Jablonka, Eva - Lamb, Marion J., L’evoluzione in quattro dimensioni. Variazione genetica, epigenetica, comportamentale e simbolica nella storia della vita.

Trad. it. di Nicoletta Colombi, Torino, Utet, 2007, pp. 578, € 23,00, ISBN 9788802076096.

Recensione di Flavio D’Abramo - 17/10/2007

Filosofia della scienza

Che la scienza non sia formata da un corpo unitario ma da diverse teorie che spesso si fronteggiano per render conto di diverse realtà a volte contrapposte, ne abbiamo conferma con il libro – un piccolo gioiello – scritto da Eva Jablonka e Marion Lamb. E se esiste una disciplina non unitaria quest’ambito è ben rappresentato dalla teoria dell’evoluzione. L’evoluzione in quattro dimensioni rappresenta la più ampia esposizione sulle teorie biologiche degli ultimi due secoli. Questo volume non è solo un’esposizione perché vengono anche proposte delle linee teoriche e di ricerca. Già nell’introduzione curata da Marcello Buiatti, genetista toscano grazie al quale il libro pubblicato nel 2005 dal MIT è già disponibile in traduzione italiana, spicca subito la particolarità di questo lavoro: “quello che presentiamo è il primo libro che tenta una sintesi sul piano della evoluzione, di una serie di eresie, ognuna delle quali è stata a lungo presente nella storia della Biologia prima del terzo millennio ma che solo adesso sono riconosciute come anticipazioni illuminanti di un nuovo modo di vedere i sistemi viventi, dalle cellule alla Biosfera”.

L’esposizione di ciascuna teoria è posta su di uno sfondo di carattere filosofico in cui vengono trattati argomenti di carattere vitale per proporre una visione coerente e unitaria di cosa siano i processi degli organismi e di come questi processi evolvano nel corso del tempo. Inoltre questo importante volume racchiude un’attenta analisi dei sistemi comportamentali e di quelli simbolici (linguistici) pertinenti la nostra specie e che vengono indicati dalle due autrici come i due sistemi ereditari più rilevanti per ciò che riguarda l’evoluzione globale del pianeta Terra e degli organismi che lo abitano.

Ciò che viene criticata attraverso un’argomentazione storica e teorica è la visione genocentrica, proposta da gran parte dei biologi dell’ultimo secolo e secondo cui la selezione naturale agirebbe su mutazioni casuali del patrimonio genetico. Dunque, secondo questa ipotesi, nessuna mutazione sarebbe indotta dall’ambiente e l’adattamento degli organismi sarebbe il risultato del setaccio operato dalla selezione naturale. Questo ragionamento che nei giorni di Darwin permise di disinnescare la relazione diretta tra dogma confessionale e pensiero scientifico, oggi è sempre più “verità parziale” nel senso che molte mutazioni sono semi-guidate dall’ambiente e dunque non causali. L’assunto teorico della totale casualità delle mutazioni ipotizzato da Darwin ha poi trovato nella biologia molecolare un baluardo inespugnabile a partire dalla scoperta (forse sarebbe più giusto dire dall’invenzione del modello teorico) di Watson e Crick. Secondo il “Dogma centrale della biologia molecolare” proposto da Watson e Crick il corso dello sviluppo e dell’evoluzione degli organismi sarebbe già scritto nel dna da cui partirebbe un flusso di informazioni unidirezionale verso l’rna e le proteine. Ma questo modello teorico è falsificato dal caso dei prioni, dei retrovirus come quello dell’HIV (nell’HIV ciò che si realizza è l’inversione della normale direzione dna "> rna del flusso dell’informazione genetica) e da tutto quell’ambito di ricerca denominato “epigenetica” e che risale alle teorie dell’epigenesi. La selezione naturale non agisce dunque solo sulla variazione prodotta dall’informazione scritta nei geni, ma anche sulla variazione prodotta al livello epigenetico che dipende in gran parte dal sistema comportamentale e simbolico. E questi altri tre livelli, al pari di quello genetico, sono ereditari. Il livello epigenetico che concerne il modo in cui i geni vengono espressi rappresenta una delle frontiere della biologia. Intorno alla metà del Novecento il biologo scozzese Conrad Waddington conia il termine epigenetica (epigenesi + genetica), attraverso uno studio teorico e sperimentale. I risultati a cui giunge Waddington sono la prova di alcuni meccanismi che connettono l’organismo all’ambiente e attraverso cui parte della casualità delle mutazioni presupposte da Darwin e poi nel neo-darwinismo svaniscono. A differenza di quelle genetiche le mutazione epigenetiche non sono casuali e sono reversibili. I meccanismi epigenetici sono la base per comprendere la relazione tra organismo e ambiente e rappresentano il punto di contatto tra evoluzione degli organismi e sviluppo individuale, tra ontogenesi e filogenesi. La Rockefeller Foundation rifiutò la linea teorica e sperimentale di Waddington non finanziandolo. Oggi gli studi di epigenomica – marcatura della cromatina, cicli auto-catalitici, RNAi, memorie archittettoniche – rappresentano la frontiera della biologia evoluzionistica. Dall’esito di queste ricerche non solo dipende la comprensione delle dinamiche evoluzionistiche più generali come la speciazioni, ma anche delle variazioni non adattive. Leggendo il ricco volume di Jablonka e Lamb ci si rende conto che le dinamiche epigenetiche sono anche alla base del cambiamento morfologico degli organismi. Con gli esperimenti iniziati da Belyaev nella prima metà del Novecento e poi continuati per alcuni decenni, si scoprì che, addomesticando dei gruppi di volpi argentate, ciò che mutava non era solo il comportamento di questi animali. Nell’arco di venti generazioni il periodo riproduttivo delle femmine si era allungato, allo stesso modo era mutato il periodo della muta e il livello degli ormoni sessuali e legati allo stress si erano alterati. Erano mutati anche alcuni caratteri fenotipici, come la dimensione delle orecchie e la forma della coda. Oltre a ciò si sono osservati cambiamenti al livello cromosomico. Molte volpi avevano cromosomi aggiuntivi.

Belyaev propose di interpretare la riattivazione dei geni silenti (i cromosomi aggiuntivi) come effetto della mutazione ambientale, un’ipotesi che, se presa seriamente, potrebbe costituire la svolta di alcuni gap della biologia molecolare. Secondo l’approccio funzionalista adottato in un’ampia parte della biologia molecolare, circa il 98% del dna non avrebbe nessuna utilità. Utilizzando analisi evoluzionistiche e strutturali si potrebbe dunque porre rimedio ai scarsi risultati ottenuti attraverso l’analisi funzionale per spiegare, ad esempio, il significato degli introni (alcune regioni non codificanti dei geni comprese nel junk dna).

Le due autrici articolano la loro ipotesi teorica esponendo anche i lavori di un premio Nobel. Osservando la variazione genetica del mais Barbara McLintock ipotizzava che, quando non riescono a rispondere in maniera efficace agli stress, attivando o disattivando dei geni, oppure modificando delle proteine esistenti, le cellule di questa coltura mobilitano una serie di sistemi in grado di alterare il loro dna. In queste condizioni di stress i jumping genes passano bruscamente in nuovi punti del dna. La nuova variazione genetica prodotta in condizioni stressanti (dopo un brusco cambiamento di temperatura o un digiuno prolungato) è semi-guidata, nel senso che costituisce una reazione ai segnali ambientali, ma non porta a una risposta univoca e necessariamente adattiva: si pone in qualche modo a metà tra le variazioni completamente cieche, prive di specificità per quanto riguarda la loro natura (il momento e il punto del loro genoma in cui si verificano) e quelle totalmente guidate, cambiamenti adattivi riproducibili che hanno luogo in punti specifici in risposta a stimoli analoghi.

Le due autrici esplorano inoltre anche due altri sistemi ereditari: quello comportamentale e quello simbolico.

Per ciò che riguarda l’evoluzione culturale, vengono presi in considerazione diversi gruppi di animali sociali. L’adattamento comportamentale viene trasmesso non solo tra membri della stessa famiglia, ma anche tra individui appartenenti alla stessa specie. Inoltre questo tipo di adattamento comprende meccanismi di tipo molecolare già parzialmente noti: nel latte che il cucciolo succhia dalla madre sono presenti molecole riconducibili alla sua dieta e che potrebbero costituire le successive preferenze alimentari del cucciolo. Anche per ciò che riguarda la trasmissione del comportamento immateriale – che inizia con l’osservazione di un particolare comportamento – ci troviamo di fronte ad un’eredità molto importante per l’evoluzione, incorporata negli organismi attraverso l’imprinting comportamentale che e, ad esempio, costituisce un meccanismo attraverso cui i nuovi individui basano la propria vita affettiva e riproduttiva sul modello di quella degli individui con cui sono cresciuti, di solito i genitori e l’ambiente sociale più prossimo. Anche le abitudini e le prescrizioni alimentari sono altrettanto influenti: comportamento alimentare e sessuale sono, infatti, alla base di molte dinamiche evoluzionistiche. Tuttavia esistono molti comportamenti non imitativi in cui un particolare comportamento animale risulta essere una novità – ad esempio uccelli come le cince che, sulla porta di casa, stappano le bottiglie di latte appena consegnate. Alcuni di questi comportamenti, quelli che risultano essere maggiormente adattativi, nel corso di molte generazioni vengono assimilati – ad esempio il canto degli uccelli.

Per ciò che riguarda l’evoluzione simbolica, un tipo di eredità che riguarda la nostra specie, le due autrici si pongono a distanza dalla teoria dei memi, proposta tra gli altri da autori come Richard Dawkins. Il sistema ereditario simbolico, così come quello comportamentale ed epigenetico, non si trasmettono attraverso una mera copiatura. L’imitazione non è meccanica. Quanto deve essere imitato può venire vagliato e controllato dall’imitatore. Questo è dunque un processo sensibile al contesto e al contenuto. Scrivono le due autrici: “il tratto distintivo della cultura umana consiste nel suo grande potere costruttivo, in cui è inclusa la capacità di progettare e pianificare il futuro, nonché nella sua coerenza e logica interna […] Pensare alla diffusione delle usanze e delle idee che ci contraddistinguono in termini di replicazione di memi egoisti oscura tali aspetti unici della nostra evoluzione” (p. 264). Per capire l’evoluzione culturale occorre dunque una maggiore considerazione dell’ambiente, così come occorre una considerazione diversa della variazione. Le variazioni sono il risultato della relazione tra sviluppo individuale e dei gruppi sociali con l’ambiente circostante. Dunque la teoria darwiniana non è sufficiente a spiegare questo tipo di evoluzione.

Come ha scritto il professore di epidemiologia ambientale Paolo Vineis in Equivoci bioetici, edito nel 2006 da Codice Edizioni, “le quattro dimensioni cui le autrici si riferiscono mirano a sottolineare l’integrazione tra diversi livelli e l’impossibilità di ricondurre tutta l’evoluzione al livello di base che è quello delle mutazioni seguite da selezione”. Ciò che Eva Jablonka e Marion Lamb propongono è di vedere questi sistemi ereditari non come sistemi di copiatura dell’informazione o di esecuzione di programmi informatici, così come proposto da gran parte della biologia della Nuova Sintesi, ma come degli spartiti musicali che vengono suonati anche senza la presenza dello spartito e che possono subire variazioni che poi servono a riscrivere parte dello spartito (fuor di metafora lo spartito è il genoma). Allora una canzonetta eseguita leggendo le note dello spartito e trasmessa alla radio se fischiettata dall’ascoltatore qualche ora più tardi può subire variazioni, e se questa variazione avrà successo anche lo spartito potrà esser modificato per poi ritrovare una nuova melodia.

Indice

PARTE PRIMA

La prima dimensione

Le trasformazioni del darwinismo

Dai geni ai caratteri

La variazione genetica: cieca guidata o interpretativa?

PARTE SECONDA

Tre dimensioni in più

I sistemi ereditari epigenetici

I sistemi ereditari comportamentali

Il sistema ereditario simbolico

PARTE TERZA

Ricomporre il puzzle

Dimensioni che interagiscono: i geni e i sistemi epigenetici

Geni e comportamento, geni e linguaggio

Le nuove frontiere del lamarckismo: l’evoluzione dell’ipotesi ben fondata

Ultimo dialogo

NOTE

BIBLIOGRAFIA

INDICE ANALITICO

Le autrici

Eva Jablonka è docente presso il Cohn Institute for the History and Philosophy of Science and Ideas dell'Università di Tel Aviv.

Marion J. Lamb è stata professore ordinario al Birbeck College dell'università di Londra. Insieme hanno scritto diversi articoli e vari libri, tra cui Epigenetic Inheritance and Evolution: The Lamarckian Dimension (Oxoford University Press, 1995).