Si salvi chi può dalla legge di Moore

La Terra si è formata circa 4.5 miliardi di anni fa. Di fronte a questo dato è per me abbastanza naturale analizzare tutti i fenomeni legati alla nascita della vita a partire da questo limite temporale. O, almeno, così è sempre stato finché non mi è capitato di leggere uno studio, comparso questa estate su arXiv.org, in i genetisti Richard Gordon (Gulf Specimen Marine Laboratory) e Alexei Sharov (National Institute di Aging, Baltimora) dicono che, se l’evoluzione della vita segue la Prima Legge di Moore, allora precede l’esistenza della Terra.

La luna riflette la luce polarizzata della Terra. Foto: ESO

Spore batteriche congelate e intrappolate per milioni di anni in qualche asteroide, comete o meteoriti responsabili poi della panspermia sulla Terra? Dal mio punto di vista tutto questo resta fantascienza. L’osservazione di Moore risale al 1975 e dice questo: nel periodo che va dal 1959 al 1965 il numero di componenti elettronici (come i transistors) all’interno di un chip è raddoppiato ogni anno. Che sia una legge nel senso tecnico del termine ne dubito – ovviamente intendendo per legge “un principio fondamentale di fenomeni naturali tratto dalla constatazione del costante verificarsi di un effetto in dipendenza di determinate cause”.

Ciò posto, la persistenza di tale crescita esponenziale negli anni successivi (seppure con un “tempo di raddoppiamento” che si è andato assestando sui 18 mesi) è stata così regolare che l’uso del termine legge non è stato messo in discussione (a me comunque i dubbi restano). Di conseguenza, con Prima Legge di Moore si intende che “le prestazioni dei processori, e il numero di transistor relativi ad essi, raddoppiano ogni 18 mesi”. Ora, Richard Gordon e Alexei Sharov hanno applicato questa legge alla complessità biologica: i transistors sono stati rimpiazzati dai nucleotidi, i mattoni del DNA e del RNA, mentre i circuiti sono diventati il materiale genetico (!).

Loro dicono questo: ponendo che la complessità biologica raddoppia ogni 376.000 anni, se si ripercorre a ritroso la storia si ottiene un risultato sorprendente. La vita sarebbe nata all’incirca 9,7 miliardi di anni fa o, almeno, così sostengono i fautori della “regressione lineare della complessità genetica su scala logaritmica”.

(Credit: arXiv: 1304.3381).

Nel grafico che vedete sopra la complessità degli organismi è misurata dalla lunghezza del DNA funzionale non ridondante per genoma, contato sulla base di con coppie di basi nucleotidiche (bp), che aumenta linearmente con il tempo. Il tempo viene conteggiato a ritroso in miliardi di anni prima del presente (tempo O). In questo modo hanno trovato che il rate con cui la vita è passata dai procarioti agli eucarioti e poi ad organismi più complessi come vermi, pesci e mammiferi è di circa 376 milioni di anni. Questo significa che la complessità delle vita raddoppia ogni 376 milioni di anni. Andando all’indietro ed applicando questa relazione si può sapere quando nel passato esisteva solo una coppia di basi (e quindi quando la complessità era al livello zero). Il risultato ottenuto è questo: la vita ha avuto origine 9.7±2.5 miliardi di anni fa.

Su questa pubblicazione vale la pena fare solo alcuni rilievi di carattere generale e metodologico procedendo, per così dire, a grana grossa. Ogni scienza ha i propri oggetti e i propri principi, delimita essa stessa il suo dominio di riferimento e il suo raggio d’azione (un altro suggerimento del buon vecchio Aristotele su cui è bene riflettere). Accade talvolta che dalla cassetta degli attrezzi di una scienza particolare si possa prendere qualcosa che si rivela molto utile anche in un’altra scienza particolare. Gli esempi potrebbero essere molti e, soprattutto, derivati dai molti livelli in cui si articola il discorso scientifico. Mi limito qui a quello che mi interessa per questo caso e cerco di porre il problema in modo semplice prescindendo dal dibattito che si è innescato sul tema: mi riferisco al rapporto tra scienza quantitativa e qualitativa.

Nella scienza quantitativa (pensate ai neopositivisti) il rapporto tra teoria e metodo di ricerca è strutturato in momenti o fasi logicamente sequenziali secondo un’impostazione deduttiva (la teoria precede l’osservazione). Il contesto di riferimento è quello della giustificazione, cioè del supporto tramite i dati empirici della teoria precedentemente formulata. Nella scienza qualitativa, invece, la  teoria e il metodo sono indissolubilmente relate, in quanto la formulazione iniziale di una teoria diventa un possibile condizionamento per la teoria stessa. Ed ecco il punto interessante: se nel primo caso la chiarificazione dei concetti e la loro operativizzazione (trasformazione in variabili empiricamente osservabili)  avvengono prima ancora di iniziare la ricerca – con il rischio di impoverimento teorico e conseguente riduzione della variabile al concetto – per uno scienziato qualitativo è proprio la trasformazione dei concetti in variabili a costituire l’elemento di controllo empirico per la teoria. 

L’approccio qualitativo si serve dunque dei concetti come elementi orientativi che guidano i modi in cui esperiamo il mondo, sono una guida, l’agenda tramite cui sfogliamo la realtà empirica, non certo riduzioni della realtà in variabili astratte (se vi interessa approfondire questi aspetti potete leggere Popper). Potrei fermarmi qui per dirvi che è del tutto irragionevole applicare alla complessità biologica (e cosciente) lo stesso metodo di analisi usato per transistor e computer, ma spendo qualche altra parola per rendere meno astratto il ragionamento.

Parlare di “regressione lineare della complessità genetica su scala logaritmica” per spiegare l’origine della vita è solo un vuoto esercizio teoretico. Un risultato del genere non ha alcuna validità scientifica né può essere avvicinato ad una dimostrazione. Chiunque abbia letto qualche pagina dell’Origine delle Specie sa bene che la velocità dell’evoluzione non è costante (e non può essere pensata come un processo lineare). Su questo tema c’è stato soprattutto in passato un fervente dibattito, tuttavia possiamo dire con cognizione di causa che molte specie, dopo essersi formate, non sono mai andate incontro a mutamenti fenotipici rilevanti e anche i periodi in cui alcune hanno subito modificazioni probabilmente sono stati brevi in confronto ai periodi in cui hanno mantenuto la stessa forma.

Ciò significa che l’evoluzione è graduale, e la velocità con cui si realizza non è costante. Questo principio è stato magistralmente mostrato dalla teoria degli equilibri punteggiati di Stephen Jay Gould e di Niles Eldredge: il cambiamento evolutivo è caratterizzato da lunghi periodi di stasi, in cui la specie rimane pressoché immutata, alternati – o meglio punteggiati – da fasi di cambiamento rapido (in senso geologico). Come tutta questa complessità possa essere rappresentata, descritta o esemplificata da un logaritmo francamente mi sfugge (limite mio, forse). Se poi cambiamo punto di vista e svestiamo i panni del paleontologo e del naturalista per vestire quelli del genetista la situazione non migliora.

La complessità biologica è intesa dai due ricercatori solo in senso quantitativo (e su base genetica), in quanto nell’articolo viene definita sulla base del numero di nucleotidi funzionali e non ridondanti nell’organismo. Un assunto di base all’insegna del riduzionismo più spinto che non considera che lo sviluppo evolutivo su base genetica è il risultato di numerosi fattori non-lineari e, soprattutto, spiegabili su base qualitativa: la  collaborazione tra geni, la duplicazione di geni con la successiva specializzazione, l’emergere di nuove nicchie funzionali associate a geni esistenti, l’ambiente, etc.. Forse non avremmo mai tutte le risposte che cerchiamo: tuttavia, fare della complessità biologica un problema matematico mi pare a dir poco fantascienza.