Introduzione: la spiegazione dei termini



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Piergiorgio Odifreddi ha messo in chiaro che «Pio XII non proibiva che l’evoluzionismo fosse “oggetto di ricerca e di discussione”, ma pretendeva che “questo deve essere fatto in tale modo che le ragioni delle due opinioni, la favorevole e la contraria, siano ponderate e giudicate con la necessaria serietà, moderazione e misura e purché tutti siano pronti a sottostare al giudizio della Chiesa” e si lamentava che, invece, “alcuni oltrepassano questa libertà di discussione, agendo come se [la teoria dell’evoluzione] fosse già dimostrata con totale certezza”.»39 Evidentemente, il Papa non sapeva (o fingeva di non sapere) che fin dal 1930, anno della pubblicazione del già ricordato saggio La teoria genetica della selezione naturale, di Ronald Fisher, aveva preso l’avvio la genetica evoluzionistica. Grazie a questo libro, l’intera comunità scientifica internazionale aveva riconosciuto la validità della teoria di Darwin e aveva iniziato a formulare modelli matematici, riuscendo finalmente a portare il problema evoluzionistico sul terreno dell’osservazione e dell’esperimento. Si era giunti, quindi, sulla base della concezione darwiniana e della genetica, alla “Teoria sintetica dell’evoluzione”.

Continua Odifreddi: «Quanto all’evoluzionismo, in fondo i titoli dei due capolavori di Darwin possono essere tradotti in La genesi delle specie e La genesi dell’uomo e anche qui ci sono assonanze generiche con la religione. Per esempio, il procedere della creazione dalle piante ai pesci, agli animali di terraferma all’uomo. Ma sono molto meno importanti delle divergenze specifiche: da “dettagli” come l’apparizione delle piante prima del Sole o degli uccelli prima dei rettili, ad aspetti fondamentali quali i ripetuti interventi divini, l’emergenza istantanea e indipendente delle varie specie e la divinità dell’uomo.»40 Infine: «Per quanto riguarda l’origine dell’uomo, il Papa spingeva i fedeli a intendere la favola del Genesi in senso letterale e non metaforico; posizione questa, incredibilmente, ribadita ancora oggi dal recente Catechismo (Compendio, 7, 75)» (in: Perché non possiamo dirci cristiani e men che mai cattolici, Longanesi, 2007).



Mentre l’Italia arrancava per recuperare il gap culturale con le potenze occidentali vincitrici della Seconda guerra mondiale, in queste ultime la valorizzazione della cultura scientifica era già in atto. Ciò era stato reso possibile dalla serie di grandi successi conseguiti nel campo della nuovissima branca della biologia, la biologia molecolare. Ricordiamo, per esempio, la scoperta della struttura del DNA, effettuata dallo statunitense James Watson41 e dal britannico Francis Crick42, presso l’Università di Cambridge, nel 1953. Ricordiamo anche le due importanti scoperte fatte nel 1957: la prima dallo stesso Crick, il quale ha proposto un possibile “dizionario” per il codice genetico, basato su “parole” (codoni) di tre “lettere” (basi azotate), a ognuna delle quali corrisponde un amminoacido; la seconda fatta dallo statunitense Marshall Nirenberg,43 il quale ha dimostrato che il codice genetico del batterio Escherichia coli è il medesimo della rana e del porcellino d’India: si tratta, cioè, di un codice universale e questo conferma la comune origine di tutte le specie viventi già prevista da Darwin. Ricordiamo anche le due importanti scoperte fatte nel 1958: la prima sempre da Crick e dal biologo sudafricano Sydney Brenner circa il “dogma centrale della biologia”, ovvero la scoperta che il flusso dell'informazione genetica nelle cellule procede dal DNA all'RNA e dal RNA alle proteine (l’eccezione dei retrovirus sarebbe venuta in seguito); la seconda fatta da Jaques Monod44 e François Jacob,45 entrambi dell’Istituto Pasteur di Parigi, i quali hanno dimostrato che nell’Escherichia coli la produzione degli enzimi che digeriscono il lattosio è regolata da molti geni, che costituiscono un circuito detto lac operon; quindi, non è soltanto il linguaggio di programmazione della vita a essere universale, ma lo è anche il suo sistema operativo, benché ogni organismo si differenzi per i suoi programmi individuali. Nel 1961, sempre Crick ha scoperto che il codice genetico è “degenerato e triplice”: infatti, se i codoni sono 64 e gli amminoacidi 20, è evidente che agli amminoacidi corrispondono più codoni; per la precisione, solo all’amminoacido glicina corrisponde un codone, mentre a tutti gli altri ne corrispondono almeno due, mentre a tre codoni non ne corrisponde nessuno (codoni di stop). Tra il 1961 e il 1966, Nirenberg e il tedesco Heinrich Mattaei46 sono riusciti gradualmente a determinare tutti i 64 codoni del codice genetico. Nel 1965, Jacques Monod, Jean-Pierre Changeux47 e lo statunitense Jeffries Wyman48 hanno scoperto che tra l’emoglobina dell’uomo e quella dello scimpanzé esistono solo sei amminoacidi49 differenti su 141, nelle catene alfa, e ventitré su 146, nelle catene beta.50 Adesso, finalmente si può capire come mai gli anticorpi umani reagiscano fortemente con le proteine del sangue umano, coagulandolo, mentre non reagiscono affatto con il sangue di altre specie animali, fatta eccezione per quello di scimpanzé, che coagulano debolmente; d’altra parte, gli anticorpi che reagiscono fortemente con il sangue di pollo reagiscono altrettanto bene con il sangue d’anatra. Si capisce anche perché un’importante proteina respiratoria umana, detta citocromo-c, differisca da quella della scimmia Rhesus51 per un solo amminoacido, mentre da quella del canguro per 10 amminoacidi, da quella del tonno per 21 amminoacidi e da quella del lievito di birra per 40 amminoacidi. E così via.

Grazie a questa e altre scoperte di biologia molecolare, è venuta fuori la moderna “sistematica filogenetica” o “sistematica cladistica”,52 che ha distrutto vecchie categorie sistematiche e ne ha create di nuove, basandosi più sullo studio dei geni che su quello delle ossa e dei denti. Tutto ciò merita un approfondimento. Sappiamo che ogni caratteristica anatomica deriva dall’espressione di uno o più geni del DNA. Gli organismi ereditano dai loro progenitori i propri geni e, dunque, le proprie caratteristiche fisiche. Le caratteristiche che si presentano simili in organismi diversi, perché sono state ereditate da un comune progenitore, sono dette “omologie”, mentre i loro geni si chiamano “geni omologhi”. Se animali diversi condividono una comune omologia, ne deduciamo che essi hanno avuto un progenitore comune, il quale possedeva anch’esso quell’omologia.

Per verificare le nostre ipotesi sui rapporti di parentela tra gli organismi, usiamo le omologie. Per esempio, le pecore e i gabbiani hanno in comune un’omologia (la disposizione delle ossa negli arti anteriori) che, invece, non è condivisa dai salmoni. Questo ci fa supporre che le pecore e i gabbiani siano imparentati tra di loro più strettamente che con i salmoni. Se vogliamo studiare un maggior numero di animali, dobbiamo trovare più omologie. Per esempio, se volessimo aggiungere all’esempio precedente i pipistrelli, come potremmo fare? Sappiamo che nei pipistrelli la disposizione delle ossa negli arti anteriori è la medesima che abbiamo visto nei gabbiani e nelle pecore; ma con quale di essi esiste la parentela più stretta? Per deciderlo abbiamo bisogno di trovare un’altra omologia che sia condivisa solo da due di questi animali. Le pecore e i pipistrelli sono entrambi ricoperti di pelo, mentre i gabbiani no. Ne deduciamo che le pecore e i pipistrelli sono più strettamente imparentati tra loro che con i gabbiani.

A volte, il riconoscimento delle omologie può essere difficile. Alcune strutture anatomiche si presentano simili perché svolgono una funzione analoga e non perché sono state ereditate da un progenitore comune. Eccovi due esempi. 1) Armadilli e testuggini sono entrambi protetti da corazze, ma formate da strutture diverse: nella testuggine, le coste sono parte integrante della corazza, mentre nell’armadillo sono completamente separate da questa. Le loro corazze, pertanto, si sono evolute indipendentemente e non costituiscono un’omologia. 2) L’uomo è fornito di gambe come la locusta, ma queste due strutture anatomiche sono completamente diverse. Nell’uomo, i muscoli stanno attaccati all’esterno dello scheletro, mentre nelle locuste sono attaccati all’interno dello scheletro. In entrambi i casi, queste somiglianze sono esempi di “analogie” funzionali e non possono essere utilizzate per stabilire rapporti di parentela.

Noi partiamo dal presupposto che quanto maggiori sono le omologie tra due specie, tanto più vicino nel tempo è vissuto il loro progenitore comune e, di conseguenza, tanto più stretti sono i loro rapporti di parentela. Quegli organismi tra i quali vi è uno stretto rapporto di parentela hanno in comune omologie che non sono condivise da nessun altro organismo, le cosiddette “omologie esclusive”. Per esempio, tutti i cetacei misticeti come la balenottera azzurra, le megattere, ecc. hanno in comune i caratteristici “fanoni” nella bocca. Nessun altro animale condivide con essi questa caratteristica: si tratta di un’omologia esclusiva dei cetacei misticeti. Il delfino ha una forma simile a quella del salmone ed entrambi sono forniti di “pinne”, ma il delfino ha un maggior numero di omologie in comune con lo scoiattolo, che non con il salmone. Perciò, è più semplice ipotizzare che la forma affusolata del corpo si sia evoluta due volte, anziché ipotizzare che siano state tutte le caratteristiche comuni al delfino e allo scoiattolo a evolversi due volte; quindi, riteniamo che il delfino abbia rapporti di parentela più stretti con lo scoiattolo. Quando ci troviamo di fronte a dati contrastanti, scegliamo sempre la spiegazione più semplice (“rasoio di Occam”)!

Possiamo rappresentare i rapporti di parentela tra gli organismi, costruendo un diagramma ramificato a cui diamo il nome di “cladogramma”. In un cladogramma, possiamo facilmente identificare i gruppi costituiti da tutti quegli organismi che condividono un progenitore comune. Chiamiamo questi gruppi con il nome di: “cladi” o “ramificazioni” o “raggruppamenti validi”. Ma non tutti i raggruppamenti familiari sono cladi. Per verificare se un raggruppamento è effettivamente un clade, dobbiamo controllare se questi organismi hanno in comune un’omologia, che non sia condivisa da nessun altro organismo, un’omologia esclusiva. I pesci, per esempio, non hanno in comune nessuna omologia esclusiva, quindi questo gruppo non include tutti i discendenti di un comune progenitore: in questo caso, non si tratta di un clade. Invece, gli uccelli, i coccodrilli, le lucertole, i serpenti, lo sfenodonte, le testuggini e i mammiferi hanno un’omologia comune a essi e a nessun altro animale, l’uovo amniotico, perciò formano un clade. In tutti questi animali, l’embrione è avvolto in una membrana, l’amnios, che contiene del liquido che impedisce la disidratazione dell’embrione. Tutti gli animali con un uovo amniotico sono detti “amnioti”. Se le uova vengono deposte nell’acqua di mare o dolce, non corrono certo il rischio di disidratarsi, perciò non hanno l’amnios.

Noi partiamo dal presupposto che, se animali estinti e animali viventi hanno in comune delle omologie che riguardano ossa e denti, con tutta probabilità ne hanno anche altre che riguardano le parti molli del corpo. Per quanto riguarda i dinosauri, i fossili ci mostrano che essi deponevano sul terreno uova rivestite da un guscio; tutti i vertebrati attuali che depongono uova sul terreno hanno un amnios, perciò è probabile che anche i dinosauri lo avessero. Ittiosauri e plesiosauri hanno in comune un certo numero di omologie con vari animali viventi forniti di amnios, quindi supponiamo che anch’essi avessero l’amnios. Sono stati ritrovati dei fossili d’ittiosauro con dei piccoli ancora all’interno del corpo della madre; quindi sappiamo che davano alla luce piccoli vivi. Questa è un’ulteriore indizio che avevano un amnios. Gli scienziati sono tuttora alla ricerca di nuovi elementi che permettano di stabilire quali siano i rapporti di parentela tra gli ittiosauri e i plesiosauri con tutti gli altri amnioti.

Invece, sono stati definiti tre nuovi cladi. 1) Se confrontiamo il cranio dei dinosauri, degli pterosauri e dei tecodonti con quello dei altri amnioti, ci accorgiamo che i primi tre avevano un’omologia in comune con gli uccelli fossili e i coccodrilli fossili: un’apertura davanti alle orbite oculari. Questa omologia è esclusiva degli uccelli, dei coccodrilli (gli uccelli e i coccodrilli viventi non hanno tale apertura; si pensa che il loro progenitore comune l’avesse, ma che poi l’abbia perduta), dei dinosauri, degli pterosauri e dei tecodonti e, quindi, noi pensiamo che essi abbiano avuto un progenitore in comune non condiviso da nessun altro animale. Formano, perciò, un clade che definiamo “arcosauri”. 2) All’interno dei dinosauri, poi, alcuni hanno un’omologia esclusiva, cioè un osso pre-dentario nella mandibola. Nessun altro arcosauro ha questa omologia, dunque questi dinosauri formano un clade detto “ornitischi”. 3) Tutti gli uccelli hanno un’omologia esclusiva e cioè la presenza di penne sulla pelle; inoltre, la maggior parte di essi hanno una seconda omologia esclusiva: un piccolo osso detto forcella, collegato allo sterno. Queste due omologie sono esclusive degli uccelli e, quindi, riteniamo che essi formino un clade.

Non conosciamo, invece, nessuna omologia esclusiva in comune a dinosauri e uccelli viventi. Achaeopteryx è l’uccello più antico che si conosca e risale a 150 milioni di anni fa. Sappiamo che è un uccello perché, sulla base dei resti fossili, possiamo stabilire che aveva una forcella ed era ricoperto di penne. Ma gli uccelli viventi hanno perso molte omologie comuni a tutti gli altri arcosauri. Per esempio, non hanno unghie sulle dita né denti nella bocca né ossa nella coda. Si pensa che abbiano perduto tali caratteristiche anatomiche, in quanto erano svantaggiose per volare. Essendosi evoluti indipendentemente dai dinosauri per milioni di anni, appare verosimile che abbiano potuto disfarsi di molte caratteristiche che condividevano con i dinosauri.

È tempo di ritornare al nostro excursus storico. Negli anni Sessanta, i tempi erano ormai maturi anche in Italia, sia per una Riforma della Scuola in senso democratico, sia per un profondo rinnovamento della cultura, che ridesse al sapere scientifico-tecnologico l’importanza che gli spetta. Nel 1964, l’epistemologo e matematico, nonché ex partigiano, Ludovico Geymonat,53 dell’Università statale di Milano, commentando il libro di Charles P. Snow Le due culture, scriveva: «Non è il caso di sottolineare, tanto la cosa risulta evidente, che una riforma del sistema educativo nel senso propugnato dallo Snow sia altrettanto urgente in Italia, quanto in Inghilterra. Possiamo aggiungere che, per riuscire veramente efficace, essa richiede nel nostro Paese un mutamento, forse, più radicale che in Inghilterra. E’ ben noto, infatti, che le nostre Istituzioni scolastiche si reggono su una tradizione filosofica che da secoli afferma, sia pure con notevoli varianti, l’assoluta separazione del “vero”sapere dal sapere tecnico-scientifico ed è, anzi, giunta a sostenere (con l’idealismo crociano) che l’attività scientifica non fa parte in alcun modo dell’attività conoscitiva.»



Gli anni Settanta hanno visto la nascita di un’importante variante della teoria di Darwin originaria, ovvero la “teoria degli equilibri punteggiati”, proposta nel 197154 dai paleontologi statunitensi Stephen J. Gould55 e Niles Eldredge.56 Darwin ipotizzava un'evoluzione graduale e lineare, perché ai suoi tempi erano stati rinvenuti ancora pochissimi fossili. Questa “teoria gradualista” è stata confermata da alcune specie fossili che, effettivamente, sembrano avere seguito un’evoluzione lenta e costante nell’arco di lunghi periodi di tempo (per esempio, i cavalli). Tuttavia, molte altre specie fossili compaiono improvvisamente in uno strato di roccia e si mantengono essenzialmente immutate attraverso diversi strati, fino a scomparire altrettanto improvvisamente. La spiegazione di Gould ed Eldredge è che, nei genomi degli individui della specie data, si accumulano svariate micro-mutazioni, le quali restano silenziose finché un cambiamento ambientale non le selezionerà come vantaggiose per la riproduzione dei singoli e la sopravvivenza della specie; ma, a quel punto, quest’ultima sarà diversa da quella di partenza. Questo è un meccanismo “saltatorio” molto diverso da quello di De Vries: qui restiamo interamente all’interno della teoria darwiniana e perciò, con buona pace degli antidarwinisti, la teoria degli equilibri punteggiati non rappresenta una contestazione del meccanismo della selezione naturale, per stessa ammissione dei due autori Gould ed Eldredge e merita un approfondimento.

Supponiamo che una specie sopravviva per 5.000.000 di anni, ma che la maggior parte delle micro-mutazioni abbia luogo durante i primi 50.000 anni della sua esistenza. Un periodo di tempo così breve potrebbe non lasciare traccia negli strati fossili, dando l’impressione che quella specie sia apparsa improvvisamente e sia vissuta senza subire modificazioni significative fino al momento della sua estinzione. Ma è, comunque, un periodo abbastanza lungo per consentire ai normali meccanismi evolutivi (selezione naturale e deriva genetica) d’accumulare significative differenze nell’insieme dei genomi di una popolazione, tali da innalzare una barriera riproduttiva e portare alla nascita di una nuova specie. Questo è vero soprattutto quando la popolazione interessata è di piccole dimensioni e si trova in un nuovo ambiente, geograficamente isolato rispetto a quello in cui vive il resto della specie originaria (“speciazione allopatrica”). La “speciazione per poliploidia”, che avviene nelle piante e anche in certi animali, è un altro esempio di “rapida” origine delle specie. Infatti, in un’indagine effettuata su 84 gruppi di piante e di animali, il tempo tra eventi di speciazione successivi è risultato in media di 6,5 milioni di anni e raramente è stato inferiore a 0,5 milioni di anni. Ciò conferma che il modello gradualista dell’evoluzione non è applicabile sempre. Ciò spiega gli scarsi ritrovamenti di “anelli di congiunzione” tra una specie e l'altra e smonta, così, un'altra classica critica dei creazionisti tra cui, per esempio, il paleontologo Roberto Fondi, dell’Università di Siena, e il biologo Giuseppe Sermonti, dell’Università di Perugia.






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