Da dove viene la vita. Il mistero dell’origine sulla terra e in altri mondi

Questo libro di Paul Davies può essere considerato il complemento del precedente volume dello stesso autore, Il cosmo intelligente. Qui si ripercorrono i vari processi e le varie teorie che hanno portato alla formulazione dell’ipotesi relativa alla nascita della vita all’interno dell’universo. Dalle profondità del sottosuolo, nelle quali si trovarono i primi organismi del pianeta, alla nascita della vita intelligente, Davies da’ una sua interpretazione del fenomeno. Dopo aver accettato l’idea che gli organismi possono proliferare sotto la superficie terrestre, si è ipotizzata l’eventualità che i microbi possano prosperare anche su Marte. Addirittura si è supposto che la vita sia nata su Marte e che si sia poi trasferita sulla Terra all’interno di una meteorite. A differenza di coloro che credono che l’insorgenza della vita sia già scritta nelle leggi di natura, altri ribadiscono che essa sia stato un bizzarro accidente della chimica, esclusivo della Terra. L’interesse per questo tema, è nato in Davies dopo la lettura del romanzo di Fred Hoyle, La nuvola nera, nel quale l’astronomo, a complemento della propria teoria cosmologica (la “steady state theory” o teoria dello stato stazionario dell’universo), narra dell’arrivo nel sistema solare di una basta nube di gas dallo spazio interstellare.

La vita richiede una serie di elementi chimici per poter esistere, primo tra tutti il carbonio; tuttavia, nelle fasi iniziali del Big Bang si sono formati pochi atomi di carbonio, mentre la maggior parte di essi è stata prodotta all’interno delle stelle. L’idea di Hoyle e di Carter, divenuta nota come “Principio antropico”, suggeriva, audacemente, che la stessa esistenza della vita sia un evento dall’esito incerto, una conseguenza di felici coincidenze nella struttura matematica soggiacente all’universo. Hoyle e il collega Chandra Wickramasinghe suggerirono che forse la vita non è nata sulla Terra, ma vi è stata portata dalle comete. Gold, nello stesso periodo, teorizzava che grandi quantità di idrocarburi giacessero intrappolate nel sottosuolo e, quando è stata intrapresa una ricerca per verificare le sue ipotesi, si sono scoperte nuove forme di vita sotterranea; tutti questi sviluppi hanno costituito il background epistemologico-scientifico della posizione di Davies. La sua convinzione personale è che una teoria esauriente richieda idee radicalmente nuove, per questo egli afferma che è importante cercare la vita in altri mondi e provare a sintetizzarla in laboratorio, proprio a causa dei dubbi sulla sua genesi. Alcuni astronomi ritengono che i pianeti esterni, come Saturno, Giove e le loro lune, siano giganteschi laboratori prebiotici in cui i passi che portano alla vita sono rimasti congelati nel tempo. Ma il problema principale della biogenesi, secondo Davies, non è tanto il processo di formazione della vita, quanto quello dell’organizzazione dell’informazione. Infatti, affinché sia stato possibile lo sviluppo della vita, il passo cruciale deve essere stato la creazione di un sistema di elaborazione dell’informazione, che si avvale di un controllo mediante “software”; per Davies nessuna delle consuete leggi della natura possono produrre una struttura simile, partendo da sostanze chimiche incoerenti, con quell’inevitabilità che alcuni scienziati proclamano. Se la vita si forma facilmente ed è comune nell’universo, allora devono essere in opera principi fisici nuovi. Egli crede che l’origine della vita non sia stata un miracolo, ma che viviamo in un universo “bio-amichevole”, predisposto alla vita, dal carattere mirabilmente ingegnoso. Dall’epoca di Darwin sono state elaborate solo due grandi teorie della biogenesi: una afferma che la vita ha avuto inizio per “autoassemblaggio chimico”, in un ambiente acquoso in qualche punto della superficie terrestre; l’altra è che la vita sia giunta sulla Terra dallo spazio sotto forma di microbi già vivi: è la cosiddetta ipotesi della “panspermia”. Tuttavia, i dati raccolti negli ultimi anni, hanno fatto pensare ad una terza possibilità: che la vita sia nata all’interno della Terra, probabilmente sotto il fondo del mare. Oltre al problema chimico e fisico, quello dell’origine della vita ha anche forti implicazioni filosofico-religiose, prima tra tutti la domanda: “siamo soli nell’universo?”. Davies afferma che se la vita è solo uno scherzo del fato, allora l’espressione di Monod può essere ben confermata: “l’antica alleanza è infranta; l’uomo finalmente sa di essere solo nell’immensità indifferente dell’universo da cui è emerso per caso. Il suo dovere, come il suo destino, non è scritto in nessun luogo”. La complessità biologica è una complessità basata sull’informazione. La capacità di autonomia o autodeterminazione della vita sembra toccare uno degli aspetti più enigmatici che distinguono il mondo dei viventi da quello degli oggetti inanimati, anche se è difficile capire da dove provenga. La credenza che la vita richieda un ingrediente aggiuntivo, al di là della materia ordinaria, che obbedisce alle consuete leggi fisiche, prende il nome di “vitalismo”. Tuttavia, se la forza vitale si manifesta solo nella materia vivente, il suo valore esplicativo è scarso o nullo.

All’interno di ognuno di noi, è custodito un messaggio scritto in un antico codice, il DNA, una molecola esistente, quasi certamente, da tre miliardi e mezzo di anni; la proprietà fondamentale del DNA, quella che lo distingue da tutte le altre molecole organiche, è il fatto che esso è costantemente impegnato a riprodurre altro DNA. A partire dal DNA di qualche primitivo antenato microbico, a poco a poco, errore dopo errore, si sono prodotte istruzioni sempre più lunghe per la costruzione di organismi più complessi. Grazie alle osservazioni spettroscopiche, gli astronomi hanno confermato che gli atomi sono gli stessi in tutto il cosmo: il carbonio è l’elemento vitale per eccellenza, dato che gli atomi di carbonio si legano tra loro a formare lunghe catene, o polimeri, di varietà e complessità sconfinate. Due esempi di grandi molecole formate da catene di carbonio sono le proteine e il DNA. La maggior parte del carbonio nell’universo non proviene dal Big Bang, bensì dalle stelle, che sono reattori a fusione nucleare che normalmente bruciano idrogeno per produrre elio. Nelle stelle di grandi dimensioni il passo successivo è la trasformazione dell’elio in carbonio, e di conseguenza, in altri elementi familiari quali l’ossigeno e l’azoto. La gran parte di queste sostanze, di maggior peso, rimane confinata all’interno delle stelle, ma viene liberata quando una di esse esplode. Inoltre, bisogna tener conto del flusso continuo di materia emessa dal Sole con il vento solare, ed un processo simile si verifica anche in altri sistemi stellari. Queste sostanze circolano continuamente tra l’atmosfera e la crosta terrestre, per effetto dei processi biologici e geologici. La Terra è stata colpita ripetutamente, prima dagli asteroidi provenienti dalla regione tra Marte e Giove e poi dalle comete della zona di Giove. Tali corpi di origine esterna hanno aggiunto alla crosta terrestre, un rivestimento di leggero materiale roccioso ed anche una grande quantità di acqua; oltre a ciò sono giunte molte altre sostanze volatili di cui la Terra nascente era priva, ed in particolare le sostanze organiche necessarie alla vita. Le comete potrebbero aver fornito senza difficoltà alla Terra il carbonio necessario per creare l’intera biosfera.

Davies riporta anche della teoria di Kevin Maher e David Stevenson, che hanno cercato di ridefinire il concetto di origine della vita alla luce di questo scenario. Secondo il loro ragionamento, si può dire che la vita è iniziata quando il tempo necessario per l’emergere di organismi autoreplicanti è divenuto inferiore a quello che intercorre tra i successivi impatti sterilizzanti. La nostra specie sarebbe invece il prodotto dei primi organismi che sono riusciti a sopravvivere all’ultimo grande impatto di questa prolungata serie di arresti e nuove partenze. Per estensione, la vita potrebbe essersi diffusa allo stesso modo, nell’intero universo, senza essere nata in qualche posto specifico. Il filosofo Jacques Monod ha rilevato che ogni cosa in natura è il prodotto di due fattori fondamentali: il caso e la legge, o necessità. Monod non aveva dubbi: a sua parere la vita è in misura preponderante il prodotto del caso; inoltre, il carattere fortuito della vita vale non solo per la natura casuale e senza meta dell’evoluzione, ma anche per i processi fisici che l’hanno prodotta inizialmente. Per Monod, la genesi della vita è stata un capriccio del fato, il risultato di una cieca lotteria cosmica; se si potesse escludere con certezza la teoria della “panspermia”, la dottrina di Monod sarebbe screditata. Chi crede che non siamo soli nell’universo suppone che nel processo intervenga un elemento di necessità, il manifestarsi di una legge, quindi presumono che l’emergere della vita dalla materia non vivente sia la normale conseguenza delle leggi universali della natura, e che se queste leggi si manifestano producendo la vita qui sulla Terra, molto probabilmente, lo faranno anche su altri pianeti. Molti ritengono che l’idea di leggi o principi speciali che guidino lo sviluppo della materia verso la vita, oltre e al di sopra delle leggi basilari della fisica, sia decisamente troppo vitalista. Allora costoro si chiedono se le potenzialità necessarie a produrre la vita siano già implicite nelle leggi fisiche stesse. Davies obietta questa posizione, affermando che le leggi fisiche che operano tra gli atomi e le molecole sono, quasi per definizione, semplici e generali. Una legge è un modo di comprimere i dati in un algoritmo, per ridurre un’apparente complessità ad una semplice formula o procedura; viceversa nessuna legge può generare da sola, su ordinazione, macromolecole casuali ricche di informazione. Gli organismi devono rispettare le leggi della fisica e della chimica, ma queste leggi sono solo accessorie per la biologia. La speranza di molti teorici della complessità è che alcuni tipi di processi fisici auto-organizzati possano portare un sistema fisico al di sopra di una certa soglia di complessità, a un punto in cui queste “leggi della complessità” di nuova concezione, inizino a manifestarsi, conferendo al sistema un’esorbitante capacità di auto-organizzazione e di accrescimento della propria complessità. Il risultato consisterebbe in una serie di transizioni che, salto dopo salto, farebbero salire bruscamente il sistema lungo la scala della complessità, sotto la guida di tali leggi, il sistema potrebbe dirigersi verso la vita. Se così fosse, vorrebbe dire che la vita è scritta non tanto nelle leggi della fisica, quanto nella logica dell’universo.