Stuart Kauffman

Il biofisico Stuart Kauffman, membro dell’Istituto per lo Studio della Complessità di Santa  Fe, ha affrontato il problema dell'origine dell'ordine presente sulla terra, prendendo in esame le reti autocatalitiche, già prese in considerazione da altri studiosi, fra cui Eigen.  Anche secondo il biofisico di Santa Fe le prime molecole organiche erano collegate attraverso complicati intrecci di reazioni e retroazioni; lo studioso ha utilizzato le reti booleane stocastiche per simulare il “calderone primordiale”. Il suo modello è semplice e risponde alla logica binaria:

• presenza/assenza (ON-OFF) di un dato composto;

• sua funzione catalizzatrice (si/no, ON-OFF).

Il sistema è rifornito di “alimenti”,  costituiti da monomeri in grado di formare lunghe catene. Le simulazioni hanno mostrato come, quando sono presenti specie chimiche dell’ordine di grandezza di circa 10³, si innescano reazioni autocatalitiche. Il fenomeno potrebbe non essere fortuito, anche perché l’ordine di grandezza è simile a quello che rappresenta la diversità di composti presenti nei procarioti  più semplici. Insomma, malgrado il sistema “non sappia” quali molecole siano necessarie, né cosa catalizzi cosa, se è presente un numero sufficientemente vario di composti, il miscuglio improvvisamente si trasforma in una rete autocatalitica integrata, dove ciascun componente è catalizzato da almeno un altro del sistema; si assiste alla comparsa di un sistema complesso ed ordinato, in altre parole alla nascita di un metabolismo e quindi alla comparsa della vita, senza bisogno – almeno inizialmente – di informazione genetica né di selezione naturale, questo sembrerebbe mostrare il modello

Secondo lo scienziato, le cellule, gli organismi, gli ecosistemi non possono essere frutto soltanto della selezione e della mutazione; questi due fattori, pur necessari, agiscono su un ordine che si crea spontaneamente, a cui, in qualche modo, la materia si mostra predisposta.

Il modello di Kauffman, se confermato, risolverebbe le critiche rivolte alla abiogenesi. Se si calcola la probabilità che ha una proteina funzionante di assemblarsi a caso, si ottengono cifre estremamente basse: dovunque sia nata la vita, gli aminoacidi possono essersi formati spontaneamente, ma la più piccola proteina, costituita da una determinata sequenza di aminoacidi, disposti in un certo ordine, ha una probabilità molto bassa di assemblarsi nel modo giusto; le proteine nelle cellule sono molto numerose e rappresentano solo una parte del complesso sistema vita; un esempio calzante dell’improbabilità che tale evento si realizzi per puro caso, è immaginare una scimmia che, battendo su una tastiera scriva, se non la Divina Commedia, almeno un sonetto di Leopardi. Un altro paragone divertente è quello utilizzato da Hoyle, secondo cui la sintesi degli enzimi necessari per la nascita di una cellula primordiale  è  probabile come l’assemblaggio di un aereo supersonico al passaggio di un tornado sopra un capannone contenente le sue parti. Riuscire a trovare una legge unificante che giustifichi la presenza della vita sulla terra e la sua evoluzione verso situazioni di maggiore complessità, è il grande sogno di moltissimi fisici teorici. Il modello di Kauffman, però, per il momento, almeno secondo i suoi detrattori, non è stato sottoposto a verifiche sperimentali, ma solo a simulazioni al calcolatore; come ribattere, allora, alla pesante accusa rivoltagli da John Maynard Smith di voler costruire una scienza senza fatti?

Kauffman replica affermando che al contrario esistono evidenze sperimentali che confermano il suo modello e cita Gunter von Kiedrowski, che nei primi anni 90 dello scorso secolo ha pubblicato un lavoro sull’assemblamento autocatalitico del DNA, Reza Ghadiri, che ha verificato la costruzione di  polipeptidi, sempre grazie a cicli autocatalitici,  Cech  che è riuscito a far sì che RNA di sintesi, scelti a caso in un insieme di 10¹⁵ varietà, siano in grado di legare aminoacidi fra loro.

Il modello si presta a tutte le critiche che sono state fatte a proposito  della nascita iniziale di un metabolismo e, inoltre, se la complessità nasce spontaneamente senza informazione, perché ad un certo punto è comparso il DNA?

C’è anche chi afferma (Davies ed altri) che Kauffman confonde il concetto di ordine con quello di organizzazione.

Istituto di Santa Fe: l’Istituto, fondato nel 1984, studia le leggi  che possono interpretare  fenomeni complessi quali la nascita della vita, l’estinzione dei dinosauri, il crollo della borsa, la formazione di organi sofisticati quali l’occhio o il cervello, argomenti estremamente eterogenei, ma accumulati dalla presenza di situazioni ai margine del caos