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Lo starnuto e Darwin

Thus, from the war of nature, from famine and death, the most exalted object which we are capable of conceiving, namely, the production of the higher animals, directly follows. There is grandeur in this view of life, with its several powers, having been originally breathed into a few forms or into one; and that, whilst this planet has gone cycling on according to the fixed law of gravity, from so simple a beginning endless forms most beautiful and most wonderful have been, and are being, evolved.

Così, dalla guerra della natura, dalla carestia e dalla morte, segue direttamente il più esaltante effetto che siamo capaci di concepire: la produzione degli animali superiori. C’è del grandioso in questa visione della vita che, con le sue diverse capacità,  essendo stata originariamente infusa in poche forme o solo in una, nel mentre il nostro pianeta orbitava in accordo con l’immutabile legge di gravità, da un così semplice inizio, in infinite forme sempre più belle e meravigliose, si è, e si sta ancora, evolvendo.

— Charles Darwin, Sulla origine delle specie per mezzo della selezione naturale,
ovvero la conservazione delle razze favorite nella lotta per la vita
, Londra, 1859

Chiunque di noi nella sua vita ha avuto, più di una volta, l’influenza. Questa malattia si diffonde rapidamente a livello globale. A rigore non si tratta sempre della stessa malattia, ma di malattie simili causate da virus simili. Tali virus inizialmente attaccano gli uccelli selvatici, in seguito i polli e gli altri uccelli domestici e poi passano all’uomo, in genere attraverso il maiale. Non a caso le epidemie influenzali partono sempre o quasi dai paesi orientali dove gli allevamenti di polli e maiali sono moltissimi e tenuti in condizioni igieniche spesso non ottimali. L’eccessiva vicinanza tra l’uomo e le feci del bestiame favorisce il contagio.

Uno dei sintomi più noti dell’influenza è lo starnuto. Perché starnutiamo? La risposta immediata è che l’infezione provoca l’ostruzione delle mucose e lo starnuto serve a liberarle. Banalmente, starnutendo le vie respiratorie si ripuliscono dell’eccesso di muco. Si starnutisce anche se entra polvere nel naso, come reazione sempre volta alla liberazione delle vie respiratorie. I due fenomeni sono legati: in effetti durante un’influenza il naso diventa più sensibile e starnutiamo senza che vi sia bisogno di grandi quantità di agenti esterni. Alcuni sono sensibili ai pollini e anche in tal caso lo starnuto è una reazione difensiva premiata dall’evoluzione.
Evolutivamente parlando, difatti, gli uomini starnutenti hanno maggiore probabilità di sopravvivere all’infezione degli uomini non starnutenti, per cui il “gene dello starnuto” (prendete questa espressione in senso lato) è diventato prevalente nella popolazione umana. Anzi, in quella pre-umana visto che anche altri animali nostri parenti, a volte molto lontani, starnutano, il che forse indica che il “gene dello starnuto” potrebbe essere stato sviluppato dai nostri antenati comuni. Ma questa è solo parte della risposta che vede lo starnuto come azione utile all’uomo.

Ora però, per non essere troppo specisti – cioè razzisti nei confronti di altre specie – dobbiamo chiederci come è vista la cosa da parte del virus. Supponiamo che nasca un virus influenzale mutante che, conservando le altre caratteristiche virali, non scatenasse però i processi che ci portano allo starnuto. Cosa accadrebbe? La risposta è semplice: il virus non si diffonderebbe perché è proprio il nostro starnuto la ragione per cui infettiamo i nostri amici e familiari, diffondendo l’influenza. Un virus del genere sparirebbe ben presto. E’ molto probabile che virus di questo tipo nascano davvero, ma la selezione naturale li elimina, a meno che non trovino altri mezzi per diffondersi, come ad esempio la trasmissione sessuale.

Il nostro “gene dello starnuto” è altamente egoista. Esso ci costringe ad infettare gli altri con l’unico – all’apparenza banale – vantaggio di liberarci il naso. Ma non è così banale. Se non lo facessimo molto probabilmente soffocheremmo. Pensiamo ad un bambino che non sa come reagire al troppo muco nel naso. Un bambino mutante privo del gene dello starnuto morirebbe ben prima di generare discendenti. Una mutazione del genere, che pare a volte compaia davvero in certi bambini, sarebbe punita dalla selezione naturale sull’uomo. Ma lo sarebbe anche dalla selezione naturale sul virus: se un virus infettasse solo bambini non starnutenti, si estinguerebbe facilmente (sia chiaro che ho usato un artificio retorico: ovviamente non esistono due selezioni naturali).

Questo ragionamento su una malattia tanto banale porta ad una conclusione piuttosto importante: la selezione naturale, e quindi se vogliamo la Natura stessa, non è preordinata e non tiene conto di concetti come “il bene della specie”, nel nostro caso il bene dell’umanità. Il gene è egoista e non guarda in faccia a nessuno. Immaginate di essere gli ingegneri che hanno creato l’uomo: sicuramente lo dotereste di un “gene antistarnuto”. Sapreste che l’esemplare colpito dalla malattia morirebbe soffocato ma, contemporaneamente, non infetterebbe nessuno, per cui la malattia non si diffonderebbe e il virus sparirebbe. Il bene della specie umana sarebbe garantito. Questo renderebbe felice il signor Spock che vi troverebbe la ragione biologica del detto vulcaniano “il bene dei molti vale più di quello dei pochi, o di uno”. Invece con il meccanismo dello starnuto mettete addirittura in pericolo l’intera specie umana. L’influenza “spagnola” nel 1918 uccise, si stima, circa 100 milioni di persone: vale a dire l’equivalente dell’intera popolazione umana nel sesto secolo avanti Cristo. Non poche specie animali e vegetali si sono estinte a causa di malattie. Lo stesso salto interspecifico dei virus è probabilmente un adattamento di successo proprio perché evita che il virus si estingua con le sue vittime.

Ora proviamo però a unire i due ragionamenti (“gene dello starnuto” e gene del virus) e trovare un modello unificante. Possiamo interpretare lo starnuto in questo modo: un nostro comportamento è dettato, indirettamente, dai geni del virus, scelti dalla selezione naturale che ha operato non solo su di noi, ma sul virus stesso. Ovvero, per usare i termini scientifici, il fenotipo “starnuto” dell’uomo è causato, in ultima analisi, dal genotipo del virus.

Questo affascinante modello fu proposto negli anni ‘80 dal biologo evoluzionista Richard Dawkins e chiamato “fenotipo esteso”. L’omonimo libro che ne parla è idealmente il successore di un altro lavoro di Dawkins: “Il gene egoista”. Il titolo non deve trarre in inganno: in realtà la teoria del gene egoista spiega non solo e non tanto i comportamenti egoistici (come lo starnuto), che comunque si spiegano bene anche senza tale teoria, ma soprattutto i comportamenti altruistici (come l’accudimento). In ultima analisi noi siamo buoni con i nostri simili e soprattutto con i parenti stretti perché essi possiedono gran parte dei nostri stessi geni. Un gene che provoca comportamenti altruistici è anche esso egoista, perché sta “difendendo” la sua copia nel corpo dell’altro essere umano. Nel caso dei figli questo è particolarmente evidente: le madri mutanti che non accudiscono i figli evitano in questo stesso modo che essi sopravvivano e quindi che a loro volta trasmettano il gene mutante del non-accudimento. Il gene “egoisticamente egoista” del non-accudimento è un gene perdente rispetto al gene “altruisticamente egoista” dell’accudimento, per cui la selezione naturale lo punirà. Il fatto che alcuni geni producano un comportamento altruistico e altri un comportamento egoistico è quindi solo una questione di equilibrio con la selezione naturale. Volendo essere ancora più chiari: i geni sono tutti egoisti nel senso che il loro “scopo” è replicarsi il più possibile, non quello di essere “buoni” o “cattivi”. Ma a volte produrre comportamenti altruistici è la migliore strategia possibile per assicurare la propria replicazione. Non si tratta ovviamente di una strategia cosciente perché il gene non ha volontà. Ma i suoi effetti saranno utili o meno per diffondersi nel pool genico della specie. Quei geni che producono effetti utili alla propria diffusione si diffonderanno, gli altri spariranno. E’ possibile che lo stesso gene, in situazioni differenti, produca un vantaggio invece che uno svantaggio. Dipende dall’ambiente: quello esterno all’individuo ma anche dall’ambiente del gene stesso, cioè dagli altri geni presenti nel genoma dell’individuo. Ad esempio un gene che produce melanina è utile nei paesi assolati. Viceversa è dannoso nei paesi meno assolati perché sottrae energia alla produzione di vitamina D: è per questo che gli europei sono bianchi e non neri. Ma se non avessimo bisogno di vitamina D, o se fossimo stati già dotati di geni in grado di produrla senza la luce solare, l’essere neri non sarebbe stato più uno svantaggio e l’homo sapiens emigrato dall’Africa in Europa sarebbe rimasto nero. Per inciso, la popolazione di colore nei paesi a bassa insolazione è spesso soggetta a malattie collegate proprio dalla carenza di vitamina D. Uno dei tanti danni della emigrazione forzata schiavista che si perpetua a secoli di distanza, ma che per fortuna la medicina è in grado di risolvere. Tuttavia l’allargamento del buco nell’ozono, procurato dall’attività del ricco uomo bianco europeo e nordamericano, potrebbe un giorno ucciderlo e lasciare in vita solo i neri. Una crudele ma in un certo senso equanime vendetta dell’evoluzione.

Dire che il gene è egoista non significa dire che noi siamo egoisti o che la Natura “vuole” che siamo egoisti. Anzi, la storia evolutiva di molte specie, compreso l’uomo, dimostra che in diversi casi i buoni arrivano primi: i geni “altruisticamente egoisti” possono essere vincenti.
Del resto è sbagliato trarre lezioni morali dall’evoluzione. Essa ci ha dotato di una mente complessa in grado di capire quali comportamenti sono nocivi per gli altri esseri umani. Starnutire lo è. Il protocollo sociale impone di trattenersi e, se proprio non ci si riesce, di non starnutire in faccia agli altri, mettendosi invece la mano davanti alla bocca. Un piccolo comportamento acquisito e non istintuale che non ci procura danno, ma che è di beneficio ai nostri simili. Parlerò della relazione tra evoluzionismo e morale in un prossimo post.

Tornando al fenotipo esteso, ci sono alcuni esempi davvero raccapriccianti. Il primo è un verme che cresce nell’addome dei grilli. Una volta cresciuto, per potersi riprodurre il verme deve tornare in acqua. Non può semplicemente uscire dal grillo, magari lontano da corsi d’acqua o pozzanghere. Quindi che fa? Induce il grillo al suicidio buttandosi in acqua. Ecco un esempio di comportamento estremo, addirittura autolesionista, indotto indirettamente dai geni di un altro essere vivente.
Beninteso, anche questo comportamento è un risultato evolutivo. Gli antenati di questi vermi probabilmente non lo possedevano e rischiavano di uscire dal grillo troppo lontani dall’acqua. Alcuni erano fortunati e raggiungevano un corso d’acqua, altri no. Ma appena è comparso un mutante con la capacità di modificare il comportamento dell’ospite e farlo suicidare in acqua, esso ha preso il sopravvento: poteva sopravvivere e riprodursi praticamente sempre e non solo se era fortunato.

Il comportamento suicida del grillo è uno dei più strambi e investigati nella zoologia. Ci sono molti paper sull’argomento e da una ricerca mi pare che ancora una risposta definitiva sui particolari del meccanismo non sia stata trovata. Al di là di come agisca il verme possiamo però fare un ragionamento evoluzionistico. Ci si potrebbe chiedere perché il grillo non abbia sviluppato un contro-comportamento, ovvero perché la selezione naturale non ha scelto grilli che non si suicidano, evitando la diffusione del verme. La prima risposta, sul lato puramente evolutivo, è che questo comportamento sarebbe ininfluente per la selezione. Il grillo che vuol bene alla sua specie ed evita di suicidarsi non avrebbe nessun vantaggio rispetto al grillo prono al suicidio. Entrambi morirebbero. La seconda risposta, un po’ evolutiva e un po’ chimica, è che probabilmente il meccanismo usato dal verme (la produzione di una proteina ad esempio) sfrutta indirettamente comportamenti standard del grillo: cercare la luce, cercare l’acqua. Il grillo con un gene antisuicidio non cercherebbe l’acqua o la luce e morirebbe ben prima di essere infettato. Anche qui vediamo come siamo in presenza di un equilibrio tra necessità egoistiche: non morire suicida (sempre che si venga infettati, cosa che accade relativamente a pochi grilli) o morire sicuramente perché non si sa trovare l’acqua o la luce. La selezione favorisce ovviamente il minore dei mali.

Un altro esempio di fenotipo esteso è il comportamento di un nematode (un piccolo verme cilindrico). Questo animale infetta una specie di formiche giganti quando passano sopra le feci di un uccello. Il nematode cresce nell’addome della formica, si ciba di esso dall’interno e poi vi depone le uova. Queste uova dal colore giallo, insieme al colore dell’esoscheletro della formica, fanno assumere all’addome un colore rosso che lo fa somigliare ad una bacca. L’uccello vede la formica con il grosso addome rosso, la scambia per una bacca, la mangia e poi la caca (scusate il termine). Così altre formiche che passeranno sopra le sue feci si infetteranno con il nematode. E in tal modo il ciclo si chiuderà.

Questo caso è ancora più complesso perché include nel fenotipo esteso ben quattro specie viventi tutte molto diverse: il nematode, la formica, l’uccello e (indirettamente) la pianta che produce frutti ai quali il nematode “costringerà” la formica a somigliare e che piacciono all’uccello.

Vi viene in mente qualcosa di più meraviglioso di questo?

Categorie:scienza Tag:
  1. ju
    31 ottobre 2011 alle 16:06
    • 31 ottobre 2011 alle 16:26

      Molto migliore dell’esempio del grillo devo dire. Ma la straordinarietà della formica gigante e del nematode sta più che altro nella complessità di un fenotipo esteso a ben 4 specie.

  2. Pietro
    31 ottobre 2011 alle 16:21

    molto interessante…. non vedo l’ora di leggere la seconda parte

  3. tetsuotram
    31 ottobre 2011 alle 21:02

    un altro bell’esempio è quello della pianta del fico e del suo moscerino Blastophaga psenes in quasi simbiosi. anche se non così complesso come l’esempio della formica, è interessante per via dello “sfruttamento” di cromosomi maschio/femmina del fico!
    http://it.wikipedia.org/wiki/Fico#L.27insetto_impollinatore

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