6 x 9 = 42

“Ho sempre detto che c’era qualcosa di fondamentalmente sbagliato nell’universo…” (Arthur Dent)

Archive for the ‘Evoluzionismo’ Category

L’Istinto che ci Distingue

Posted by scardax su giugno 4, 2010

Per il post di oggi, interessiamoci ad uno dei maggiori dibattiti scientifici dell’ultimo Secolo: potremmo intitolarlo “istinto contro apprendimento“. Ognuno ha la sua (confusa) opinione sull’argomento: si dice che l’uomo abbia superato gli istinti tipici del mondo animale grazie alla sua abilità di imparare dall’ambiente che lo circonda; oppure che l’uomo crede di poter imparare, ma è ancora guidato da soli istinti; o forse siamo 35% istinto e 65% apprendimento… E cosi’ via.

Ma questa opposizione è completamente senza senso ed irrazionale: istinto ed apprendimento non sono due concetti in lotta fra loro, anzi. Quando guardiamo da più vicino, capiamo che, in fondo, la capacità di apprendere non è altro che un ulteriore istinto dell’uomo! E’ questa una delle grandi scoperte scientifiche del Secolo: l’uomo non è un animale con meno istinti della media; quello che ci distingue, non sono altro che ulteriori istinti. Istinti che possiamo poi sviluppare o meno grazie alle influenza che riceviamo dal concepimento fino all’età adulta. Ma, nonostante tutto, istinti: la mente non è una favolosa “tabula rasa” su cui costruire una personalità; è una rampa di lancio, un meltin pot di potenzialità che alla lunga ci caratterizzano per quello che siamo e che diventiamo negli anni.

Nulla rende questo concetto più dell’esempio del linguaggio, lo stesso esempio che grazie al lavoro di Noam Chomsky diede il via a questa “rivoluzione” del nostro modo di vederci. Il linguaggio: quella stessa cosa che sembra renderci umani, l’essenza stessa di quella che è la nostra capacità di apprendere, quello che appare come il cuore del nostro pensiero. Il linguaggio, oggi sappiamo, è un istinto. L’istinto del linguaggio, per dirla con le parole di Steven Pinker. Esiste una sorta di “grammatica universale” all’interno della nostra mente, una serie di regole predefinite che sottostanno ad ogni lingua parlata su questo pianeta: quando un bambino impara la sua lingua madre, non fa altro che recepire una serie di particolarità di ciascun idioma (ad esempio, dove porre l’aggettivo rispetto ad un nome), ed assorbire un vocabolario. Il resto è fatto da dei moduli già tarati del nostro cervello.

A dirla oggi, sembra banale. Solo questo spiega l’incredibile facilità con cui impariamo la nostra lingua madre, nonostante una serie quasi paradossale di regole che nessuno ci spiega. Spiega anche perché la lesione di determinate aree del cervello possano distruggere la nostra capacità di parlare, cosi’ come la nostra capacità di capire quello che ci dicono. Sembra banale, ma non lo è.

Non siete convinti? Andiamo avanti con l’esempio pratico. Derek Bickerton studio’ un caso di lavoratori, fra loro stranieri, portati a lavorare nel diciannovesimo Secolo alle Hawaii. Come sempre succede in queste situazioni, per comunicare fra di loro essi svilupparono un linguaggio incredibilmente semplificato, con poca espressività ma notevole complicazione nel formare concetti: quello che viene oggi chiamato un pidgin. Nella generazione successiva, i bambini vennero esposti a questo pidgin, che interagendo con la grammatica universale a cui abbiamo accennato prima, si trasformo’ in un vero e proprio linguaggio, completo di desinenze, nuovi modi di formare frasi, incredibile versatilità: il creolo.

E questo si è ripetuto in numerosi casi, dalla Sierra Leone alla Papua Nuova Guinea. Non solo: si puo’ verificare anche tra comunità di sordi che comunicano con il linguaggio dei segni, che dalla sua rozza versione generalmente insegnata si tramuta in un linguaggio con tutti i crismi.

Nelle guerre di ideologie che verranno con la continua crescita della nostra comprensione della genetica, riflettere su questi temi diventa di un’importanza fondamentale. L’istinto comandato dai nostri geni è un potenziale: niente grammatica universale, niente linguaggio. Ma quanto la società può’ veramente influire su questi potenziali? Quanto conta la famiglia rispetto alla scuola, rispetto ai gruppi con i quali interagiamo continuamente?

Per approfondire maggiormente il tema dell’istinto del linguaggio, consiglio vivamente il libro del già citato Pinker dallo stesso nome: http://www.anobii.com/books/Listinto_del_linguaggio/9788804453505/013c70e06716726bb9/

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False Verità

Posted by scardax su settembre 24, 2009

Una persona usa in generale meno del 10% del proprio cervello.

Quante volte vi é capitato di sentire quest’affermazione dal sapore squisitamente vittoriano? Sembra la giustificazione di tutti i nostri mali e, insieme, la soluzione ad ogni problema, una promessa per un futuro infinitamente migliore (per non parlare di quanto utile risulta a tutti quei sedicenti pseudomaghi che promettono di farvi compiere il grande salto fin da ora).

In effetti, sarebbe una gran bella cosa, se fosse vera. Purtroppo é falsa. Totalmente, completamente falsa.

Provate a pensare: avete mai sentito di un’antilope che potrebbe quasi toccare il muro del suono, ed invece si accontenta di correre a poche decine di chilometri orari, facendosi raggiungere dal predatore di turno? O di una specie di pipistrelli che si schianta continuamente contro gli alberi perché il proprio sistema di ecolocazione, per qualche ragione misteriosa, funziona ad un quarto della propria capacità? Si dice spesso che “la Natura odia gli sprechi”, ed é decisamente vero: organi non più utilizzati spariscono, o vengono adibiti a nuove funzioni. Paradossalmente, se fosse vero che il nostro cervello funziona a ritmo tanto ridotto, la stessa teoria dell’evoluzione sarebbe falsa: quale pressione evolutiva potrebbe mai spingere una specie a sviluppare una capacità non usata, lungo un arco di centinaia, migliaia di generazioni?

Peraltro, la frase non solo é falsa, ma non ha neanche veramente significato: il cervello non é un organo monolitico, adibito ad un’onnicomprensiva funzione di “fornire intelligenza”. E’ invece un insieme di unità, e sottounità, ciascuna con le proprie specifiche competenze: riconoscimento di volti, visione del movimento, memoria a lungo termine di eventi, controllo, trasporto dati… Immaginate che io vi dica che il mio computer funziona solo al 20%: probabilmente starei dicendo che il processore non ha mai un carico eccessivo al 20%, ma non certo che posso sfruttare solo un quinto della memoria, che funziona un banco di ram su cinque, o che il disco rigido gira ad una velocità ridotta.

Che vuol dire usare solo il 10% del proprio cervello? Sfruttare solo un decimo della propria memoria? Del numero di interconnessioni possibili fra neuroni? Di rapidità di scarica? Tutto insieme? Ed allora, perché é sufficiente un minuscolo danno al cervello per ottenere patologie neurologiche fra le più variegate?

Vabbé, avete capito il ragionamento. Adesso, alla prossima occasione in cui incontrerete il sedicente acculturato di turno, potrete fare il vostro bel figurone in società.

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Il Richiamo (Pubblicitario) della Foresta

Posted by scardax su settembre 17, 2009

Noi umani andiamo incredibilmente fieri di quello che ci contraddistingue, o che crediamo ci contraddistingua. Cosi’, accanto alle misteriose affermazioni secondo cui il “naturale” é da associare al “giusto“, o quantomeno al “bello” (che porta ad altrettanti misteriosi ragionamenti secondo cui pomodori lasciati a crescere da soli sono più sani di pomodori trattati con prodotti testati in laboratorio), nel senso comune sono anche presenti numerosi richiami a come ci siamo “elevati” al di sopra del livello animale, “sorpassando” i nostri istinti, e via dicendo con un certo cumulo di banalità senza troppo fondamento.

Eppure, cosi’ come molte delle nostre trovate ingegneristiche sono state sperimentate, e perfezionate, dalla Natura molto tempo prima che noi le riscoprissimo (tanto per dirne due, il sistema di pompaggio idraulico e il controllo a retroazione), cosi’ anche molti comportamenti e modi di vivere che riterremmo esclusivamente nostri sono rintracciabili nel mondo animale. Questo é sicuramente vero per i nostri costumi sessuali (fra diverse specie di scimmie troviamo harem, monogamie, poligamie ed anche stili “liberi” come i mai troppo celebrati bonobo), ma anche per alcune particolarità più stravaganti, come – attenzione attenzione – le mode.

La moda é un sistema ben consolidato e compreso: tutto comincia quando un ceto alto di una qualche società decide di adottare un qualche simbolo distintivo (per mostrare il proprio benessere, in sostanza), quale ad esempio un particolare vestito. Subito, i ceti inferiori cominciano ad imitare questa tendenza, per fingere di essere a loro volta altamente benestanti, eleganti, e via dicendo. Chiaramente, dal momento in cui tutti quanti indossano quel particolare vestito, esso ha perso la sua funzione originaria, che era distinguere certe persone, e quindi viene rapidamente abbandonato: i cosiddetti “cicli” della moda, ben documentati e riconoscibili da chiunque di voi che leggete.

Un meccanismo simile, pero’, si ritrova anche presso le farfalle, molto note per i loro superbi colori che, fatto non troppo noto, servono per indicare la propria velenosità ai predatori (un po’ come i sonagli dell’omonimo serpente). Ogni tanto vengono alla luce farfalle che, pur essendo colorate, non sono velenose: esse non dispendono energie nella propria difesa, ma vengono evitate per riflesso dai predatori, prosperando alle spese delle farfalle originarie. Una volta diventate troppo numerose, esse vengono pero’ dilaniate dai predatori che si ‘accorgono’ che non sono più velenose, mentre l’unica maniera per le altre farfalle di salvarsi é di mutare colori. Esattamente il meccanismo della moda: persone che cercano di appropriarsi dei benefici derivanti da una particolare qualità di una certa classe, senza sostenere i suoi oneri, e che conseguentemente rendono inutile la qualità stessa.

In Natura troviamo anche un meccanismo simile alla nostra “pubblicità“, che per decenni ha fatto letteralmente impazzire i biologi: prendiamo l’esempio del Pavone. Se voi foste un progettista di animali, investireste forse cosi’ tante energie in una coda che, allo stesso tempo, li rende incredibilmente visibili ai predatori e ne rallenta i movimenti? Ovviamente no. E per quale ragione la selezione naturale ha preso questa strada?

La risposta, per quanto sconcertante, é che questi meccanismi vengono selezionati proprio perché si tratta di handicap: segni visibili di benessere, e quindi di ottimi geni, che vengono analizzati dalle femmine nella selezione del compagno, e che portano ad una competizione su code ancora maggiori (almeno finché non si raggiungono limiti fisici e/o energetici).

Non é forse lo stesso che porta all’acquisto di macchinoni sempre più grandi, ingombranti, costosi e fastidiosi da parcheggiare?

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Prendendo Ispirazione

Posted by scardax su dicembre 21, 2008

Prima di tutto, non sono sparito. Semplicemente, di questi tempi sto male un giorno si e gli altri due pure, quindi non é sempre facile mettersi davanti al pc ad aggiornare il blog. Per rimediare, oggi un post che farà felici un sacco di informatici (perché io nerd non lo dico) che passano di qua. Post che, per inciso, volevo pubblicare per festeggiare le 2000 visite, ma mi sono distratto trenta secondi ed abbiamo praticamente sorpassato le 2200. Ma quanti siete là fuori?

Qualche settimana fa, in A Ciascuno I Propri Sogni, avevamo visto molto rapidamente la distinzione fra problemi P, ovvero problemi che si sanno risolvere in un tempo polinomiale (e quindi accettabile), e problemi NP, ovvero per i quali non si conosce un algoritmo di risoluzione polinomiale, pero’ non avevamo avuto il tempo di vederne uno da vicino. Il fatto é che spesso si pensa che questi “problemi” siano cose tremendamente complesse anche solo da esporre, ma la verità é che spesso si tratta di problemi facilmente riconducibili alla vita reale: ad esempio, il celeberrimo “Problema del Commesso Viaggiatore” (o, per essere cool, the Traveling Salesman Problem). L’idea di base é molto semplice: abbiamo un certo numero di città connesse fra di loro da una rete di strade, ciascuna di una certa lunghezza (per gli esperti, o per chi mi segue dai primi post, un grafo pesato) e vorremmo scoprire il cammino più corto che ci permetta di visitare tutte le città (in modo da vedere il numero maggiore di clienti nel minor tempo possibile). Bene: un problema del genere é NP, ed in alcune sue versioni addirittura NP-COMPLETO.

La cosa divertente é che, in generale, l’unico metodo per trovare la soluzione migliore é anche il più semplice che si possa pensare: si prendono tutti i cammini possibili, e li si valuta uno per uno. Per comprendere l’inefficienza di un simile metodo, di solito si considera il caso in cui ogni città sia collegata ad ogni altra città: due rapidi calcoli ci mostrano che, considerando n città, dovremo passare in rassegna n! cammini (n fattoriale, ovvero n*(n-1)*(n-2)*…*1). Giocherellando un po’ con la calcolatrice si scopre quanto rapidamente crescono i cammini: per 100 città tutte connesse fra loro, abbiamo circa 10158 cammini. 101 città, e siamo già a 10160 (ovvero 100 volte tanti). Questi sono i casi peggiori, chiaramente, ma anche se non tutte le città sono connesse fra loro questi ordini di grandezza tendono a rimanere.

Questo é, praticamente, tutto quello che si puo’ dire su questo problema se cerchiamo la soluzione migliore. Ma (e finalmente entriamo nel vivo del post) cosa succederebbe se, al posto di quella migliore, cercassimo semplicemente un’ottima soluzione (ovvero, non il cammino migliore, ma qualcosa che ci vada vicino)? Ed ecco l’idea geniale: visto che sono due settimane che discutiamo solo di genetica, perché non ispirarci alla Natura per risolvere il problema? Perché non cercare di sfruttare il meccanismo della selezione naturale? Approfondiamo quest’idea: dobbiamo trovare una maniera di far evolvere una “popolazione” di possibili soluzioni in modo che le migliori sopravvivano meglio, in modo da ritrovarci, dopo qualche “generazione”, con le migliori soluzioni molto più numerose all’interno della popolazione.

Andiamo per piccoli passi: prima di tutto, come primo passo, bisogna trovare un modo di rappresentare l’informazione genetica. In questo caso é semplice: come sequenza di geni possiamo considerare una sequenza di città da visitare in un dato ordine. Ad esempio, supponendo di avere 6 città che identifichiamo con le lettere maiuscole da A ad F, un dato individuo potrebbe essere identificato dal genoma FCBADE. La nostra popolazione iniziale, quindi, sarà data da un certo numero di individui con un genoma completamente casuale. Chiaramente, non é detto che questo genoma identifichi un percorso che passi per tutte le città: potremmo avere, ad esempio, ACEBED, ovvero un percorso che passa due volte dalla città E e mai dalla F. Meglio tenerlo a mente.

Ora che abbiamo la popolazione iniziale, dobbiamo farla evolvere: ciclicamente, tutti gli individui, a coppie, danno vita ad uno o più figli, il cui corredo genetico, ad esempio, puo’ essere dato dall’unione dei corredi dei due genitori tramite un semplice meccanismo di crossing over (visto nel post precedente): le due sequenze di DNA si spezzano in un dato punto, e la prima parte del primo genitore si unisce alla seconda parte del secondo genitore, dando vita al figlio. Un punto essenziale da ricordarsi in questo passo é includere una qualche mutazione: ogni tanto alcuni figli hanno la possibilità di ricevere un genoma cambiato in un dato punto in maniera completamente casuale. Per concludere, poi, dobbiamo ricordarci di dare una sfoltita alla nostra popolazione (eventualmente partendo dai più anziani).

Il nostro “algoritmo genetico” (ed il nome ufficiale é proprio questo) é quasi completo: ci manca solo un modo per far si che gli individui che rappresentano le soluzioni migliori sopravvivano di più e facciano più figli. Ricordandoci che la selezione non opera direttamente sul genoma, ma sui suoi effetti a livello macroscopico, dobbiamo trovare un qualche indice che ci permetta di distinguere soluzioni buone da soluzioni cattive. In questo caso ne possiamo trovare addirittura due, e li dobbiamo usare insieme: il primo deve misurare la lunghezza del percorso identificato dal genoma, mentre il secondo la percentuale di città visitate (questo é semplice: facciamo il rapporto tra le città presenti nel DNA ed il numero totali di città). Ogni volta che deve nascere un figlio o morire un individuo, usiamo questi coefficienti per favorire quelli che preferiamo. In conclusione (e lo so che adorate queste due parole):

  1. Generiamo casualmente un certo numero di individui.
  2. Ciascuna coppia genera un figlio con una probabilità che dipende dai coefficienti di “adattabilità” visti prima (con mutazioni casuali).
  3. Gli individui più anziani hanno una probabilità di morire proporzionale agli stessi coefficienti.
  4. Si ritorna al punto 2.

E si va avanti per un certo numero di generazioni. La cosa sorprendente é che la soluzione trovata (la sequenza genetica più presente nella popolazione finale) sarà, in media, del 2/3% distante dalla soluzione migliore! A questo punto manca solo di implementare l’algoritmo in un vero linguaggio di programmazione. Ma non voglio fare tutto io. 😀

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Un Mondo Che Cambia

Posted by scardax su dicembre 12, 2008

Nell’ultimo post (L’Elica della Vita) abbiamo visto, in linea molto generale, come é organizzata l’informazione genetica all’interno del nostro corpo e quali effetti ha, ma molte domande sono rimaste aperte: come abbiamo ottenuto i nostri geni? E come si collega il DNA alla tanto chiacchierata teoria dell’evoluzione?

In realtà un piccolo accenno lo avevamo già dato: abbiamo detto che ciascuno di noi possiede un corredo genetico formato da 46 cromosomi, metà dei quali provenienti dal padre e metà dalla madre. Qui vale la pena di aprire una rapidissima parentesi: ciascuno dei due corredi di 23 cromosomi basterebbe, da solo, a formare l’intero individuo. In effetti, due porzioni di DNA che si trovano una su un cromosoma a paterno (ad esempio il quarto) e l’altra sullo stesso cromosoma a materno hanno gli stessi effetti a livello macroscopico: ad esempio, agiscono sul colore degli occhi o sulla lunghezza delle gambe: é la loro combinazione a dare il carattere fenotipico effettivamente risultante. I due cromosomi a del padre e della madre vengono detti omologhi, e le stesse porzioni di DNA di due cromosomi omologhi vengono dette alleli.

Detto questo, torniamo al problema della creazione del corredo genetico: se noi prendessimo i 23 cromosomi di una persona, li unissimo semplicemente ai 23 di un’altra persona e inserissimo il tutto all’interno del nucleo della prima cellula embrionale, otterremo, in generale, ben poca variabilità: avremmo dei figli molto simili ai genitori o, in alcuni casi, addirittura uguali! Per fortuna, in natura si sono sviluppate diverse tecniche per evitare questo, fra cui il crossing over e l’inversione.

Quest’ultima é la più semplice: durante l’unione, alcuni cromosomi si spezzano in un punto, uno dei due segmenti si inverte e quindi si riunisce all’altro segmento. Ad esempio, considerando un gene ATTCGT (A, T, C, G indicano i quattro diversi nucleotidi), puo’ capitare che questo si spezzi dopo la seconda Timina: ATT | CGT, che CGT diventi TGC e che quindi i due segmenti si riuniscano ottenendo ATTTGC.

Il crossing over, invece, é molto più frequente dell’inversione ma coinvolge due cromomi omologhi: questi si allineano, si spezzano in uno o più punti ed i vari pezzi si ricombinano fra loro. Ad esempio, considerando il gene paterno GTCTATAG e l’allele corrispondente materno CCCGTATG, puo’ succedere che questi si spezzino dopo la quinta base e il primo segmento paterno si unisca al secondo segmento materno, e viceversa: GTCTA | TAG + CCCGT | ATG –> GTCTAATG + CCCGTTAG.

Questi meccanismi, insieme, aumentano di molto la variabilità di gran parte dei nostri tratti: il colore degli occhi, ad esempio, o l’altezza media, ma non intaccano quasi per niente i tratti che, all’interno di una specie, sono fissi: il numero di dita delle mani, il numero di vertebre, la struttura degli occhi… Non permettono una vera e propria evoluzione! Fra l’altro, sono meccanismo molto complessi, che non potevano esistere agli albori della Vita, quando solo poche cellule riproduttive nuotavano nel brodo primordiale.

In effetti, gran parte dell’evoluzione viene da quelle che vengono dette “mutazioni“: casualmente, alcune porzioni di DNA possono mutare in modo del tutto casuale, stravolgendo parte del corredo genetico. Nonostante molto di queste mutazioni non abbiano quasi effetto a livello macroscopico, alcune possono dar vita a figli con una qualche caratteristica diversa dai genitori: un accenno di dito in più, un’iride più efficace, una gamba conformata meglio per la corsa (o l’esatto opposto in negativo: un occhio che ci vede peggio o gambe che corrono di meno).

Tutto questo messo assieme (ed un po’ di fantasia), ci fa capire perché le persone siano tutte cosi diverse fra loro e come, a partire da una popolazione di cellule più o meno uniformi milioni di anni fa si siano sviluppate specie di ogni genere, ma ancora non ci dice nulla sul perché ci debba essere, complessivamente, un’evoluzione: perché le specie di oggi siano cosi tremendamente più complesse di quelle di diverse centinaia di milioni di anni fa. Per capirlo, proviamo a seguire il destino di un’animale “mutante”: durante la sua formazione, un gene ha improvvisamente mutato, questo si é ripercosso sulla produzione di alcune proteine, e l’effetto complessivo é che l’animale si ritrova con delle gambe leggermente più lunghe rispetto al resto della sua specie, e quindi riesce a correre leggermente più veloce.

Le gambe più lunghe faranno si’ che, mediamente, l’animale mutato riesca a sopravvivere un po’ di più rispetto al resto della specie: quindi, sempre in media, avrà più figli. Ciascun figlio erediterà il 50% dei suoi geni: quindi c’é una grande probabilità che il gene mutato stesso si diffonda nella nuova generazione. Supponendo, ad esempio, che quattro figli lo acquisiscano, ciascuno di questi quattro avrà le gambe leggermente più lunghe e quindi (nuovamente, e sempre in media) correrà di più, sopravviverà di più, farà più figli e passerà di più i suoi geni. Morale: dopo molte generazioni, il gene mutato si sarà diffuso in quasi tutta la popolazione, e la specie sembrerà “migliore” rispetto a prima (no, in effetti sarà migliore). C’é anche una situazione speculare: se la mutazione fa accorciare le gambe, l’animale sopravviverà di meno, farà meno figli ed il gene mutato scomparirà in fretta. Questo é il meccanismo della selezione naturale.

Quindi, in definitiva: prendete qualche cellula autoreplicante iniziale, con la possibilità di piccole mutazioni fra un genitore ed un figlio. Fate passare MOLTO tempo, e cosa ottenete? Pesci, uccelli, leoni, tigri… ed i Leghisti. Nessuno é perfetto.

Adesso vi lascio che devo nuotare fino a casa.

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L’Elica Della Vita

Posted by scardax su dicembre 8, 2008

DNA: raramente un singolo argomento scientifico ha catalizzato intorno a sé tanto interesse, facendo vendere milioni di libri, provocando vere e proprie lotte senza esclusioni di colpi (raccontate in parte nel bestseller La Doppia Elica di James Watson), raccogliendo l’interesse di qualunque media e smuovendo fondi a ripetizione. Forse perché lo sentiamo cosi’ vicino al cuore della nostra stessa vita, o forse perché tocca argomenti chiave quali il libero arbitrio o il nostro scopo sulla Terra, é un dato di fatto che basta tirarlo in ballo in mezzo ad una discussione per ottenere l’interesse di chiunque vi stia attorno.

Ma cos’é? A che serve? E soprattutto, come fare a rendere l’argomento abbastanza semplice da intrigare anche la biondina che vi guarda con aria schifata dal lato della stanza? (domande elencate in ordine crescente di difficoltà)

La struttura del Dna é abbastanza nota: due lunghe serie di quattro nucleotidi (Guanina, Timina, Citosina, Adenina), unite assieme a formare una sorta di avvolgimento a doppia elica, e divise in sottounità chiamate cromosomi (nell’uomo ci sono 46 cromosomi, metà dei quali provenienti dal padre e metà dalla madre). L’insieme di tutti i cromosomi di un individuo viene detto Genoma, ed i cromosomi possono poi essere divisi (più arbitrariamente, pero’) in altre sottounità chiamate geni.

L’intero Genoma é contenuto all’interno del nucleo di ognuna delle nostre cellule (con l’esclusione delle cellule germinali, ovvero destinate alla riproduzione, che ne contengono metà), ma non tutto é “attivo” (altrimenti ogni cellula farebbe sostanzialmente le stesse cose): invece ogni cellula, a seconda della sua funzione, ha determinate porzioni di Dna “attive“. Ma cosa fa di preciso? Per capirlo, seguiamone il percorso all’interno di una cellula.

Le due serie di nucleotidi non sono unite a caso, ma con una regola ben precisa: una base di Adenina si puo’ unire solo ad una base di Timina, ed una base di Citosina solo ad una base di Guanina (e, chiaramente, viceversa). Questo permette una copia di una sequenza di Dna particolarmente rapida ed efficiente: l’elica si apre, e degli enzimi adibiti a quella funzione completano le due sequenze aggiungendo le basi corrispondenti (ci sono vari enzimi, ad esempio l’RNA polimerasi). In questo modo si ottengono due sequenze identiche: una resta all’interno del nucleo, una viene portata dall’RNA messaggero all’esterno, nel citoplasma. Qui si trovano delle “unità produttive” dette ribosomi: da un lato entra la sequenza di Rna, al suo interno viene “letta” e tradotta in una serie di amminoacidi, che si assemblano fra loro a formare una proteina che quindi si stacca ed esce dall’altro lato per andare a zonzo all’interno dell’organismo, dove catalizza diverse reazioni.

Prendete questo processo, moltiplicatelo per milioni di cellule, aggiungete qualche precauzione supplementare, ed il risultato siete… beh, voi.

Diamo un’occhiata più da vicino al processo di traduzione: una sequenza di tre nucleotidi identifica univocamente uno dei 20 (o 23, ancora non si sa bene) possibili amminoacidi (ci sono 64 possibili combinazioni di tre nucleotidi: molte sono ridondanti, altre identificano delle cose particolari). Unendo insieme tanti amminoacidi, questi formano una proteina, che a sua volta assume una determinata configurazione spaziale tridimensionale molto complicata: é proprio questa configurazione a permetterle di catalizzare una particolare reazione. Il “codice” che traduce da una terna di basi ad un amminoacido viene detto codice genetico, e si trova anch’esso all’interno del Dna! Alcune porzioni genetiche portano alla formazione di un tipo di Rna particolare, detto Rna Transfer, che si compone di un dato amminoacido e di un ‘attacco’ per la terna di basi che lo identifica. Tantissimi Rna Transfer di ogni genere vagano all’interno del citoplasma della cellula, e quando la sequenza di Rna passa all’interno del Ribosoma vengono utilizzate per il processo di traduzione.

(Nota interessante: anche la struttura dei ribosomi stessi si trova all’interno del Dna! In effetti questo é un sistema che si autoalimenta: una volta che abbiamo il genoma, ed un certo numero di Ribosomi ed Rna Transfer e Polimerasi, il processo di traduzione inizia e produce, fra l’altro, altri ribosomi ed altro Rna che gli permetteranno di continuare a svolgersi.)

Ricapitolando il tutto: il Dna codifica amminoacidi, gli amminoacidi formano proteine, le proteine fanno avvenire particolari reazioni chimiche, le reazioni producono (magari con altri passaggi intermedi) effetti che si vedono a livello macroscopico (messe tutte insieme, in effetti, fanno “funzionare” l’intero individuo). La sequenza di basi viene detto Genotipo, mentre il suo effetto a livello macroscopico viene detto Fenotipo.

Ma questo processo come si lega con l’Evoluzione? Come si evolve il Dna? La risposta la sapete già: aspettate il prossimo post! 😉

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Il Paradosso del Boeing

Posted by scardax su agosto 31, 2008

Per inaugurare questo nuovo blog, a tematiche più o meno scientifiche, mi piacerebbe condividere con voi un fatto abbastanza divertente. Esiste oggi una teoria scientifica chiamata NeoDarwinismo, che é quella che generalmente viene designata come Teoria Evoluzionista o Darwiniana, nonostante dal tempo di Darwin abbia fatto dei progressi straordinari. Attualmente, basandosi su solide basi matematiche e su un numero notevole di prove empiriche, é capace di spiegare senza troppi problemi la complessità della vita su questo pianeta, e lo fa, fra le altre cose, in maniera estremamente elegante e concreta. Permette di fare previsioni, resiste alle nuove prove che vengono alla luce ogni giorno… Insomma, una teoria veramente fantastica, al pari di molte altre grandi conquiste scientifiche.

Esiste pero’ una famiglia dell’Ordine dei Credenti, composta di persone che amano farsi chiamare Creazionisti e che, non apprezzando quello che la Teoria comporta, amerebbero che questa si dimostrasse falsa. Questi si dividono in due Generi (si noti che sto usando la terminologa zoologica giusto per fargli dispetto): da una parte quelli che possiamo chiamare semplicemente Struzzi, che nascondono la testa sotto la sabbia e fanno finta che i fatti che li circondano non esistano; dall’altra le Volpi, che avendo scoperto che é praticamente inutile fare a gara con gli Scienziati (che, mannaggia, hanno dalla loro parte le prove), hanno deciso di darsi al più facile tentativo di convincere tutte quelle persone che, in realtà, di Evoluzionismo non sanno praticamente niente. Le loro argomentazioni, tagliando e stringendo, si possono riassumere all’incirca cosi:

Questi *pfui* Biologi ci stanno dicendo che, se prendiamo vari pezzi di un aereo, e li lasciamo in un cantiere in balia del vento per molto tempo, prima o poi otterremo un Boeing. Un Boeing! Non vi fanno ridere?

Forse ho un po’ esagerato la caricatura, ma vi assicuro che le obiezioni suonano realmente cosi. Naturalmente sono sbagliate. Ma ecco la domanda interessante: per quale ragione sono sbagliate? Per il semplice fatto che, come ogni Teoria Scientifica, l’Evoluzione ha bisogno di alcuni prerequisiti per poter essere applicata. In pratica, prima di poter pensare in termini evolutivi, dobbiamo chiederci se:

  1. I vari pezzi dell’aereo lasciati nel cantiere si riproducono in maniera costante.
  2. I “figli” di questi pezzi sono simili ai “genitori” nelle caratteristiche, eccetto qualche occasionale mutazione.
  3. I pezzi hanno la possibilità di interagire fra loro (magari unendosi). E non venite a dirmi che c’é il vento.
  4. L’ambiente che li circonda tenderà a favorire quelle strutture con una propensione maggiore al volo a reazione (o, per essere più gentili, al volo in generale).

Chiaramente nessuna di queste ipotesi é soddisfatta, e quindi non possiamo controbattere il NeoDarwinismo con un simile esempio più o meno allo stesso modo in cui non possiamo dire che “le leggi del moto di Newton non spiegano il comportamento di una colonia di formiche, quindi sono false“.

Per concludere rapidamente la discussione, possiamo chiederci: cosa succederebbe se le ipotesi fossero vere? Più o meno questo: i pezzi iniziali si riprodurrebbero, e di tanto in tanto alcuni figli sarebbero leggermente diversi dal genitore. (ad esempio un’ala potrebbe avere un profilo leggermente affusolato, oppure un’elica avere quattro punte anziché tre). Poiché, per un fattore naturale, le parti con maggiori tendenze al volo si riprodurranno di più, in breve tempo diventeranno molto numerose nella popolazione, passando dall’essere un pezzo mutante all’essere la norma, mentre i pezzi meno adatti al volo (ad esempio le eliche a quattro punte che offrono troppa resistenza all’aria) tenderanno a sparire rapidamente. A questo punto il ciclo ricomincia, con successivi miglioramenti via via che le generazioni avanzano. E’ anche possibile che due pezzi (ad esempio un’ala ed un’elica) si leghino fra loro, e lo facciano in maniera talmente forte che presto non sarà più possibile capire che, in passato, erano due pezzi separati. E’ abbastanza chiaro che, se a questo processo lasciamo un tempo sufficientemente lungo (ad esempio due, tre miliardi di anni), non solo otterremmo un Boeing, ma anche altri aereomobili quali alianti o elicotteri!

A chi volesse approfondire meglio questi argomenti, non posso che consigliare i libri di Dawkins “Il Gene Egoista” e “L’Orologiaio Cieco“.

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