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Titolo: Il fantasma del Chevalier de Lamarck nel darwinismo su base genetica

Ciao.
Ho avuto un "casino e mezzo" da fare di recente,
quindi mi scuso per il ritardo nel commento dell'articolo "Enzymes
of evolutionary changes" di Miroslav Radman (NATURE, vol. 401,
28 ottobre 1999; pp. 867-869) - cortesemente segnalato
all'attenzione dell'NG da Carlo Fusco.
Better late than never ...
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E' ormai opinione comune che la mutagenesi sia alla base della diversità
genetica, in quanto capace di generare cambiamenti nella sequenza del DNA
degli organismi. Essa tuttavia, rappresenta SOLO l'inizio del processo
evolutivo - e cio' e' stato variamente affermato, anche dagli
stessi neodarwinisti della sintesi moderna. Ernst Mayr, ad es., in "Accident
or design: the paradox of evolution" [in Darwin Centenary Symposium /Royal
Society of Victoria, Melbourne University Press], nel 1962, già scriveva in
proposito:
«La serie di gradini parzialmente o completamente accidentali che
portano alla produzione di un nuovo potenziale genitore si possono
elencare nel modo seguente:
-  Mutazione in uno o alcuni loci.
-  Crossing over.
-  Distribuzione dei cromosomi durante la divisione riduzionale.
-  Successo dei gameti, che implicano la scelta del compagno
   e la scelta del gamete.
-  Successo dello zigote.
Gli eventi evolutivi sopraelencati, che ricorrono in ogni generazione,
sono solo ALCUNI dei tanti eventi che sono del tutto o in parte
controllati dal caso» [trad. it. in E.Mayr, "Evoluzione e varietà dei
viventi", Einaudi, Torino 1983; pp. 22-42: 26].
Oggi, senza dubbio, possiamo affermare che, oltre alla mutagenesi, la
determinazione di (potenziali) novità evolutive comprende molti altri
processi, di carattere genetico, dinamico-popolazionale, ecologico, ecc.,
che tendono, nella globalità, ad amplificare, raggruppare, diversificare,
scambiare le diverse mutazioni che possano insorgere in questa o quella
popolazione naturale, nonche' a variare l'ambiente interno (cromosomico,
genomico, ecc.) della loro comparsa - spesso facendo si' che, ad es., anche
alleli svantaggiosi possano essere mantenuti nel corso del tempo, sebbene
a bassa frequenza.
«La maggior parte dei mutamenti evolutivi - scrive ad es. Francis J.Ayala,
in un lavoro potenzialmente sotto gli occhi di tutti in questo NG - sembra
verificarsi per graduale accumulo di mutazioni minori, le quali si
accompagnano a lente transizioni nelle caratteristiche fisiche degli
individui della popolazione». Ancora: «Quanto più grande risulta la
variazione accumulata in una popolazione, tanto più facilmente essa puo'
adattarsi a un nuovo ambiente». E, nel gioco delle parti tra
organismo/organismo, organismo/ambiente, puo' darsi pure che «alleli
svantaggiosi» possano perfino diventare «vantaggiosi quando l'ambiente si
modifica» [A.J.Ayala, "I meccanismi dell'evoluzione", in A.Falaschi (a cura
di), "Evoluzione molecolare", LE SCIENZE Quaderni, n. 89, aprile 1996; pp.
64-74: 66-67].
Comunque, citazioni o meno, il mio discorso è il seguente.
[1] E' opinione accettata che le imperfezioni, gli errori durante la
duplicazione del materiale genetico degli esseri viventi siano
necessari per la permanenza degli stessi sul pianeta, poiche',
è chiaro, una PERFETTA replicazione si rivelerebbe a lungo andare
"nefasta" - da un punto di vista evolutivo.
[2] Per avvalorare quanto affermato, si può osservare anche che
gli organismi hanno d'altronde acquisito, nel corso del tempo,
meccanismi di vario genere che, in un modo o nell'altro, tendono
essenzialmente a "valorizzare" le mutazioni - non mortali - che
possano insorgere.
Veniamo ora all'articolo di Radman.
Ecco, in base a quanto affermato, a qualcuno sarebbe anche potuto
venire in mente di ipotizzare l'esistenza di enzimi del tipo delle "mutasi";
ma la cosa non era certo scontata. Radman lo ha fatto, 25 anni fa circa.
E questo e' senza dubbio un grosso merito. Oggi, finalmente, egli ha potuto
osservare e descrivere quanto previsto. Le DNA-mutasi, appartenenti al
gruppo delle polimerasi del DNA, sono proprio *enzymes designed to
generate mutations* [p. 868]. Io aggiungerei: la loro esistenza è
perfettamente in linea con il trend evolutivo generale prima illustrato, tra
gli organismi viventi, di rimpinguare in qualunque maniera possibile il
potenziale della variabilità intraspecifica nelle popolazioni naturali.
La polimerasi IV batterica (Esch. coli) - riferisce Radman - e' un enzima
mutageno. Essa fa parte, normalmente, di un sistema riparativo SOS, ma,
in caso di stress ambientale, *presumably*, e' in grado di agire su DNA non
danneggiato (=che non necessita di riparazioni del sistema SOS) producendo
mutazioni. E le regioni di DNA su cui le mutasi agiscono, aggiunge Radman,
possono anche essere sottoposte a FORTI vincoli funzionali, come nel caso
di quelle che svolgono la loro azione, in alcuni batteri parassiti, sui
cosiddetti *contingency genes* - i quali codificano per antigeni di
superficie riconosciuti dal sistema immunitario dell'ospite.
Fin qui tutto OK, dunque. Voglio dire, quanto Radman ha dapprima
ipotizzato e poi osservato, come hanno fatto pure altri ricercatori
come Nelson, Lawrence, Hinkle nel 1996 [cfr. note 4, 5 articolo
Radman], è certamente in linea con le assunzioni neodarwiniste
da lungo tempo riconosciute nella comunità scientifica,
illustrate in precedenza mediante i richiami a Mayr  (voce del
neodarwinismo *sintetico*) e Ayala  (voce del neodarwinismo
attuale, o *postdarwinismo*) - mi piace sottolineare, comunque,
che i richiami possibili sono innumerevoli (e mi scuso per la
limitatezza degli esempi, dettata ovviamente da un
principio di economia, e di non-tedio dell'NG!).
Radman e compagnia bella, allora, hanno certamente il merito di aver
indicato un ulteriore livello di quelli che Mayr, a suo tempo, indicava come
i *gradini parzialmente o completamente accidentali che portano alla
produzione di un nuovo potenziale (pro)genitore*, da un punto di vista
filogenetico, o comunque evolutivo. Ma - e questo e' il punto! - qui il
discorso si spinge invece verso conclusioni non richieste, cioe' che
non sono una "conseguenza logica" della scoperta(!). Vediamo.
Radman, dopo aver ricordato al lettore quanto universalmente
"riconosciuto" sul processo di mutagenesi, cioe' che *gran parte delle
nuove mutazioni che sorgono o non hanno effetto apparente o sono
deleterie* (Mostly newly arising mutations either have no apparent
effect or they are harmful - p. 868) sembra volersi spingere oltre
questa posizione, o perfino confutarla (non è sufficientemente chiaro
in proposito). Tuttavia, successivamente egli NON DIMOSTRA
affatto che l'esistenza di enzimi inducibili come le mutasi cambi
qualcosa rispetto al già noto - e ne è consapevole! In altre parole,
sulla base dei casi concreti descritti nel suo articolo, Radman non
puo' affermare (e in effetti non lo fa!) che le mutazioni indotte dalle
mutasi siano diverse da qualunque altra mutazione oggi riconosciuta
e normalmente inquadrata comunque nell'adagio che *gran parte
delle nuove mutazioni che sorgono o non hanno alcun effetto apparente
o sono deleterie*. Insomma, egli non riesce a mostrare alcuna
venatura "finalistica", "teleologica" nei processi generati dalle
mutasi!  E questo e' un fatto ...
Ma cosa fanno in realtà queste mutasi?! E' egli stesso a sottolinearlo:
*Le mutasi producono errori a frequenze elevate*  (Mutases produce
errors at high rates - p. 868).  Tutto qua!  In caso di stress ambientale,
insomma, *presumably* a causa di cambiamenti conformazionali
inducibili, componenti del sistema SOS - il cui ruolo ordinario è
quello di rimuovere errori replicativi - cominciano ad agire, come
"impazziti", in punti del DNA che non necessitano affatto di interventi
di riparazione, generando errori a frequenze piu' alte rispetto a
quelle nell'ordine di 10-10/10-9 eventi x nucleotide x generazione
cellulare solitamente riconosciute al processo di mutagenesi  (noto
tra parentesi, comunque, che Radman non quantifica gli ordini di
grandezza in cui consiste questo aumento!).
Voglio aggiungere a questo punto che, d'altronde, è già noto
da tempo ormai che taluni sistemi SOS, in particolari circostanze,
possono aumentare - anziche' diminuire! - le mutazioni replicative.
Negli anni '80 del secolo scorso, in Esch. coli sono stati osservati
ad es., ceppi definiti *mutatori*; in essi, la frequenza di mutazione
è maggiore rispetto alla norma, potendo raggiungere anche ordini
di 10-5  (cfr. G.C.Walker, "Mutagenesis and Inducible Responses
to Deoxyribonucleic Acid Damage in Esch. coli", Microbiological
Reviews, n. 48; pp. 60-93). E cio' sembra dovuto a sistemi di
riparazione SOS difettosi. Ecco un esempio (esso viene descritto,
addirittura, nel comunissimo manuale A.J.F.Griffiths et al., "Genetica.
Principi di analisi formale", Zanichelli, Bologna 1996).
«In Esch. coli [...] i loci mutatori mutH, mutL e mutS sono
componenti del sistema di riparazione degli errori di appaiamento,
come del resto il locus DAM, che specifica la desossiadenosina
metilasi. I ceppi DAM- (vs DAM+) non possono metilare le adenine
presenti nelle sequenze G A T C, e il sistema di riparazione non
puo' piu' distinguere il filamento stampo da quello neosintetizzato»
(ivi, p. 582). Per un errore occorso nel filamento *neosintetizzato*,
dunque, il sistema SOS finisce per riparare (erroneamente) il
filamento *stampo*, con il risultato che la frequenza di mutazione,
tutt'altro che diminuire, aumenta. (Per altri esempi del genere cfr.
anche G.C.Walker, "The SOS Response of Esch. coli", in "Esch.
coli e Salmonella typhimurium: Cellular and Molecular Biology",
F.C.Neidhart (ed.), American Society for Microbiology,
Washington 1987).
Cosa puo' voler dire tutto cio' ?
Insomma, cosa si puo' concludere allora senza "strafare"?!
Semplice, intuibile: i meccanismi già noti (derivanti dalla
induzione di certi sistemi SOS difettosi) e i meccanismi descritti
da Radman e altri (derivanti da un cambio funzionale indotto da
stress ambientale nel ruolo di certi altri sistemi SOS) convergono
entrambi nella prospettiva della naturale tendenza evolutiva
degli organismi, menzionata all'inizio di questa e-mail,
di *amplificare* in vario modo, soprattutto in talune circostanze,
il processo di mutagenesi, per aumentare - forse - la possibilità
di AVVIARE i processi che contribuiscono ad ampliare la
variabilità intraspecifica da un punto di vista adattivo, o evolutivo.
Tutto qua. Personalmente, non vedo altro ...
Voglio dire, il fatto che le mutasi *producono errori a frequenze (piu')
elevate* non consente affatto a Radman di concludere che *un po'
di lamarckismo (emerge) nel bel mezzo dell'evoluzione darwiniana*
(a bit of Lamarckism in the midst of Darwinian evolution - p. 869).
Questa è una opinione del tutto personale - e direi "gratuita", cioe'
non richiesta dalle premesse da cui egli parte!!!  Chiarisco.
Per parlare davvero di *lamarckismo* redivivo, il prof. Radman
avrebbe dovuto dimostrare che le mutazioni generate dalle mutasi
producono mutazioni *funzionali* all'organismo sottoposto a stress
ambientale, cioe' *mirate*, o almeno non senza alcun effetto, o
anche deleterie.  Ma niente di tutto cio' !!!
La cosa diviene ancora piu' interessante se pensiamo che
nel caso delle mutazioni indotte da sistemi SOS difettosi,
descritte da Walker, di cui si diceva prima, beh, esse
possono anche portare a malattie molto serie. Ricordo qui
il cancro della pelle Xeroderma pigmentosum, malattia recessiva
ereditaria dell'uomo causata da una deficienza di uno degli enzimi
del sistema umano di escissione/ riparazione, che porta alla
formazione di tumori della pelle in seguito alla semplice
esposizione di un soggetto portatore alla luce solare.
Ebbene, Radman non ha affatto dimostrato - altrimenti lo avrebbe
affermato con meritato orgoglio - che le mutazioni indotte dalle
mutasi non sono MAI, o almeno nella MAGGIOR PARTE DEI CASI
DELETERIE per il portatore. Ma che razza di neo-lamarckismo
è quello da lui rivendicato?!  *Lamarckismo* vuol dire *processo -
in varia misura - finalizzato al soddisfacimento di questa o
quell'esigenza degli organismi*, ma non *aumento non mirato
(=bieco caso)* mediante semplice incremento *della frequenza
mutazionale*.  E che?!  Se si snatura eccessivamente un concetto,
dico, di esso non rimane piu' NIENTE!  Non so ...
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Allora, perche' Radman parla  _gratuitamente_  di *un po' di
lamarckismo (che emerge) nel bel mezzo dell'evoluzione darwiniana*?!
Mah.  Qualche idea ce l'avrei, ma molto personale(!).  Ecco.
(Lo ammetto, qui lasciamo l'ambito strettamente scientifico e andiamo
nel mondo dell'opinione partigiana, o della dietrologia ...)
[1]  Una prima ipotesi è quella di voler conferire alla propria scoperta
una importanza maggiore di quella che in realta' le spetta.
Voglio dire, una cosa è "aggiungere" semplicemente un'altra pietra nel
mucchio (=cio' che Radman ha fatto realmente), un'altra cosa è
"rivoluzionare" le convinzioni attuali (=cio' che Radman pretende di
fare!).  Questo caso, interpretato cosi', mi ricorda un po' quello, piu'
noto, del prof. Carl R. Woese, che, avendo descritto/ inquadrato una
nuova linea evolutiva procariotica, gli Archibatteri, fu così entusiasta
della cosa da pretendere addirittura di farne un Regno a parte!
[2]  Un'altra ipotesi  (praticando il punto di vista della cosiddetta
storiografia *esterna* della scienza), è quella di un determinismo
geografico-nazionalista - consapevole o no - dell'autore in questione.
Chiarisco. La Francia, patria dei vari La Mettrie, Buffon, Cuvier,
Lamarck, ecc. ha tutta una tradizione NON-darwinista di cui spesso
porta ancora le tracce (in qualche altro thread di questo NG, mi
è già capitato di commentare, ad es., il linguaggio altamente
"teleologico" riscontrabile, da un punto di vista filosofico e non solo,
nel celeberrimo testo "Il caso e la necessità" di Jacques Monod!)
D'altronde, non scordiamo il tradizionale antagonismo tra la Francia
e il mondo anglosassone - inglese o americano (più schiettamente
darwinista).  Insomma, un dubbio sorge: forse che si tratti soltanto
di parrocchialismo?!  Non saprei ...
_____________________________
Questo è quanto (umilmente!) penso dell'articolo di Radman.
Sono pronto a cambiare opinione su questo o quel punto, ma
non sul suo presunto significato "neolamarckiano" !!!
Chiedo scusa per eventuali lungaggini non necessarie ...
Saluti,
Alessandro.

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