Wednesday, December 19, 2007

Biologia La relazione tra dimensioni e sopravvivenza

Corriere della Sera 19.12.07
Biologia La relazione tra dimensioni e sopravvivenza
Dai microbi ai giganti la sfida dell'uomo ai confini della vita
di Edoardo Boncinelli

Comun denominatore
C'è un'impressionante varietà di grandezze nei diversi organismi.
Soltanto la cellula è uguale per tutti

Potrebbe esistere un essere umano alto dieci metri? E un insetto grande come un leone? Il ponte sulla Baia di San Francisco potrebbe essere fatto di legno? Un cane potrebbe fare salti comparabili a quelli che fa la pulce, che salta anche cento volte la sua altezza? Un leopardo potrebbe galleggiare sul pelo dell'acqua come fanno alcuni particolari insetti?
Sono domande che ciascuno di noi si sarà posto almeno un volta nella vita, e alle quali si deve rispondere uniformemente di no. Perché? Perché le dimensioni sono così importanti per il possesso di certe caratteristiche e di certe facoltà biologiche? È quanto si ripromette di chiarire il bel libretto
Dai batteri alle balene. Il piccolo e il grande in biologia di John T. Bonner (Raffaello Cortina), che in meno di centocinquanta pagine ci offre una impressionante carrellata sull'importanza delle dimensioni in biologia, dall'evoluzione delle forme nelle diverse epoche, al rapporto fra le dimensioni del corpo e la durata della vita.
Per rispondere alle domande che abbiamo posto e tante altre simili occorre fare alcune considerazioni di fisica e ovviamente molte che riguardano direttamente la biologia. Che c'entra la fisica? C'entra perché anche gli esseri viventi sono entità materiali, e devono obbedire ai principi generali della fisica, la quale conduce, è noto, anche un'analisi dimensionale delle diverse grandezze, dalle più semplici, come l'entità delle superfici e dei volumi in rapporto all'altezza, alle più complesse, come la resistenza dei materiali o il dispendio energetico.
Se un corpo è lungo due volte un altro, il suo volume (e quindi la sua massa) sarà otto volte più grande e la sua superficie quattro volte maggiore. Ciò deriva da una banale considerazione geometrica, ma altre relazioni non sono altrettanto banali. La resistenza di un osso, per esempio, varia come la sua superficie e non come la sua massa, e così è per il calore irradiato da un organismo, mentre il suo metabolismo varia come una complicata potenza della sua massa. Tutto ciò è ben noto agli ingegneri, che quando eseguono prove sul modellino di un jet, di una nave o semplicemente di una turbina, devono tenere conto delle sottili relazioni tra le varie dimensioni fisiche e la grandezza complessiva.
Ora, accade che gli organismi viventi possano variare in lunghezza di ben cento milioni di volte, cioè di ben otto ordini di grandezza, dai più minuti batteri alle balene e alle sequoie.
Come variano allora tutte le altre loro diverse dimensioni? Di questo essenzialmente parla il libro, dopo un'interessante considerazione iniziale: nonostante la già notata escursione di otto ordini di grandezza lineari, che equivale a ben ventiquattro ordini di grandezza (un milione di miliardi di miliardi di volte) nella loro massa, tutti gli organismi viventi sono costruiti di cellule che hanno più o meno la stessa grandezza! L'osservazione può essere spiegata in due maniere: o all'inizio di tutto la cellula ha assunto tale dimensione e non è più cambiata nel tempo per «pigrizia » evolutiva, oppure un oggetto con le proprietà della cellula non può avere altre dimensioni che quelle che ha oggi.
Un'altra osservazione interessante riguarda l'evoluzione nel tempo delle dimensioni degli organismi. All'inizio erano ovviamente tutti piccoli; poi accanto ai piccoli, che esistono anche oggi, sono progressivamente comparsi organismi, animali e piante, sempre più grandi. Perché? Le spiegazioni potrebbero essere di due tipi, entrambe però connesse alla «nutrizione »: un animale di dimensioni maggiori cade meno frequentemente preda di altri animali e può a sua volta cibarsi di prede più grosse; una pianta di maggiori dimensioni può «catturare» più sole e in condizioni più variate. Il grafico che rappresenta l'aumento delle dimensioni massime dei vari organismi viventi nelle diverse ere mostra che tale aumento sta rapidamente arrivando a saturazione: siamo probabilmente arrivati vicino a un limite superiore; perché non si sa.
Comprensibile interesse destano anche le considerazioni sul rapporto tra la dimensione di un organismo e il tempo che intercorre tra una generazione e l'altra. È abbastanza ovvio che ci sia una relazione e una relazione crescente, ma quale? Ancora più interessante è forse la relazione fra le dimensioni di un organismo e la durata della sua vita. In tutto questo c'entra qualcosa di implicato dai principi necessari ed eterni della fisica e qualcosa di indissolubilmente legato ai capricci delle contingenze dei processi evolutivi biologici.

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