo invece che l’umanità era vecchia di 7-8.000 anni. E a poco valsero le obiezioni di geologi come Charles Lyell (che non a caso ebbe una forte una forte influenza sul giovane Darwin) che invece sostenevano la gradualità del mutamento della crosta terrestre, avvertendo che la datazione delle rocce erano assai più antica di qualche migliaio di anni.apocalisse

In storia, la rivoluzione darwiniana fu favorita, ironia del destino, da un non evoluzionista. Che a dire il vero non era né uno storico, né un archeologo, né uno scienziato, almeno in senso stretto. Jacques Boucher de Crèvecoeur de Perthes di mestiere faceva infatti il funzionario della dogana di Abbeville ma si dilettava, da erudito, di antiquaria, di storia, di archeologia e altre antichità.

Boucher de Perthes era convinto, come già Voltaire e altri illuministi, che l’uomo esistesse da tempi immemorabili e che la storia seguisse un andamento ciclico, scandito da altrettanto ricorrenti catastrofi naturali. Dai suoi scavi intorno al bacino della Somme e dalle sue minuziose catalogazioni di fossili, reperti e manufatti umani, ricavò uno studio in tre tomi (pubblicati in poco più di un ventennio tra gli anni ’40 e ’60) che intitolò Antichità celtiche e antidiluviane. Nonostante Boucher sostenesse il contrario, i libri non provavano affatto il succedersi ciclico di età dell’oro e la loro successiva decadenza e distruzione. Provavano però, indirettamente, che ciò che Darwin sosteneva era vero: che reperti umani si trovavano accanto a resti di animali estinti in epoche considerate “antidiluviane”. E soprattutto che nel corso di migliaia, di decine di migliaia di anni c’era stata una sola, faticosa ma costante, marcia ascendente dell’umanità.

A partire dalla metà dell’Ottocento, l’affermarsi dell’evoluzionismo – nonostante le feroci resistenze di coloro che ancora si attenevano al testo biblico – provocò un vero e proprio terremoto culturale che, assieme all’idea del Diluvio Universale, cambiò forse definitivamente la concezione stessa dell’Apocalisse. L’evoluzionismo faceva del presente solo un momento di passaggio di un percorso di centinaia, forse migliaia di secoli. L’idea di una fine del mondo imminente, incombente e soprattutto immediata, concepita secondo gli schemi dei libri sacri del cristianesimo cominciò a sgretolarsi. Questo avvenne – sia chiaro – assai lentamente: rimenando a lungo appannaggio dei ristretti circoli scientifici, culturali e letterari e passando solo gradatamente, e in tempi successivi, nell’immaginario collettivo. L’idea della fine del mondo non sparì, ma cambiò e si dilatò nel tempo. L’Apocalisse non sarebbe avvenuta nei modi previsti dalla Bibbia ma in seguito ad eventi naturali. E, soprattutto, sarebbe molto probabilmente giunta in epoche lontane, talmente distanti nel tempo da avvenire dopo l’estinzione dell’umanità. Magari quando, come aveva teorizzato in quegli stessi anni William Thomson, futuro Lord Kelvin, con la seconda legge della termodinamica (in base alla quale, per inciso, si attribuiva al nostro pianeta perlomeno 20 milioni di anni) la Terra sarebbe divenuta un ammasso di rocce inerti nello spazio cosmico.

TauZero

I falsi miti sull’evoluzionismo: 3. l’uomo deriva dalle scimmie (?)

copia-di-revolution1Un articoletto su Repubblica.it ci da l’occasione per affrontare un argomento spinoso e che fa parte dei falsi miti sull’evoluzionismo. In particolare ad un certo punto dell’articolo si dice: “lo scimpanzè, antenato più prossimo […]“. La frase messa cosi’ e’ infatti sbagliata. Gli antenati più prossimi della nostra specie (Homo sapiens) non sono le scimmie moderne antropomorfe, ma ominidi ora estinti. Con le scimmie antropomorfe moderne noi intratteniamo una parentela alla lontana. Loro non sono nostri antenati e noi non siamo loro discendenti. Siamo cugini, il che significa che abbiamo nonni e bisnonni in comune. Come e’ stato spiegato col precedente ottimo post su Alberi, scale e cespugli, tutto nasce da una interpretazione sbagliata del processo evolutivo. evo-4Come si puo’ vedere dalla figura la rappresentazione a cespuglio e’ la corretta.

Stiamo usando questo articolo su Scientific American come traccia ma nessuno ci impedisce di saltare al punto 6, dove oltre a spiegarci la parentela tra uomo e scimmie si introduce un altro concetto errato: l’estinzione delle specie antenate.

3. Se gli umani discendono dalle scimmie, perche’ ci sono ancora scimmie?

Questo argomento sorprendente comune riflette diversi livelli di ignoranza sull’evoluzione. Il primo errore e’ che la teoria dell’evoluzione non insegna che gli umani discendono dalle scimmie; essa afferma che ambedue hanno una antenato comune.

L’errore piu’ grave e’ che questa obiezione e’ equivalente a chiedere “se i bambini discendono dagli adulti, perche’ ci sono ancora adulti?”. Nuove specie evolvono dalla separazione di specie affermate, quando popolazioni di organismi diventano isolate dal ramo principale della propria famiglia e acquisiscono differenze sufficienti per rimanere per sempre distinte. Le specie genitrici possono sopravvivere indefinitamente dopo questo, o possono estinguersi.

Alberi, Scale e Cespugli

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La pubblicazione dell’Origine della Specie è stata per il pensiero occidentale una rivoluzione culturale che ha sconvolto molte delle certezze accumulate fino a quel tempo. Avversata inizialmente da molte persone, fra le quali non pochi scienziati, l’idea di evoluzione è

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oggi ormai diffusamente accettata, ma ciò che molti oggi intendono con questa parola poco ha a che fare con le recenti interpretazioni della teoria proposta da Darwin 150 anni fa.

Quando si parla di evoluzione la maggior parte delle persone pensa a questo processo come ad una lentissima trasformazione graduale di una specie in un’altra, di un pesce in una rana, di una scimmia in un uomo.

Questo gradualismo, a cui Darwin stesso non era estraneo, è l’errore di chi cerca il famoso anello mancante fra uomini e scimmie e, non trovandolo, sostiene che ciò sia una prova a sfavore dell’evoluzione. L’anello mancante non può essere trovato semplicemente perché non esiste: l’evoluzione non è una lunga catena ininterrotta in cui una specie si trasforma in un altra, ma possiede una struttura completamenteevo-2 diversa.

Accanto a questo, un errore più sottile viene spesso inconsciamente ripetuto ed è l’interpretazione dell’evoluzione come una sorta di progresso da una condizione inferiore verso qualcosa di più e di meglio: gli animali sono qualcosa in più delle piante, gli anfibi sono meglio dei pesci perché vivono fuori dall’acqua, i mammiferi sono meglio di tutti e sopra a tutti, ovviamente, l’uomo. Questa visione dell’evoluzione come di una scala del progresso, al cui vertice viene posto sempre l’essere umano, è tanto comune quanto sbagliata: il creazionismo, che con molta fatica si era fatto uscire dalla porta, tenta di rientrare dalla finestra con questa idea della centralità dell’uomo.

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A testimonianza di questo, in moltissimi libri di fine ‘800, l’evoluzione veniva spesso rappresentata come un albero, con un tronco ben definito che porta dagli esseri unicellulari, alle radici, su su fino alle scimmie antropomorfe e all’uomo, in una specie di percorso predefinito, una via maestra dell’evoluzione, che rappresenta quasi una preparazione alla venuta dell’essere umano sulla Terra.

La metafora più corretta per spiegare l’evoluzione è, invece, quella di un cespuglio, in cui non esiste una direzione di crescita predefinita, ma ogni ramo genera un ramoscello che a sua volta ne genera un altro e così via in una serie di vie dicotomizzanti. Questo spiega anche perché non ha senso cercare un anello mancante fra due specie: ogni punto di ramificazione rappresenta una specie che è progenitore comune di entrambe e nessun punto in particolare può ambire allo status speciale di “anello mancante”, perché l’evoluzione non è una catena continua, ma un cespuglio più o meno riccamente ramificato.evo-4

Ma come abbiamo potuto prendere questo abbaglio? E come mai un’idea vecchia, del secolo scorso, è ancora oggi così diffusa? Nei libri di testo scolastici, vengono spesso riportati due esempi di evoluzione, che confondono le idee più che chiarirle: l’evoluzione del cavallo moderno a partire dall’antenato Eohippus e l’evoluzione del genere Homo.

A prima vista questi sembrano esempi perfetti di una genealogia lineare: un cavallo delle dimensioni di un cane che cresce sempre più fino ad assomigliare al cavallo attuale ed una scimmia antropomorfa che prima acquisisce abilità manuali, poi cammina in stazione eretta e quindi diventa l’uomo moderno. Ma allora il cespuglio? Questi esempi classici di scala evolutiva non sono altro che rami di un cespuglio che è stato particolarmente sfrondato dalle estinzioni, a tal punto da sopravvivere solo come un ramoscello singolo. Dimenticandoci di tutti i rami estinti, siamo portati a pensare ad una via evolutiva lineare. Ma non solo. Siamo entrati a tal punto in questa idea che i cespugli molto ramificati e complicati non vengono mai portati come esempio dell’evoluzione, proprio perché non è possibile rintracciare in essi un esempio di genealogia lineare.

Cavalli, rinoceronti e tapiri non sono gloriose culminazioni di serie ascendenti all’interno dei perissodattili, bensì tre piccoli ramoscelli spogli, residui di un cespuglio che un tempo dominò la diversità dei grandi mammiferi erbivori. 1

1) Stephen J. Gould, “Il declinante impero delle scimmie antropomorfe”, in “Otto Piccoli Porcellini”, Il Saggiatore

Fabio P.

I falsi miti sull’evoluzionismo: 1. è solo una teoria!

copia-di-revolution1Purtroppo il materiale divulgativo in lingua italiana sull’evoluzionismo è poco e frammentato. Diversa situazione si ha nei paesi anglosassoni. Abbiamo quindi pensato per prima cosa di tradurre alcune cose interessanti dalla lingua inglese in italiano. Uno dei pezzi piu’ semplici ma diretti venutoci sottomano è sicuramente questo speciale preso da Scientific American. In 15 brevi capitoletti vengono smontati i più comuni miti sull’evoluzionismo e su Darwin propugnati dai difensori di posizione creazioniste. Li tradurremo tutti e su alcuni ci soffermeremo di più in futuro.

1. L’evoluzione è solo una teoria. Non è un fatto o una legge scientifica.

Molte persone hanno imparato alla scuola elementare che una teoria si trova in mezzo ad una gerarchia di certezze – al di sopra di una mera ipotesi ma al di sotto di una legge. Gli scienziati pero’ NON usano questo termine in questo modo. Secondo l’Accademia Nazionale delle Scienze Americana (NAS), una teoria scientifica e’ “una spiegazione ben verificata di alcuni aspetti del mondo naturale che puo’ incorporare fatti, leggi, deduzioni, e ipotesi testate”. Nessuna quantita’ di ulteriore convalida cambia una teoria in una legge, che e’ una generalizzazione descrittiva sulla natura. Cosi’ quando gli scienziati discutono sulla teoria dell’evoluzione – o sulla teoria atomica o sulla teoria della relativita’ non stanno esprimendo delle riserve sulla sua verita’.

In aggiunta alla teoria dell’evoluzione, qualcuno potrebbe anche parlare di dato di fatto (in inglese il termine e’ facts: fatto concreto, realta’, prova. N.d.T.) dell’evoluzione. Il NAS definisce un dato di fatto come una “osservazione che e’ stata ripetutamente confermata e per scopi pratici e’ accettata come “vera”.” Sebbene nessuno abbia osservato queste trasformazioni (in realta’ esistono vari esempi di osservazione diretta di processi evolutivi; ne parleremo in futuro su altri articoli, N.d.T.), l’evidenza indiretta e’ chiara, inequivocabile e convincente.

Tutte le scienze si affidano frequentemente ad evidenza indiretta. I fisici non possono vedere direttamente le particelle subatomiche, per esempio, cosi’ verificano la loro esistenza attraverso l’osservazione di tracce rivelatorie che le particelle lasciano nelle camere a nebbia. L’assenza di un’osservazione diretta non rende le conclusioni dei fisici meno certe.

Progetto Darwin 2009

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Ed eccoci qua al nuovo anno. Avevamo promesso per il 2009 di festeggiare i 200 anni dalla nascita di Charles Darwin con l’avvio di un progetto a lungo termine. Abbiamo discusso, selezionato, scritto pezzi (e altri sono ancora in progress) per quello che possiamo battezzare come Progetto Darwin 2009 o in un modo più trendy (R)evolution 2009 come potete vedere nel logo in alto. Nei prossimi mesi posteremo una serie di articoli sull’evoluzionismo, non solo dal punto di vista scientifico e divulgativo, ma anche da punti di vista inusuali e speriamo interessanti: storia, politica, religione, fisica ecc.

Il progetto è un continuo Work in Progress (come del resto lo è l’evoluzione), quindi non scandalizzatevi se i post non arriveranno a scadenza settimanale. Critiche, consigli e suggerimenti sono sempre apprezzati e il  dibattito sarà sempre aperto e cordiale (ovviamente ci aspettiamo stessa apertura e cordialità dai commentatori ;)… ).

Nel frattempo ovviamente Progetto Galileo continuerà come sempre a scovare bufale scientifiche nei media.


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