Denis Noble è un fisiologo e biologo britannico, nato nel 1936. Professore di Fisiologia cardiovascolare all’Università di Oxford, fu pioniere nella simulazione matematico-sperimentale del ritmo elettrico del cuore. È divenuto poi brillante esponente della biologia dei sistemi.
La Musica della Vita
Nel 2006 Noble pubblica The Music of Life. Biology beyond the Genome.
In questo libro prova a mettere in discussione il genetismo come dogma della biologia con una narrazione. Immagina un gruppo di Silmani, popolazione extraterrestre la cui esistenza è basata sul silicio, che voglia comprendere il fenomeno di un umano che pianga ascoltando una sinfonia di Schubert. Essi ritengono di aver potuto ricondurre questo fenomeno ad una serie di informazioni digitali incise su una sorta di disco (che è, nella metafora, il DNA). Ma essi stessi si rendono poi conto che questa loro spiegazione non riusciva a render conto di chi avesse composto quella musica, di chi la suonasse, del contesto emotivo in quel momento della vita di quell’umano.
Se il DNA è il CD della vita, la causalità che ne scaturisce non può essere intesa solo unidirezionalmente bottom-up: gene-proteina. Il DNA, come un CD, è una molecola relativamente passiva: è un immenso database di informazioni che viene letto e interpretato dalla cellula. Bisogna mettere in campo anche una causalità discendente. Intanto perché il DNA senza le proteine non saprebbe riprodursi. Ma poi anche perché un singolo gene può generare decine di migliaia di proteine diverse a seconda di come viene letto. La causalità non è una strada a senso unico dal DNA all’organismo, ma un anello di retroazione continuo e dinamico.
Le funzioni complesse del vivente, dal battito del cuore alla secrezione di insulina fino a quelle culturalmente più evolute, non sono specificate da un singolo gene, ma emergono dalla cooperazione di vaste reti di geni. Non c’è un gene del ritmo: il ritmo emerge dall’esecuzione, non è scritto in una singola nota.
C’è inoltre un’eredità epigenetica (lamarckiana – suggerisce Noble): le cellule specializzate trasmettono il loro stato differenziato alle cellule figlie. L’eredità epigenetica si costituisce attraverso marcature chimiche poste sopra il DNA che determinano quali geni sono attivi e quali silenti.
Dunque la vita è musica: un processo dinamico, un’esecuzione che si auto-organizza, che emerge momento per momento dall’interazione tra lo strumento (il genoma), i musicisti (le proteine e le cellule) e l’acustica della sala da concerto (l’ambiente). Ed il compositore è l’evoluzione.
L’approccio pratico è quello del middle-out: partire da un livello intermedio che possiamo misurare — una cellula, una rete di proteine — e da lì estendere la nostra comprensione sia verso il basso, verso i geni, sia verso l’alto, verso l’intero sistema. È così che gli scienziati imparano a leggere la partitura.
La biologia dei sistemi non intende sostituire il riduzionismo ed il paradigma geno-centrico, ma estenderlo ed integrarlo. Noble è fiducioso di questa nuova filosofia della biologia: la biologia del XXI secolo non ci sta togliendo il mistero della vita, ma ce lo sta restituendo in una forma più complessa e, in definitiva, più umana.
Relatività biologica
Biological Relativity è il sottotitolo del libro (uscito nel 2016) di Noble, Dance to the Tune of Life.
Noble ricostruisce l’affermarsi del paradigma relativistico, dalla relatività galileiana fino all’equivalenza di tutti gli stati inerziali e all’abbandono dello spazio-tempo euclideo. Questo cambio di paradigma è importante anche per la biologia, dove viene messo in discussione il riduzionismo genico a favore di una molteplicità di processi causali dinamicamente funzionali alla complessità della vita. La comprensione dell’organismo come sistema aperto richiede una causalità multidimensionale. Le reti biologiche non sono diagrammi statici, ma processi immersi in una costante agitazione stocastica che l’organismo trasforma in ordine.
La biologia relativistica accetta la teleologia (la finalità) come proprietà verificabile dei sistemi complessi. Non si tratta di una forza metafisica misteriosa, ma di un obiettivo funzionale testabile empiricamente.
La danza della vita non è l’assolo di un gene egoista, ma un’armonia corale che si estende dal protone all’intero universo sociale. Accettare questa relatività è l’unica via per un’epistemologia che sia, finalmente, autenticamente umana.
Comprendere i sistemi viventi
In un libro pubblicato nel 2023, e scritto insieme al fratello Raymond, Understanding Living Systems, Denis Noble ritiene necessario un cambiamento radicale di paradigma nella biologia. Come è avvenuto il passaggio dalla fisica newtoniana a quella quantistica, così la biologia deve abbandonare il paradigma neodarwiniano riduzionista, per abbracciare una visione sistemica.
Ci sono alcuni grossi errori a cui porre fine. Uno è noto come barriera di Weissman: il dogma secondo cui l’informazione può fluire solo dalle cellule germinali (spermatozoi e uova) al corpo (soma), e mai viceversa. Ciò decreterebbe l’ impossibilità di ereditare caratteri acquisiti durante la vita; ma l’epigenetica dimostra come ciò sia invece assolutamente possibile e frequente.
Alla causalità unidirezionale bottom-up va sostituita, come abbiamo visto, una causalità multidimensionale e circolare, una complessità non lineare, un approccio middle-out.
Va inoltre revisionato il concetto di gene egoista, come se l’organismo fosse il passivo esecutore della volontà dei geni, forgiata dalla sopravvivenza del più forte. Il vivente è un sistema intelligente capace di navigare e scegliere il proprio futuro. L’organismo agisce come un sistema aperto che estrae ordine dal caos. Più che un codice, il genoma è un templatemodello) o uno strumento; è un database interattivo, non un programma deterministico.
Le forme più significative di evoluzione non sono avvenute per competizione, ma per simbiosi, non per accumulo di piccoli mattoncini ma per autopoiesi ed acquisizione di strutture prefabbricate. Il salto evolutivo più grande — la nascita della cellula complessa (eucariote) — non è avvenuto per mutazioni puntiformi, ma per la fusione di organismi distinti. I nostri mitocondri erano originariamente Archaebacteria (o forme intermedie) che si sono unite in una cooperazione definitiva.
Infine, appunto poiché ogni transizione crea un nuovo livello di organizzazione che blocca i progressi precedenti e apre nuove possibilità creative, il processo viene in questo modo enormemente accelerato rispetto a piccole mutazioni casuali. Il caso è una risorsa adattativa. La stocasticità fa dell’organismo un improvvisatore, come un musicista jazz.
Cambiano anche le nozioni di salute e di malattia. La salute non è uno stato statico, ma un attrattore stabile in una rete complessa. L’omeostasi significa resilienza e robustezza dei sistemi biologici: deriva da un processo dinamico delle reti regolatrici, che protegge armonicamente l’integrità del sistema.
L’Evoluzione è un processo cooperativo e creativo: la vita tende alla cooperazione e alla creazione di nuove nicchie di esistenza. Noi dobbiamo riconoscere la nostra responsabilità come agenti. Se non siamo macchine programmate, ma sistemi aperti e attivi, abbiamo il potere e il dovere di influenzare la nostra salute, la nostra società e l’ecosistema globale. Siamo i coreografi di una danza millenaria, capaci di cambiare il ritmo della musica e di scrivere nuovi capitoli nella storia della vita.
