Bene!
Questa è un intervento a tema scientifico, quindi per favore bloccate le uscite,
impedite alle persone di uscire e vediamo dove andiamo a finire.
Il mio intervento riguarda l'evoluzione: si sono dette e fatte tante cose,
sul tema dell'evoluzione.
Voglio fare una premessa:
gli organizzatori mi hanno dato solo due ore e mezza per parlare di questo,
perciò devo fare una breve introduzione, un riassunto dell'evoluzione.
Sorvolerò su delle cose, semplificherò,
e dovrete accettarlo.
Ma spero che ciò che dirò sia comprensibile.
Evoluzione: tutti conoscono la teoria
o pensano di conoscerla.
È un lavoro in corso: è molto importante.
Sono molte le cose che capiamo.
Molti fatti ci dicono che l'evoluzione è giusta.
Non esiste un solo scienziato
che lavori con metodi veramente scientifici,
guardando ai fatti e usando teorie, che metta in dubbio la teoria evolutiva.
Ciò non significa che la teoria se ne stia lì, che non stia cambiando.
Facciamo di continuo nuove scoperte alle quali dobbiamo adattarla.
È molto importante.
Alcuni pensano che poiché a volte scopriamo qualcosa
e dobbiamo apportare delle piccole variazioni
che questa teoria non sia valida.
E invece si inventano una teoria priva di evidenze
e pensano che quella sia un'alternativa migliore.
Io non credo.
Bene! Iniziamo con questo tizio.
Come potete vedere è molto alla moda: è francese.
Jean-Baptiste Lamarck.
Fu uno dei primi a formulare una teoria dell'evoluzione coerente.
Ha fatto molte altre cose, ma la sua teoria è davvero straordinaria.
E uno degli aspetti della sua teoria è che
credeva nell'ereditarietà delle caratteristiche acquisite.
Ciò che intendeva è
che, beh, guardate queste giraffe.
È un modo molto semplice per spiegare l'idea di Lamarck.
Tutti sanno che una giraffa ha un collo piuttosto lungo.
Come sviluppa il collo lungo? Beh -
sta cercando di mangiare le foglie sull'albero.
E allunga il collo.
Di conseguenza le loro piccole giraffe avranno un collo leggermente più lungo.
E questo si ripete, e così la giraffa ha acquisito il collo lungo.
A noi sembra un po' sciocco, ma in realtà è una grande idea.
Si basava sui dati che aveva a disposizione.
Teoria magnifica, solo che non è corretta.
Qui entrò in gioco Darwin.
E su Darwin si è detto e fatto fin troppo,
soprattutto nell'ultimo anno.
È stato grande.
Una delle cose che ha fatto è stata
introdurre due concetti fondamentali
vale a dire variazione e selezione.
E della variazione disse soltanto:
Ok, queste giraffe non allungano il collo
- beh magari lo fanno, ma sono nate con un collo più o meno lungo.
Semplicemente esiste una variabilità naturale tra le giraffe.
E quelle fortunate che hanno colli lunghi, possono raggiungere più foglie.
E come sapete, per pensare al sesso bisogna avere la pancia piena
quindi – (Risate)
si riprodurranno perché non hanno più fame.
E avranno delle piccole giraffe con il collo leggermente più lungo
ed è così che ha luogo l'evoluzione.
Quindi, questa è la parte della selezione
poi c'è la variazione naturale.
Non ha detto esattamente come si è prodotta,
non aveva delle risposte a questa domanda.
Ci ha pensato molto.
Ma ha proprio separato i due processi.
E ciò l'ha reso così controverso,
perché era molto crudele,
è un modo molto crudele di intendere l'evoluzione.
Ci sono giraffe che muoiono.
Ci sono delle povere giraffe con il collo corto che muoiono.
Bene!
E questo tizio qua sembra molto austero.
È tedesco. (Risate)
August Weissmann, un grande, grande biologo.
Lui ha – una delle cose che ha fatto
è stata cercare di provare che variazione e selezione
sono completamente indipendenti.
Uno dei modi in cui l'ha fatto
– ha cercato di uccidere la vecchia idea di Lamarck,
la lunghezza del collo di una giraffa non ha niente a che vedere
con quel che ha fatto durante la sua vita
e con il suo allungare il collo per raggiungere gli alberi.
Quindi per provarlo
– è famoso per quest'esperimento,
anche se non è il suo esperimento migliore –
prese dei topi appena nati,
tagliò la coda e poi allevò altri topi
non appena nacquero i topolini
tagliò nuovamente la coda e ripetette questo.
E alla fine ciò che notò fu che
tutti questi nuovi topi, questi topolini,
anche dopo aver fatto questo per 30 generazioni
avevano ancora delle code lunghe come quella del topo originario.
Quindi è un modo straordinario di smentire Lamarck.
Anche se io direi che avrebbe potuto rifletterci con calma
pensare di guardare alla popolazione maschile ebrea
e non avremmo neanche avuto bisogno del suo esperimento.
(Risate)
Ma ha fornito una scoperta molto più importante, credo.
Fece un lavoro veramente straordinario.
Nel quale in realtà disse che,
perfino all'inizio della nostra vita, la fase embrionale,
lui le chiamava cellule germinali,
queste sono le cellule usate per riprodurre,
e sono separate dal resto dell'embrione.
Potete vederle qui come dei piccoli punti.
E si separano, e tutti sappiamo dove vanno a finire.
E la cosa importante qui è che --
aveva ragione su questo --
e la cosa importante qui è che –
quel che voleva dire è che
quando la giraffa allunga il collo, non sta allungando i suoi testicoli.
Ma che effetto può avere questo sulle nostre cellule germinali?
È un punto di forza, anche questo,
almeno negli organismi complessi,
separò variazione e selezione.
Le forze selettive
sono indipendenti dalla variazione esistente.
Ancora un po' più tardi
questi due gentiluomini qui, Luria e Delbrück,
stavano lavorando a Cold Spring Harbor negli USA
dove stavano realizzando molti straordinari esperimenti
dei quali uno li portò al Premio Nobel.
E stavano lavorando su questo virus
che sembra un po' un lander lunare
ma è un po' più piccolo.
Si chiama batteriofago.
È una buona notizia per tutti voi.
Voi non scienziati forse non realizzate
che questi batteri che ci fanno ammalare
si ammalano a loro volta, contraggono infezioni virali.
Gli unici organismi che non si ammalano
sono i virus stessi.
Dunque, i batteri contraggono infezioni virali
e muoiono di conseguenza
e questi tizi studiavano questo.
E volevano anche investigare quest'idea:
la variazione è indipendente dalla selezione?
E idearono un esperimento molto intelligente.
Quel che fecero è dirsi: "Ok, iniziamo da una cellula batterica.
E diamole molto cibo perché produca tanti piccoli batteri".
E come sapete si dividono,
i batteri crescono o si moltiplicano semplicemente dividendosi in due
e si autoclonano,
geneticamente identici, e questo è quel che succede.
E dissero:
quindi ecco qua i batteri, che continuano a dividersi –
e dissero "Ok, a un certo punto introdurremo un virus
e vedremo che succede".
Perché notarono che quando un virus viene introdotto in tanti batteri
ci sono sempre alcuni batteri che riescono a sopravvivere.
È una questione genetica, poiché anche i loro piccoli batteri sopravvivono,
quindi è un tratto genetico,
qualcosa è successo al DNA, al loro materiale genetico.
Quindi qualcosa è successo.
Alcuni di questi batteri sono resistenti.
E la domanda qui è –
questa variazione, perché di questo si tratta,
si verifica prima che il batterio venga a contatto col virus?
O è quando infettiamo la coltura,
queste centinaia di milioni di cellule,
che improvvisamente alcuni riescono a diventare resistenti?
È una domanda molto interessante.
E loro erano molto intelligenti.
Dissero: "Ok, supponiamo che esista un meccanismo
attraverso il quale, quando il batterio viene infettato dal virus,
questo cerca di diventare resistente in qualche modo.
C'è un meccanismo.
Poi, se questo viene fatto su cento milioni di cellule,
e viene fatto alcune volte su cento milioni di cellule,
ci si aspetta in un certo senso che un numero simile di batteri
diventi resistente
e che ce la facciano, giusto? I pochi fortunati.
Mentre, supponete che alcuni batteri diventino resistenti
mentre si stanno moliplicando – i punti blu nella slide,
Si possono ottenere numeri molto diversi al ripetere l'esperimento.
Perché, ciò che può accadere è:
qui abbiamo un batterio che diventa resistente al virus
molto tardi nel ciclo riproduttivo.
Ce n'è solo uno in tutta la popolazione
che è resistente, che non viene ucciso dal virus.
Qui però, si verifica il cosiddetto "evento jackpot",
e il nome viene esattamente da dove pensate che venga.
All'inizio del ciclo riproduttivo di questa prima cellula
uno dei due figli
– o forse il genitore – diventa resistente
e inizia a dividersi. Adesso metà coltura
– milioni di cellule – è resistente.
E così abbiamo un'enorme variazione.
Quindi realizzarono l'esperimento
e ciò che scoprirono è questo.
E quindi conclusero:
chiaramente – e l'hanno dimostrato in termini matematici –
chiaramente alcuni batteri in questa popolazione
erano resistenti a un virus che non avevano mai visto prima.
E ancora, la variazione dev'essere indipendente dalla selezione.
Ora, io sosterrei, così come altre persone,
che l'esperimento ha una carenza piuttosto seria.
Non sto dicendo che non meritarono il Premio Nobel,
assolutamente, lo meritavano eccome.
Ma un problema nel loro esperimento
è che, beh, introducono un virus mortale
forse i batteri hanno un meccanismo per sviluppare la resistenza
o la tolleranza a questo virus,
ma non a uno che li uccida istantaneamente.
Forse avrebbero dovuto usare uno stress più lieve,
una selezione lieve.
Quindi questo è il problema.
E certamente, più tardi
dopo che Watson e Crick e Rosalind Franklin
scoprirono la struttura del DNA
e il settore della ricerca molecolare iniziò a decollare
abbiamo iniziato a comporre i pezzi della teoria evolutiva
e a formulare la "nuova sintesi".
L'attuale teoria evolutiva, in pratica,
che comprende cambiamenti nel codice genetico
che sono più o meno casuali,
sono indipendenti dalla selezione
e danno luogo a differenze,
questo causa le differenze tra di noi
e spiega perché alcuni di noi non possono contrarre l'AIDS e la maggior parte sì.
Il che è vero, comunque.
E questa è più o meno la nostra teoria.
Ora, non voglio finire qui.
Ciò che vediamo
è che emergono sempre più prove
che ci dicono che la cosa è un po' più complessa.
E forse variazione e selezione
non sono così indipendenti come si credeva.
E me ne sono reso conto
quest'anno mentre studiavo.
Ho fatto il mio PhD in un laboratorio di produzione di birra.
Sapete, è uno dei posti migliori
per iniziare la tua ricerca da studente.
E studiavo le cellule di lievito,
un fantastico organismo modello genetico,
– in realtà è frustrante
cercare di esser preso sul serio da chi ti finanzia
o a una conferenza, quando lavori sulla birra.
Tu dici: "Abbi fiducia in me, sto facendo degli esperimenti genetici molto seri".
Bene, una delle cose che stavo studiando è
le cellule di lievito che si agglutinano.
È la flocculazione.
Quindi ciò che vedete qui è un gruppo di cellule
che aderiscono tra di loro e si insediano in questa coltura.
È importante per la birra perché avviene a fine fermentazione.
È in pratica quel che fa la differenza tra una birra chiara,
che non contiene cellule di lievito,
e quella che chiamiamo una 'witbier' o una 'weizenbier'
che ha cellule di lievito in sospensione.
Stavamo cercando di scoprire la genetica di questo.
Quel che abbiamo trovato è questo gene
"flow one", che sta per flocculazione uno.
È un gene, e quel che è speciale in questo gene
è che contiene una parte intermedia
che è estremamente instabile.
Questo gene è ovviamente fatto di DNA, come qualsiasi gene.
La parte intermedia del suo DNA è estremamente instabile.
Cambia molto di più di qualsiasi altro DNA.
E in particolare
contiene queste cose chiamate "ripetizioni in tandem".
È in pratica un pezzo di DNA ripetuto più e più volte.
È molto più lungo di quel che vedete qui ma l'idea di base è questa.
Ciò che lo rende instabile è
che il numero di ripetizioni cambia molto velocemente.
Ogni volta che il DNA viene copiato
esiste una probabilità piuttosto alta che il numero cambi.
Questo si sapeva da molto tempo
solo che non si pensava che fosse tanto comune all'interno dei geni.
Di solito si trovano al di fuori dei geni.
Ma questo è ciò che abbiamo riscontrato in questo e in alcuni altri geni.
Quindi, ciò che avete qui è un pezzo di DNA
o un gene particolare che sta cambiando più rapidamente di altri geni.
E in questo caso significa che la flocculazione sta cambiando.
Quindi la caratteristica specifica del lievito,
o di un collo lungo, se volete,
è che sta cambiando più rapidamente di altre proprietà del lievito.
Ora se pensate che questo sia ...
– ok, questo non è importante –
se pensate che sia tipico delle cellule di lievito avete torto.
Nello stesso periodo in cui stavamo pubblicando,
fu pubblicato un articolo straordinario sui cani.
Non so se ci avete pensato
ma i cani sono tra le creature più variabili
sulla faccia della Terra.
Soprattutto per quanto riguarda la loro forma.
Guardate semplicemente
questo Chihuahua e questo San Bernardo.
Sono la stessa specie.
In principio, e dico "in principio",
possono accoppiarsi.
Si spera solo che il Chihuahua non sia femmina.
(Risate)
Ora, questi vengono accoppiati dall'uomo.
Abbiamo creato dei cani per selezione ecc.
Ma non abbiamo neanche usato molto tempo per farlo.
In termini evoluzionistici sono una novità assoluta.
Sono nuovi di zecca e sono stai, diciamo,
sviluppati in molto poco tempo.
E una delle scoperte
è che uno dei regolatori chiave che regola
– e mi riferisco ancora una volta al gene –
è un gene regolatore e regola la forma del cranio.
Basicamente anche la forma del cane.
E anche questo contiene ripetizioni in tandem instabili.
E ciò che questi ricercatori hanno scoperto è
che esiste una bella correlazione tra
il numero di ripetizioni contenute nel gene
e il grado di curvatura del vostro muso
e la lunghezza del vostro muso.
E hanno anche scoperto che alcuni cambiamenti, in un altro gene regolatore,
danno luogo a un sesto dito.
Come questo piccolo pollice extra.
Io non lo sapevo, ma questa è una caratteristica
di una specifica razza di alani.
E questo è il perché questo è avvenuto, di fatto.
È avvenuto in un breve periodo
e questo sesto artiglio viene considerato, se volete,
come una caratteristica della razza.
Per cui è chiaro che non si tratta solo del lievito.
E c'è di più.
Un'altra delle cose risapute da tempo
e su cui stiamo investigando
è che le estremità dei cromosomi
– i cromosomi sono basicamente pacchetti di DNA,
è così che il DNA sta nella cellula –
beh, le estremità dei cromosomi, in questo caso,
le estremità finali -- cambiano molto più rapidamente.
C'è un tasso di mutazione più alto.
Il DNA non è così stabile.
Per cui i geni che si trovano lì, ancora una volta, evolvono.
E se vi state chiedendo quali geni nell'uomo si trovano lì.
Sono, per esempio,
i geni che ci fanno sentire gli odori.
Noi dobbiamo riconoscere diversi odori
e questi geni si replicano
e cambiano molto rapidamente.
Nelle piante: un meccanismo totalmente diverso.
È un po' più complicato.
Cercherò di spiegarlo brevemente.
C'è una proteina particolare:
ed è più o meno come vostra madre.
È la madre della cellula.
Controlla le altre piccole proteine
chiedendo: "Stai bene?
Non hai un bell'aspetto. Ecco, metti il cappotto.
Devi comportarti così, non così".
È una specie di madre-maestra.
E quindi la proteina provvede affinché
anche se c'è una piccola mutazione,
dei cambi in altre proteine, si comportino bene.
E se non lo fanno, vengono degradate.
Quello che vediamo è che, in situazioni di stress
– e anche le piante si stressano,
lo stress in termini biologici sta per selezione:
significa che non siete adattati a una condizione.
Significa che sentite il peso dell'evoluzione
che fa pressione su di voi.
Quindi, nei periodi di stress, la funzione della proteina madre
si riduce un po'.
E improvvisamente queste piante iniziano a comportarsi male.
Insomma, diventano strane.
E questo perché alcune mutazioni che prima non potevate vedere
emergono improvvisamente.
Anche se non è provato, sembra verosimile
che questo possa essere un meccanismo
per cercare di sfuggire allo stress.
Improvvisamente, è un bene provare a essere diversi
dalla propria madre.
E quindi forse alcune di queste piante
sopravvivranno meglio allo stress.
Ce la faranno. Forse questa mutazione verrà fissata.
Eccetera.
Ancora, un altro esempio arriva dai batteri.
E anche stavolta lo accenno solamente:
i batteri – in situazioni di stress, ancora una volta, si attivano
– e questo è solo per impressionarvi non è molto importante --
nei periodi di stress
quel che fanno è attivare una proteina diversa per replicare il DNA.
E una proteina che replica il DNA è molto importante:
non dovrebbe fare troppi errori,
perché è così che si verificano le mutazioni del DNA
e la variazione naturale.
Avete bisogno di alcuni ma non di troppi cambiamenti
perché la maggior parte della variabilità non è buona.
Non sarebbe il massimo se una giraffa avesse un collo tre volte più lungo
perché il cuore non potrebbe sostenerlo.
Ma nei periodi di stress, ancora,
a volte è ovvio che dovete scegliere tra morire e rischiare.
E i batteri forse rischiano.
Attivano questo gene che è molto sbadato.
E quindi il DNA viene copiato, ma contiene molti più cambiamenti.
E forse, anche se è difficile provarlo,
forse questa è una strategia dei batteri per cercare di battere la selezione,
la pressione evoluzionistica che preme su di loro.
Un esempio ancora più bello, credo, riguarda questa pulce d'acqua.
Anche questa è ancora molto misteriosa.
Ma le pulci d'acqua, quando nuotano, organismi meravigliosi,
hanno dei predatori.
E quando capita, mettiamo, che c'è una famiglia di pulci d'acqua
e il padre viene mangiato,
vengono rilasciate in acqua delle sostanze chimiche
che inducono la formazione di questa protuberanza, chiamata "spina".
La protuberanza rende la pulce d'acqua un po' meno attraente per i predatori.
Ciò è straordinario, ma non così speciale
una sostanza chimica induce cambi morfologici.
La cosa strana è che anche i figli di questa pulce d'acqua avranno la spina.
Senza aver mai visto un predatore.
Anche se rimuovete tutti i predatori.
Ce l'avranno comunque per un po',
per alcune generazioni.
Quindi ciò si avvicina a quanto detto da Lamarck, giusto?
Qualcosa succede durante la vita di quest'organismo.
Qualcosa cambia e quell'informazione viene trasmessa ai suoi figli.
Ci stiamo avvicinando molto a Lamarck.
Ecco, questa è la conclusione di questo intervento – ed è importante –
ciò significa che la nostra teoria ha bisogno di una revisione sostanziale?
Io direi: per niente.
E le persone hanno spesso frainteso
ciò che ho detto e pubblicato.
È successo di recente in questo giornale olandese, dove ho scritto questo pezzo
spiegando le stesse cose delle quali vi sto parlando ora.
E questa è la copertina che hanno tirato fuori.
Non ero tanto contento perché sembra che io stia andando contro Darwin.
No.
Questo è ciò che Darwin scrisse letteralmente
su variazione e selezione.
Dice, in pratica,
ho parlato come se la variazione naturale fosse totalmente casuale, nel mio libro.
Come se fosse dovuta esclusivamente alla fortuna.
Ma certamente non volevo dire questo.
Semplicemente non so cosa stia succedendo.
E forse c'è un meccanismo molto più complesso.
Darwin era brillante. Riflettè molto sulla sua teoria.
Sapeva esattamente dov'erano le lacune,
dove non sbilanciarsi
a favore di una possibilità piuttosto che di un'altra.
In realtà ha inserito –
è solo dopo che ci siamo allontanati forse un po' troppo da Lamarck.
Darwin non disdegnava poi tanto la teoria di Lamarck.
Con questo, però, non voglio dire che la teoria di Lamarck fosse giusta.
Voglio dire, penso sempre che sia prevalentemente casuale
ma ci sono dei piccoli cambiamenti qua e là
che la rendono un po' meno casuale piuttosto che totalmente casuale.
Quindi, attraverso l'evoluzione, si sono sviluppati dei meccanismi
che rendono l'evoluzione non completamente casuale.
Allora potreste iniziare a chiedervi
come ciò possa essere giusto.
Al che risponderei che questo accade attraverso il processo evolutivo.
Supponiamo che un gene diventi molto instabile
ed è un gene costitutivo
è un gene che non c'è bisogno di cambiare.
O non ha bisogno di cambiare così velocemente.
O quando cambia lo fa prevalentemente in modo dannoso.
Ora, se questo gene diventa instabile
costituirà un grosso svantaggio per l'organismo che lo contiene.
E così sarà svantaggiato nella selezione.
Però, se un gene
per esempio, un gene che rende il vostro cranio un po' più flessibile,
come in una giraffa, e forse potete
ottenere più giraffe col collo più lungo.
Se un gene del genere si forma, per puro caso
– e questo è puro caso –
può diventare un vantaggio per l'organismo e rimane lì.
Rimane instabile come prima.
E forse è così che queste cose si sono evolute.
Ora, come già detto, il mio lavoro viene spesso interpretato male.
A volte è piuttosto divertente. Specie quando sono quelli
che credono nel creazionismo o nel disegno intelligente
a citare il nostro lavoro.
Questo è uno dei casi più divertenti.
Questo è un sito web chiamato "discendenza non comune".
E se ci pensate
il titolo dice tutto. Non credono nella discendenza comune,
che è proprio il cuore della nostra teoria evoluzionistica.
Abbiamo pubblicato un articolo,
io ed un collega statunitense, quando lavoravo lì.
Questo articolo, che ovviamente andava più a fondo nel discorso,
eravamo coscienti del fatto che alcuni avrebbero potuto fraintenderlo.
Per cui, nell'abstract, nel riassunto dell'articolo,
che è in pratica ciò che tutti leggono,
abbiamo specificato che le nostre idee non andavano contro quelle di Darwin.
E poi questi tizi hanno letto l'articolo,
e volendo usarlo a sostegno delle loro idee,
hanno detto: "Beh, per pubblicare in una rivista scientifica prestigiosa
gli autori dovevano scrivere che le loro idee non vanno contro Darwin,
ma non intendevano questo.
È solo la parola d'ordine per pubblicare in questa rivista".
Ecco qui la parola d'ordine.
Fortunatamente c'era –
è piuttosto divertente perché sono apparse reazioni su questo forum
beh, riesco a leggerci a malapena, ma ci proverò.
Questa è una delle persone che ha reagito, e dice –
citando alcuni passaggi del nostro articolo –
dice: "Gli enzimi replicativi del DNA inclini all'errore
producono una grandissima variazione nei periodi di stress.
Questi meccanismi sembrano sintonizzare la variazione di una certa caratteristica
con la variazione della selezione".
Questo l'abbiamo scritto noi.
E lui dice: "Caspita, sembra quasi un meccanismo di risposta intrinseco.
Chi l'avrebbe mai detto. Darwin è mortooo!"
Comunque, ci sono anche persone che non hanno frainteso l'articolo
e hanno reagito.
Ed è divertente leggere
perché poi la gente continua con il "disegno intelligente".
È tutta una grande famiglia.
È piuttosto divertente – adoro queste dicussioni.
Non ho niente contro chi sostiene teorie diverse.
È solo che hanno torto, ma, sapete,
è divertente discutere con loro.
Bene, questo mi porta ai ringraziamenti.
Praticamente devo ringraziare tutte queste persone,
ovvero coloro che fanno il lavoro duro in laboratorio,
probabilmente giusto ora stanno ottenendo nuovi risultati
perché io possa tenere un'altra conferenza ed essere l'idolo delle folle.
Sono incatenati al loro bancone.
Devo ricordarmi di dargli da mangiare.
Ma loro sono i veri eroi del laboratorio.
E ce ne sono degli altri,
il nostro gruppo non è sicuramente l'unico a lavorare su questo.
Per coloro che sono scienziati e vogliono aperne di più
ecco alcune delle pubblicazioni.
Questa è quella più importante, in cui discutiamo tutte queste cose.
Ulteriori informazioni sono sul sito.
E anche questo è molto importante:
queste sono le persone che ci pagano.
Beh, non me, ma di più, la ricerca.
Grazie.