ORIGINI DELLA VITA - STORIA

LA GENERAZIONE SPONTANEA

I PRIMI ESPERIMENTI

LA TEORIA DELLA BIOGENESI

INTRODUZIONE

STORIA

CRONOLOGIA

BIOGRAFIE

Indice di Storia delle Scienze Sperimentali

 

How life begins remains a fundamental unsolved mystery...

 

LA GENERAZIONE SPONTANEA

Fino alla metà del XVII secolo era convincimento comune che Dio avesse creato l’uomo e gli altri organismi superiori, mentre gli anfibi, i vermi, gli insetti e in generale gli animali di più piccole dimensioni si sarebbero generati spontaneamente dal fango o da sostanze in decomposizione.

Questo convincimento ha origini molto lontane. Nella Cina antica, ad esempio, la gente pensava che dai bambù si generassero spontaneamente gli afidi, e documenti sacri dell'India testimoniano della nascita spontanea di mosche dal sudore e dalla sporcizia. Secondo i babilonesi, poi, il fango dei canali generava vermi.

Per i filosofi greci la vita era insita nella materia stessa e da essa emergeva spontaneamente quando le condizioni si facevano favorevoli: essi credevano, ad esempio, che pesci e rane si generassero dal putrido fango del Nilo.

Aristotele raccolse le idee relative alla generazione spontanea formulate dai filosofi che vissero prima di lui e le sintetizzò in una teoria i cui effetti si sono fatti sentire fino a tempi molto recenti. Secondo il grande pensatore dell’antichità gli organismi viventi nascono, in genere, da altri organismi a loro simili, però a volte possono anche scaturire dalla materia inerte. Esisterebbe infatti, in tutte le cose, un "principio passivo" rappresentato dalla materia e un "principio attivo" rappresentato dalla forma. Questa sarebbe una specie di forza interna che guida e indirizza la materia stessa dandole appunto la forma. Il fango, ad esempio, è materia inerte, ma contiene un principio attivo che non è nulla di materiale, ma semplicemente una inclinazione, una predisposizione a organizzare la materia in qualcosa di vivo come potrebbe essere un verme o una rana.

Dalle idee di Aristotele avrebbe preso spunto il racconto biblico della Genesi secondo il quale Dio in sei giorni creò il mondo dal caos primitivo: prima separando la terra dall’acqua e dal cielo quindi creando le erbe, i pesci, gli uccelli e il resto del bestiame e infine l’uomo, che foggiò dalla creta e gli infuse quindi il soffio della vita.

La teoria della generazione spontanea passò indenne attraverso il Medioevo e il Rinascimento e fu sostenuta da illustri pensatori come Newton, Cartesio e Bacone. Nel XVI secolo vi era ancora qualcuno disposto a credere che le oche nascessero da alcuni alberi che si trovavano a contatto con le acque dell'oceano o che gli agnelli si formassero all'interno di meloni, come andavano raccontando alcuni viaggiatori al ritorno da lunghi viaggi in Oriente.

Nel XVII secolo finì l'epoca delle leggende e iniziarono le prime sperimentazioni a sostegno della teoria della generazione spontanea. Il medico fiammingo Jean Baptiste Van Helmont, annunciò (seriamente) di avere condotto un esperimento mettendo a contatto chicchi di frumento e una camicia sporca, in seguito al quale sarebbero nati dei topi dopo 21 giorni. Secondo Van Helmont il sudore umano avrebbe rappresentato il principio attivo necessario per spingere la materia inerte a trasformarsi in materia vivente.

I PRIMI ESPERIMENTI

E' evidente che quello di Van Helmont era un esperimento condotto male, tuttavia la strada giusta, quella della verifica sperimentale delle idee, era stata aperta. Nel 1668 il medico e poeta toscano Francesco Redi illustrò una serie di esperimenti i quali avrebbero dovuto dimostrare che la generazione spontanea non esiste. Egli mise della carne di vitello e del pesce in alcuni recipienti che sigillò ermeticamente, lasciandone aperti degli altri. Dopo un po' di tempo poté notare la presenza di vermi (in realtà si trattava di larve di insetti) sulle carni in putrefazione all'interno dei recipienti aperti nei quali entravano e uscivano liberamente mosche e altri insetti, mentre non vi era traccia di organismi viventi all'interno dei recipienti chiusi.

Più o meno nello stesso tempo in cui Redi compiva i suoi esperimenti un naturalista olandese, di nome Anton Van Leeuwenhoek (1632–1723), osservò, per la prima volta, la presenza di microrganismi attraverso un rudimentale microscopio da lui stesso costruito. Le osservazioni al microscopio ben presto si moltiplicarono e la presenza di un numero tanto abbondante di microrganismi all'interno di tutte le sostanze esaminate fece risorgere l'idea della generazione spontanea, che gli esperimenti di Redi sembravano avere allontanato.

Le osservazioni di Leeuwenhoek stimolarono nuove ricerche in quella direzione e la disputa fra teoria della biogenesi (la vita deriva dalla vita) e teoria della abiogenesi (la vita si origina da sostanze non viventi) si spostò dal mondo macroscopico dei vermi e delle mosche a quello microscopico dei protozoi e dei batteri.

Nel 1745 il naturalista inglese John Needham condusse una serie di esperimenti che dettero nuovo vigore alla tesi dell’abiogenesi. Egli scaldò vari liquidi nutritivi come il brodo di pollo o gli infusi d'erbe coi quali riempì alcune provette che poi tappò con della garza. Ebbene, nonostante tutti gli accorgimenti adottati affinché non entrasse nulla nelle provette che contenevano le soluzioni nutritive rese sterili dal calore, dopo alcuni giorni si poteva notare che queste pullulavano di organismi viventi. I risultati dei suoi esperimenti lo convinsero che la generazione spontanea era effettivamente possibile.

Gli stessi risultati non convinsero invece l'abate italiano Lazzaro Spallanzani il quale, alcuni anni più tardi, rifece gli stessi esperimenti di Needham ma riscaldando il liquido nutritivo molto più a lungo e a temperature molto più alte, fino a farlo bollire per alcuni minuti. Ebbene il risultato fu che anche dopo molti giorni i liquidi contenuti nelle provette, questa volta ermeticamente tappate, rimanevano limpidi e non mostravano la presenza di microrganismi al loro interno. Le critiche ora arrivarono dal ricercatore inglese il quale accusò lo Spallanzani di avere scaldato i liquidi nutritivi a temperature troppo elevate "torturando" inutilmente le sostanze presenti fino al punto di distruggere il principio attivo contenuto in esse; e di aver inoltre sigillato le provette al punto da impedire il passaggio dell'aria indispensabile per la vita.

La controversia continuò ancora per molti anni e si concluse definitivamente verso la metà del diciannovesimo secolo quando il biologo francese Louis Pasteur ideò un esperimento che avrebbe detto la parola fine a una questione che sembrava irrisolvibile. L'esperimento venne condotto all'interno di un apparato molto semplice, ma geniale, costruito in modo tale da non poter più dar adito a dubbi sulla possibilità che il principio attivo possa essere distrutto dal calore o soffocato per mancanza di aria.

Pasteur costruì personalmente dei contenitori di vetro con un lungo collo ricurvo (detti, per la loro forma, "palloni a collo di cigno"), all'interno dei quali veniva riposta la soluzione nutritiva che era fatta bollire per più di un'ora lasciando che il vapore uscisse liberamente dall'orifizio terminale del collo ricurvo. Spenta la fiamma, il liquido contenuto nel recipiente cominciava a raffreddarsi lentamente dopo aver richiamato dall'esterno, a causa della depressione conseguente al riscaldamento, aria contaminata da batteri e altri microrganismi. Questi, tuttavia, a contatto con il liquido ancora bollente che trovavano all’interno, venivano uccisi. Dopo alcuni mesi l'infuso si era conservato limpido a dimostrazione che non erano presenti germi di alcun genere, mentre sul tratto più esterno del collo si poteva notare la presenza di polveri e microrganismi evidentemente entrati dall'apertura terminale.

L'esperimento di Pasteur era semplice e completo proprio come dovrebbero essere gli esperimenti per apparire convincenti, e rispondeva in modo chiaro e inequivocabile alle obiezioni avanzate dai sostenitori dell'abiogenesi. Questi infatti sostenevano che qualora fosse condotto ad ebollizione per lungo tempo il liquido nutritivo, veniva distrutto il principio attivo e la vita non avrebbe più potuto svilupparsi. Pasteur dimostrò invece che un eventuale principio attivo presente nella materia non veniva danneggiato dal lungo e intenso riscaldamento. Infatti se si fosse rotto con un secco colpo di lima il collo ritorto ponendo il liquido nutritivo a diretto contatto con l’aria, dopo poche ore lo stesso si sarebbe intorbidito per la presenza di spore e germi che poi avrebbero continuato a svilupparsi. Inoltre Pasteur lasciando aperto il suo recipiente con il collo ricurvo e consentendo all'aria di entrare e uscire liberamente, seppure attraverso un lungo e tortuoso percorso, spense sul nascere le obiezioni di coloro i quali sostenevano che il principio attivo, senza aria, era impedito nella sua funzione di generatore della vita.

LA TEORIA DELLA BIOGENESI Secondo Arrhenius la vita si sposterebbe quindi da un pianeta all'altro sotto forma di spore o germi che verrebbero sospinti dalla pressione di radiazione delle stelle fino ad incontrare un altro pianeta su cui planare e quindi evolvere verso forme di vita più complesse. I biologi, tuttavia, sanno bene che un viaggio nel mezzo interstellare, soprattutto se molto lungo, non è affatto privo di rischi: vi sono radiazioni di ogni tipo (raggi ultravioletti, raggi X, raggi gamma), temperature vicine allo zero assoluto, o viceversa temperature molto elevate in prossimità delle stelle, in grado di distruggere qualsiasi forma di vita, anche se sistemata all'interno di spessi involucri protettivi.

Per superare i rischi connessi al bombardamento di radiazioni cosmiche si è allora pensato che i semi della vita avrebbero potuto viaggiare all'interno delle meteoriti dove in effetti è stata riscontrata la presenza di qualche composto organico. In tal caso però le difficoltà sarebbero sopraggiunte al momento dell'ingresso nell'atmosfera, quando il riscaldamento per l'attrito e il successivo schianto al suolo avrebbero potuto provocare l'uccisione dei germi precedentemente protetti dalla crosta solida del veicolo. La polvere interplanetaria più fine avrebbe invece un impatto morbido con l'atmosfera e con il suolo e sembrerebbe quindi più adatta delle meteoriti al trasporto di germi di vita sui pianeti, ma in questo caso sarebbero le condizioni molto severe incontrate negli spazi cosmici a rendere estremamente pericoloso il viaggio.

C'è addirittura chi ha pensato, per superare le difficoltà connesse all'attraversamento degli spazi cosmici, ad una specie di panspermia artificiale, cioè a forme di vita seminate da mani di esseri intelligenti. L'idea (stravagante?) è venuta a Francis Crick, premio Nobel per la medicina nel 1962, il quale immagina che alcuni membri di una civiltà extraterrestre in visita ai pianeti della galassia siano sbarcati sul nostro e abbiano lasciato, magari accidentalmente, qualche residuo della loro escursione.

Il vero difetto della teoria della panspermia sta nella mancata spiegazione dell'origine vera e propria della vita: se gli esseri viventi derivano necessariamente da altri esseri viventi, allora la vita non sarebbe mai nata, ma sarebbe esistita da sempre.

Tuttavia l'idea che la vita sia eterna non piace alla maggior parte dei biologi così come non piace alla maggior parte degli astronomi l'idea di un Universo che esiste da sempre. Naturalmente entrambi hanno buone ragioni per opporsi a queste ipotesi. Se la vita e l'Universo che la contiene esistessero da sempre verrebbero violate alcune leggi fondamentali della fisica come ad esempio il secondo principio della termodinamica che prevede un aumento continuo e incessante dell'entropia, ossia del disordine generale. Ora, se l'Universo esistesse da sempre questo disordine generale sarebbe stato raggiunto da un tempo infinito e oggi non ci sarebbero le strutture ordinate che possiamo osservare in esso, a cominciare appunto dalla vita.

 

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