4.b.2. Efficacia e ottimizzazione

4.b.2.a) Fenotipo ed efficacia di genotipo

  • Evoluzione indotta.

    Se si ammette l'esistenza della variabilità genetica non aleatoria nel genotipo e, di fatto, che la maggior parte delle variazioni non possa esserlo in genomi o sistemi complessi considerata l'interrelazione che avranno necessariamente, e ancor meno nel caso di un salto evolutivo che può generare ciò che si conosce come anello perduto, è facile accettare le modificazioni nel genotipo per condizioni ambientali, esattamente come propose Lamarck.

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    I nostri cromosomi sono infestati d'autostoppisti, di elementi mobili che saltano nel genoma e che introducono nuove copie di se stessi durante il viaggio.

    Questi parassiti, che compongono quasi la metà del genoma umano, distruggono, ma inoltre creano.

    El País 28-02-2001.

    Una cellula che ha dovuto mantenere nel corso della sua vita intera una membrana più dura di quella prevista inizialmente, e che ha fatto modificazioni della sua meccanica interna per creare certe proteine più efficaci per la sua membrana e che naturalmente possiede nel proprio fenotipo, se possibile, trasmetterà quest'informazione alla discendenza attraverso il genotipo, come farebbe qualsiasi essere vivente.

    Ci sono sempre aspetti da migliorare nel fenotipo, non solo per motivi ambientali, probabilmente negli animali superiori questi aspetti si contano a milioni.

    Naturalmente i miglioramenti più efficaci avranno più successo in vita e nel meccanismo della selezione naturale, ma l'origine dell'evoluzione è il miglioramento iniziale mediante la variabilità genetica non aleatoria.

    Per esempio, in biologia cellulare possiamo immaginare l'esistenza di due proteine, simili nella loro struttura, con funzioni indipendenti e create da due geni diversi appartenenti al genotipo e di cui una, con una piccola modifica, può svolgere le funzioni di entrambe. Questa piccola modifica significherebbe un miglioramento dell'efficacia, poiché permetterebbe la soppressione del codice genetico necessario alla creazione della proteina diventata prescindibile.

  • Differenziazione sessuale.

    D'altra parte, la differenziazione sessuale ci permette di scegliere fra due linee evolutive diverse per raggiungere l'obiettivo di miglioramento degli esseri viventi, in definitiva della vita. In qualche modo deve esserci un meccanismo che permetta di scegliere il genotipo o fonte ottima in ciascun caso particolare. Se un gene è operativo o significativo, deve essere per qualche ragione o motivo, e ci sarà stato un momento in cui è stata determinata la sua significatività.

    L'informazione genetica o genotipo non è composta soltanto da istruzioni per sviluppare il nuovo essere, ma incorporerà inoltre condizioni di sviluppo di tali istruzioni, è ciò che si conosce come epigenetica. Un esempio simile potrebbe essere l'esistenza di marcatori di quando un gene deve comportarsi come dominante, benché sia discutibile perché avremmo un problema se i due geni avessero questo marcatore d'espressione nel fenotipo.

    Ciò che invece è più fattibile è che comprenda informazione collegata; ad esempio quante generazioni d'anzianità ha una parte del genotipo o codice genetico o se una determinata parte del genotipo si considera di carattere strutturale, ciò che equivarrebbe quasi a segnarlo come dominante anche se concettualmente diverso.

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    Progresso scientifico e società.
    Molto da imparare.

    I geni d'ogni organismo comprendono anche l'informazione completa sulle proprietà di tale organismo, oltre a codificare istruzioni regolatrici che, quando sono eseguite, determinano come deve esprimersi quest'informazione…

    El País 26-11-1992. Eric H. Davidson

    In qualche modo incorporerà anche informazione d'interdipendenza fra diverse parti del genotipo o codice genetico, vale a dire che lo sviluppo di una parte nel fenotipo significa lo sviluppo di tutte le parti, segnate o identificate da ogni altro metodo o meccanismo.

  • Copia di sicurezza.

    Oggigiorno è ammesso che una buona parte del codice genetico contenuto nel genotipo non viene utilizzato nello sviluppo del nuovo essere, basti ricordare una delle presentazioni della stampa del genoma umano, in cui ciò che richiamava di più l'attenzione era la dimensione ridotta del genoma e la quantità di codice genetico non operativo che possedeva il cromosoma Y. Sembra che la natura non elimini la parte modificata del codice genetico, ma che conservi una copia per un'eventuale necessità. Non si sa esattamente a che scopo, ma un programmatore esperto capirebbe perfettamente le diverse utilità che si possono dare ad un codice non operativo nella configurazione di un programma informatico qualunque. In ogni caso, devono essere in qualche modo marcate o identificate la parte di codice operativo del genotipo e quella che non lo è.

    Come ogni programmatore, se noi esseri viventi avessimo a disposizione quest'informazione relativa e metodi che ci permettano di ridurre il pericolo d'introduzione di nuova informazione genetica nel nostro genotipo, per le conseguenze che avrebbe per il nuovo essere nello sviluppo del fenotipo, potremmo eseguire molte più modifiche che nel caso contrario.

  • Salti evolutivi e anello mancante.

    Un altro argomento per migliorare l'efficacia dell'informazione genetica ci viene fornito dal cosiddetto salto evolutivo, indipendentemente dalle ragioni e del fatto che provochi un anello mancante. In questi casi il rifiuto del salto evolutivo in seguito a mutazioni aleatorie è molto più grande, perché renderebbe enormemente difficile l'esistenza di un determinato anello mancante o di grandi vuoti nel registro fossile.

    Dopo essere avvenuto il salto evolutivo, ci sarà inizialmente una gran quantità di codice genetico ridondante e di funzioni svolte in modi diversi, nonostante il risultato sia lo stesso; il passo successivo dalla genetica evolutiva alla ristrutturazione avvenuta sarà una semplificazione e sistematizzazione del codice genetico. Solo dopo aver concluso questa razionalizzazione, la natura sarà in grado di aggiungere altre piccole modifiche nel genotipo che migliorino e amplino le capacità degli esseri viventi.

    Questi passi occorrono in ogni sistema d'impulso vitale, l'esempio più facile da capire è il programma informatico, man mano che si programma si aggiunge codice che esegue funzioni addizionali o che migliorano l'efficacia delle funzioni già presenti, ma si giunge ad un punto in cui il programmatore si accorge che molte cose aggiunte hanno parti comuni o molto simili, e che ogni volta che modifica una di loro, per mantenere la coerenza del programma e permettere di aggiungere ulteriori funzioni, deve modificare ciascuna delle funzioni esistenti.

    Diventa allora necessaria una ristrutturazione, salto qualitativo o salto evolutivo che, sebbene implichi un lavoro notevole, sarà più fruttifero. Inoltre, la nuova versione sarà normalmente alquanto diversa da quella precedente, e darà l'impressione di un presunto anello mancante.

    È immaginabile che questo fatto si sia presentato alla natura in molte occasioni nel corso della storia. Tuttavia, è piuttosto inimmaginabile che possa verificarsi per il semplice meccanismo di mutazioni aleatorie consecutive della selezione naturale.

    Un esempio ancora più chiaro sarà il lavoro di un programmatore quando gli viene richiesto di unificare in un solo programma due programmi simili esistenti, ma con i vantaggi di ognuno.

    Il lettore potrà sicuramente pensare a esempi reali tratti dalla sua vita normale o professionale in cui ha seguito un processo simile. E potrà certamente anche trovare avvenimenti storici con una dinamica simile, pensiamo ad esempio alla promulgazione della Costituzione spagnola e a tutti i suoi effetti sulle leggi derivate dal sistema giuridico spagnolo.

 

4.b.2.b) Ottimizzazione dell'evoluzione dall'origine della vita

  • Mancanza di risorse e selezione naturale.

    La natura si trova indubbiamente in un mondo in cui le risorse sono scarse, la maggior parte del tempo è impiegata per sopravvivere e la sopravvivenza della discendenza non è assicurata.

    I sistemi d'impulso vitale hanno la caratteristica di dover evolversi il più rapidamente possibile nel genotipo, non sempre è sufficiente farlo bene, ma a volta bisogna anche essere i migliori; perché il meccanismo della selezione naturale può avere molta forza e agisce da barriera del sistema, eliminando quello più lento ad ottenere potere sul mondo reale, adattandosi all'ambiente o adattando l'ambiente a se stesso.

    In altre parole, una delle funzioni più importanti della selezione naturale è quella di fungere da acceleratore dell'evoluzione.

    Una caratteristica derivata dalla velocità dell'evoluzione e dalla scarsità di risorse sin dall'origine della vita è l'ottimizzazione delle risorse evolutive, poiché permette di aumentare la suddetta velocità.

    Queste due caratteristiche hanno una forza speciale per il disegno stesso della vita, che impone una continua concorrenza e lotta fra gli esseri. Vista l'importanza così smisurata, queste caratteristiche sono ora considerate veri e propri obiettivi dell'evoluzione dei sistemi di impulso vitale.

    Indipendentemente da questo, c'è una questione metafisica che implica direttamente la velocità dell'evoluzione come un importante obiettivo. Perché il disegno della vita in questo mondo implica che molti esseri viventi si nutrano d'altri esseri viventi e molti di loro finiscano in modo piuttosto crudele?

     
  • Differenziazione sessuale ed evoluzione in linea.

    La differenziazione sessuale presuppone (oltre ad altre numerose considerazioni) un mezzo per accelerare i cambiamenti nel genotipo, poiché consente di incorporare nell'informazione genetica determinate funzioni che provengono dal genotipo e dal fenotipo d'altri esseri viventi.

    Quando si trasmette l'informazione genetica senza la necessità di un altro essere, si incorpora solo l'esperienza di un individuo ed è necessaria una nuova generazione per incorporare al genotipo l'esperienza di un altro individuo, l'evoluzione di un'unica linea è molto lenta.

    Evoluzione in linea Con differenziazione sessuale
    Evoluzione in linea e con differenziazione sessuale

    Se si riescono ad unire diverse esperienze o genotipi sviluppati in fenotipi, l'evoluzione sarà molto più veloce e ricca, implicherebbe la combinazione genetica con genotipi di altri individui che avranno incluso alcune variazioni del loro fenotipo e la possibilità di utilizzare il metodo di verificazione dell'informazione genetica (VIG).

    Il grafico ci mostra la differenza d'incorporazione di nuove modifiche genetiche, con evoluzione in linea e con differenziazione sessuale durante nove generazioni e l'importanza genetica che ciò può avere. Ipotizzando che tutti gli individui o esseri abbiano lo stesso codice genetico o genotipo nel momento 0, dopo 6 generazioni le modifiche accumulate sarebbero con l'evoluzione in linea la terza parte delle modifiche con la differenziazione sessuale, dopo nove, la nona parte…

    Evidentemente l'evoluzione d'origine esterna sarà maggiore proporzionalmente all'età adulta dell'individuo, specialmente nei miglioramenti che riguardano funzioni che si vivono solo nella tappa adulta. Quest'effetto potrebbe essere la giustificazione biologica, e non culturale, dell'osservazione secondo cui, in molte specie, le femmine preferiscono i genotipi di maschi adulti; al contrario dei maschi, che le preferiscono giovani perché hanno un corpo più forte per svolgere il compito difficile e complicato dello sviluppo iniziale del nuovo essere.

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    Soluzione per un enigma delle api emerso 150 anni fa.

    ... Il gene csd è un'invenzione importante che ha permesso l'evoluzione di formiche, api e vespe, oltre alle loro complesse società, poiché consente l'evoluzione dell'aplodiploità.

    El País 10-09-2003. Cell.

    Un metodo intermedio fra l'evoluzione in linea e la differenziazione sessuale è la differenziazione sessuale primaria o endogamica. Ad esempio, le api hanno maschi, ma questi ultimi fecondano sempre la regina del proprio alveare. In questo caso è più probabile che un sesso trasmetta una copia di sicurezza integra e che l'altro apporti qualche tipo di miglioramento nel genotipo. Dovuto al suo carattere endogamico, il metodo di verificazione genetica VIG non si potrebbe applicare, almeno come è stato descritto; potrebbe comunque applicarsi con un ritardo generazionale in modo che la verificazione avvenga fra modifiche di generazioni diverse.

    D'altro canto, la non applicazione del metodo VIG significa dover cercare la sicurezza della validità delle modificazioni con altri mezzi; potrebbe essere mediante la verifica esaustiva, la quale richiede molto tempo e lavoro, per questa ragione il sesso incaricato di generare le modifiche dovrebbe liberarsi da lavori impegnativi che occupano l'organismo. Oppure potrebbe darsi che il suo volo sia più libero di quello delle api che lavorano continuamente, ed essendo più libero esercita e migliora le tecniche di volo, insomma, ci sarà qualche spiegazione del tema dei famosi “fuchi”, perché riconosco che questo paragrafo è pura speculazione.

     
     
  • Importanza dell'ottimizzazione del genotipo.

    Tornando al tema dell'importanza genetica dell'ottimizzazione delle risorse, ogni ripetizione di un passo evolutivo o genotipo è un passo indietro, una perdita di tempo, energia e risorse.

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    Si tratta semplicemente di ottenere il miglior rendimento possibile dagli investimenti fatti, sia di tempo sia di sforzi.

    El País 02-10-2002. Congresso Nazionale di Etologia.

    Potrebbe essere questa la ragione per cui alcune specie sacrificano il maschio dopo l'unione, di modo che la ripetizione di tale passo evolutivo sarà impossibile. È un dato di fatto che la natura prende sul serio quest'obiettivo.

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    Uno studio sul gatto selvatico spagnolo propone modificare la teoria dell'evoluzione.

    El País 10-01-1993. Journal of Neuroscience.

    Ho inoltre citato la possibilità di associare condizioni di sviluppo effettivo del carattere modificato a seconda dell'esistenza di altri caratteri associati. Così è possibile che una modificazione si sviluppi in una generazione posteriore a quella successiva o addirittura che si possa imporre questa condizione per garantire che i cambiamenti effettuati vengano considerati operativi dopo aver comprovato la loro utilità in più di una generazione.

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    Non mettiamo in discussione la teoria dell'evoluzione, ma…

    ... Il grande vantaggio evolutivo di adattarsi a diversi ambienti mediante il meccanismo di distruzione di cellule del cervello in modo selettivo di fronte alla nascita è che l'animale ritiene la capacità di recuperare i tratti eliminati se il suo ambiente circostante cambia in modo brusco. Così il gatto domestico potrebbe sviluppare nuovamente la visione a colori se dovesse cacciare di nuovo di giorno

    El País 15-01-1993. Journal of Neuroscience.

    Si può giustificare questo meccanismo dal prisma dell'obiettivo della rapidità e dell'ottimizzazione dell'evoluzione. Pensiamo, ad esempio, ai cambiamenti genetici d'origine ambientale, se tali cambiamenti fossero direttamente operativi nella generazione seguente, correremmo il rischio di dover annullare questi cambiamenti genetici se i cambiamenti ambientali non sono stabili a lungo termine, e di annullare anche tutti i cambiamenti e gli adattamenti derivati dagli stessi; insomma, tempo sprecato.

    NOTIZIE DI EVOLUZIONE

    L'ereditarietà dei lineamenti acquisiti.

    … alcuni studi sperimentali 'dimostrano l'esistenza dell'ereditarietà di certi caratteri acquisiti e la chiave sta nel fatto che questi caratteri acquisiti hanno dovuto lasciare il segno negli spermatozoi o negli ovuli per far si che si possa trasmettere alla loro discendenza'. E mette come esempio un ceppo di topi marroni…

    El País 10-05-2008 Grandi dogmi caduti.

     
     
  • Variabilità genetica e fenotipo.

    Come è stato detto nella sezione di Garanzia e Sicurezza, con il metodo di verificazione dell'informazione genetica VIG ed altri, si possono fare molte più modificazioni al genotipo senza mettere in pericolo la viabilità del nuovo essere vivente o fenotipo. Il numero di modificazioni del genotipo effettuate in ogni generazione è così alto che se non si potesse applicare in modo effettivo il metodo VIG, il nuovo individuo non avrebbe molte prospettive di futuro. È un fatto verificato, infatti, in natura possiamo citare casi in cui avviene esattamente ciò che stiamo illustrando, si tratta del caso dei figli che possono avere due genitori che a loro volta siano fratelli; il metodo VIG si applica, però, siccome esiste un gran numero di modificazioni recenti e comuni, non svolgerà la propria funzione di filtro con l'efficacia sufficiente, ciò che provocherà danni visibili e rilevanti alla discendenza.

    NOTIZIE DI EVOLUZIONE

    ... sequenza completa del piccolo cromosoma Y umano...

    ... contiene 78 dei 30.000 geni che compongono il genoma umano...

    ... È stato calcolato che in una sola generazione il cromosoma Y differisce di 600 unità

    El País 21-06-2003. Nature.

    Il fatto menzionato ha un'elevata importanza genetica, poiché costituisce una prova evidente della quantità di modificazioni effettuate in ogni generazione e indirettamente implica la loro non aleatorietà, infatti, con una moltitudine di mutazioni aleatorie in ogni generazione, il genotipo sarebbe un piccolo caos, non per noi ma per la stessa natura nel momento dello sviluppo del fenotipo.

    L'effetto delle mutazioni aleatorie sul fenotipo sarebbe può grave se parlassimo di funzioni vitali, vista la complessità e sensibilità del sistema; cioè, in funzioni che praticamente non possono ammettere cambiamenti aleatori, giacché basterebbe un piccolo errore per provocare la morte o la non sopravvivenza del nuovo individuo, e la selezione naturale non permette questo tipo di errori.

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    Il 95% della variabilità genetica attuale esisteva già quando nacque la specie…

    Sette scienziati statunitensi, russi e francesi pubblicano oggi sul Science l'analisi più ampia effettuata finora sulla diversità genetica umana…

    Hanno analizzato in ogni persona 377 marcatori nel DNA (detti microsatelliti), che si evolvono in modo particolarmente rapido, e rilevano quindi molto bene ogni minima variazione ereditaria avvenuta da quando l'attuale umanità sorse in Africa…

    Circa 50.000 anni fa…

    El País 20-12-2002. Science.

    Esempi di mutazioni aleatorie o modificazioni veramente aleatorie e con effetti devastanti si possono trovare in fatti storici come il lancio di bombe atomiche alla fine della Seconda Guerra Mondiale in Giappone e nei film degli anni '50 del secolo scorso.

    In sistemi complessi l'unico modo di avvicinarsi alla sicurezza assoluta su di un aspetto concreto, è il suo contrasto con una fonte indipendente. Inoltre, se i cambiamenti fossero sempre per mutazioni aleatorie, non avrebbe molto senso il metodo di verificazione dell'informazione genetica VIG, poiché, per la magnitudine del codice genetico, avverrebbero raramente nella stessa posizione.

    Nello Studio EDI - Evoluzione e Disegno dell’Intelligenza, è dimostrata con chiarezza l’esistenza del metodo di verificazione dell’informazione genetica VIG.