Proprietà emergenti dell’evoluzione dei geni: specie come attrattori nello spazio fenotipico

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Emergent properties

Una conferma alla teoria degli equilibri punteggiati: uno studio evidenzia come il gradualismo non sia il meccanismo che si attua in biologia.

 

Variazioni genetiche graduali si manifestano come salti che mettono in discussione le ipotesi di singole mutazioni selezionabili e propongono invece l’esistenza di attrattori.

 

 

 

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Proprietà emergenti dell’evoluzione dei geni:

specie come attrattori nello spazio fenotipico

 

Eli Reuveni

Mouse Biology Unit, European Molecular Biology Laboratory (EMBL) Monterotondo, Italy

 

Alessandro Giuliani

Istituto Superiore di Sanità, Environment and Health Department, Viale Regina Elena 299, 00161, Roma, Italy

 

(Traduzione di Alessandro Giuliani e JdM, testo originale all’indirizzo  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378437111006789)

 

Abstract

 

La questione di come il carattere discreto dei fenotipi emerga da una

distanza metrica genetica continua è l’argomento principale di due teorie evolutive contrastanti: gli equilibri punteggiati (evoluzione stabile interrotta da salti puntuali e discreti osservabili a livello fenotipico) e gradualismo filetico (evoluzione regolare e lineare con cambiamenti  fenotipici rilevanti corrispondenti all’accumulazione di un numero sufficiente di cambiamenti microscopici coerente con una relazione univoca tra distanza genetica distanza fenotipica).

Identificare un salto fenotipico a livello molecolare è fondamentale per sostenere il primo modello di evoluzione. Per questo scopo abbiamo utilizzato sequenze di DNA di ~ 1.300 geni da 6 popolazioni isolate di lieviti Saccharomyces Cerevisiae. Dimostreremo che mentre la misura della distanza genetica mostra un continuum tra distanza di lignaggio senza evidenze di stati discreti, lo spazio fenotipico presenta solo due  stati possibili (discreti) che possono essere associati con un salto del fenotipo della specie. Il fatto che tale salto si estenda per una gran porzione del genoma e segua da una distanza genetica continua è una prova del concetto che la relazione genotipo – fenotipo non è univoca e può avere importanti implicazioni nella ricerca  delle malattie legate a mutazioni genetiche. Abbiamo usato questa scoperta in analogia alle dinamiche ad attrattori multipli e mostrato che l’equilibrio punteggiato potrebbe essere spiegato nel quadro della  dinamica non lineare.

 

 

1. Introduzione

            La selezione naturale Darwiniana descrive l’adattamento come il fattore chiave per il successo della riproduzione, determinando così i due possibili destini di sopravvivenza ed estinzione [1]. Questa dinamica governa la progressiva variazione di traiettoria dell’evoluzione imponendo piccoli passi di adattamento verso il più vicino picco adattativo [2]. Quando si passa alla spiegazione della comparsa di nuove specie, questo processo di ottimizzazione generalmente continuo necessita di ulteriori specifiche [3]. L’emergere di una nuova specie si verifica comunemente dopo l’isolamento parziale o totale delle popolazioni dall’origine parentale comune (speciazione allopatrica, fig.1 ) [4]. Anche se il quadro allopatrico è ampiamente accettato, c’è ancora disaccordo per quanto riguarda il progresso evolutivo osservato a livello di fenotipo (quindi eventualmente all’emergere di una nuova specie). Possiamo distinguere due principali teorie contrastanti: (1) gradualismo filetico [2] – la cui dinamica comunemente accettata è stata sostenuta dal neo-darwinismo e implica un’ evoluzione graduale, all’interno di questo quadro la speciazione è un processo stazionario nel quale le mutazioni si aggregano linearmente nel tempo alla variazione fenotipica fino al raggiungimento di una incompatibilità cromosomica con conseguente interruzione del flusso dei geni (ne consegue la separazione di un comune spazio ottimizzato in due), (2)  equilibrio punteggiato – la stabilità fenotipica a lungo termine è dispersa a causa di rimodellamenti morfologici conseguenti al raggiungimento di un carico critico di mutazioni come evento chiave per la transizione [5,6]. L’assenza di evidenze di una dinamica evolutiva continua nei reperti fossili pone seri dubbi sulla teoria progressiva lineare ed è  sostenuta specialmente dai paleontologi.

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ψ – Processo evolutivo tra le popolazioni

φ – Processo evolutivo interno alle popolazioni

M – Processo evolutivo tra popolazioni mosaico

Fig.1 Il diagramma illustra tre popolazioni discostatesi dalla stessa specie X, Y e Z con barriera genetica (speciazione allopatrica). Ognuna delle popolazioni comprende individui (lettere minuscole) che sono liberi di scambiare materiale genetico. La diversità genetica tra le popolazioni (linea solida, ψ) è influenzata dalle diverse condizioni ambientali dovute ai cambiamenti delle nicchie ecologiche. La diversità genetica all’interno della stessa popolazione (linee tratteggiate, φ) è meno influenzata dal contesto. La popolazione mosaico (M) è stata creata da incroci artificiali casuali di individui tretti dalle popolazioni X, Y e Z e quindi la diversità genetica tra ceppi mosaico dovrebbe mostrare un segnale di variazione tra e all’interno delle diverse popolazioni (rispettivamente ψ e φ)

Il modello del gradualismo filetico potrebbe essere affrontato con un approccio sostanzialmente lineare, laddove  l’equilibrio punteggiato richiede un approccio non lineare. Inoltre, il secondo introduce l’esistenza di stati stabili preferenziali (vagamente corrispondenti agli stati fenotipici discreti) che si trovano nello spazio della fase multidimensionale dei caratteri fenotipici. L’idea di base che sta dietro l’equilibrio punteggiato è che il raggiungimento di un equilibrio implica una relativa stabilità, i fenotipi osservati sono insomma dei quasi-attrattori , stati relativamente ‘protetti’ da ulteriori cambiamenti in quanto occupanti un minimo locale di energia in termini fisici (o un massimo locale di adattamento nel linguaggio più usuale per i biologi). Ciò implica la necessità di pensare a una sorta di paesaggio fenotipico  ‘rugged’ cioè dotato di picchi e di valli corrispondenti a diversi contenuti energetici [7,8] in cui la specie o il fenotipo discreto sono un modello privilegiato (di minima energia).

            A differenza delle simulazioni computerizzate, cioè di modelli teorici che mirano a simulare la dinamica dell’evoluzione in situazioni naturali [9-12] o di modelli teorici atti a spiegare la ridotta diversità fenotipica osservata in natura [13-16], le recenti tecnologie di sequenziamento consentono di mappare le variazioni genetiche del DNA su scala di popolazione e di descrivere gli effetti delle dinamiche evolutive in termini di risultati sperimentali. Inoltre, l’enorme quantità di sequenze e genotipi disponibili aumenta la potenza statistica che può essere raggiunta,  consentendo una migliore comprensione della relazione tra il paesaggio genotipico (DNA) e fenotipico (proteine).

            La descrizione dello spazio fenotipico si basa nel nostro lavoro sulla degenerazione del codice genetico per suddividere le mutazioni come sinonime e non sinonime, essendo le sinonime quelle che mantengono la sequenza proteica corrispondente identica, il che le rende  meno esposte ai  vincoli selettivi. Le mutazioni non sinonime provocano invece  un cambiamento nella struttura primaria della proteina corrispondente e quindi sono più soggette all’adattamento perché hanno la possibilità di causare variazioni rilevanti in termini adattivi. Quando si confrontano diverse popolazioni possiamo assegnare, a qualsiasi gene codificante specifico, un indice chiamato ω pari al rapporto tra tassi di sostituzione non-sinonimi [17] e sinonimi (dS): ω = dN/dS [18-20]. Precedenti studi considerano il rapporto dN/dS come misura della rilevanza di una data proteina all’interno di uno scenario evolutivo [21]. Le proteine che esercitano un ruolo cruciale possiedono valori dN/dS più elevati rispetto ad altre con vincoli funzionali più rilassati. Dato che dN/dS è un descrittore statistico gene-centrico (ogni gene ha il suo specifico valore ω, quindi indirettamente immaginando che ogni gene ‘faccia gioco a sé’), una visione globale del rapporto  dN/dS inteso come profilo sull’intero genoma è un’immagine delle  correlazioni che insorgono dal fatto che i geni non lavorano in isolamento ma in reti. In altre parole lo stesso gene può avere in due organismi una rilevanza differente ( e quindi un diverso  valore ω) , perché lo stesso gene occupa una posizione differente all’interno della rete di espressione. Si tratta insomma di mettere al centro dell’analisi ciò che viene chiamato epistasi (le interazioni funzionali tra geni). Sintetizzando, l spazio fenotipico considerato in questo lavoro è il profilo dei valori ω sull’intero genoma che risulta essere una firma dell’invarianza delle reti di regolazione genica (stesso profilo = rilevanza invariata dei geni = reti di relazione conservate).

Pertanto il profilo genomico di dN/dS considerato nel suo complesso è una sorta di firma fenotipica (stato) in termini di reti di proteine interagenti, piuttosto che un proxy per il ruolo specifico di ciascuna proteina. Questo nuovo approccio permette la comparazione dei diversi profili fenotipici dN/dS con le corrispondenti distanze genetiche che si profilano tra e all’interno delle popolazioni, in maniera non dissimile a quanto accade nell’analisi comparativa dell’intero spazio di espressione genica negli studi basati sulla tecnica dei microarray.

            Il lievito, Saccharomyces Cerevisiae, è il modello eucariotico più studiato a livello molecolare. S. Cerevisiae include alcuni ceppi selvatici e mosaico (ceppi di laboratorio) provenienti da diverse regioni geografiche e solitamente risiede in popolazioni di grande dimensione che bilanciano l’effetto della deriva genetica casuale, vale a dire, la fluttuazione delle mutazioni dovute ad eventi casuali [22]. Laddove i ceppi selvatici sono esposti alle condizioni naturali e il loro background genetico è influenzato in gran parte dall’ambiente circostante, i ceppi di laboratorio emergono dagli incroci artificiali dei ceppi selvatici, subendo un ridotto effetto da parte dell’ambiente ( Fig. 1). Nonostante questo, i ceppi di laboratorio sono comunque specie chiave importanti in quanto danno modo di valutare la relativa importanza delle dinamiche evolutive all’interno della stessa e fra popolazioni differenti. Inoltre, gli incroci di ceppi mosaico danno luogo ad una progenie fertile senza alcuna evidenza di barriere genetiche, il che li rende un materiale molto duttile per gli studi evolutivi.

            Ci siamo basati sulle strutture di popolazione di S. Cerevisiae, e la corrispondente elevata disponibilità di dati di variazione del DNA, al fine di delineare un possibile modello che colleghi il carattere continuo della dinamica del genotipo con il carattere discreto dei cambiamenti fenotipici osservati così fornendo al concetto di specie una definizione fisicamente motivata  in termini di attrattore in uno spazio fenotipico multidimensionale. Crediamo che questa nuova visione aiuterà a riconciliare le questioni riguardanti la natura dei processi evolutivi.

 

2. Materiali e Metodi

2.1 Materiale di partenza

            Abbiamo utilizzato sequenze complete di DNA di S. Cerevisiae di recente pubblicazione, di cui 20 isolati selvatici (europei (10 ceppi), Malesia (3 ceppi), giapponese (3 ceppi), Nord America (2 ceppi), dell’Africa occidentale (2 ceppi)) e 17 ceppi di mosaico [23].

Al fine di valutare il livello di vincoli selettivi di ciascun gene, come prima cosa abbiamo  individuato per ogni gene tutti i possibili alleli in base alle informazioni SNP (Single Nucleotide Polymorphism) assegnate a ciascun ceppo. Abbiamo quindi analizzato  tutte le possibili combinazioni di coppie di alleli relativi  a ciascun ceppo utilizzando il programma yn00 nel pacchetto PAML e calcolato le statistiche dN/dS [24]. L’insieme di dati  finale contiene l’elenco completo dei singoli valori dN/dS per ogni gene e dei valori delle distanze genetiche (Ds) assegnate a ciascun gene.

2.2 Quadro teorico

            Il nostro modello descrive le dinamiche evolutive fra tre scenari gerarchici rispetto al tempo di divergenza delle popolazioni di lieviti (Fig. 2 per l’illustrazione) . Abbiamo anzitutto descritto le dinamiche evolutive dei ceppi di lieviti selvatici in due intervalli di tempo distinti corrispondenti alla loro divergenza relativa dall’antenato comune. Poniamo ψ come stato evolutivo tra ceppi di lievito di due popolazioni isolate, e φ come stato evolutivo di ceppi di lievito all’interno della stessa popolazione. Mentre gli individui non sono più in grado di scambiare materiale genetico e sperimentano diverse condizioni ecologiche causate dalla barriera geografica, gli individui  sono liberi di scambiare informazioni genetiche (popolazioni interfertili)  e sono in grado di condividere lo stesso ambiente di crescita. La distanza genetica tra popolazioni differenti è molto più elevata di quella all’interno della stessa popolazione (ψ » φ,), il confronto tra ceppi mosaico rappresenta una distanza genetica a metà strada tra ψ e φ . Chiamiamo questa ‘via intermedia’ come  m  così da poter considerare tre livelli crescenti di distanza genetica corrispondenti al confronto intra-popolazione, tra ibridi, e tra popolazioni (la distanza genetica si misura con l’usuale metodo della distanza di Nei e quindi del numero di differenze nelle sequenze del DNA), ci aspettiamo che la distanza genetica cresca nell’ordine come:  φ → m → ψ  e rappresenta quindi una transizione graduale tra i diversi stati i all’interno dello stesso paesaggio evolutivo. La struttura cromosomica unica dei ceppi mosaico ci permette di esplorare come miscele casuali di origini cromosomiche distinte possano dare origine  ad una forma genotipica e fenotipica stabile e servire come stadio intermedio in un continuum della traiettoria evolutiva. Dopo aver definito un set di tre traiettorie evolutive continue, abbiamo calcolato tutti i possibili confronti tra i ceppi di ogni stato evolutivo: φ , ψ e m per ogni gene, i, su N diversi geni, dove [(dN/dS)1; (dN/dS) 2 ; . . . ; (dN/dS )N] è un vettore di stato nello spazio fenotipico S e [d1S  d2S , . . . ; dNS] è un vettore di stato nello spazio genotipico. dN/dS (spazio S) e ds (spazio D) sono calcolati per ogni gene in modo indipendente. Poichè i nostri dati contengono un gran numero di ceppi di lievito (20 ceppi selvatici e 17 mosaico) un confronto incrociato di tutti i ceppi nell’elenco facilita l’osservazione dei piccoli cambiamenti tra i diversi vettori di stato e descrive una dinamica globale della traiettoria evolutiva tra tre stadi evolutivi. Questo permette il confronto delle traiettorie evolutive del paesaggio fenotipico e di quello  genotipico. In altre parole, se le distanze nello spazio S (fenotipico, distanze tra profili (dN/dS ) ) fossero state graduali e correlate con le corrispondenti distanze genetiche (spazio D)  il modello graduale neo-darwiniano sarebbe quello suggerito dai dati, al contrario se ciò non fosse accaduto  e le distanze fenotipiche avessero mostrato una struttura discreta con poche forme ammesse (configurazioni stabili di valori (dN/dS ) ) avremmo una indicazione verso il modello a quasi-attrattori e a equilibri punteggiati.

Inoltre, la preferenza di un profilo fenotipico specifico dovrebbe essere disaccoppiata dalla distanza genetica corrispondente, quindi le dinamiche di traiettoria evolutiva Sφ → Sm → Sψ dovrebbero essere disaccoppiate da Dφ → Dm → Dψ. La dimostrazione di tale mancanza di correlazione tra le traiettorie fenotipiche e genotipiche sarebbe la prima indicazione quantitativa sperimentale a supporto della dinamica dell’ equilibrio punteggiato dell’evoluzione.

3. Risultati

3.1 Dinamiche degli attrattori nel paesaggio fenotipico

            Abbiamo per prima cosa esaminato se i vettori di stato mosaico che popolano Dm siano esattamente situate tra Dφ e Dψ  (gradualità della distanza genetica) mentre i vettori di stato che popolano Sm mostrino una preferenza per Sφ o Sψ,(due attrattori per il fenotipo):  questa è una prima evidenza di discontinuità tra spazi genetici e fenotipici che è stata effettivamente dimostrata chiaramente (Fig. 2 per l’illustrazione ). Abbiamo calcolato i valori dN/dS per un sottoinsieme di N = 1235 geni con almeno 3 mutazioni, ed escluso geni con dS = 0 o dN = 0. A differenza degli studi basati su  singoli geni o gruppi funzionali, abbiamo ignorato i vincoli funzionali del singolo gene o dei gruppi funzionali e ci siamo concentrati sul flusso dinamico dell’insieme dei geni nello spazio a due stati in accordo con i vincoli evolutivi. Se il paesaggio fenotipico fosse influenzato da una dinamica simil-attrattiva (con specie che funzionano come attrattori, ogni specie definita da  un caratteristico profilo dN/dS ), dovremmo aspettarci un disaccoppiamento tra gli spazi genotipici (continui) e fenotipici (discreti). Le analisi della distribuzione cumulativa dello spazio a due stati rivela (vedi fig. A.1 in appendice) che, mentre la media dei vettori di stato in Dm mostra più o meno una distanza a metà strada tra Dφ (p = 0, K – S test) e Dψ ( p = 0,  K – S test), la media dei vettori di stato in Sm sono molto simili a Sψ  (p = 0,2 ,  K – S test ) rispetto a Sφ ( p = 0,  K – S test). Inoltre la figura 3 evidenzia che mentre la distanza genetica, D, è rappresentata da un continuo di valori  possibili con variazioni infinitesimali per i diversi confronti effettuati che illustrano un paesaggio ergodico, la firma fenotipica globale permette solo due possibili stati discreti. Questa prima prova solleva l’ipotesi di una discontinuità tra gli spazi genotipici e fenotipici. Così le metriche basate sul genotipo mostrano chiaramente che le comparazioni tra mosaico si trovano a metà strada tra i due estremi (specie parentali), mentre nel caso di confronti di spazi fenotipici questa condizione a metà strada non è accessibile, e i ceppi mosaico devono convergere verso uno dei possibili profili specifici delle due specie (Fig. 2 (a)). Insomma è come osservare una transizione di fase. la temperatura può variare gradualmente ma gli stati di aggregazione della materia (solido, liquido, aeriforme) sono discreti, così i ceppi mosaico hanno effettivamente una distanza genetica intermedia tra le due specie ma il loro fenotipo (profilo dei valori (dN/dS ) e quindi struttura delle rete di regolazione genica) non occupa una posizione parimenti intermedia ma deve ‘decidersi’ quale delle due configurazioni stabili seguire.

 Emergent properties2

            Fig. 2 – Mappa genotipo-fenotipo Aspettativa teorica di (a) equilibri punteggiati e (b) gradualismo filetico. Mentre il modello del gradualismo filetico implica  che sia S sia D siano paesaggi ergodici con accessibilità equiprobabile ai vettori di stato, l’equilibrio punteggiato conserva un paesaggio ergodico di D, ma per contro mostra una vasta canalizzazione S con  due soli possibili profili fenotipici. Mentre i vettori di stato mosaico (linee tratteggiate) evidenziano una distanza a metà strada tra genetica tra gli stati evolutivi di φ e ψ, il suo profilo fenotipico potrebbe essere canalizzata solo in un profilo accessibile.

                                              Emergent properties3

Fig 3 – Comportamento tipo-attrattore nel paesaggio fenotipico. Ogni linea continua rappresenta un vettore di stato di dN/dS o valori dS per 1.235 geni del lievito equivalente i quali mostrano una traiettoria evolutiva negli stati φ, m e ψ. (a) La comparazione dei ceppi mosaico (m, linea blu) mostra una distanza genetica intermediata tra φ (linea nera) e ψ (linee rosse) conseguente alla riproduzione storica di lievito isolati. Appare evidente che la transizione della traiettoria evolutiva è regolare tra i tre stati evolutivi (Dφ Dm Dψ). (b) In contrasto con la distanza genetica, il profilo fenotipico del mosaico mostra solo una soluzione fenotipica rispetto alla distanza intermedia prevista. Questa discontinuità nel profilo fenotipico che va di pari passo con il carattere lineare della distanza genetica è una prima indicazione di una possibile natura discreta dell’evoluzione.

3.2 Implicazioni della differenza di  nicchie ecologiche nell’auto-organizzazione dei geni

            I geni e le proteine sono integrati in reti relazionali complesse, pertanto ambienti differenti dovrebbero lasciare diverse tracce evolutive sulle proteine durante tutto il processo di evoluzione a partire da modificazioni della topologia della rete. Se le mutazioni non-sinonime riflettono i cambiamenti che le proteine sperimentano nel corso dell’evoluzione e queste proteine lavorano in rete , la quale rete è quindi il ‘fenotipo’ esposto ai processi di adattamento , la distribuzione ‘globale’ dei valori dN/dS dovrebbe essere fortemente correlata tra popolazioni appartenenti alla stessa nicchia ecologica e differire per popolazioni provenienti da diverse nicchie ecologiche.Se invece il ruolo funzionale specifico di un gene non dipende dalla sua posizione nella rete ma è qualcosa di legato alla sua specifica funzione (modello geocentrico)il profilo dN/dS  non dovrebbe dipendere dalle nicchie ecologiche delle popolazioni a confronto ma solo , appunto, dal gene specifico con valori alti per geni relativamente poco ‘rilevanti’ ai fini evolutivi e valori bassi per geni sottoposti a una selezione più intensa.  D’altro canto la relazione lineare tra il rapporto dN/dS di grandi insiemi di geni tra ceppi differenti è una buona indicazione della stabilità funzionale del sistema. Questo può tradursi in una relazione non-lineare nella distribuzione del rapporto dN/dS tra popolazioni differenziatesi in termini di nicchia occupata e una stretta correlazione nel secondo, derivante da un ruolo invariante assegnato a ciascun gene.

 Emergent properties4

            Fig. 4 – Esempio di una transizione nella correlazione di Pearson dN/dS tra 400 geni. (a) La correlazione lineare si ottiene quando dn / dS viene esaminato tra ceppi diversi della stessa popolazione (r = 0,8) (E = europeo, M = malese, N = nord americano). (b) Rapporti dN/dS non correlati (r = 0.5) tra le popolazioni differenziate mostrano che l’intera rete di geni cambia a livello globale. La brusca transizione nei coefficienti di correlazione implica una auto-organizzazione dei geni in risposta a perturbazioni ambientali. L’invarianza lineare di dN/dS all’interno della stessa popolazione è l’immagine sotto l’aspetto di proprietà tipo-attrattore delle specie.

            Abbiamo controllato se i paesaggi fenotipici e genotipici mostrano un comportamento diverso quando viene preso in considerazione il coefficiente di correlazione di  Pearson tra i valori dN/dS di diversi geni campionati. Al fine di ottenere un quadro completo di tutti i possibili geni e ceppi abbiamo utilizzato analisi iterate per ogni terna di ceppi di ogni stato evolutivo: φ, ψ e m e misurato il coefficiente di correlazione per ogni terna. In questo modo ogni stato evolutivo è rappresentato da un vettore di stato [r (dN/dSN1 , r(dN/dSN)2; . . . r (dN/dSn)R]dove r (dN/dSN)  è il coefficiente di correlazione di Pearson tra geni N per ogni terna e R è il numero di coefficienti calcolati nel vettore di stato. Questo metodo ci permette di controllare la variabilità dei coefficienti di correlazione in dN/dS, in φ, m e ψ. Ad esempio: la fig.1 illustra tre popolazioni allopatriche, X ,Y, Z. Se la dinamica dell’evoluzione del gene può essere tracciata da cambiamenti in dN/dS, allora possiamo confrontare il coefficiente di correlazione di dN/dS tra la terna di ceppi all’interno della stessa popolazione, {x1 , x2, x3} con la correlazione esistente tra popolazioni differenti {x1, y1, z1}. Elevati coefficienti di correlazione tra profili genomici dN/dS implicano un ruolo invariante dei geni ed una sostanziale stabilità del profilo fenotipico in conseguenza all’azione di ordinamento delle specie che funge da ‘attrattore’ (il particolare profilo dN/ds corrisponde cioè a una configurazione di minima energia corrispondente alla specie stabile)  e che quindi mantiene costante il ruolo funzionale di ciascun gene. Per contro, bassi coefficienti di correlazione indicano un cambiamento nel ruolo funzionale dei differenti geni  e quindi un rimodellamento della rete di relazione tra geni.

Vale la pena notare che qui adoperiamo i termini stabile ed invariante in modo sostanzialmente metaforico, in senso stretto un attrattore corrisponde a una zona specifica dello spazio delle fasi in cui il sistema ritorna dopo una perturbazione non troppo forte, la larghezza del bacino di attrazione dell’ attrattore (la regione dello spazio delle fasi da cui il sistema, in seguito alla scomparsa dei transienti, torna all’attrattore stesso) è una misura della sua stabilità. Non possiamo giudicare l’effetto di una perturbazione sulla dinamica di popolazione e di specie poichè queste perturbazioni si verificano nel corso di un tempo troppo lungo per essere apprezzate sperimentalmente, cosicchè deduciamo questo tipo di dinamiche dagli effetti su ciò che possiamo (staticamente) osservare. Quindi la presenza di stati preferenziali corrispondenti a un profilo invariante di valori di dN/dS, che producono una forte correlazione tra due popolazioni della stessa specie, può essere considerato come la conseguenza dell’esistenza di uno stato stabile (attrattore) in cui ogni gene mantiene il suo caratteristico valore di dN/dS che, essendo a sua volta dipendente dal ruolo fenotipico specifico svolto da tale gene, rivela una sostanziale stabilità fenotipica.

            La variabilità osservata nel coefficiente di correlazione fra le tre (intra-popolazione, ibridi, inter-poplazioni)  traiettorie evolutive è importante per comprendere come la barriera genetica e la migrazione della popolazione verso ambienti diversi possano operare a livello dell’intero genoma in modo dinamico. I nostri risultati mostrano una relazione lineare in dN/dS tra i ceppi dalla stessa popolazione (r mediana ≈ 0.8 , 4970 confronti di terne), questo è previsto dall’ immobilità naturale della popolazione di lieviti e dall’abilità di scambiare liberamente materiale genetico. In tal caso si suppone che la topologia della rete è relativamente stabile con piccole perturbazioni dall’ambiente e una prova concettuale del fatto che la specie si comporta come uno stato attrattore che mantiene invariato il  valore dN/dS specifico del gene  (Fig. 4). In contrasto con la correlazione lineare tra i ceppi nel set di popolazione, i coefficienti di correlazione medi scendono in modo significativo tra i ceppi di diverse popolazioni (mediana r = 0.45, 4950 confronti tra terne). Le variazioni estreme dei valori di dN/dS relativi agli stessi geni potrebbero essere spiegate con l’adattamento dinamico e rapido dei geni ai nuovi ambienti e dalla plasticità della rete di regolazione dei geni, tale che lo stesso gene si trova a  svolgere un ruolo diverso in due specie differenti. Di notevole interesse ed in linea con la nostra osservazione precedente, vediamo che il confronto tra i ceppi mosaico mostra altresì una correlazione relativamente bassa (median r = 0.51, 7140 confronti tra terne). Questi risultati supportano la nostra precedente osservazione della presenza di un attrattore dinamico dello spazio fenotipico. In altre parole i confronti fenotipici non consentono un gradiente continuo di differenze come nel caso di distanze genetiche, essendo attratti solo da specifiche soluzioni accessibili per profilo fenotipico generale (Fig. 5 per l’illustrazione).

 Emergent properties5

            Fig 5 – L’illustrazione rappresenta schematicamente un ipotetico attrattore nello spazio fenotipico. (a) L’evoluzione discreta del profilo fenotipico rispetto all’evoluzione lineare della distanza genetica nei due paesaggi (S,D) suggerisce una stabilità temporale del regime attrattivo (stati I, III) fino a brevi periodi di instabilità durante l’approccio al prossimo attrattore (stato II) . Durante il periodo in cui una traiettoria (frecce solide) visita l’attrattore,  le mutazioni continuano ad accumularsi linearmente nel tempo (le frecce tratteggiate sono scalate per dimostrare che il momento della transizione di stato è molto più breve rispetto ai periodi dell’attrattore). Ci si aspetta che i vettori di stato degli individui della stessa popolazione (Sφ) mostrino una relazione lineare tra i diversi geni e una relazione non lineare tra individui di popolazioni divergenti (Sψ). (b) Sosteniamo che il paesaggio genotipico, D, non è influenzato da una dinamica attrattiva (paesaggio ergodico) se il profilo fenotipico dei mosaici (M) è attratto da un solo possibile profilo fenotipico (attrattore), anche se la distanza genetica è più o meno a metà strada tra Dψ e Dφ (freccia tratteggiata). Le due immagini (a, b) rappresentano uno schizzo del modello dell’equilibrio punteggiato che è caratterizzato da una discontinuità tra la distanza genetica e i profili fenotipici e che potrebbero essere spiegati nel quadro di sistemi dinamici non lineari.

4. Discussione

In questo lavoro, per la prima volta, si studia l’ evoluzione del genoma effettuando un confronto tra il genotipo e il fenotipo di popolazioni allopatriche delle specie S. Cerevisiae tenendo conto dei dati globali di variazione del DNA come segno distintivo delle dinamiche evolutive. Abbiamo dimostrato che una distribuzione ampia e continua delle distanze genetiche va insieme alla  presenza di pochi attrattori discreti nello spazio dei profili fenotipici. Questa osservazione ci aiuta a conciliare due teorie evolutive contrapposte: gradualismo filetico ed equilibri punteggiati: il gradualismo vale solo a livello di distanze genetiche mentre il fenotipo varia a salti quando il sistema arriva ad una soluzione stabile in termini di relazione tra geni. La discontinuità tra lo spazio genotipico e fenotipico ci permette di interpretare la speciazione come la comparsa di  discontinuità fenotipiche derivanti da uno spazio continuo del genotipo. Abbiamo dimostrato che, mentre il paesaggio genotipico presenta uno spazio continuo uniforme, quello fenotipico mostra un paesaggio rugoso di valli e pianure  che induce una dinamica di tipo attrattivo.

Il fatto che il  fenotipo dei mosaico è attratto da uno solo dei vettori di stato corrispondenti alle specie parentali mentre la sua configurazione genotipica è a metà strada tra le due, è una prova concettuale dell’esistenza di fenotipi discreti a livello dell’intero genoma con una sostanziale assenza di fenotipi globali (rete di interazione tra geni, non singoli geni che chiaramente mostrano fenotipi intermedi locali) intermedi  I risultati ottenuti mostrano chiaramente la presenza di profili preferiti di organizzazione fenotipica (come rispecchiato dall’ invarianza lineare dei profili di dN/dS all’interno delle specie) plasmando le possibili conseguenze fenotipiche delle variazioni del genotipo.

            Questi risultati forniscono la prima intuizione molecolare nelle dinamiche evolutive e supportano l’evidenza del verificarsi dell’ equilibrio punteggiato a livello molecolare. In primo luogo, il ruolo invariante della funzione del gene, osservato dalla correlazione relativamente elevata di dN/dS, mostra che il profilo fenotipico è relativamente stabile per un certo periodo dell’evoluzione che è in analogia ad uno stato attrattore stabile o ad una stasi con piccole variazioni fenotipiche. In secondo luogo, il decadimento verso una bassa correlazione dN/dS tra popolazioni potrebbe essere in analogia ad una transizione o salto di stato nel profilo fenotipico mentre il suo approccio al successivo stato stabile (la popolazione sorella) porta nuovamente il profilo verso un nuovo stato fenotipico invariante (una nuova specie). Il fatto che il profilo fenotipico dei ceppi mosaico non possa occupare stati intermedi (pur avendo distanze genetiche intermedie) supporta ulteriormente il modello proposto di specie come stati attrattori.

 Tuttavia ci sono ancora alcune domande che devono essere affrontate. Le  popolazioni di lieviti presentate nel documento non mostrano alcuna barriera riproduttiva [25] e quindi la transizione di stato non presenta eventi di speciazione. Assumiamo pertanto che questo salto nel profilo fenotipico rappresenti una forma di auto-organizzazione dei geni che è richiesta per l’adattamento alle nuove nicchie ecologiche. Tale auto-organizzazione dei geni implica dei cambiamenti nell’architettura genetica (o la topologia di rete)  necessari per mantenere stabilità funzionale.

            Proprietà emergenti sono spesso osservate in molti campi biologici [13-17] e nel lavoro  di Borenstein e Krakauer [13] si fornisce , in ambito puramente simulativi, un modello di relazione genotipo-fenotipo del tipo molti-a-uno analoga a quella che noi troviamo nei lieviti a partire da dati sperimentali. Huang e collaboratori [26] hanno trovato un comportamento di tipo attrattore nel destino delle cellule prendendo in considerazione la traiettoria di espressione genica innescata da due induttori diversi. Il vettore di stato, S (t), è stato usato per descrivere lo stato della rete regolatrice dei geni al tempo t utilizzando il profilo di espressione dei geni: lo stesso tipo cellulare era corrispondente ad un attrattore nello spazio delle fasi multidimensionale delle espressioni geniche. Questo risultato spiega come mai i tipi cellulari siano solo attorno a 200 a fronte di circa 30000 geni ognuno variabile su quattro ordini di grandezza che, nel caso di una struttura di regolazione continua porterebbe a un numero transfinito di profili e non certo solo a due centinaia [27,28]

Analogamente altri scienziati hanno riscontrato un’occorrenza di un discreto numero di ripiegamenti di proteine (folds) che rendono ragione nello spazio delle configurazioni ammesse di una variabilità continua delle sequenze proteiche  [29]. Nel caso delle proteine questa drastica riduzione delle configurazioni ammesse deriva direttamente dai vincoli energetici che modellano le dinamiche del ripiegamento proteico. Il nostro studio, per la prima volta, fornisce indizi di una differente forma di drastica discretizzazione biologica derivante da un panorama energetico ancora sconosciuto ma che ha vincolato lo sviluppo evolutivo canalizzandolo verso forme ‘fisicamente ammesse’. Questo tipo di evoluzione è in linea con i principi fondamentali della teoria dell’equilibrio punteggiato sostenuta dai paleontologi.

            Siamo ancora molto lontani dall’avere una conoscenza delle correlazioni tra geni che limitano lo spazio di dN/dS dando così origine a profili riconoscibili per le popolazioni che sperimentano lo stesso ambiente anche in presenza di una variazione genetica non vincolata. Tuttavia la scoperta di tali vincoli potrebbe essere importante per rendere ragione della crescente evidenza  di vincoli fenotipici sull’evoluzione [30,31].

 Emergent properties6

Fig. A.1 – Confronto di specie incrociato dei vettori di stato medi. La figura mostra che la distanza genetica media ds dei ceppi mosaico è esattamente a metà tra φ e ψ per tutte le possibili combinazioni (a), sebbene il loro pattern fenotipico mostri una significativa somiglianza alla curva fenotipica tra le specie (b)

Ringraziamenti

Vorremmo ringraziare il Dott. Amerigo Barzaghi per aver indirizzato la nostra attenzione su importanti aspetti della biologia evolutiva

Appendice

Vedi Fig. A.1.

Riferimenti

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[30] M. Pigliucci, Evolution of phenotypic plasticity: where are we going now? Trends Ecol. Evol. 20 (2005) 481–486.

[31] M. Lachmann, E. Jablonka, The inheritance of phenotypes: an adaptation to fluctuating environments, J. Theoret. Biol. 181 (1996) 1–9.

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29 commenti

  1. Per una spiegazione più divulgativa del contenuto dello studio ritengo utile riroporre il seguente articolo già pubblicato da Alessandro Giuliani.

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    Continuità e salti: la chiusura ideologica del mondo biologico

    Nel suo bellissimo libro ‘Ai miei figli’ , Pavel Florenskij, martire nei Gulag staliniani e insieme una delle menti più lucide del ventesimo secolo che spaziava dalla matematica, alla storia dell’arte, alla teologia ed alla chimica, coglieva con chiarezza la potenza disumanizzante del positivismo nel concetto di ‘continuismo’. Se ogni forma della natura (vivente o non vivente) poteva essere totalmente compresa in termini di variabili e leggi evolutive che variavano con continuità (in matematica si dice differenziabili), senza punti singolari, catastrofi, brusche discontinuità, allora semplicemente tali forme erano solo un’illusione o al più una gradevole curiosità senza valore conoscitivo e tutte le nostre idee di bellezza, di vita buona, di giustizia puri accidenti storici.

    Non casualmente Florenskij prende le mosse dal concetto matematico degli ‘infiniti di diversa potenza’, sviluppando alcune idee del matematico Georg Cantor e curiosamente convergendo con il concetto di ‘diversi ordini di realtà’ che aveva affascinato secoli prima un altro genio profondamente cristiano e a lui sorprendentemente simile: Blaise Pascal. La cosa può sembrare astrusa ma non lo è affatto: se una particolare legge di crescita a spirale (si pensi ad esempio a certe conchiglie, ma anche a certe reazioni chimiche oscillanti che generano delle spirali nel mezzo in cui avvengono, o a certe formazioni rocciose..) non è un puro accidente di una continuum di forme tutte ugualmente possibili ma risponde invece a dei criteri di ottimalità nella sua relazione con l’ambiente e/o nella sua formazione, allora, indipendentemente da variazioni del sostrato (mutazioni che influenzano i ritmi di espressione genica per la conchiglia, cambiamenti nella concentrazione di prodotti e reagenti nella reazione chimica oscillante, variazioni di temperatura e pressione nell’orogenesi nel caso delle rocce) la spirale rimarrà praticamente identica a sé stessa. In fisica un tale comportamento si denota con la fascinosa parola ‘attrattore’, una certa forma, una certa modalità o ritmo è un ‘attrattore’ se il sistema continua ad adottarlo anche quando sottoposto a perturbazioni. Tanto più vasto è ‘il bacino di attrazione’ di un certo attrattore, tanto più resistente (e frequente) sarà la modalità corrispondente. In presenza di ‘attrattori’ il costante ed immemore flusso della continuità che tutto travolge e tutto trasforma si spezza e deve ‘chinare la testa’ a dei vincoli generali di ottimalità che ‘impongono certe soluzioni’ rispetto ad altre, il progresso non è più un flusso continuo ma un ‘saltabeccare’ da una ‘forma ammessa’ ad un’altra. La causalità ‘top-down’ (il finalismo avrebbe detto Aristotele, ma non ci impelaghiamo in termini sdrucciolevoli) si sovrappone al puro ‘costruire dal basso’ in termini di ‘forme privilegiate’ che indicano semplicemente delle ‘condizioni globali’ favorite dall’ambiente. Allora non avrà molto senso elucubrare sull’effetto di quel piccolo cambiamento (gene in più o in meno, mutazione X o Y) che con tutta probabilità verrà ‘riassorbito’ dal vincolo ‘top-down’, dalla stabilità cioè della forma generale in cui si inscrive.

    Ora, se non andiamo troppo a fondo con le conseguenze generali, nessuno scienziato crede ragionevolmente ad un’ ipotesi continuista assoluta e onnipresente, vista la dovizia di contro-esempi che la natura ci propone; per rimanere nel mondo della biologia, potremmo considerare come i livelli di espressione di circa 30.000 geni, ciascuno potenzialmente variabile su quattro ordini di grandezza (e quindi con la possibilità di generare un numero praticamente infinito di configurazioni) si risolva in solo 200 ‘pattern stabili’ corrispondenti ai diversi tessuti del nostro corpo, circa mille forme ‘ideali’ di configurazioni tridimensionali di proteine spiegano l’universo praticamente infinito di possibilità di ripiegare nello spazio stringhe di una lunghezza variabile da circa trenta a diecimila aminoacidi, e potremo continuare con l’esistenza di sole tre possibili simmetrie per il corpo degli animali ecc. ecc. Quando però si entra nel campo dell’evoluzionismo questo semplice buon senso viene subito meno e l’ipotesi continuista deve essere difesa a spada tratta contro tutte le possibili evidenze contrarie.

    Ho potuto sperimentare di persona la forza di questo pregiudizio in quasi due anni di ‘contesa’ con gli anonimi revisori di un saggio scientifico che ho scritto in collaborazione con il mio amico israeliano Eli Reuvenidal titolo: “Emergent properties of gene evolution: species as attractors in phenotypic space”: il fatto che il saggio sia stato alla fine accettato da una rivista di fisica e non da una di biologia non è per nulla casuale, infatti solo i revisori di Physica A (una rivista di meccanica statistica) hanno avuto un atteggiamento ‘laico’ nei confronti del nostro lavoro sollevando obiezioni e commenti (a cui abbiamo risposto soddisfacentemente visto che poi il lavoro è stato accettato) sulla congruità tra ipotesi di lavoro e risultanze sperimentali e sulle metodiche di calcolo utilizzate e non, come i revisori di ben cinque riviste di biologia a cui era stato sottomesso in precedenza, sull’ideologia sottesa al nostro lavoro. Insomma la rivista di fisica ha avuto un atteggiamento scientifico, quelle di biologia un atteggiamento dogmatico. La conclusione della contesa ci ha fatto sicuramente piacere anche se rimane il rammarico della rigida chiusura delle riviste biologiche che sarebbero state un foro molto più rilevante per il nostro lavoro (la rilevanza non ha a che vedere con la caratura scientifica che al contrario è forse maggiore nel caso di Physica A ma della capacità di incidere del nostro lavoro nel campo della biologia dove è effettivamente innovativo, laddove sotto l’aspetto della meccanica statistica, si tratta di niente di più di un’applicazione elegante di metodi assodati).

    Senza entrare troppo nei dettagli (chi fosse interessato può collegarsi al sito della rivista o chiedermi il pdf), il lavoro ha dimostrato, attraverso l’analisi di circa 1300 geni codificanti di lievito (Saccharomyces Cerevisiae) che una distanza genetica continua (misurazione delle differenze in termini di numero di mutazioni del DNA tra due diverse varietà ed un loro ibrido) andava di pari passo con un fenotipo discreto (le popolazioni ibride, indipendentemente dal genotipo assumevano solo uno di due possibili ‘pattern’ di ‘malleabilità’ delle proteine corrispondenti). La presenza di poche forme vincolate da una parte era conseguenza del fatto che un organismo funziona se e solo se le sue proteine lavorano di concerto e dall’altra indicava le specie come ‘attrattori’ (forme privilegiate) nello spazio biologico e non semplici accidenti lungo un flusso continuo di variazione. Insomma ogni specie (varietà) è una configurazione ‘ottimale’ e bilanciata tra i ruoli svolti da ogni proteina nell’armonia globale che indirizza la variabilità genetica continua di fondo. Le risposte dei revisori ‘biologici’ sono state a volte di semplice incredulità (non può essere ci deve essere qualcosa di sbagliato), di disprezzo (gli autori non capiscono niente di genetica di popolazione), di accusa (chissà dove hanno preso i dati..), a volte si alzavano obiezioni astruse ed inconsistenti (qualcuno non si è neanche accorto che la nostra distanza era sull’intero profilo dei 1300 valori di rapporto e non su uno solo..). Se si pensa che ogni rivista dava da leggere il nostro lavoro ad un numero variabile da due a quattro revisori si può immaginare quanti rospi abbiamo dovuto ingoiare… Comunque io avevo già intenzione di lasciar perdere, ma Eli che è più testardo di me (e di questo lo ringrazio) ha voluto comunque andare avanti e in qualche modo ci siamo riusciti…

    Perché tanto accanimento? Nel libro del mio amico Enzo Pennetta sul darwinismo (recensito su questo sito) c’è uno specchietto molto bello sul perché l’ideologia positivista del progresso continuo abbia bisogno di un paradigma continuista e rimando il lettore interessato al bellissimo libro di Enzo. Io, in maniera un po’ subdola istillerò il dubbio che troppe imprese biotecnologiche, con troppi denari investiti, implicano un paradigma continuista di ‘piccoli cambiamenti migliorativi’ (OGM, terapia genica, singoli bersagli molecolari di farmaci, spiegazione genetica delle malattie..) perché il dubbio magari infiltratosi proprio dalla parte più ‘sacra’ (e tutto sommato meno finanziariamente rilevante) come la biologia evolutiva possa minare dalle fondamenta il castello della tecnoscienza.

  2. Un’osservazione..
    Un po’ come per i topi:
    http://www.biomedcentral.com/1471-2164/9/626
    Si assiste a una diversificazione fra specie biologiche che risulta vuoi per lassi temporali inadeguati vuoi per altro “difficilmente”(è un po’ eufemistico) spiegabile in termini neodarwiniani.
    Ma c’è un però..che è un po’ anche in riferimento a quanto osservato recentemente con i ritrovamenti di Dmanisi.
    Se si considerano quelle specie varietà la cui specie originaria a comune è la vera ‘specie’ allora il tutto rientra in processi microevolutivi anche neodarwiniani.
    Cioè,nel caso del lievito si individuano certe relazioni di maggior o minor vicinanza(cioè stretta correlazione) fra le diverse varietà di funghi dello zucchero:
    http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1016/S1567-1356%2803%2900012-6/pdf
    E considerando che:
    http://www.genetics.org/content/179/1/487.abstract
    viene identificato un gene,BSC4,che si può ritrovare interrotto ed inattivato nelle varietà di saccharomyces, ma non nei cerevisiae.Si può pensare che questo facesse parte della popolazione originaria o comunque derivante da un’informazione,da un pool genico che garantisse più adattabilità via via andatosi impoverendo tranne che nei cerevisiae.
    Infatti osservando la sequenza ortologa del BSC4 si può osservare una cosa..
    I geni ortologhi, che sono i geni omologhi, presenti in specie biologiche diverse, ma correlate, che codificano per proteine con strutture e funzioni simili.
    I geni ortologhi originano da un unico gene ancestrale ma si sono separati non in seguito ad un evento di duplicazione ma per la separazione delle ‘specie’ (speciazione) avvenuta nel corso del tempo.
    Quello che si può osservare che una prima separazione ha portato a una popolazione bsc4 attiva ed una no,dalla quale poi partita una seconda separazione,ovviamente sempre con Bsc4 disattivato che ha portato ai bayanus e i mikatae .
    L’altro ramo ha portato invece ai s.cerevisiae,unici ad aver mantenuto attivo il bsc4 e ai paradoxus che invece l’hanno disattivato.
    Un modello di questo tipo si può leggere in termini assolutamente microevolutivi e ,mi pare,compatibile con i dati.
    Ma infatti si parla sostanzialmente di speciazioni biologiche.
    Come avevo detto tempo fà:
    http://www.enzopennetta.it/2014/02/evoluzione-post-darwiniana/#comment-23183
    sicuramente c’è ancora molto da comprendere sui vari processi microevolutivi(specialmente relativamente a funghi,batteri etc..)che può portare a una strada di ricerca sulla macroevoluzione(quantomeno fornire una congettura plausibile ed utile sul rapporto micro-macro evoluzione) ,ma soprattutto gettare interessanti basi per future ricerche che potrebbero avere utili risvolti in campo medico e farmacologio.

    • Alessandro Giuliani on

      Hai perfettamente ragione caro Leonetto..infatti il nostro articolo ha una valenza non tanto di ‘spiegazione di cause’ ma di introduzione di un concetto di ‘fenotipo discreto’ il più possibile ‘vicino’ al livello genotipico.
      Il rapporto tra mutazioni non-sinonime e sinonime è una misura (rozza ma efficace) della ‘mutabilità ammessa’ di un gene (non a caso il numero di mutazioni sinonime scala molto meglio di quelle non sinonime con la semplice lunghezza in nucleotidi del gene) e quindi del ‘filtro’ imposto dalla particolare proteina sulla mutabilità. Ora se passiamo a livello globale (intero profilo del rapporto dN/dS sul genoma) ci accorgiamo che popolazioni isolate geograficamente di lievito hanno profili molto differenti il che ci fa pensare ad una diversa ‘esposizione’ dello stesso gene (codificante per la stessa proteina) alla mutabilità, laddove popolazioni simpatriche hanno profili identici. Gli ibridi (che sono a metà strada tra la distanza genetica di popolazioni simpatriche allopatriche come atteso) NON SONO A META’ STRADA per il profilo dN/dS ma assumono quello di una delle due popolazioni ‘madre’. Stati discreti insomma generati da una variabilità genetica continua, come nel caso dei sistemi che vanno incontro a transizioni di fase…’that’s enough for now’..il continuismo fenotipico è un’illusione…

    • gabriele ferrari on

      leonetto buonasera,vorrei fare leva sulle tue conoscenze per una mia curiosita’,mi piacerebbe sapere se tecnicamente e’ possibile che due gruppi di sapiens tornando indietro nel tempo si possano essere evoluti in zone diverse della terra e poi rincontranndosi dare prole feconda,esiste una legge naturale che vieta che cio’ possa accadere?scusami se vado o.t. ti ringrazio!!!

  3. Giorgio Masiero on

    Il discorso degli attrattori, della discontinuità, della stabilità “locale” garantita dall’interazione con l’ambiente anche in presenza di importanti variazioni, ecc. è diventato ovvio per un fisico a partire dalla teoria quantistica dei campi, cioè da 70 anni a questa parte. Ma il continuismo e l’isolamento appartenevano un tempo anche alla fisica, quella classica. Cosicché, sono portato a pensare che se molti, troppi biologi hanno ancora oggi questi pregiudizi “metafisici”, è solo perché sono fermi alla fisica classica, ai corpi isolati di Galileo, alle forze esterne e al meccanicismo di Laplace.

    Del resto, non abbiamo anche tra i commentatori di CS un noto ricercatore in biologia che candidamente confessa di non conoscere la fisica, eppur si dedica alla comunicazione scientifica? e questo nostro amico, per diventare un buon comunicatore in biologia, che cosa fa? studia forse la fisica? No, studia “scienza della comunicazione”. Come dire, da bravo retore: “non so di che cosa parlo, ma almeno studio per dirlo bene”.

    Il paradigma della fisica classica è di oggetti isolati, lontani da ogni interazione con gli altri e così perfettamente studiabili con i principi di conservazione. Ma così si studiano i cadaveri! Allora fu fatto inizialmente un compromesso, con oggetti “quasi” isolati, che si studiano con teorie perturbative (o lineari, perché gli effetti – piccoli – sono proporzionali alle cause – piccole -), dove gli scambi con l’ambiente sono piccolini, con ritmi di cambiamento governabili. Però questo può andar bene per capire il moto della Terra intorno al Sole, che è un moto ampio e lento. Il guaio per i biologi peripatetici è che nei viventi noi usciamo dai limiti della linearità…

    Ma un biologo medio, Alessandro; un comunicatore di biologia; un filosofo della biologia, ecc., capisce di cosa parliamo?

    • “Del resto, non abbiamo anche tra i commentatori di CS un noto ricercatore in biologia che candidamente confessa di non conoscere la fisica, eppur si dedica alla comunicazione scientifica? e questo nostro amico, per diventare un buon comunicatore in biologia, che cosa fa? studia forse la fisica? No, studia “scienza della comunicazione”. Come dire, da bravo retore: “non so di che cosa parlo, ma almeno studio per dirlo bene”.”

      Chissà perchè mi sento chiamato in causa 😉
      Masiero, devo dire che questo commento mi stupisce, soprattutto da parte sua.
      Tanto per cominciare, c’è una bella differenza fra scienza della comunicazione e un master in comunicazione della scienza. In un master di comunicazione della scienza si insegnano parecchie cose, per esempio:
      – i rapporti fra scienza e società e come si sono evoluti;
      – le dinamiche dei mass-media generalisti, spesso poco precisi (a voler essere gentili) quando si parla di scienza;
      – gli errori comunicativi degli scienziati;
      – l’importanza di verificare sempre le fonti;
      e via dicendo. Tutte cose, peraltro, che chi, come voi, lotta per una migliore informazione scientifica dovrebbe apprezzare. Ridurre tutto ciò alla sola volontà di parlar bene senza sapere di cosa, vuol dire essere piuttosto ingenui oppure essere rimasti senza alcun argomento e puntare all’attacco personale.
      Trovo poi interessante che secondo lei un biologo debba anche essere esperto in fisica per studiare l’evoluzione (biologica), mentre l’idea che un fisico debba essere esperto di biologia quando studia l’evoluzione (biologica) sembra non sfiorarla neanche. Conosco un sacco di fisici che non saprebbero distinguere un processo di canalizzazione da uno di assimilazione genetica.
      Da parte mia, sono convinto che sia molto più onesto e “scientifico” ammettere di non sapere, piuttosto che dispensare certezze su ogni cosa.
      Sono infatti d’accordo con quello che scrive Alessandro Giuliani a questo proposito, anche quando parla della necessità di “coltivare sia la conoscenza della statistica e dell’analisi dei dati”.

      Entrando nel merito dell’articolo, l’ho trovato interessante (per quanto i miei limiti in fisica mi abbiano impedito di coglierne tutti i dettagli). L’idea di un panorama energetico che “ha vincolato lo sviluppo evolutivo canalizzandolo verso forme ‘fisicamente ammesse’” è affascinante ma mi risulta che gli studi dell’evo-devo da più di vent’anni parlino di vincoli e canalizzazioni del genere. Senza dimenticare che di canalizzazione parlava già quel Waddington che criticava il neodarwinismo ma che non smise di definirsi darwiniano: sua intenzione era infatti espandere e migliorare la Sintesi Moderna, non sostituirla.
      L’articolo di Giuliani, come lui stesso riconosce, non dice cose completamente nuove ma conferma le ipotesi di Gould ed Eldredge (“Questo tipo di evoluzione è in linea con i principi fondamentali della teoria dell’equilibrio punteggiato sostenuta dai paleontologi”) e porta un nuovo contributo metodologico che non può che rivelarsi utile. Sono un profondo sostenitore dell’approccio multidisciplinare, soprattutto quando si va a studiare un meccanismo complesso come quello dell’evoluzione.
      Come ho già sottolineato più volte, basterebbe andare a un grande congresso internazionale di biologia evolutiva per vedere quanto è vivace il dibattito su questi temi e su come l’incontro fra discipline e competenze diverse stia arricchendo il campo della biologia evolutiva. Per questo contesto la rappresentazione caricaturale e dogmatica della comunità dei biologi evolutivi che fate qui su CS. Semplicemente perchè non è vera. Vengono criticate certe posizioni come se fossero condivise da tutti.
      Sarei inoltre curioso di sapere dove e quando l’ipotesi continuista viene difesa a spada tratta, visto che di biologi evolutivi che la sostengano non me ne vengono in mente.
      Un ultimo appunto: dire che alcune riviste di biologia (quali?) hanno respinto questo articolo non significa che ci sia un complotto da parte della setta neodarwiniana, volto a ostacolare chiunque pubblichi cose in contrasto col dogma. Anche perchè ho in mente una gran quantità di riviste biologiche che pubblicano di continuo articoli contro il gradualismo o che ridimensionano il ruolo della selezione naturale.

      • Alessandro Giuliani on

        Grazie Mille per le sue parole caro Greylines,

        non c’è nessun complotto infatti se non un complotto del sospetto su certi temi legato però soprattutto alla poca dimestichezza con un modo di argomentare che prende in prestito alcuni concetti della fisica (tanto più che la matematica è veramente minimale trattandosi solo di coefficienti di correlazione e distanze).
        Comunque le riviste biologiche a cui avevamo spedito l’articolo erano:

        Journal of Molecular Evolution,
        Evolution,
        Molecular Systems Biology,
        BMC Evolutionary Biology.

        Nessuna di queste riviste aveva spedito l’articolo ai revisori perchè semplicemente l’editor aveva trovato l’articolo ‘fuori tema’..il che ci è apparso francamente strano, d’altronde roba matematicamente più pesante, sempre legata al concetto di attrattore ma che trattava di argomenti meno ‘filosoficamente sensibili’ mi è sempre stata accettata da riviste di biologia:

        http://www.biomedcentral.com/qc/1471-2164/11/S1/S2

        http://www.biomedcentral.com/1752-0509/4/85

        In qualche modo il mio amico Eli e io (è lui quello più addentro a questi fatti dell’evoluzione e che mi porta verso queste avventure, io sono solo un biologo/statistico più interessato alla parte artigianale del problema, la mia fissa è la biofisica del folding e in generale lo studio delle reti): http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ci400218v)

        abbiamo avuto una riprova di un maggiore ‘sospetto’ legato ai temi caldi per l’accoglienza ricevuta (dagli stessi giornali di cui sopra) per un altro articolo che evidenziava la presenza di un ordinamento molto vincolante nella disposizione delle mutazioni lungo il genoma (..’d’altronde due metri di molecola di DNA stretti stretti in un micron di spazio necessitano di un folding/refolding molto raffinato per esporre a mutazioni e/o espressione le varie zone della molecola, ma questo è un altro discorso). L’articolo è poi passato in una ‘forma neutra’ di articolo metodologico, ma se si legge bene, il fatto di avere poche componenti principali e ognuna strettamente interpretabile in trmini biologici punta a un grado d’ordine che chiede a gran voce una spiegazione:

        http://www.la-press.com/a-novel-multi-scale-modeling-approach-to-infer-whole-genome-divergence-article-a3417-abstract

        comunque sia, il punto è che la serenità e la libertà da posizioni che spesso con la scienza hanno a che fare solo di striscio varia grandemente tra le diverse discipline scientifiche. In trenta anni di lavoro, in cui, grazie al ruolo ‘pass-partout’ dell’analisi dei dati, mi è capitato di frequentare come autore riviste che vanno dalla fisica, alla medicina, all’epidemiologia, ho notato che ‘in genere’ le riviste di biologia sono molto più capziose e ‘prevenute’ di quelle di altri campi (la medicina se la batte). La mia impressione è che forse il campo più libero da pregiudizi (forse, chi lo sa, proprio per il suo alto tasso di artigianalità) è proprio la chimica che ha permesso a una banda di avventurieri (di cui neanche uno è un chimico) di accedere alla sua rivista fondamentale:

        http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr3002356

        Questo sito CS mi piace proprio per la sua libertà, un pò come le riviste di chimica…

      • Giorgio Masiero on

        Io penso, Greylines, che tutto a questo mondo sia fisica quantistica, cioe’ interazione di campi e particelle, compresa la vita vegetativa (almeno). Motivero’ scientificamente la mia concezione nel mio prossimo articolo.
        Percio’ ritengo, come Schroedinger ha detto 70 anni fa nelle sue lezioni di Dublino su “Che cos’e’ la vita”, che non si possa insegnare ne’ divulgare la biologia – in particolare l’evoluzione – senza la fisica (oltre che la chimica), se non a un livello mitico. I biologi hanno studiato la chimica, ma in fisica sono ancora all’800. Questo e’ un problema.
        La biologia scientifica e’ interdisciplinarita’ di biologia molecolare e fisica quantistica, o non e’ scientifica.

        • alessandro giuliani on

          Caro Giorgio,

          è chiaro che alla fine ‘tutto è fisica quantistica’ ma questo non aiuta moltissimo nella pratica. Insomma io sono un ignorante quasi completo di fisica quantistica, riesco solo a impapocchiare un pò di folklore su cose esoteriche come la matrice S perchè mi ricorda le mie amate matrici di correlazione, così facendo passo per illuminato ma è un bluff. Mi sono fatto l’idea che il soggettivismo scaturito dalla scuola di Copenaghen sia roba un pò da fricchettoni (troppe canne, troppo oriente oleografico visto da occidentali..), poi qualsiasi medio ingegnere ha ben presente una sorta di indeterminazione di Heisenberg alla matriciana quando deve fare un’analisi di Fourier di un segnale e se il segnale è troppo lungo non è più stazionario mentre se è troppo corto la definizione della potenza delle componenti fa schifo, l’entanglment è affascinante ma troppo spirituale per un truzzo pontificio come me..ecco finita la mia fisica quantistica.
          Detto questo datemi la chimica con la sua scintillante rozzezza, vera scienza media, approfondire troppo la fisica (così come la biologia) porta con sè il gravissimo rischio di credere a quello che è scritto sui libri e questo non va sempre benissimo… (citando Belli ‘Li libri non sò cosa pè voi fij miei no li leggete..’).
          A parte gli scherzi, caro Giorgio, io credo che siamo arrivati a un punto dello sviluppo del pensiero scientifico in cui ci dovremmo orientare verso una competenza basata sull’essenziale comune a tutte le scienze che poi a ben vedere è un ‘senso comune reso quantitativo’ in cui tutte le diverse discipline in cui ancora ahimè è disperso il nostro sapere portino il meglio e lo mettano in un tesoro comune. Butto là:

          Fisica: concetto di campo, sensibilità agli ordini di grandezza, corretto sentire rispetto a ordine e disordine, pensare subito alle energie in gioco, pulizia di pensiero.

          Chimica:amore per le misure ben fatte, compresenza di causazione top-down e bottom-up (le formule di struttura della chimica organica son un unicum conoscitivo), attenzione per la singola struttura discreta senza la fretta di scioglierla nell’Universale, umiltà intellettuale.

          Biologia: sospetto per le teorie, accettazione della varianza come fonte di conoscenza, amore per il particolare, accettare il continuo fallimento della sperimentazione, tenere in giusto conto le definizioni qualitative.

          Quanto alla Statistica, direi che il suo impagabile contributo è in un certo sano cinismo (ci ricorda che tutto è vanitas vanitatum, rappresentazione fugace ecc.).

          Ci sarebbe anche un elenco dei punti negativi che a mio parere le singole discipline dovrebbero abbandonare ma è troppo lungo per un commento….comunque a tutti i ragazzi che vedo interessati alle scienze e mi sembrano particolarmente svegli, io consiglio di iscriversi a Ingegneria Chimica che mi pare rappresenti la cosa più vicina alla sintesi di cui vagheggio….

          • Giorgio Masiero on

            Vediamo, Alessandro, di focalizzare il punto di parziale dissenso. Sul “buon senso”, o interdisciplinarità, siamo d’accordo: questo vale per lo studio e la realizzazione di ogni sistema complesso (pensiamo a un piano regolatore, un business plan, la progettazione di una nuova auto, una riforma costituzionale, ecc.). Non parliamo per lo studio del vivente!
            Però, secondo me, la fisica – in particolare la fisica quantistica – non ha ancora dato nulla alla biologia; mentre la chimica ha dato moltissimo, quasi tutto. La matematica, e in particolare la statistica, sono il linguaggio di base in scienza, e quindi saranno sempre fondamentali.
            Ecco, io vedo nel futuro della biologia più fisica (dello stato condensato) e…, se permettono Pievani & C, il ritorno alla separazione tra scienza empirica e filosofia, perché non se ne può più del naturalismo che ha occupato manu militari la biologia evolutiva, con danni per entrambi.
            Nel mio prossimo articolo, mostrerò alcune cose che la fisica può portare alla biologia, non astratte, ma molto serie.

          • Alessandro Giuliani on

            Allora siamo d’accordo, in biologia abbiamo bisogno di teorie di campo, ma per essere efficaci si deve sfrondare di molto il formalismo matematico e adottare un approccio molto più ‘data driven’. Purtroppo la mia esperienza con (quasi) tutti i fisici è ancora del tipo ‘cavalli sferici’, cioè cose come

            FISICO: ‘ho una teroria meravigliosa per studiare l’efficienza di questa rete’, IO : ‘Grande, fammi vedere ecco i dati’; FISICO ‘Ma hai meno di 10000 nodi !’; IO: ‘Bè la proteina ha solo 100 aminoacidi, mica me li posso inventare !’, FISICO : ‘Peccato..!’.

            Ecco, se superiamo questo siamo a cavallo…

          • Christian Parolini on

            Buongiorno prof. Giuliani,

            se posso inserirmi nella conversazione, concordo sia col prof. Masiero che con Lei: secondo il mio punto di vista, parlando ad esempio della Chimica, è giusto e doveroso conoscere sia la fisica quantistica che una matematica di base o medio/avanzata per capire le teorie che spiegano come stanno in piedi le molecole (la prima è la disciplina sulla quale è “poggiata” la comprensione della natura; la seconda è la disciplina nella quale stanno gli strumenti astratti (le leggi matematiche) utilizzati descrivere i fenomeni).

            Però alla fine, se voglio sintetizzare una molecola precisa, devo usare ed essere ben afferrato sui metodi squisitamente chimici (strategie di retrosintesi, conformazioni della molecola, stereochimica, tecniche di laboratorio…).

            Insomma, un giusto ed equilibrato connubio tra teoria pura e conoscenza pratica.

          • Giorgio Masiero on

            Caro Parolini, Lei mi ha dato con i Suoi passati commenti alcune idee che hanno ispirato il mio prossimo articolo. Spero Le piacerà!
            Quanto alla chimica, io non nego che la chimica sia utile in biologia, al contrario: essa per me vale il 50%, occupa una faccia intera della medaglia!
            Però, c’è l’altro 50% (che riguarda il ruolo che i campi svolgono nelle reazioni biochimiche) che non può essere spiegato all’interno della chimica, perché richiede la “scienza dei campi”, cioè la fisica quantistica.
            La critica che io faccio alla situazione di oggi è che il pubblico investe in maniera sperequata tra le due medaglie e che i ricercatori bio-fisici e i ricercatori bio-chimici fanno poca interdisciplinarità. Ma su ciò ritornerò, appunto, nel mio prossimo articolo.

          • Christian Parolini on

            Sono parecchio lusingato del fatto che io Le abbia ispirato un articolo e sono ansioso di leggerlo.

  4. alessandro giuliani on

    Caro Giorgio,
    intanto grazie per il tuo commento che mette tutto nella giusta prospettiva..quanto alla tua domanda sul grado di comprensione del ‘comunicatore di scienza’ o del ‘biologo medio’ (figura per altro difficile da individuare) riguardo a questi concetti non saprei risponderti.
    Oserei dire che forse non ne ha bisogno, nel senso che le transizioni di fase fanno parte del senso comune di qualsiasi medio automobilista romano quando ahilui incappa in un bell’ingorgo che si sviluppa esattamente come una transizione discreta appena il ritmo rosso/verde dei semafori consecutivi non è più sufficiente a regolare il flusso (continuo) delle auto . La tranzizione è innescata da un rallentamento dovuto a cause stocastiche ma che diviene sempre più probabile all’aumentare del numero di auto (un pò come la precipitazione delle soluzioni sovrasature). Ora il punto a mio parere è un altro e ha a che vedere con il motivo per cui credo che di questi tempi il campo più importante da coltivare sia la conoscenza della statistica e dell’analisi dei dati (che sono niente altro che senso comune reso quantitativo), il punto è ‘cosa fa si che uno scienziato (biologo, filosofo, comunicatore della scienza, intellettuale) quando entra in laboratorio o scrive un articolo si dimentica il senso comune che usa normalmente quando fa la spesa al mercato o guida l’automobile sul raccordo anulare ?’…Ecco questo è il vero punto e non è banale..anche perchè credo che per altri aspetti lo stesso accada ai fisici (e ai magistrati, agli avvocati…).

  5. Più che il confronto con la teoria dei campi, che è argomento molto lontano e imho non è che può essere chiamato come deus-ex-machina per spiegare ogni passo più olistico in altri campi, mi riferirei alle teorie del protein folding che comprendono la presenza di siti “caldi” che ne guidano il ripiegamento e siti “freddi” che vi si strutturano attorno e solitamente comprendono anche i ruoli enzimatici.

    Mi permetto di andare un po’ sul tecnico dato che sono presenti gli autori:

    Ovvero secondo queste teorie, che mi pare di capire vadano per la maggiore anche nella comunità biofisica e biologia computazionale, il ripiegamento delle proteine è guidato da particolari amminoacidi che si trovano in configurazioni termodinamicamente portate a guidare il ripiegamento della proteina.

    Di conseguenza una modifica genetica che coinvolge questi siti ha una elevatissima probabilità di distruggere la proteina ma è l’unica che può comportare un cambio macroscopico che riesca a definire novità funzionali rilevanti.

    La variabilità all’interno della medesima specie è frutto della modifica nei siti “freddi” che determinano una variabilità enzimatica che non sempre segue a una variabilità funzionale (ma a volte sì), questo è motivo per cui non tutte le medicine funzionano su tutti i ceppi di un determinato batterio/virus e, scalando, perché non siamo tutti uguali. Mentre la variabilità nei siti “caldi” guida strutture il ripiegamento di proteine completamente nuove, e quindi modifiche attorno a questi siti (o meglio, a siti “tiepidi”, dato che una modifica a un sito “caldo” distruggere completamente il ripiegamento) sono più indicativi della differenza fra diverse proteine e quindi diverse specie.

    Motivo anche per cui si cerca da decenni e con sforzi immani di costruire medicinali basati sul protein folding: in questo modo sarebbe possibile colpire tutti i ceppi appartenenti alla stessa specie, evitando che modifiche “leggere” all’interno della specie vanifichino la medicina e quindi non lasciando scampo ad un determinato patogeno qualunque forma essa assuma.

    (per maggiori info, ad esempio qui http://arxiv.org/abs/1203.3315 e referenze lì citate, sentitevi liberi di contattarmi per più info 🙂 )

    • Giorgio Masiero on

      “Imho”, Andrea, le teorie del protein folding sono cinetica chimica, ed in quanto tali descrittive, ma non esplicative. Per una “finale” spiegazione scientifica, occorre risalire alla dinamica, e quindi ai campi fisici e alle loro simmetrie spontaneamente rotte.
      Ma di questo argomento, niente affatto “lontano” dal tema, parlero’ in un prossimo articolo.

      • Se leggi nell’articolo ci sono esempi in tal senso fin dalla prima pagina (d’altronde l’autore e’ stato il mio supervisor, ed e’ un fisico teorico nucleare prima di cercare di progettare medicinali).

        Tuttavia la strada deve essere percorsa, non basta dall’alto di una conoscenza di massima di QFT assumere che tutto il resto della natura si comporti come immediata conseguenza con proprieta’ del tutto analoghe.

        Ci sono distinguo da farsi, comprensioni da sviluppare, proprieta’ emergenti da calcolare.

        La fisica e’ fatta per queste minuzie, e la capisci quando hai il “medicinale” in mano, prima di quello stai fantasticando.

        • Alessandro Giuliani on

          Aspetta Andrea, tu ti riferisci al mio omonimo Alessandro Giuliani che lavora a Roma TRE, io sono un altro Alessandro Giuliani, sono un biologo con la passione della statistica,non un fisico teorico e lavoro all’Istituto Superiore di Sanità. Non siamo neanche parenti…

          Giuliani è un cognome molto comune, specie nell’Italia centrale e segnatamente nelle Marche da cui proviene la mia famiglia, per cui esistono moltissimi Giuliani in giro per Roma…

  6. Tutto davvero molto interessante, sia l’articolo del prof. Giuliani sia i successivi interventi. Un ringraziamento particolare al prof. Pennetta per avere inserito anche la versione piu’divulgativa dell’ articolo in questione, che lo ha reso piu’ facilmente accessibile anche a quanti, come me, possiedono solo una conoscenza scolatistica della biologia.
    Avete ragione: l’atteggiamento dei revisori biologici dell’ articolo e’ totalmente antiscientifico. Chi continua ad avere un simile atteggiamento di chiusura di fronte a studi cosi’ stimolanti non fa che ostacolare il progresso della biologia.

    • Concordo Lucio, un articolo di grandissima rilevanza.
      Quello divulgativo oltre ad essere più accessibile dice qualcosa di veramente importante, testimonia come esista una forma di censura preconcetta verso tutto quello che potrebbe mettere in crisi la teoria neodarwinista.

      Riviste di biologia hanno bloccato la pubblicazione che è avvenuta solo ad opera di una serissima rivista di fisica, questo è veramente uno scandalo.

      Perché non parlano di questo su Dibattito scienza?

      E anche qui su questo articolo, dove sono i sostenitori della Sintesi Moderna?
      Fuggiti…

      • Non mi pare che questo articolo contrasti in alcun modo una visione Darwinista, poi sono al di fuori dal dialogo e molti termini utilizzati mi sono estranei o decontestualizzati.

        In ogni caso le riviste di biologia censurano qualunque cosa abbia un contenuto matematico/fisico troppo spiccato. Fanno semplicemente il loro mestiere di indirizzarsi presso il loro target di riferimento.

        Ce ne siamo accorti quando nel mio gruppo hanno iniziato a pubblicare con dei medici: “prendi l’Impact Factor che pensi potrebbe avere questo articolo e dividilo per il numero di equazioni che ci infili. Questo e’ l’Impact Factor presso la comunita’ di biologia” e’ stato il leit motiv. Esperienza interessante…

  7. Fatte tutte le dovute proporzioni vorrei paragonare questa vicenda scientifica con un altra avvenuta (se non ricordo male) circa un paio di anni fa. All’ epoca il mondo della fisica restò profondamente scosso da un annuncio sorprendente fatto dagli scienziati del CERN: i neutrini sembrano viaggiare ad una velocita’ maggiore di quella della luce. In quel caso caso, come e’ normale che accada, si accolse la notizia con prudenza e, per verificarne l’attendibilita’, si eseguirono ulteriori prove sperimentabili (che smentirono la presunta sorprendente scoperta). Nel caso del nostro Prof. Giuliani e del suo collega Israeliano, invece, a quanto pare, nessuno si sogna di verificare i sorprendenti risultati del loro studio tramite nuovi esperimenti. Si ritiene a priori che questo studio non possa che essere sbagliato. Se questa è scienza……

    • Giorgio Masiero on

      Succede sempre così, Lucio, kuhnianamente per ogni cambio di paradigma: col sistema copernicano, con la non “generazione spontanea”, con la relatività generale, con la fine del meccanicismo in fisica, …, ma alla fine la gente si stanca di aggiungere sempre nuovi “epicicli” e sceglie la soluzione più semplice non in contrasto con i fatti.
      Siamo ottimisti, perché il re è nudo.

      • Faccio una predizione “scientifica” : dopo le prime, inutili resistenze i neodarwinisti dichiareranno che questo articolo rientra perfettamente nella loro teoria perché diranno che sarà vero sia il variare in continuità che il variare con salti discreti e qualcuno azzarderà a dire che ora anche il Cambriano non ha più segreti. Scommettiamo?

        E quello che hanno fatto su pikaia, fino a 6 mesi fa tra le prove che il sito adduceva all’evoluzione c’era haeckel, ora nella nuova versione del sito spiegano che haeckel é strato strumentalizzato..
        Nati per fare gli avvocati, non gli scienziati.
        Da sempre la dialettica e la retorica, in questo dibattito, hanno avuto un ruolo di pari importanza a quello scientifico.

        • Alessandro Giuliani on

          Caro Max,

          non è che il nostro articolo dica cose COMPLETAMENTE NUOVE, di fatto la novità più interessante è di tipo metodologico in quanto forniamo un modo per quantificare la discrepanza tra distanza genetica (effettivamente continua) e il carattere discreto di un fenotipo un pò particolare il cui interesse è nell’essere MOLTO VICINO al livello molecolare (rapporto tra mutazioni sinonime e non sinonime) mantenendo un carattere globale (si lavora SULL’INTERO PROFILO del rapporto dN/dS E NON sui singoli geni), insomma una specie di ‘primo fenotipo’ che non necessita di ulteriori determinazioni come avviene per caratteri come il colore o la forma di ali e foglie ecc. ecc. Per il resto la compresenza di distanze genetiche continue e fenotipi discreti è roba vecchia.
          Ora se l’intento di mantenere su il punto di vista neo-darwinista è puramente filosofico/politico allora è chiaro che nè questo articolo nè articoli più importanti e profondi possono nulla, d’altronde per la pratica scientifica di tutti i giorni il dibattito è completamente ininfluente .. però non possiamo fare spallucce, perchè la questione è altrove ed è quanto mai grave, è il tentativo di far passare nel vasto pubblico (NON TRA GLI SCIENZIATI A CUI IN GENERALE DI TUTTO CIO’ NON IMPORTA MOLTO) che la Scienza abbia definitivamente relegato la Fede nell’ambito della superstizione e per far questo si è scelto il neo-darwinismo che appare come l’aspetto dela scienza più vicino a ingenerare quella tristezza sulla mancanza di bellezza e armonia del mondo che Berlicche suggeriva di instillare agli umani per perderli al suo nipote pasticcione Malacoda.
          Allora uno scienziato credente è una cosa normalissima per nulla più strano di un fruttivendolo credente o di un imbianchino credente (e il bello della nostra Fede Cattolica è che non è neanche MENO ( O PIU’) strano di un rapinatore credente, visto che tale era l’unica persona di cui siamo sicuri al 100% che sia in Paradiso)..però uno scienziato credente per chi mette su tutta la manfrina dell’opposizione Fede vs. Scienza è una contraddizione da eliminare quanto prima (al massimo può essere uno pseudo-scienziato, un ex-scienziato, un sedicente scienziato).
          Per noi credenti uno scienziato agnostico o ateo può invece essere uno scienziato validissimo, ecco la differenza è tutta qui….

          • Caro Alessandro,
            É veramente un piacere leggerti. Un paio d’anni fa seppi di un certo ricercatore in ISS, in controtendenza con la moda neodarwinista, la sola notizia mi fece molto piacere e mi portó a inserire nel libro il dottor Fabrizi, ricercatore in ISS, edificio 1.
            Magari una volta ci prendiamo un caffè insieme…presso la macchinetta del caffè vicino all’aula Domenico marotta (ma senza inseguimenti )

            Saluti!

            Max

        • Alessandro Giuliani on

          Ottimo Max,

          io passo spesso dalle parti della macchinetta davanti all’aula Marotta che è molto vicina al mio ufficio…
          Ciao
          Alessandro