Chi siamo veramente?

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La Grande Pandemia l’ha reso più che mai evidente: il nostro benessere è un complicato equilibrio tra chiuderci ed aprirci al mondo esterno. Là fuori è pieno di pericoli: virus, batteri, malattie, inquinamento, cavallette…Sarebbe quindi opportuno chiudersi in casa. Il fatto è che abbiamo bisogno del mondo esterno da ogni punto di vista: sociale, economico, ma anche e soprattutto biochimico. Questa relazione complicata ci accompagna dall’inizio della vita sulla Terra e alcune recenti ricerche scientifiche ne stanno svelando aspetti a dir poco inquietanti…

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Il 20% delle molecole d’aria che ci circondano sono molecole di ossigeno, un gas pericoloso, perché ossida (ossia distrugge) molte sostanze. Eppure noi, così come la maggior parte degli organismi viventi, abbiamo “deciso” non solo di non evitarlo chiudendoci al mondo esterno, bensì di lasciare che entri dentro di noi, facendogli ossidare il cibo che ingeriamo e traendo da questo processo l’energia per vivere. L’aria che respiriamo è anche zeppa di batteri (microrganismi unicellulari) che s’infilano nel nostro organismo. Alcuni portano malattie terribili, ma molti altri – per esempio quelli nel nostro intestino – sono essenziali per la digestione, un corretto metabolismo e il sistema immunitario: senza di loro non potremmo vivere ed il loro numero dentro di noi è circa il triplo delle nostre cellule.

Un mitocondrio

Un mitocondrio

Ma c’è di più: i mitocondri sono organelli contenuti nelle nostre cellule al cui interno avvengono i processi chimici che ci permettono di trarre energia dal cibo come si diceva sopra: senza mitocondri non potremmo vivere. Eppure fino a qualche milione di anni fa i mitocondri erano batteri, che vivevano fuori di noi. Poi un giorno, una cellula “si mangiò” un batterio-mitocondrio o fu infettata da un batterio-mitocondrio e le due entità si fusero in una sola. Questo evento, unico nella storia della vita, fu straordinariamente importante: la cellula e il batterio si trovarono bene insieme e, anche grazie a questa simbiosi (o meglio: endosimbiosi, dal greco: “vita-insieme-dentro”), diedero poi origine a cellule ed organismi molto più complessi tra cui gli esseri umani. Siamo quindi figli di una ibridazione, di un “incrocio”, di un’infezione, di un incontro tra mondo esterno e mondo interno.

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Ma c’è ancora di più. La nostra unicità ed identità più intima è il nostro DNA, una molecola molto lunga, formata da tantissimi pezzi, che chiamiamo geni, ognuno dei quali – semplificando – è responsabile di una nostra certa caratteristica. Il DNA è il manuale di istruzioni attraverso cui complicati processi biochimici costruiscono il nostro corpo e determinano chi siamo e come rispondiamo ai casi della vita. Quando ci accoppiamo e ci riproduciamo, i nostri figli ricevono in eredità un DNA che assomiglia molto al nostro, ma contiene qualche differenza, qualche pagina del manuale di istruzioni è un po’ diversa. Questa diversità può essere vantaggiosa o meno, a seconda della pressione selettiva esercitata dall’ambiente esterno. L’esempio classico è quello del collo delle giraffe: supponiamo che nella savana ci siano alcune giraffe con un DNA associato ad un collo lungo ed altre con un DNA responsabile di un collo corto. Supponiamo ancora che un cambio climatico causi l’estinzione di tutti gli arbusti e gli alberi con foglie basse; le giraffe con il collo corto muoiono di fame e non possono riprodursi, mentre quelle dal collo lungo sopravvivono perché possono mangiare le foglie più alte, si riproducono e passano il loro DNA (che include “l’istruzione collo lungo”) ai figli. Quindi “le istruzioni” e le loro eventuali variazioni passano da genitori a figli, in maniera verticale. A meno che non crediate ad Adamo ed Eva, questo è il meccanismo classico dell’evoluzione darwiniana che agisce in tempi molto lunghi.

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Negli ultimi anni però, ci si è resi conto che le cose sono più complicate. Si è infatti scoperto che i batteri sono capaci di scambiarsi materiale genetico in maniera orizzontale, ossia non da genitori a figli, ma tra “coetanei”. Un batterio può cioè passare ad un altro batterio che non è “suo figlio” alcuni geni che cambiano l’identità stessa di chi li riceve. Semplificando molto: è come se una giraffa dal collo lungo si accoppiasse con una con il collo corto e le passasse il gene del collo lungo con il risultato che, dopo il trasferimento genetico, entrambe hanno il collo lungo e possono sopravvivere in un mondo dal quale sono scomparse le foglie sui rami più bassi. Oppure, esagerando per capirci, è come se io accoppiandomi con una donna bionda, diventassi biondo e potessi poi passare ai miei figli il gene dei capelli biondi. Insomma, l’evoluzione non funziona solamente con il classico e lento meccanismo darwiniano del trasferimento verticale del materiale genetico, ma anche grazie a rapidi balzi resi possibili dal trasferimento orizzontale. Questo processo accelera moltissimo la velocità con cui i batteri si evolvono (ossia si adattano all’ambiente esterno) ed è, ad esempio, una delle ragioni della loro straordinaria capacità di evolversi per resistere agli antibiotici. Detto così, en passant: la prossima, grande tragedia dell’umanità sarà il fatto che presto non avremo più antibiotici in grado di curarci e torneremo agli anni ’40 quando si rischiava di morire per qualsiasi infezione…Ma questa è un’altra storia.

Il trasferimento genico orizzontale è molto comune tra i batteri e rimescola così tanto il loro DNA che diventa difficile classificarli: si perdono i confini, tutto è mischiato. Si potrebbe anche concepire la situazione in una maniera completamente rivoluzionaria, ossia pensare a tutti i batteri come ad un unico, gigantesco organismo le cui singole parti cooperano per il bene comune.

Ma le ibridazioni non rimangono confinate nel mondo dei microrganismi: i batteri sono infatti in grado di infilare i loro geni anche nel nostro DNA, ossia interferire con la nostra identità, cambiandola, cambiandoci…Non solo cioè possono infettarci entrando “semplicemente” nelle nostre cellule con conseguenze vantaggiose oppure patogene, ma vanno a toccare la parte più intima e protetta del nostro essere: il nostro DNA. In particolare, esistono evidenze del fatto che, nelle cellule tumorali, la quantità di DNA batterico è molto maggiore rispetto alla cellule sane. È quindi possibile che un tipo di invasione genetica batterica mandi in tilt il DNA di alcune cellule, inserendovi “istruzioni” senza senso trasformandole in cellule tumorali e sia dunque una delle cause del cancro. La buona notizia è che – in questo caso – il DNA batterico non infesta il DNA contenuto nei nostri spermatozoi o cellule uovo (che è quello che sarà passato alla generazione futura) e quindi non lo passeremo ai nostri figli.

Un coronavirus mentre penetra in una cellula

Un coronavirus mentre penetra in una cellula

Come se non bastasse, a questo punto della storia entrano in giuoco altri protagonisti che popolano il mondo esterno: i virus. In alcuni casi, infatti, questo trasferimento genico orizzontale avviene grazie ai virus. Ossia i virus agiscono come dei fattorini che prendono un po’ di materiale genetico da un batterio e lo trasportano in un altro, inserendolo nel suo DNA. Il punto è che questo lavoro di “corriere” i virus possono farlo anche con gli esseri umani. Attenzione adesso: una parte del nostro DNA, che passeremo o abbiamo passato ai nostri figli, è un DNA alieno (non nel senso di extraterrestre) portato da qualche virus che ci ha infettato (in quanto homo sapiens) magari milioni di anni fa. L’origine di questi geni, che i virus semplicemente trasportano, non è ben chiara, ma sono dentro di noi e possono essere innocui, dannosi, ma anche utili in qualche momento della nostra evoluzione.

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La nostra relazione con i virus è ancora più intima ed inquietante: alcuni virus sono parte di noi, sono un po’ noi e noi siamo un po’ loro. Negli ultimi milioni di anni, infatti, molti virus, non solo sono penetrati nelle nostre cellule inducendole a lavorare per loro, ma sono riusciti ad infilare il loro DNA nel nostro DNA più “prezioso”, ossia quello contenuto nelle cellule uovo e spermatozoi, che passiamo ai nostri figli. Ciò significa che quei virus sono definitivamente diventati parte di noi, hanno cambiato ciò che siamo, hanno contribuito a costruire la nostra più profonda identità biochimica. Secondo alcune stime, circa l’8% del nostro DNA di homo sapiens è di origine virale: siamo un po’ dei virus….I nostri geni non sono tutti nostri.
Chi siamo allora? Siamo solo uomini (nel senso di homo sapiens)? O anche invece il risultato di incroci, infezioni, ibridazioni, strane relazioni con il mondo fuori di noi?

Libro consigliatissimo, base di questo articolo.

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Ma l’aspetto forse ancora più stupefacente della questione è che alcuni di questi geni virali sono estremamente utili. Secondo alcuni studi, la placenta si è sviluppata proprio grazie a geni virali. Ossia i virus hanno portato dentro di noi “le istruzioni” per costruire la placenta e farci diventare mammiferi placentati. Una della caratteristiche dei virus è infatti la loro capacità di spegnere il sistema immunitario dell’organismo che invadono che, altrimenti, li eliminerebbe. E cosa avviene durante la gravidanza? Proprio questo: la placenta agisce – tra le altre cose – come un organo che “calma” il sistema immunitario della madre che – riconoscendo il feto come un elemento estraneo (dal momento che è figlio anche del padre) – potrebbe attaccarlo e rigettarlo. Se siamo cioè animali che si riproducono attraverso una gravidanza ed una nascita lo dobbiamo ad un’infezione virale. I virus sono dentro di noi o meglio: sono noi…

Anche la nostra capacità di ricordare si deve probabilmente ad un virus. Uno studio del 2018 ha individuato una proteina essenziale per la nostra memoria: se un topolino, a cui è stato impedito di svilupparla, trova oggi la strada per arrivare al formaggio in un labirinto, domani non se la ricorderà più, al contrario dei topolini che ce l’hanno. Studiando in dettaglio la proteina, si è notato che si comporta come un virus. In altre parole, le “istruzioni” per costruirla ci sono state “regalate” da un virus che ci infettò qualche centinaio di milioni di anni fa ed introdusse in maniera permanente il suo materiale genetico nel nostro DNA. Non solo quindi un po’ di DNA virale determina ciò che siamo, ma anche il fatto che ci ricordiamo ciò che siamo…Insomma, dal mondo esterno possono venire molti pericoli, ma anche molti vantaggi e non tutti i virus vengono per nuocere…

 

 

 

 

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