Il nuovo Darwin: una teoria rivoluzionaria sull'origine della vita

Come e quando si sia formata la vita sulla Terra non lo sappiamo.

Alcuni ricercatori stimano che i legami organici si siano sviluppati circa 3,5 milliardi di anni fa, nel profondo del mare. Da questi sarebbero nate le prime cellule e gli organismi più complessi. Tale tesi è sostenuta, tra gli altri, dal Jet Propulsion Laboratory del California Institute of Technology e della NASA. Altri modelli, come per esempio la teoria Panspermia, sostengono che le comete, scontrandosi con la Terra, possano aver portato qui la vita.

E poi c'è Jeremy England, che con le sue idee rivoluzionarie è stato soprannominato il nuovo Darwin. Anche se questo titolo può sembrare un po' affrettato, England ha di fatto messo in piedi una nuova teoria sull'origine della vita—una teoria che, per giunta, arricchisce l'insegnamento darwiniano di una parentesi preistorica. England non si interessa dello sviluppo e dell'evoluzione della vita intelligente, ma della sua origine—e da un punto di vista prettamente fisico.

England vive a Boston. Suo padre è un professore di economia, sua madre è insegnante. Nei suoi racconti, il padre lo dipinge come un bambino molto curioso. England stesso dice di aver avuto la sensazione di non sapere abbastanza già all'età di sette anni. Quindi la sua carriera brillante è stata nient'altro che una logica conseguenza. Ha studiato a Harvard, Oxford e Stanford e ha poi ottenuto una cattedra a contratto al MIT.

I suoi studi hanno anche a che fare con la religione. La famiglia di sua madre è di origini polacche e solo alcuni dei suoi parenti sono sopravvissuti all'olocausto. La religione ebraica era presente in casa sua, ma a causa del dolore dei ricordi non veniva praticata. Solo nel 2005 England ha iniziato a studiare la Torah, è andato in Israele e ha trovato Dio. Oggi vive devotamente come ebreo ortodosso. La sfida intellettuale dello studio della Torah sarebbe nel fatto che "nella sua sottigliezza e nella sua ampiezza è totalmente altro rispetto qualsiasi altra cosa abbia mai letto", ha detto alla rivista OZY.

Nel frattempo, il 33enne è a capo di un gruppo di ricerca del MIT. La tesi portante del suo England Labs è che gli organismi viventi siano in grado di svillupparsi spontaneamente, a patto che nei dintorni si verifichino le condizioni fisiche necessarie. In breve, l'intento di England è quello di capire in che modo gli atomi sono in grado di organizzarsi per costituire delle forme di vita.

Una particolarità basilare degli organismi viventi è che possono procurarsi l'energia necessaria dall'ambiente. Nei suoi studi, England mostra che anche un insieme casuale di atomi si può organizzare per assorbire meglio, ad esempio, la luce o il calore.

Proprio perché, quando si parla di origine della vita, la scienza ha sempre bisogno di spiegazioni profonde, la ricerca di Jeremy England è particolarmente eccitante. La novità del suo modello è senz'altro l'approccio fisico. Il suo obiettivo è dimostrare a che livello determinate strutture possono nascere in un sistema, anche se in questo ambiente non esistono le condizioni per la selezione darwiniana in senso stretto. In tali sistemi, riprodotti da England al computer, non c'è infatti nessun vero 'sé' che possa attuare una 'autoreplicazione'. Alla teoria manca una forma di coscienza che possa innescare l'istinto di autoconservazione.

"Il nostro focus si concentra sul livello fisico. Vogliamo spiegare precisamente quali sono i presupposti fisici e le caratteristiche distintive (ma non esclusive) degli esseri viventi", ha spiegato England a Motherboard con una email. "Questo ci permette di evitare domande tipo Da dove viene la vita? oppure Che cos'è la vita? per concentrarci su altre questioni tipo: ci sono scenari in cui le esigenze dei viventi sono particolarmente di successo e sono sostenibili e possiamo inserire queste tendenze come dinamiche e generali in una particolare classe di un sistema fisico?

England è anche alla ricerca di una situazione in cui gli organismi possano svilupparsi in maniera particolarmente efficace, e continua con la sua argomentazione: "se dovessimo riuscirci, queste caratteristiche potrebbero essere ottimali e necessarie dal punto di vista fisico per la nascita della vita. Quando potremo rispondere a questa domanda in maniera soddisfacente (e al momento siamo solo all'inizio), allora avremo detto qualcosa in più sulla fisica, ma potremmo anche aver scoperto in che modo gli esseri viventi lavorano a livello molecolare."

Il fisico allarga anche il campo della ricerca evolutiva e afferma che nella normale rappresentazione di una selezione naturale darwiniana si tratta unicamente di un caso speciale in un contesto generale. E questo fenomeno si può spiegare al meglio con l'ausilio della termodinamica.

Uno dei presupposti della biologia è che una specie, con l'aiuto della selezione naturale, si adatta al suo ambiente. Ciò non vuol dire solo che sopravvivono gli esemplari più forti fisicamente, ma anche che i più forti sono quelli che riescono a riprodursi in maniera più efficiente o salutare o duratura nel tempo. Il modo in cui una specie appare oggi è in definitiva il risultato di un processo di adattamento e riproduzione.

Rispetto a questo modello, England fa un passo indietro e si rivolge alla materia inorganica. "Prendiamo un aggregato di atomi, in cui non si trovano tracce biologiche (almeno all'inizio)" scrive England nella sua ricerca.

Lo scienziato e il suo team hanno sviluppato un software con cui è possibile ripercorrere i cambiamenti che si sono verificati nel corso del suo sviluppo. Perciò, ricercano i cambiamenti necessari che ogni volta hanno permesso un migliore assorbimento dell'energia e una lunga vita del sistema. Questo cambio di forma dovrebbe chiarire una volta per tutte l'evoluzione degli organismi.

Una straordinaria scoperta che i fisici hanno fatto grazie alle loro simulazioni al computer è che il livello di energia degli organismi durante tutto il tempo era cresciuto costantemente. In modo simile, si sono verificati dei cambiamenti in un gruppo di atomi, quando questi avevano preso una nuova forma in grado di ricevere l'energia di una fonte esterna in maniera particolarmente efficace.

Un aggregato di molecole cresciuto in un lungo lasso di tempo esiste nella sua forma particolare come una struttura perfettamente organizzata, che riesce a utilizzare in maniera efficiente le energie dell'ambiente circostante. Nella fase iniziale dello sviluppo regna anche qui un caos assoluto di particelle atomiche. Lo sviluppo verso una struttura simile a quelle viventi in forma di rete coordinata con delle componenti che interagiscono tra loro rispecchia, secondo le ricerche di England, il comportamento basilare di un organismo vivente, anche se la "creatura" fatta di atomi inorganici non risulta da una selezione naturale vera e propria. Piuttosto, evolve sulla base di esigenze fisiche e delle complicatissime dinamiche del suo sistema.

"Non si tratta di una forma di vita vera e propria, ma potrebbe trattarsi di una sorta di toolbox di comportamenti grazie ai quali sono nati i primi esseri viventi", ha detto England. "E il punto è che questa cassetta degli attrezzi è incredibilmente utile, senza che in questo periodo preciso ci sia stata una selezione naturale basata sulla riproduzione."

Finora, la ricerca dell'England Lab è soltanto teorica e basata su un software. Aspettiamo per vedere se i seguenti esperimenti possono rappresentare davvero la genesi della vita.