SCIENZA E FILOSOFIA
La vita: un esperimento di fisica a basse temperature?
di
Margherita Bologna
marghebo2000@yahoo.com
Si può parlare di leggi nel campo della biologia nel senso in cui se ne parla nelle scienze "dure" come la fisica? All'interno della seconda Scuola Internazionale di Filosofia e Storia della Biologia tenuta a Nettuno nel mese di ottobre con il patrocinio dell'Università degli studi di Cassino, della Società Italiana di Logica e Filosofia della Scienza, dell'Istituto Italiano per gli Studi filosofici e dell'Università civica "Andrea Sacchi", il confronto fra le diverse e discordanti posizioni avviene a distanza.
Nella relazione iniziale avente per titolo La vita come esperimento di fisica il professor Edoardo Boncinelli, attuale direttore della SISSA di Trieste, afferma che "gli organismi viventi non hanno nulla di diverso dalle entità materiali che studia la chimica e la fisica". Le differenze che distinguono la biologia dalla fisica sono "piccole".
Negli organismi viventi più che le leggi sono di fondamentale importanza le condizioni iniziali e, tra queste, il genoma di una determinata specie (ma non i geni che sono gli stessi, anche se adattati ai circuiti specifici delle diverse specie).
La vita è caratterizzata da una continuità obbligata: ogni essere vivente nasce da un altro essere vivente.
Per questo l'evoluzione è "spaventosamente conservativa".
L'altro elemento determinante per il sorgere della vita è la temperatura. Gli organismi viventi si collocano all'interno di un piccolo intervallo spostato verso il basso a confronto con le temperature dell'universo. Se alle alte temperature la simmetria è alta e la materia è dominata da un'unica forza, alle basse temperature avvengono continue rotture di simmetria accompagnate dalla nascita delle quattro forze oggi conosciute: la forza di gravità, la forza nucleare forte, la nucleare debole e quella elettromagnetica, tutte presenti alla temperatura attuale. Alle alte temperature come quelle esistenti sulla superficie del sole non possono esserci molecole o cellule ma solo il movimento degli atomi. Gli aggregati stabili inorganici e organici quali le macromolecole e poi gli organismi multicellulari si sono potuti sviluppare solo quando la temperatura si è abbassata.Fisico di formazione, che ha lavorato per tanti anni nel campo della biologia, il prof. Boncinelli proseguendo sulla via dell'esposizione del metodo riduzionista rincara la dose: "la vita è un esperimento di fisica spontaneo, relativamente isotermo che richiede temperature relativamente basse".
La vita degli organismi pluricellulari si sviluppa in un intervallo di temperatura ancor più limitato rispetto a quella degli organismi unicellulari che possono vivere anche a cento gradi. Per di più lo sviluppo del sistema nervoso si è realizzato in animali omeotermi cioè con temperatura stabile. Siamo costituiti di componenti che mantengono la loro integrazione rimanendo stabili nello spazio e nel tempo perché la temperatura si mantiene costante. Di conseguenza i legami che intercorrono tra le varie parti materiali non vengono continuamente rotti.L'oggetto specifico della biologia è quella particolare caratteristica del vivente costituita dal codice genetico di cui sono dotati tutti gli organismi. Al momento questo codice sembra essere arbitrario (cioè senza alcun rapporto tra significante e significato). In particolare la biologia molecolare considera l'informazione che è trasmessa dal patrimonio genetico. Il genoma infatti può essere considerato come una lunga frase fatta con un alfabeto di quattro lettere in cui è importante l'ordine con il quale l'informazione si succede. Il messaggio è diviso in unità discrete, vincolate dal codice in modo da non uscire da schemi prefissati, che consentono di superare il rumore di fondo delle fluttuazioni termiche alle quali sono soggette le molecole.
Le possibilità combinatorie di queste unità sono molto ampie ma - afferma il prof. Boncinelli - il repertorio è pur sempre finito. Di un certo numero di possibilità fornite dall'organismo e dalle cellule gli eventi esterni ne selezionano una sola. Questa è quella che in senso lato si chiama esperienza. Dall'interazione con l'ambiente nascono le differenze. Per questo in biologia non ci sono leggi ma solo delle regolarità.Di diverso avviso è il prof. Giovanni Boniolo, docente di Filosofia della scienza all'Università di Padova: sono leggende metropolitane quelle che affermano che la biologia sia riducibile alla fisica.
Innanzitutto occorre specificare l'ambito semantico del termine riduzione. Citando Mario Ageno, il prof. Boniolo mette in rilievo la differenza tra un sistema biologico e un sistema fisico: un sistema fisico è un sistema legato e talvolta coerente. Un sistema biologico è sempre un sistema coerente e dotato di un programma cosicché il passaggio per riduzione da un sistema all'altro non è certo semplice ed ovvio.In ambito filosofico il significato del termine riduzione è stato analizzato da Nagel nel 1961 nel libro intitolato La struttura della scienza.
Secondo la filosofia di Nagel, di stampo carnapiano, per ridurre una teoria all'altra occorre prima assiomatizzarla inserendo la spiegazione del concetto di riduzione all'interno di un sistema formale. Se ridurre significa assiomatizzare - domanda il prof. Boniolo - è possibile ridurre la genetica mendeliana alla genetica molecolare e la genetica molecolare alla biochimica? Evidentemente no perché seguendo la teoria di Nagel occorrerebbe assiomatizzarle. Esistono assiomatizzazioni di parti della biologia ma non di tutta la biologia. Quindi sono possibili solo riduzioni locali. La filosofia della scienza fornisce altri strumenti per affrontare il problema del riduzionismo pur senza fare riferimento a questo termine. Per esempio il concetto di spiegazione che non richiede la necessità di ricorrere ad assiomatizzazioni. Nel libro L'immagine scientifica Bas van Fraassen sostiene che spiegare significa rispondere ad una "domanda-perché". La spiegazione è una risposta ad una particolare domanda per la quale è il contesto discorsivo che determina la risposta giusta. Si pone allora il problema di stabilire il contesto giusto perché la stessa domanda scientifica può essere collocata a livelli diversi. Dal contesto, che riveste una importanza fondamentale sia per la domanda che per la risposta, è necessario allora isolare lo sfondo disciplinare di riferimento in quanto ogni sfondo disciplinare contiene al suo interno la propria struttura inferenziale operante all'interno di un modello esplicativo. Senza addentrarci nel cuore della spiegazione fatta dal prof. Boniolo che potrebbe essere oggetto di una prossima pubblicazione va detto che in biologia ci sono vari ambiti, varie regioni disciplinari con statuto caratteristico proprio.Ciò posto è possibile parlare di leggi in biologia?
Sarebbe certamente sbagliato affermare che non ci sono perché non sono come quelle specifiche della scienza fisica. Piuttosto occorre cercare di identificare le caratterizzazioni delle leggi in biologia. Nel contesto della biologia è più appropriato parlare di leggi descrittive che di leggi predittive. Ogni scienza ha caratteristiche proprie. Sarebbe un errore attribuire ad una scienza caratteristiche che sono di altre. In fisica non esistono leggi disposizionali, teleologiche o funzionali come in biologia , per cui se la biologia è differente dalla fisica non è detto che sia la fisica la scienza fondamentale rispetto la quale misurare le altre.Un contributo a livello di analisi storica e del problema della natura delle leggi in biologia è stato portato dal prof. Pietro Omodeo docente presso il Dipartimento di Biologia Evolutiva dell'Università di Siena. Nel Novecento la tradizionale distinzione tra "scienze esatte" e "scienze naturali" è stata soppiantata ad opera del circolo di Vienna per una ridefinizione in "scienze standard" e "scienze non standard", distinzione questa che ha una accentuata connotazione negativa per le seconde.
Il lavoro di Russell e Popper ha poi contribuito a diffondere le attuali idee sulla scienza. Se Russell accetta che "una legge può essere completamente scientifica senza che sia quantitativa" come dimostrano le leggi di Pavlov sui riflessi condizionati, Popper identifica tutta la scienza con la fisica attribuendo alle scienze naturali il valore di doxa e collocando la teoria dell'evoluzione nell'ambito della metefisica per il fatto che è impossibile falsificarla.
Il metodo adottato dai naturalisti - secondo il prof. Omodeo - per molteplici ragioni non può essere quello adottato dai cultori delle scienze esatte.
Le loro semplificazioni e astrazioni da cui traggono per via deduttiva certi risultati non si attagliano ad una scienza che ha a che fare con un "magma di nozioni estremamente mobile" per il quale non è consentito nessun processo di semplificazione o di riduzione che suonerebbe abusivo. Il modo di lavorare dei naturalisti del 1500, tra i quali Galileo Galilei che partiva dalle osservazioni, dai fatti per costruire un mondo nuovo, è di natura empirica e procede per successive approssimazioni. La necessità di ordinare l'enorme quantità di notizie e osservazioni fatte, ha portato a generalizzazioni che conservano tuttavia una natura provvisoria e non un valore universale. (Come ha osservato Gessner è un grosso vantaggio in campo naturalistico non enunciare degli universali) .Nel tempo, alcuni principi sono stati arricchiti di ulteriori conferme. Un esempio è costituito dall'affermazione che i mammiferi nutrono la prole con il latte e i loro globuli rossi sono privi di nucleo.
Altre generalizzazioni invece si sono rivelate infondate. In aggiunta all'approcccio induttivo la biologia (che studia i viventi e non la vita) utilizza il metodo comparativo. Sulla base della osservazione di proprietà comuni appartenenti a tutti i viventi ci si è persuasi dell'esistenza di un certo grado di parentela tra tutte le specie animali ma anche tra tutte le specie viventi.
Le ricerche di biologia molecolare del Novecento non hanno fatto altro che confermare questa antica supposizione.
Un certo paradigma scientifico stigmatizza come punto debole della biologia il fatto che essa non sia una scienza predittiva e cioè non si avvalga della matematica. L'utilizzo della matematica in biologia non è sempre possibile perché i viventi sono sempre inseriti in un ambiente e quindi soggetti a perturbazioni. In alcuni settori dove è possibile compiere esperimenti senza disturbi ambientali la matematica viene applicata. In altri casi il potere di previsione di questa scienza c'è ma è su una scala ridotta dei tempi in rapporto con l'astrofisica, a causa delle molteplici variabili che sono in gioco. In biologia, a differenza della fisica, possono avvenire eventi singoli, non ripetibili allo stesso modo.
E' il caso dell'effetto del fondatore (vedi Sulla verticale di antenati lontani) o del fotone ad alta energia che urta contro un gene. Ogni volta che il fotone colpisce indirettamente il bersaglio attraverso la produzione di superossidi e perossidi che interagiscono con esso, si produce una mutazione.
In questo senso il prof. Omodeo definisce la biologia una scienza storica a differenza del prof. Boncinelli che attribuisce alla storicità il significato di continuità.
Se la biologia non è una scienza di previsione come la fisica - conclude il prof. Omodeo - "le previsioni in campo storico sono possibili, ma sono sempre e solo di carattere negativo". Citando Russell conclude con un monito rivolto a chi "si illude" di programmare il futuro biologico dell'umanità: "Una politica di rapina dei beni naturali di questo pianeta non si può concludere se non in una catastrofe". E aggiunge con Russell: "un programma di modificazione del patrimonio ereditario dell'uomo, in vista di un futuro che non si conosce, non può portare che a orrori indicibili".
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