Tu sei qui

Evoluzione in quattro dimensioni: un riassunto provvisorio

Eva Jablonka
2005

dal  L'evoluzione in quattro dimensioni di E. Jablonka e M.J. Lamb

Riproponiamo qui “l’intermezzo” del famosissimo libro L’evoluzione in quattro dimensioni di Eva Jablonka e Marion J. Lamb, pubblicato la prima volta nel 2005. Il brano si propone come un riassunto della prima parte del libro, nella quale è stata dapprima presentata la concezione di ereditarietà tipica della sintesi moderna in biologica evoluzionistica (concepita in modo essenzialmente gene-centrico), e poi le altre tre dimensioni dell’ereditarietà (e dell’evoluzione): quella epigenetica, quella comportamentale e quella simbolica. Questo breve brano, corredato da due utili tabelle (anch'esse riprodotte qui) offre una snella panoramica sulle prospettive vecchie e nuove della biologica evoluzionistica all’esordio del XXI secolo. Vale la pena notare che l’estratto qui proposto è tratto da uno dei libri che, pionieristicamente, ha promosso quel lavoro di revisione concettuale della biologia evoluzionistica che è tuttora in corso, il cui esito sarà, con ogni probabilità, un ulteriore arricchimento della teoria dell’evoluzione biologica di, appunto, altre dimensioni rispetto a quelle già considerate e approfondite nei cento anni che vanno dalla pubblicazione dell’Origine delle specie di Darwin (1859) alla formulazione della sintesi moderna compiuta a cavallo della metà del ‘900.

Nella terza parte ci occuperemo delle interazioni tra i quattro sistemi di trasmissione delle informazioni che abbiamo descritto nei sei capitoli precedenti. Vista la grande quantità di argomenti toccati, può risultare utile un riassunto e un confronto delle proprietà salienti che li contraddistinguono. Per evitare un'eccessiva ripetizione, abbiamo scelto di ricorrere a due tabelle. La prima descrive le modalità di riproduzione e di variazione dell'informazione per ciascuna delle quattro dimensioni dell'ereditarietà e dell'evoluzione, precisando: 1) se l'informazione è organizzata in forma modulare (le unità possono venire modificate una per una) oppure olistica (non è possibile alterare le componenti senza distruggere l'insieme); 2) se è presente o meno un sistema dedicato alla copiatura di quel particolare tipo di informazione; 3) se quest'ultima può, o meno, rimanere latente, ovvero restare inutilizzata pur venendo comunque trasmessa; 4) se si tramanda unicamente alla prole (in modo verticale) oppure anche ai vicini (in maniera orizzontale); 5) se la variazione è illimitata e capace di varianti indefinite, o se invece trova limiti nel fatto che si possano trasmettere solo alcune distinte differenze.

Tabelle del genere racchiudono sempre una certa dose di approssimazione, dal momento che in biologia le cose ricadono di rado sotto categorie distinte. Abbiamo già accennato in precedenza alla sovrapposizione dei vari sistemi epigenetici, nonché al grado di arbitrarietà da mettere in conto quando si fanno rientrare fra questi ultimi le sostanze trasmesse che influiscono sullo sviluppo della forma di un animale e in un altro gruppo quelle che incidono, invece, sul suo comportamento. Le tabelle devono, inoltre, accontentarsi di termini come «a volte» e «in genere», invece di spiegare per filo e per segno i dettagli. Affermiamo, ad esempio, che la direzione della trasmissione, nel caso del sistema genetico, è «in genere verticale», espressione abbreviata per dire «la trasmissione genetica è verticale negli eucarioti, tranne nelle occasioni probabilmente rare in cui il DNA viene trasferito da un individuo all'altro da vari vettori, oppure direttamente attraverso l'ingestione; nei batteri e negli altri procarioti è forse abbastanza comune e importante sul piano evolutivo il trasferimento orizzontale, benché non si abbiano a disposizione dati sufficienti per conoscerne l'esatta frequenza».

A prescindere dai loro difetti, le tabelle aiutano a sottolineare le somiglianze  e le differenze. Da una simile prospettiva risulta evidente quanto siano simili il sistema ereditario genetico e quello simbolico: in entrambi la variazione è modulare; tutti e due sono in grado di trasmettere informazioni latenti (e spesso lo fanno); in entrambi, poi, la variazione è praticamente illimitata. Tali proprietà offrono ai due sistemi di trasmissione un enorme potenziale evolutivo, fornendo vaste quantità di informazione ereditabile vagliabile e organizzabile dalla selezione naturale e da altri processi. La prima tabella indica anche che, mentre nel caso del sistema genetico e di quello epigenetico la direzione della trasmissione dell'informazione è in genere verticale, dai genitori alla prole, negli altri è presente un ammontare significativo di trasmissione orizzontale verso i coetanei o i vicini. Si assiste, in effetti, a una sorta di salto nella direzione in cui scorre l'informazione, con la trasmissione orizzontale che vede aumentare la propria diffusione spostandosi verso i sistemi comportamentali e l'apprendimento socialmente mediato. Il fenomeno introduce una tendenza in grado di alterare in modi significativi gli effetti della selezione e sta a indicare, altresì, la necessità di includere un nuovo insieme di considerazioni (sul perché, come e quando si verifica la trasmissione orizzontale) all'interno del pensiero evolutivo riguardante le variazioni basate sulle informazioni trasmesse per vie simboliche o comportamentali.

Se la prima tabella si concentra sulla natura e la riproduzione dell'informazione, la seconda riassume gli aspetti più lamarckiani della sua generazione e trasmissione , indicando se la neo-prodotta variazione: 1) è cieca («casuale»), oppure mirata rispetto a specifiche attività e funzioni; 2) passa attraverso filtri legati allo sviluppo e subisce delle modifiche prima di essere trasmessa; 3) è costruita per pianificazione diretta; 4) può dare origine a una nicchia ambientale differente. Dalla tabella emerge con chiarezza come, passando dal regno della genetica a quello dell'epigenetica e, quindi, al comportamento e alla cultura, gli aspetti istruttivi della produzione e del trasferimento della variazione diventano via via più dominanti e diversificati. Benché nel caso del sistema genetico sia presente una piccola quantità di selezione degli obiettivi attraverso i vari tipi di mutazioni interpretative e una certa dose di filtraggio tramite la selezione che avviene tra le cellule nel corso della gametogenesi, il ruolo dei processi istruttivi è relativamente limitato. Nei sistemi epigenetici la selezione dei bersagli è molto più pronunciata.  Molte variazioni epigenetiche sono, infatti, indotte e i sistemi di regolazione delle reti genetiche e cellulari determinano se e come i segnali esterni influenzano le marcature cromatiniche, i cicli che si auto-sostentano e il silenziamento dell'RNA. Quali varianti si riproducono nella generazione successiva di cellule o diorganismi dipende dalle proprietà del sistema di sviluppo e dalla selezione tra le varianti stesse.

Nel caso della trasmissione comportamentale sia la selezione dei bersagli sia la costruzione sono ancora più evidenti. La variazione è mirata nel senso che i preconcetti mentali, frutto dell'evoluzione, limitano quanto può essere fatto oggetto di apprendimento. La sua costruzione avviene attraverso il procedere del singolo per errori e tentativi e tramite vari tipi di apprendimento sociale, processi limitati e canalizzati dalla natura delle interazioni sociali. Nel caso della variazione trasmessa dal sistema simbolico c'è un'enorme metamorfosi della complessità sociale, connessa con le famiglie, i gruppi professionali, le comunità, gli Stati e altre forme di raggruppamento che influenzano ciò che viene prodotto a livello artistico, commerciale, religioso e così via. La costruzione gioca un ruolo enorme nella produzione delle varianti, tuttavia l'auto-referenzialità dei sistemi simbolici fa sì che le regole dei si­ sterni siano filtri potenti. La capacità di usare i simboli attribuisce parimenti agli esseri umani la dote importante ed esclusiva di costruire e trasmettere le varianti avendo in mente il futuro.

L'ultima colonna della seconda tabella denota la misura in cui i vari sistemi ereditari svolgono un ruolo importante nel costruire la nicchia in cui ha luogo la selezione, argomento su cui avremo altro da dire nella Parte III. Gli organismi sono in grado di organizzare l'ambiente in modi che influiscono sullo sviluppo e sulla selezione dei loro discendenti, così come sulla loro stessa esistenza. Perfino i batteri e le alghe azzurre (Cianobatteri), i più antichi abitanti del nostro pianeta, possono essere considerati degli ingegneri ambientali, dal momento che i prodotti del loro metabolismo si diffondono nell'ambiente e lo trasformano, modificando il regime selettivo dei loro vicini e discendenti. Spostandosi su livelli superiori di organizzazione, possiamo ricordare come i ratti neri israeliani abbiano costruito una nuova nicchia per se stessi e per la loro prole variando la propria dieta e cominciando a vivere sui pini di Aleppo. Un esempio universalmente noto è quello della diga dei castori, che può avere effetti a lungo termine su una linea di discendenza. Le dighe «ereditate» forniscono, infatti, l'ambiente per nuove generazioni di castori e le modifiche a esse apportate sono in grado di accumularsi nel corso di molte generazioni, pur influendo solo sugli esemplari nelle immediate vicinanze. Nel caso della cultura simbolica umana la capacità di costruire l'ambiente selettivo è di gran lunga maggiore e spesso si estende a più generazioni, agendo su individui e comunità lontani. L'effetto di una simile costruzione socio-ambientale può essere enorme. Secondo Jared Diamond, alcuni dei modelli più importanti di migrazione, colonizzazione e di dominio attuati dall'uomo negli ultimi quindicimila anni sono frutto dell'addomesticamento, che ha trasformato determinate specie animali e vegetali in una componente indispensabile della nicchia da lui popolata. Pensandoci, diventa chiaro che non esiste, in pratica, alcun aspetto del mondo in cui viviamo che non sia organizzato, compresa la nostra cognizione. L'uso di simboli scritti, ad esempio, altera in maniera inevitabile i pensieri e le percezioni che ci contraddistinguono, in quanto essere capaci di leggere e scrivere estende, in effetti, la nostra capacità di memoria e di ragionamento.

 

Tutti e quattro i sistemi ereditari permettono la costruzione e la trasmissione di informazioni che riflettono le interazioni dell'organismo con l'ambiente. Quelle apprese o acquisite attraverso lo sviluppo - destinate, con ogni probabilità, a rivelarsi utili per le generazioni future- sono tramandabili. Negli organismi unicellulari, nei funghi, nelle piante e negli animali inferiori attuali l'evoluzione si basa sull'informazione trasmessa attraverso il sistema genetico ed epigenetico e parte di essa è acquisita e mirata. Nel caso degli animali contraddistinti da trasmissione comportamentale la capacità di generare e di tramandare l'informazione adattativa è di gran lunga maggiore. Alcuni comportamenti appresi sono in grado di creare delle tradizioni che, come sosterremo nell'ottavo capitolo, attraverso il sistema genetico interagiscono con i cambiamenti evolutivi, guidandoli. In queste creature, l'ereditarietà epigenetica continua a costituire un fattore rilevante nello sviluppo, benché la trasmissione delle varianti epigenetiche tra le generazioni sia probabilmente di scarsa rilevanza quando così tante informazioni si tramandano dal punto di vista comportamentale. Con la nascita e l'elaborazione dei sistemi simbolici perfino il sistema genetico ha scarsa rilevanza sul piano evolutivo . Nel corso dell'intera storia dell'uomo l'evoluzione adattativa è stata guidata dal sistema culturale, che ha creato le condizioni in cui si sono espressi e sono stati selezionati i geni e il comportamento. Presto, se si realizzeranno alcune delle promesse che hanno accompagnato il Pro­ getto Genoma, il predominio del sistema simbolico arriverà addirittura a essere maggiore. Avremo la capacità di modificare i nostri geni direttamente, di formulare «ipotesi genetiche plausibili» destinate a influenzare le generazioni future. Le varie dimensioni dell'ereditarietà e dell'evoluzione hanno, chiaramente, significati diversi all'interno di gruppi differenti e, altrettanto chiaramente, interagiscono tutte. Nei prossimi capitoli prenderemo in esame la natura e i risultati di tali interazioni.

      

Tabella 1 - La riproduzione dell'informazione 

Tabella 2 - Azione mirata, costruzione e pianificazione della variazione trasmessa

      

Eva Jablonka, Marion J. Lamb, L'evoluzione in quattro dimensioni. Variazione genetica, epigenetica, comportamentale e simbolica nella storia della vita, trad. it. a cura di Nicoletta Colombi, Milano, UTET, 2007, pp. 290-296.