Cos’è la vita?

Cos’è la vita? Dal punto di vista biologico, la vita possiede una straordinaria capacità di svilupparsi e persistere quando incontra condizioni ambientali compatibili con le proprie esigenze.

Tra gli elementi fondamentali troviamo l’acqua liquida e la disponibilità degli elementi chimici necessari alla costruzione delle molecole biologiche. Su un pianeta, inoltre, caratteristiche dell’atmosfera e condizioni fisiche adeguate possono contribuire a mantenere un ambiente compatibile con la vita. Un aspetto particolarmente interessante è che l’ossigeno non è indispensabile a tutte le forme di vita. Sulla Terra esistono organismi capaci di vivere in sua assenza, mentre la presenza significativa di ossigeno nell’atmosfera è comparsa successivamente nella storia del nostro pianeta grazie all’attività degli organismi fotosintetici. La vita, quindi, non coincide con un unico modo di utilizzare materia ed energia. Organismi differenti hanno sviluppato strategie metaboliche differenti, mostrando quanto grande possa essere la capacità della vita di adattarsi alle condizioni dell’ambiente. A questo punto nasce una domanda inevitabile: la presenza delle condizioni adatte è sufficiente per spiegare come possano formarsi i componenti fondamentali della vita? Un esperimento diventato celebre cercò di affrontare proprio questo problema. Nei primi anni Cinquanta, Stanley Miller e Harold Urey, all’Università di Chicago, utilizzarono una miscela di gas e vapore acqueo sottoponendola a scariche elettriche, utilizzate per simulare una possibile fonte di energia presente sulla Terra primitiva. L’esperimento mostrò che, partendo da sostanze relativamente semplici e fornendo energia, potevano formarsi spontaneamente diverse molecole organiche, tra cui amminoacidi. Il risultato non dimostrò la creazione della vita in laboratorio. Mostrò però qualcosa di fondamentale: alcuni dei suoi componenti chimici possono originarsi attraverso processi non biologici quando esistono determinate condizioni ambientali. Si apriva così una domanda ancora più affascinante: come si passa dalla chimica alla biologia, da molecole relativamente semplici a sistemi capaci di organizzarsi, replicarsi ed evolvere?

La straordinaria complessità degli organismi viventi nasce da un numero relativamente limitato di elementi chimici. Carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto costituiscono gran parte della materia vivente. A questi si aggiungono elementi come fosforo e zolfo, indispensabili nella struttura e nel funzionamento di numerose molecole biologiche. Il carbonio occupa una posizione particolare. Grazie alla sua capacità di formare legami stabili con altri atomi e con sé stesso, può dare origine a strutture estremamente diverse e complesse: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici. Ma questi elementi non nascono con la vita. La materia di cui siamo costituiti ha una storia molto più antica. Gli elementi chimici presenti nel nostro pianeta derivano da processi cosmici che precedono di gran lunga la comparsa degli organismi terrestri. Gli stessi elementi entrano poi nella composizione delle rocce, degli oceani, dei microrganismi, delle piante e degli animali. Esiste quindi una continuità sorprendente: la materia che costituisce un organismo vivente appartiene alla stessa storia fisica e chimica dell’ambiente che lo circonda.  Accanto agli elementi che costituiscono la maggior parte della materia vivente, l'organismo necessita di numerosi minerali, presenti in quantità differenti ma coinvolti in funzioni biologiche fondamentali. Alcuni sono richiesti in quantità relativamente maggiori, come calcio, fosforo, magnesio, sodio, potassio e cloro. Altri sono necessari in quantità molto più piccole, come ferro, zinco, rame, iodio, selenio e manganese. La quantità è un aspetto fondamentale: una sostanza può essere indispensabile entro determinati intervalli e diventare problematica quando è presente in quantità insufficienti o eccessive. Esistono inoltre elementi che non svolgono una funzione biologica essenziale conosciuta nell'uomo e che possono risultare tossici in relazione alla dose e all'esposizione. Anche questo ci ricorda che, in biologia, raramente è sufficiente dividere le sostanze semplicemente in “buone” e “cattive”. Dose, equilibrio, disponibilità e contesto biologico fanno la differenza. I nutrienti necessari all'organismo arrivano in larga parte attraverso l'alimentazione. Per questo agricoltura, zootecnia, qualità degli alimenti e salute umana sono strettamente collegate: sono parti differenti di una stessa catena. Oggi siamo inoltre circondati da proposte che promettono di migliorare salute e benessere attraverso vitamine, minerali e altri integratori. Le informazioni arrivano dai professionisti sanitari, dai mezzi di comunicazione e, sempre più frequentemente, dai social network. Gli integratori possono avere un ruolo importante quando esiste una carenza documentata, un aumentato fabbisogno o una specifica indicazione clinica. Ma non rappresentano automaticamente un'alternativa a un'alimentazione equilibrata né una soluzione universale.

È utile ricordare anche che “naturale” e “sintetico” non significano automaticamente “migliore” e “peggiore”. Ciò che conta è la sostanza, la dose, la sua biodisponibilità, il fabbisogno individuale e il contesto nel quale viene utilizzata. Ancora una volta emerge lo stesso principio: non è il singolo elemento isolato a raccontare l'intero sistema. Un esempio storico interessante è quello di Linus Pauling (1901–1994), scienziato insignito di due Premi Nobel, che negli ultimi decenni della sua vita divenne un convinto sostenitore dell'assunzione di elevate quantità di vitamina C.

Le sue posizioni contribuirono a rendere molto popolare l'idea che dosi elevate di questa vitamina potessero avere effetti benefici ben oltre la prevenzione dello scorbuto. Alcune delle applicazioni proposte da Pauling, tuttavia, sono rimaste oggetto di discussione e non devono essere confuse con indicazioni cliniche consolidate. La vitamina C rimane naturalmente un nutriente essenziale, ma questo esempio mostra bene la differenza tra il riconoscimento della funzione biologica di una sostanza e l'attribuzione alla stessa di ulteriori effetti terapeutici. Anche l'assorbimento e l'utilizzo dei nutrienti non avvengono in isolamento. Alimentazione complessiva, condizioni individuali, farmaci, stato nutrizionale e interazioni tra sostanze possono modificare ciò che accade nell'organismo.

Per questo la domanda non dovrebbe essere soltanto “naturale o sintetico?”, ma piuttosto: di cosa ha bisogno questa persona, in quale quantità e in quale contesto? 

Nella cellula tutto è connesso. Nell'organismo tutto è connesso. E ogni organismo vive all'interno di un ambiente con il quale scambia continuamente materia, energia e informazioni. La vita non è semplicemente la somma dei suoi singoli componenti. Molecole, cellule, tessuti, organismi e ambiente formano livelli differenti di organizzazione, ciascuno legato agli altri. È interessante osservare come culture molto antiche abbiano cercato di esprimere, con linguaggi differenti da quello della scienza moderna, l'idea di relazione e di equilibrio. Nella tradizione cinese, Yin e Yang rappresentano polarità complementari che acquistano significato proprio nella loro relazione. Non si tratta di sovrapporre questo modello alla biologia o alla chimica, ma di riconoscere due modi diversi di interrogarsi sulla complessità: da una parte l'analisi dei singoli elementi, dall'altra l'attenzione alle relazioni che li collegano.

Forse è proprio qui che ritorna la domanda iniziale: cos'è la vita?

Possiamo descriverne gli elementi, studiarne le molecole, comprenderne sempre meglio i meccanismi. Ma la vita emerge anche dalle relazioni tra questi elementi e dalla loro continua interazione con l'ambiente.

Il chimico e il naturale, il particolare e l'insieme, l'analisi e la relazione: non necessariamente alternative, ma prospettive che possono aiutarci a osservare la complessità della vita.