La reale natura del problema ‘neo-darwinismo’

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Alessandro Giuliani, primo ricercatore dell’ISS, espone in un’analisi chiara ed efficace la crisi del modello neo-darwinista.

 

 

Alessandro Giuliani

Mi piacerebbe riuscire a fare un po’ d’ordine in una materia che si presenta molto ingarbugliata, e cioè la natura dell’opposizione al neodarwinismo o, meglio, quali sono i problemi più gravi da un punto di vista scientifico che io noto in questo paradigma. Intanto vediamo di mettere tutte le carte in tavola …allora a io sono d’accordo con Leonardo da Vinci (solo su questo punto però, per il resto trovo il personaggio ambiguo e sgradevole e decisamente sopravvalutato come pittore) quando dice che la teoria ‘serve al nocchiero per entrare in porto’ in altre parole una teoria si giudica da quanto ci aiuta a far luce sui problemi che ci si pongono davanti, siano essi di natura pratica (costruzione di macchine , di medicine, di edifici..) che puramente conoscitivi. Questo è ancora più vero per un argomento come quello dell’evoluzione biologica che certo non ci consente di tornare indietro nel tempo a vedere come le cose siano andate veramente e che quindi più che una teoria falsificabile si presenta come ‘uno sfondo interpretativo generale’ che ci aiuti, da tante possibili soluzioni, a scegliere quella più adatta alla bisogna nei vari casi.


Dovremo quindi chiederci ‘in cosa il neodarwinismo ci aiuta, qui e ora, per avanzare nella conoscenza della biologia e, eventualmente nel curare o diagnosticare malattie o trovare rimedi a problemi come la conservazione dell’ambiente?’


La mia risposta è ‘non ci aiuta per niente, anzi si dimostra controproducente’ o, per usare il termine utilizzato dal premio Nobel per la fisica del 1998, Robert Laughlin proprio riferendosi al neodarwinismo esso è ormai ‘un’ anti-teoria’ (R.Laughlin ‘Un Universo Diverso’ Codice Editore). Per ‘anti-teoria’ Laughlin intende una teoria che , ormai diventata una tautologia (e quindi immodificabile per pura forza dei dati che vengono comunque re-immessi più o meno forzatamente all’interno del medesimo quadro interpretativo che ha ormai acquisito una tale flessibilità da poter accettare tutto e il contrario di tutto)  invece di essere proficua per lo sviluppo della conoscenza provocando economia interpretativa, si interpone ad ogni cambiamento di paradigma che consenta un reale avanzamento della nostra visione del mondo. Perché il neodarwinismo, che ha avuto degli innegabili meriti nei decenni passati, si trova ora ad essere di impaccio? Io credo che ciò derivi da una serie di limiti stilistici che lo rendono inadatto al tipo di problemi a cui ci troviamo di fronte di questi tempi, ecco i due limiti più evidenti:

  1. Il suo carattere continuo. Questo è il limite più grave, in un mondo biologico che, a tutti i livelli, ci appare ormai come fortemente discreto con poche ‘forme ottimali’ effettivamente presenti rispetto al numero transfinito di possibili alternative. Pochi esempi: a) solo 200 tipi di tessuti in tutti i metazoi, ciascuno con un profilo di espressione genica fortemente invariante laddove con 30000 geni che possono variare su 4 ordini di grandezza ci aspetteremmo uno spazio continuo, b) poco più di 1000 fold proteici a fronte di un numero potenzialmente infinito di forme, c) impossibilità di passare da un fold proteico all’altro con cambiamenti successivi di singoli residui (gran parte delle forme intermedie semplicemente sarebbero insolubili). Questo ci dice che abbiamo bisogno di una teoria discreta che abbia al suo interno un concetto di campo che permetta di valutare la ‘conformità energetica complessiva’ delle forme e non un processo continuo di piccoli aggiustamenti che esplora le alternative nel continuo, insomma i salti sono NECESSARI così come la stabilità degli attrattori (gran parte dei cambiamenti non dovrebbero avere conseguenze). Abbiamo insomma urgente bisogno di un quadro teorico generale in cui ‘le forme’ non siano solo degli epifenomeni di un mutare continuo ma qualcosa di REALE di dotato cioè di una sua giustificazione (energetica ?) in termini di ‘valori ammessi’ in uno spazio di riferimento multidimensionale. Non tutti i metabolismi sono possibili, non tutte le proteine sono solubili, non tutte le reti geniche di regolazione sono materialmente istanziabili. Cosa decide di questa ammissibilità siamo ancora ben lontani dal capirlo, di questi ‘campi’ abbiamo solo notizie fenomeniche, sappiamo però che esistono, e che strutturano in maniera molto efficiente lo ‘spazio a disposizione’ della variabilità biologica. Non a caso la letteratura scientifica più avveduta parla ormai di ‘evoluzione post-darwiniana)

(vedi: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bies.201100031/abstract;jsessionid=C74FEA7328AB32C69DC63195D8496A8F.d04t04?userIsAuthenticated=false&deniedAccessCustomisedMessage=

http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7194/abs/nature06965.html

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0958166906001194 )

  1. La sua indifferenza ai diversi ordini di organizzazione. Nel neodarwinismo il gioco si fa tutto a livello di cambiamenti genici ed ogni gene fa gioco a sé e noi sappiamo ormai che: a) i geni lavorano in reti fortemente integrate di co-espressione, b) malattie come il cancro che si pensavano avere origine a livello della singola cellula sono in realtà ‘malattie dei tessuti’ emergenti ad un livello di organizzazione completamente differente da quello regolato dalle singole mutazioni e piuttosto legato alle proprietà emergenti delle interazioni cellula-cellula, c)l’eredità epigenetica sembra essere di tipo Lamarckiano e consentirebbe una evoluzione molto più rapida ed efficiente del processo neodarwiniano, d) il metabolismo è guidato da reti proteiche organizzate attraverso effetto allosterico intermolecolare ed organizzazione ‘solid-state-like’ lungo le fibre del citoscheletro, poche speranze di miglioramento (ma anche di peggioramento) con mutazioni.

 

In altre parole è arrivato il momento in cui si comincia a delineare un possibile posizionamento della vita all’interno del mondo fisico in cui i vincoli posti dalla termodinamica del non-equilibrio, dall’ancora giovane ma promettente meccanica statistica delle reti e dalla dinamica non-lineare, se pur ancora in maniera largamente fenomenologia (ma non di meno passibile di analisi quantitativa) permettono di rendere ‘fisicamente plausibile la vita’ permettendo di superare lo sconcerto che molti di noi abbiamo avuto nei nostri anni universitari quando il professore di chimica ci dimostrava l’estrema rarità di urti coinvolgenti più di due specie molecolari in soluzione e il professore di biochimica , l’anno successivo ci presentava candidamente reazioni ordinate (ciclo di Krebs, biosintesi dei lipidi..) coinvolgenti dozzine di urti seriali che avvenivano in rigida ordinata sequenza.

Domini di coerenza dell’acqua, effetto tunnel, soglia di percolazione (si pensi a quegli animaletti come l’Artemia salina che hanno normalmente un ciclo vitale di settimane ma che possono rimanere in animazione sospesa essiccati per anni per poi ‘tornare a vivere’ appena la quantità d’acqua raggiunge una soglia che permette la ‘ripartenza del metabolismo’ con un meccanismo che i fisici chimano appunto a soglia di percolazione che ci parla di ancora misteriosi ma affascinanti ‘continui’ attraversanti differenti scale di organizzazione), sono termini che si stanno affacciando prepotentemente nella biologia e che presuppongono appunto un ‘Universo Diverso’ rispetto a quello dove si accomodava la sintesi neodarwiniana.

E’ un Universo organizzato e coerente in cui le variazioni evolutive, per sopravvivere devono essere canalizzate e coerenti, che ha molto poco a che spartire con i ‘geni’ come agenti intelligenti che agivano ognuno per suo conto e che indipendentemente venivano selezionati del racconto neodarwinista.

Continuare con la teoria neodarwiniana è a questo punto come cercare di entrare nel porto di Genova con la carta nautica relativa al porto di Napoli…una sciocchezza pericolosa, poi magari sicuramente nell’evoluzione il processo neodarwiniano di caso e necessità avrà avuto un ruolo, ma le conseguenze pratiche e conoscitive di questo ruolo sulla ‘scienza di tutti i giorni’ si sono esaurite da più di 50 anni, abbiamo bisogno di un’altra ‘narrazione’ che a me sembra di individuare nella teoria della complessità, intendendo con ciò una specie di ‘vulgata’ di termodinamica del non-equilibrio, meccanica statistica, dinamica non lineare, e teoria dei grafi che è ancora a livello fenomenologico (metafore buone per andare avanti) ma già sta dando dei frutti molto promettenti.

Svuotare la polemica dai dogmi, ammettere serenamente che l’evoluzione è sicuramente avvenuta ma che ancora non sappiamo in che modo e con che meccanismi e che se dobbiamo guardare in qualche direzione per capirlo è nella biologia di oggi e non in quella di un secolo e mezzo fa e che, soprattutto non possiamo permetterci di ‘cercare un gene per ogni cosa’ e così imporre una spiegazione fittizia a tutto è una sfida di importanza capitale.

 


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About Author

Alessandro Giuliani alessandro.giuliani@iss.it - Primo Ricercatore presso Istituto Superiore di Sanità, si occupa da venticinque anni di modellizzazione matematica e statistica dei sistemi biologici, è autore di circa 200 articoli su riviste peer-review in campi che vanno dalla chimica organica alla psicobiologia. Ha inventato, insieme al prof. Joseph Zbilut e al prof. Chuck Webber dell'Università di Chicago la tecnica non lineare di analisi dei segnali 'RQA' (Recurrence Quantification Analysis). Attualmente il suo interesse è particolarmente rivolto alla Systems Biology e in generale ai sistemi reticolari.

17 commenti

    • Ma se “Lamarck aveva ragione”, come ipotizzato nell’articolo da te segnalato, questo dovrebbe implicare che la “Sintesi moderna” è da abbandonare.
      Proprio come, affermato in questo importante intervento di Giuliani.

      O l’una o l’altra, o la sintesi moderna o l’epigenetica, non si può sostenere una cosa e il suo contrario.

      • Si..ma come scrivono Palmarini e Fodor,ai quali ultimamente sto facendo pubblicità involontariamente,(fra l’altro in risposta alla ‘bacchettata di mani che gli ha fatto il Pievani riportata nelle ultime edizioni di “Gli errori di Darwin”):

        [..]l’incomprensibile reticenza,nel voler,cioè in qualche modo salvare il neo-darwinismo,allargandolo fino a scoppiare,ma senza ammetterlo..

        Gli si può dare torto?

        Fra l’altro che l’epigenetica abbia un certo ruolo nei processi microevolutivi,insomma all’interno di una specie è documentato anche da diversi studi ed esempi.
        Sicuramente però non si può certo dire che in tal modo si possa spiegare la comparsa di nuova informazione,di nuove funzionalità necessarie a guidare la trasformazione di una specie in un’altra.

  1. Alessandro Giuliani on

    Bè quanto all’epigenetica l’ipotesi è affascinante ma ancora molto iniziale e da prendere con le molle. I dati sono molto poco riproducibili e il vero significato della ipermetilazione o ipometilazione (così come altre modifiche covalenti) degli istoni è ancora molto nebuloso. Ma se tutto fosse confermato avresti ragione tu, però qualcosa mi dice che questa fenomenologia sarebbe inglobata con un movimento ameboide del tipo ‘..non solo ma anche..’ , se il carrozzone serve solo di facciata non c’è motivo di non prender su anche qualche cosa di diverso per reggere tutto. Si fece qualcosa del genere con il sorgere del cosiddetto consociativismo nella politica italiana, voi comunisti non potete andare al governo per problemi di allenaza atlantica ? Poco male, dai, vi diamo cultura ed università e poi anche Rai3…voi però non scocciate (troppo) sugli appalti…il bello è che la coda ha pure funzionato per vari anni,ha lenito il conflitto sociale, ci ha resi più ricchi, ma anche più disillusi, confusi ed ignoranti, ora tutto sta per crollare e le magagne vengono al pettine..ma questo del neodarwinsimo doroteo è forse un pò troppo OT….

    • Il rischio che tutto e il contrario di tutto possa essere inglobato nella teoria neo-darwiniana, è tutt’altro che remoto, come ci ricorda M.Piattelli Palmarini:

      “Il disaccordo con Pigliucci e con l’ugualmente da me stimato filosofo della biologia italiano Telmo Pievani… consiste appunto nella loro (per me) incomprensibile reticenza, nel voler cioè, in qualche modo salvare il neo-darwinismo, allargandolo fino, mi sembra, a farlo scoppiare, ma senza ammetterlo”

      Da “Gli errori di Darwin”, pag. 232

  2. Alessandro Giuliani on

    …non solo guardate questo incredibile papocchio comparso sulle Nature Reviews in Genetics:

    http://www.nature.com/nrg/journal/v12/n7/abs/nrg3028.html?lang=en?WT.ec_id=NRG-201107

    ci si inzeppa dentro tutto, epigenetica, trasmissione culturale, educazione…però mantenendo un modello lineare: tanto all’educazione, tanto alla genetica, tanto all’epigenetica con dei segni + a legare i vari fattori.
    Non so se si tratta di una ingenuità sconfortante oppure di un tentativo disperato..o tutti e due. Il punto sembra essere: ci va bene tutto, basta che questo tutto siamo noi genetisti a decidere quale è….bleah e doppio bleah direi…ma perchè non si riesce a fare un discorso serio…

    • Enzo Pennetta on

      Dicono che chi contesta il neodarwinismo è come chi contestava il sistema copernicano difendendo il tolemaico, ma non si accorgono che in questo paragone i tolemaici sono loro.

      Infatti il neo-darwinismo con il suo voler “inzeppare” tutto dentro, somiglia sempre di più al sistema tolemaico che aggiungeva “epicicli”, “deferenti”, “equanti” ecc… pur di sopravvivere alle proprie contraddizioni.

      • Se la pianta è seccata,”percossa e inaridita” è inutile qualsiasi concime ,innaffiatura o altro,ne “il sol più la risveglia”.

        Ad ogni modo non so se avete visto sull’ultima discussione su un tuo articolo Alessandro su UCCR:

        http://www.uccronline.it/2012/04/14/cosa-centra-il-sequenziamento-del-genoma-del-gorilla-con-luomo/

        ancora si da credito a Haeckel:

        http://www.enzopennetta.it/wordpress/2011/11/cassano-vs-haeckel/

        http://www.enzopennetta.it/wordpress/2011/11/il-papa-le-staminali-e-levoluzione/

        http://i42.tinypic.com/jsyhi1.jpg

        Nell’edizione del 5 settembre 1997 della nota rivista scientifica Science, venne pubblicato un articolo che rivelava che i disegni degli embrioni di Haeckel furono il ​​frutto di un inganno. L’articolo, chiamato “Haeckel’s Embryos: Fraud Rediscovered”, affermava quanto:

        Citazione:L’impressione che essi [disegni di Haeckel] danno, che gli embrioni siano esattamente uguali, è sbagliata, dice Michael Richardson, un embriologo al St. George’s Hospital Medical School di Londra … Allora lui e i suoi colleghi hanno fatto il loro studio comparativo, riesaminando e fotografando gli embrioni approssimativamente corrispondenti per specie ed età con quelli che Haeckel disegnò. Ed ecco, gli embrioni “spesso apparivano sorprendentemente diversi”, riferisce Richardson nel numero di Agosto di Anatomia ed Embriologia.
        Elizabeth Pennisi, “Haeckel’s Embryos: Fraud Rediscovered,” Science, 5 September, 1997.

        Nell’emissione del 5 Settembre 1997, l’articolo rivela quindi che i disegni degli embrioni di Haeckel erano stati falsificati. L’articolo descriveva come gli embrioni erano in realtà molto differenti l’uno dall’altro. Le osservazioni degli ultimi anni hanno rivelato che gli embrioni di diverse specie non si assomigliano tra loro, come Haeckel aveva cercato di dimostrare. Le grandi differenze tra gli embrioni di mammifero, di rettile, e di pipistrello (http://i41.tinypic.com/35hkydw.jpg) sono un chiaro esempio di questo.

        http://i42.tinypic.com/24b69i1.jpg
        http://i39.tinypic.com/2d6mgrt.jpg

        “Corretto Leonetto. Tuttavia questa cosa non ha mancato di suscitare un certo dibattito. A conclusione del quale sulla stessa Science qualche anno dopo (Richardson MK, Hanken J, Selwood L, Wright GM, Richards RJ, Pieau C, Raynaud A (1998b) Haeckel, Embryos and Evolution. Science 280:983-985) si legge che benché Haeckel abbia dimostrato un eccesso di zelo pubblicando disegni non sufficientemente accurati (1866 – 1874) “on a fundamental level Haeckel was correct. All vertebrates develop a similar body plan”
        e su questa conclusione la comunità dei biologi sembra aver trovato un accordo.”

        Della serie negare l’evidenza…

        • Alessandro Giuliani on

          Bè la cosa più inquietante e che ancora si debba parlare di quattro disegnetti (non importa se veri o falsi a questo punto) dopo così tanto tempo, con lo sviluppo impetuoso dei metodi computerizzati di immagine ancora discuto su quattro disegnetti ? Capisco fossero degli inediti Caravaggeschi che dimostrassero infondata la diceria che Caravaggio non facesse disegni prepratori e neanche tracciasse i contorni sulla tela, ma quattro disegni di un naturalista di cento anni fa, e ci scrivono pure su Nature..’che sensazione di leggera follia..’ cantava Lucio Battisti tanti anni fa e il motivo mi ritorna in mente…

  3. Michele Forastiere on

    Come sempre, articolo bello e chiaro. Che dire? A molti scienziati, per lo più non italiani, pare evidente la necessità di riformare la Sintesi Moderna; la maggior parte si contenta dell’enfiagione continua e pervicace del vecchio paradigma, come suggerito dall’articolo su Nature Reviews in Genetics. Certo è che ci vuole coraggio per affrontare l’Invisible College: la pena minima consiste nel disprezzo e nell’esclusione dagli alti consessi. Mi viene in mente la teoria di Rupert Sheldrake sul campo morfico, che mi pare un interessante tentativo di superare gli schemi monodiani ormai sclerotizzati: sarà anche sbagliata, ma il povero Sheldrake propone esperimenti falsificatori per essa… che gente come Dawkins e istituzioni come la Royal Society si rifiutano anche solo di prendere in considerazione (basta leggere la pagina di Wikipedia in inglese – quella in italiano è penosamente poco informativa; ma del resto, cos’altro aspettarsi?).
    Un caro saluto!

  4. Matteo Dellanoce on

    Mi si permetta, da ignorante ( che ha avuto la benedizine di ascoltare il Prof. Giuliani più di una volta al DISF) di proporre una variazione al tema. Non di antiteoria parlerei ( una teoria di segno contrario) ma piuttosto di una distopia a fronte di una utopia … ma la distopia non è un ritorno al reale ( Thibon) quanto piuttosto una utopia di segno diverso ( Ayn Rand) … se si usa il termine (anti)teoria si validifica epistemologicamente quanto, a mio modestissimo ed ignorantissimo ( sono sociologo) modo di vedere, ha tutti i tratti dell’inventato ( cartesianamente cogitato) tranne che quelli del contemplato ( e quindi dell’epistemologicamente validato).
    Adesso mi prendo il mio votaccio sul libretto e mi rimetto a leggere gli stregoni edito da Jaka!
    Matteo Dellanoce
    PS grazie a tutti per i bellissimi interventi ma se ogni tanto foste un po’ meno criptici e non mi costrimgereste ad un corso accellerato da cepu per capire quanto scrivete sarebbe fantastico!
    PS (due) più che “ameboide “non solo ma anche”” visto che siamo caduti nel comunismo ( sempre vivo a mio modo di vedere) direi veltroniano “ma anche”!
    PS ( tre) Egregio prof. Giuliani se ha modo di incontrare Don Giuseppe Tanzella Nitti può salutarmeLo caldissimamente? Ne ho un ricordo bellissimo ( e sempre vivo) impresso nel cuore … avercene di Sacerdoti così … e scienziati come voi!

    • Alessandro Giuliani on

      Caro Matteo,
      grazie dei complimenti e di sicuro ti saluterò don Giuseppe, quanto al termine ‘anti-teoria’ lo usa Laughlin in maniera totalmente slegata dalle conseguenze sociali a cui tu giustamente accenni del darwinismo (ed infatti oltre al darwinismo inserisce molte altre idee scientifiche nel mazzo) , anti-teoria è qualcosa che rende più difficili le scoperte invece di renmderle più facili come dovrebbe fare una buona teoria.
      Ciao
      Alessandro