3° L'essenza del processo di differenziazione cellulare: l'involuzione della cellula eucariotica

Involuzione-degenerazione della cellula eucariotica nel cosiddetto processo di "maturazione" 

Potremmo dire che il differenziamento cellulare eredita dal processo di riproduzione sessuata due contrassegni: il primo è la dispendiosità del processo, il secondo è il carattere degenerativo della maggior parte dei tipi cellulari prodotti. Il processo di differenziazione è dispendioso perché si svolge in maniera ciecamente necessaria con l'eliminazione della maggior parte delle cellule coinvolte; è degenerativo, perché, come avviene nei gameti, il punto di arrivo è sempre un tipo cellulare più involuto della cellula capostipite di partenza. In sostanza, il cosiddetto processo di maturazione è in realtà un processo involutivo molto dispendioso. E', per così dire, un processo inverso rispetto a quello evolutivo, pur seguendo la stessa dinamica della selezione darwiniana.

Fino ad oggi, guidati dal concetto meccanicistico ed economico di "maturazione", i biologi non sono riusciti a concepire il reale processo di differenziazione cellulare, un processo complesso e continuo di proliferazione cellulare che comporta successive diversificazioni. In senso assoluto, l'unica reale cellula capostipite è lo zigote, dal quale inizia la divisione cellulare che dà luogo a differenziamenti in fasi successive: la discendenza dello zigote si differenzia in molte direzioni, nei diversi distretti dell'organismo in formazione. Perciò, le cellule staminali dei vari distretti sono già relativamente differenziate. Le cosiddette cellule multipotenti presentano diversi gradi di multipotenza, mentre le cellule unipotenti sono quelle che hanno raggiunto l'ultimo stadio, cui segue quello della cellula completamente differenziata.

2° L'essenza del processo di differenziazione cellulare: l'involuzione della cellula eucariotica

La dispendiosa riproduzione sessuata, alla base del processo di differenziazione cellulare

La continuità della vita è garantita dalla riproduzione cellulare, e la forma principale di riproduzione cellulare è la divisione binaria, ossia la divisione di una cellula in due cellule figlie. Se noi astraiamo da altre forme che sono comparse nella storia della evoluzione della materia vivente, molte delle quali si sono estinte e altre si sono conservate per condizioni particolari di esistenza, come ad esempio la gemmazione, la sporificazione, ecc., possiamo considerare la riproduzione sessuata come la forma di riproduzione evolutivamente più recente e progressiva, in quanto garantisce la continuità delle specie animali superiori.

Apparentemente la riproduzione sessuata è opposta alla riproduzione binaria, perché, manifestandosi come fusione di due cellule preesistenti, i gameti, è l'esatto opposto della divisione di una cellula in due cellule figlie. La divisione binaria garantisce immediatamente e semplicemente la moltiplicazione cellulare. La fusione dei gameti, invece, in sé stessa, limitandosi a produrre un'unica cellula, lo zigote, non dà luogo a moltiplicazione cellulare, la quale deriva sempre e soltanto da una divisione binaria.

1° L'essenza del processo di differenziazione cellulare: l'involuzione della cellula eucariotica

Il punto di partenza del processo di differenziazione cellulare: lo zigote

Per risolvere la questione del differenziamento cellulare, occorre chiarire, fin dall'inizio, il reale oggetto d'indagine. Per questo scopo, la biologia molecolare ufficiale è più un ostacolo che un punto di riferimento. Come si può evincere da questo passo, essa si è ficcata in una contraddizione senza via d'uscita: "Naturalmente non possiamo capire la società o l'organismo pluricellulare studiando solo le cellule isolate più di quanto potremmo capire la cellula studiando soltanto le molecole biologiche isolate. Quindi se non comprendiamo la cellula non possiamo neppure capire l'organismo. E se non comprendiamo le molecole costituenti non possiamo capire a fondo la cellula" (Watson e altri, "Biologia molecolare della cellula", 1989).

Per una simile contraddizione non c'è soluzione: è il circolo vizioso del riduzionismo, il quale non si rende conto del fatto che la necessità è relativa solo al complesso o contenitore considerato, e che tra la cellula e l'organismo ci sono altri contenitori: le colonie di cellule, quali i tessuti degli organi e i sistemi biologici come quello immunitario.

3] La dispendiosa evoluzione-conservazione della vita

Il dispendio della vita, proporzionale alla diminuzione di scala, è enorme nella sintesi delle proteine 

Se la serie dei contenitori della materia nel cosmo termina al suo livello più basso con le molecole inorganiche, quando queste, in un pianeta come la Terra, si combinano fra loro in forme sempre più complesse, la serie dei contenitori riprende a crescere con il formarsi della vita. Se l'evoluzione della materia inorganica è a scendere, l'evoluzione della materia vivente è a salire: a partire da piccole molecole inorganiche, per successive combinazioni chimiche, vengono a formarsi molecole più grandi e complesse, prima i monomeri, poi, con la loro polimerizzazione, gli acidi nucleici e le proteine; infine, a partire da questi polimeri, si formano, per combinazioni complesse, gli organismi unicellulari che evolvono nella forma degli organismi pluricellulari, ecc.

Per semplificare, riducendo l'universo della vita a regni, generi, specie e individui, possiamo affermare che la vita è il contenitore dei regni vegetali e animali, che i regni sono contenitori dei generi, e questi sono contenitori delle specie, le quali contengono i singoli organismi. Ma i singoli organismi sono, a loro volta, contenitori molto complessi di tessuti, organi, ecc., che sono i contenitori effettivi delle cellule.

2] La dispendiosa evoluzione-conservazione della vita

Il dispendioso processo di formazione delle proteine funzionali, che segue la sintesi ribosomica delle catene polipeptidiche

La sperimentazione mostra agli occhi dei biologi molecolari che il prodotto appena sintetizzato dai ribosomi non è funzionale: le proteine funzionali derivano dal successivo processo di variazione e di combinazione delle catene polipeptidiche prodotte nel processo di sintesi. Come interpretare questa osservazione empirica? La tendenza generale è di darne una spiegazione nei termini della teoria del codice, che, nella sua formulazione originaria, fa dipendere la produzione delle proteine dal codice genetico, ossia da una specie di programma. Così appare che la produzione delle proteine sia programmata per una funzione predeterminata una volta per tutte.

Questa visione deterministica-meccanicistica non riflette però la realtà che emerge, come la punta di un iceberg, nelle sperimentazioni dei biologi molecolari. Ogni singola sintesi fornisce come risultato una catena polipeptidica sulla cui sorte nessuno può scommettere, perché questa catena subirà ogni sorta di variazione. Scrive Stephen L. Wolfe ("Introduzione alla biologia cellulare e molecolare" 1996): "Quando la catena polipeptidica è completa può essere variamente modificata". La modificazione riguarda singoli aminoacidi, e si tratta di modificazioni chimiche, come acetilazione, metilazione, ecc. "Come risultato di queste modificazioni, nelle proteine naturali si possono trovare 140 aminoacidi diversi". Passare dai 20 aminoacidi, per così dire ufficiali, a 140 effettivi, non è cosa da poco, e, soprattutto, non è cosa spiegabile in termini di codice e programma.

Sull'origine della vita: dispendio ed eccezione statistica

Prima parte

"Bisogna tener presente che l'origine della vita è un processo guidato dalla dispendiosa dialettica di caso e necessità, perciò in ogni momento di questo processo a tre fasi possono verificarsi degli stop, dei ritorni indietro, delle degenerazioni o degli aborti. Questo è il dispendio biologico che riguarda sempre i singoli organismi, e, nei tempi geologici, intere specie, generi, ordini, ecc. Allo stesso modo, nei tempi cosmologici, questo dispendio riguarda altri pianeti di altre galassie, nei quali la vita eccezionalmente può essere fecondata, può interrompersi oppure può attraversare lo stadio di gestazione e abortire; oppure, al contrario, nascere, come è avvenuto nel nostro pianeta, con quella necessità che ha per fondamento il caso che produce dispendio e rarità statistica.

La vita terrestre, evoluta fino alla sua forma cosciente: l'uomo, è una rarità eccezionale nel cosmo. Ma l'enorme numero di galassie ci permette di sostenere come ipotesi realistica l'esistenza di una vita extraterrestre in vari stadi di evoluzione: dalla fecondazione, alla gestazione, alla nascita e all'evoluzione verso la forma cosciente. In questa ipotesi, il raggiungimento della forma più evoluta, la forma cosciente, deve necessariamente rappresentare sempre e ovunque una straordinaria eccezione statistica, resa possibile solo dai grandi numeri di forme di vita estraterrestri.

1] La dispendiosa evoluzione-conservazione della vita

"Controlli" e "regolazioni" in biologia molecolare: soltanto una scelta per disperazione

I biologi molecolari cercano i "controlli" e le "regolazioni" nei processi cellulari, non avendo altri strumenti concettuali per risolvere le contraddizioni del loro determinismo riduzionistico meccanicistico, fondato sul codice genetico. Poiché, in questo modo, si trovano in una strada senza uscita, anche i migliori tra loro non possono fare a meno di cadere in errore, persino quando intuiscono le reali contraddizioni. E' il caso di Steven Rose. Esaminando il suo libro, "La chimica della vita" del 1979, potremo renderci conto del fatto che non c'è alcuna possibilità di far progredire la biologia molecolare sulla strada del "codice genetico", i cui "paracarri" sono i "controlli e le regolazioni".

Rose, con una non comune capacità di sintesi, ci mostra il reale contenuto del concetto di "controllo" in connessione alla novità "del codice genetico". "Nel 1948, l'ingegnere e matematico americano Norbert Wiener riunì sotto il termine di "cibernetica'" teorie quali quelle del "controllo", del "feedback" (o retroazione) e del "trasferimento d'informazione". Con la maggiore conoscenza dei meccanismi delle singole reazioni enzimatiche, delle loro esigenze energetiche e dell'armonioso funzionamento dei vari enzimi all'interno delle vie metaboliche, i biochimici si impadronirono di questi nuovi concetti al fine di capire con quali sistemi la cellula controlla e regola il proprio metabolismo; per fare un esempio, come essa è in grado di decidere (sic!), in qualsiasi momento, quanto glucosio scindere in anidride carbonica e acqua e quante nuove proteine sintetizzare. E il trionfo della biochimica come analisi informazionale è stata la spettacolare scoperta di meccanismi di duplicazione di molecole giganti come il DNA e di traduzione dei messaggi codificati nel DNA in strutture proteiche: senza dubbio uno dei più importanti progressi in campo scientifico di questo secolo".