E' probabile
che chi sia giunto in questa pagina web non abbia posseduto l'opera da cui ho
liberamente tratto questo testo; può darsi che anche chi la possiede, trattandosi
di sei volumi, non abbia letto quel determinato capitolo. Ho pensato di riproporlo,
semplificando, perché tratta della nascita e dell'evoluzione della vita, argomento
penso per chiunque affascinante, con nozioni e punti di vista inusuali ai "non
addetti ai lavori" che mi hanno colpito. Per questo vorrei rendere partecipe
più gente possibile per far capire quanto il Sole, che distrattamente consideriamo
come cosa "dovuta", abbia così immensa importanza nella nostra esistenza.
Sole + acqua = evoluzione Il glucosio,
per un organismo vivente, può essere paragonato ad un conto in banca:
porti in banca le monete e impingui il conto ed al bisogno la banca ti dà
le monete che occorrono. 6 CO2 + 6 H2O + energia >> C6H12O6 + 6 O2 Noi siamo abituati a considerare l'ossigeno allo stato libero (cioè non combinato con altri elementi) una sostanza preziosa ed indispensabile, ma esso costituisce in realtà un tossico pericoloso, molto reattivo e capace di attaccare e distruggere. Quando i primi organismi capaci di produrre la reazione di fotosintesi liberarono ossigeno questo andò ad ossidare le rocce (e ci volle un bel po' di tempo), ma poi le rocce si saturarono e l'ossigeno libero prese ad accumularsi nell'acqua e nell'atmosfera. Quasi certamente il grande cambiamento ambientale provocò la scomparsa di molte forme viventi, mentre altre riuscirono a sopravvivere solo perché erano nascoste negli strati profondi del fango, dove il contatto con l'ossigeno era meno probabile, protette da una membrana resistente. A partire
dalla comparsa di ossigeno libero ogni formazione di molecole organiche fuori
dagli organismi già viventi diventò impossibile. La presenza di ossigeno libero nell'acqua (che aumentava con l'aumentare dell'ossigeno libero nell'atmosfera) permetteva a certi organismi di ricavare energia attraverso la reazione C6H12O6 + 6 O2 >> 6 CO2 + 6 H2O + energia che
è il contrario della fotosintesi, che sprigiona una grande quantità
di energia e che è la reazione che consente un totale riciclo dei materiali
per realizzare la reazione inversa: era stata "inventata" la respirazione
aerobia. ![]() Gli
organismi che seguirono la ricetta "energia solare (come fonte di energia)
ed utilizzo dell'acqua (come condizione ambientale favorevole e fonte di idrogeno)"
seppero formare associazioni complesse ed evolvere verso la cellula nucleata. Un po' di numeri 4600
milioni di anni 3200
milioni di anni 2700
milioni di anni 1800
milioni di anni 1400
milioni di anni 1200
milioni di anni Il ciclo biologico Oggi, e già da un po' di tempo, la vita ha raggiunto un suo equilibrio nel quale quasi tutto il glucosio viene prodotto grazie all'energia solare. Dal punto di vista qualitativo gli organismi che praticano la chemiosintesi (cioè la produzione di glucosio mediante energia non solare) hanno la loro importanza perché nelle proprie file comprendono quelli che provvedono al riciclo dell'azoto. C'è un grande deposito di azoto libero nell'atmosfera, e batteri e alghe azzurre lo trasformano in nitrati disciolti nel terreno; le piante, che ne ricavano amminoacidi e basi azotate, vengono mangiate dagli animali. I residui organici delle piante e degli animali tornano al terreno, dove batteri di specie diverse "lavorano" le scorie azotate ritrasformandole in nitrati che, o vengono riacquisiti dalle piante o forniscono all'atmosfera azoto libero. Quando in precedenza è stato scritto che il processo fotosintesi-respirazione delle piante assicura il riciclo completo dei materiali, non è stata scritta una cosa proprio esatta. Va detto che non tutto il glucosio, l'alimento energetico sintetizzato, viene adoperato per ricavare energia: in parte esso viene polimerizzato in forma di cellulosa, oppure ne viene fabbricata lignina, con funzioni di sostegno. Le piante, in genere, devono "stare in piedi": se stanno per terra molte di esse vengono danneggiate o perché il terreno umido infradicia le foglie o perché non riescono a farsi illuminare dal Sole o perché non riescono ad affidare il proprio polline al vento. Perciò non solo stanno in piedi ma cercano di stare "in punta di piedi": in altri termini sono avvantaggiate se hanno delle strutture rigide che consentono una posizione verticale del tronco o dello stelo. Sarebbe potuta essere questa una soluzione evolutiva pericolosa: la cellulosa o la lignina, polimeri del glucosio sarebbero stati cibo (riserva d'energia) per le piante stesse, proprio come se una stufa a legna fosse costruita di legno. Ma se dovessimo per forza costruire una stufa di legno escogiteremmo una vernice antincendio: analogamente le strutture cellulosiche e lignee sono difficilmente commestibili e digeribili. Tendono perciò ad accumularsi: lo dimostra l'esistenza di carbone fossile e petrolio. Sistemi semplici e complessi Per comprendere meglio quanto spiegato successivamente facciamo un esempio. Un tipo di ecosistema semplificato è quello sub-artico, dove la fotosintesi avviene esclusivamente nel lichene. Il lichene viene mangiato esclusivamente dalla lepre zampa-da-neve, la lepre viene mangiata esclusivamente dalla lince zampa-da-neve. Siccome il lichene è molto sensibile alle macchie solari, ha un ciclo undecennale come appunto le macchie: in undici anni esso cresce al massimo e poi decresce sino ad un minimo. Ogni undici anni si arriva all'orlo della catastrofe nel senso che lepri e linci vedono in pericolo la propria sopravvivenza perché a corto di lichene. Il sistema sarebbe più stabile se fosse più complesso: se cioè comprendesse diverse varietà a diversi livelli (fotosintetico, erbivoro e carnivoro).
L'evoluzione naturale favorisce gli ecosistemi dotati di complessità, oltre che di velocità di riciclaggio. Per
questo motivo il problema di riequilibrare la particolare difficoltà
di digerire la cellulosa e la lignina per farli rientrare nel ciclo fu risolta
aumentando la complessità. Lo sviluppo dei funghi provvide a ritrasformare
la lignina. Collocati in posizione intermedia fra le piante, produttrici di glucosio e gli organismi unicellulari decompositori, gli animali svolgono una funzione di accelleratori del ciclo. L'insieme dei produttori, dei consumatori (accelleratori del ciclo) e dei decompositori assicura che l'equilibrio tra l'attività dei cloroplasti (la fotosintesi) e l'attività dei mitocondri (la respirazione) venga raggiunto attraverso un circuito che sia il più possibile veloce, ma al tempo stesso il più possibile complesso e, quindi, stabile.
La fissazione di un grammo di anidride carbonica nella fotosintesi esige la traspirazione , attraverso la pianta, di 100 grammi d'acqua. Questo lavoro esige non solo energia impiegata nella fotosintesi ma anche quella dovuta agli effetti termici solari: effetti locali per avere una temperatura ambientale che consenta la traspirazione dell'acqua da parte della pianta ed effetti a distanza perché l'acqua di cui si serve la pianta viene da lontano (dai mari attraverso le nuvole sospinte dai venti = energia solare per l'evaporazione e per la creazione di gradienti termici). Se
in una giornata di primavera, quando le piante crescono, guardiamo un prato
di primo mattino e poi torniamo a guardarlo di sera, possiamo notare che la
biomassa è aumentata visibilmente. La differenza di peso dell'erba
dovuta alla crescita non corrisponde al prodotto di tutta la fotosintesi operata
ma ad una parte, circa un decimo. Possiamo dire che quel che c'è sul terreno alla fine della giornata è quel che c'è a disposizione della lepre. L'energia solare che ha investito il prato si è divisa in tre parti: quella che ha determinato effetti termici o è stata riflessa (circa la metà); quella che è stata utilizzata dalla pianta nel suo lavoro; quella che è rimasta nei legami chimici del glucosio e della cellulosa (che è un suo polimero), a disposizione della lepre. Ma anche l'energia che rimane a disposizione della lepre si divide in tre parti: una parte va perduta come dispersione termica; una parte serve alla lepre per vivere (la lepre lavora più dell'erba: si muove, deve allattare, ecc.); infine una parte rimane nel corpo della lepre sotto forma di proteine e grassi, che possiamo chiamare quel che rimane a disposizione della volpe. Ogni preda mette a disposizione del proprio predatore soltanto la decima parte, all'incirca, dell'energia che le è riuscito catturare e trasformare. In ogni territorio esiste mediamente una certa biomassa di organismi produttori (fotosintetici), una biomassa inferiore (circa un decimo) di consumatori di primo grado (animali erbivori) e una biomassa ancora inferiore (circa un decimo degli erbivori ossia un centesimo delle piante) di organismi consumatori di secondo grado (animali carnivori). Se le piante, attraverso la fotosintesi, riescono a fissare nel proprio corpo il 5% dell'energia che investe il territorio, l'animale erbivoro ne fissa il 5 per mille e il carnivoro il 5 per diecimila, cioè una sola caloria su duemila. Un animale carnivoro che mangiasse animali carnivori dovrebbe quindi spaziare su un territorio vastissimo per acquisire l'energia occorrente per vivere: perciò sulla terraferma i carnivori che mangiano carnivori sono pochissimi, e quei pochi sono uccelli rapaci che volano molto in alto e controllano un grande territorio con vista, appunto, di falco. Tutto questo riguarda la catena del pascolo, cioè l'insieme degli organismi produttori e degli organismi consumatori che vivono a spese degli organismi viventi, uccidendoli o no: i consumatori che uccidono sono chiamati predatori, quelli che non uccidono sono chiamati parassiti. La lepre nei confronti dell'erba è un parassita, la volpe che mangia i leprotti è un predatore, le pulci della volpe sono parassiti.
Oltre alla catena del pascolo c'è poi la catena del detrito, cioè l'insieme degli organismi che vivono a spese delle scorie di altri organismi o a spese di organismi morti: essa comprende mammiferi come i topi, uccelli come i corvi, insetti, funghi e batteri. L'insieme degli organismi produttori (fotosintetici), più la catena del pascolo, più la catena del detrito costituiscono la comunità vivente, che è una macchina formata da varie parti, e cattura energia per poi disperderla in forma di calore. Il ciclo della materia, sostenuto dal flusso di energia solare, è organizzato in maniera tale che si raggiunge il massimo possibile di biomassa e il massimo possibile di stabilità. Un'infinità di spinte contrastanti: la crescita delle lepri inibisce la crescita dell'erba, la crescita delle volpi inibisce la crescita delle lepri e favorisce la crescita dell'erba, la crescita dei falchi inibisce la crescita delle lepri e delle volpi favorendo o inibendo la crescita dell'erba secondo che si nutrano più di lepri o più di volpi, ecc. Se tutte queste spinte contrastanti riescono mediamente, con oscillazioni più o meno ampie, ad ottenere il massimo di biomassa col massimo di stabilità, questo avviene perché il processo evolutivo ha avuto a disposizione, a partire dall'inizio della vita, più di tre miliardi di anni. Su questo sfondo appare ad un certo punto, circa dieci milioni di anni fa, il Ramapiteco, l'animale che non avrà altri discendenti che noi esseri umani.
L'inizio dell'evoluzione culturale Gli equilibri raggiunti rimasero press'a poco invariati nei milioni di anni in cui i discendenti del Ramapiteco andarono via via evolvendo la propria capacità di impiegare strumenti, poi di fabbricarli, poi di organizzarsi socialmente.
All'incirca 200.000 anni fa, con la comparsa di Homo Sapiens, ebbe inizio una nuova modalità di evoluzione, l'evoluzione culturale. La particolare capacità di organizzazione sociale anzitutto e poi la capacità di fabbricare strumenti, facendo superare lo svantaggio della debolezza muscolare, della scarsa velocità, della mancanza di zanne e di artigli, fece ridurre notevolmente la grande mortalità infantile che molti animali hanno: maggiore difesa, maggiore capacità di procurarsi cibo.
La prima astuzia dell'Homo Sapiens, che chiameremo da ora in poi uomo, fu quella di eliminare i concorrenti, decapitando la piramide alimentare di ogni altro carnivoro. Sterminare i lupi, i leoni, le linci non costituiva tanto una forma di difesa contro i predatori, quanto un modo per avere a propria disposizione tutta o quasi la biomassa degli erbivori cacciabili senza doverla dividere con i rivali. Riuscire a collocarsi in posizione monopolistica come ultimo anello della catena del pascolo: l'attuazione di questa strategia richiese centinaia di migliaia di anni. In Europa lo sterminio dei carnivori è ormai concluso da due secoli circa, e i soli carnivori che sopravvivono sono le volpi, che però si sono adattate a contendere ai ratti il ruolo di animali-spazzini. Con lo sterminio dei concorrenti si aprì un'epoca di grande prosperità per l'uomo: branchi di cervi, di daini, di cinghiali, nel migliore dei casi mettevano a disposizione praticamente solo dell'uomo il 10% dell'energia che questi riuscivano a impossessarsi brucando l'erba dei pascoli o rufolando fra le ghiande dei querceti d'Europa, che era il 10% dell'energia che erano riuscite a fissare le piante con la fotosintesi, e questa a sua volta era circa il 50% al massimo, dell'energia radiante che aveva investito i prati e i querceti. La prosperità
così conquistata fece aumentare la popolazione: e siccome la specie umana
è molto adattabile a situazioni climatiche diverse riuscì a estendere
il proprio territorio di caccia a tutti i continenti. ![]() l'Homo Sapiens Sapiens alla conquista della Terra Venne così a trovarsi in condizioni di insolazione molto differenti, e quindi a dovere risolvere un problema molto delicato: quello del rapporto con la radiazione ultravioletta. Come gli altri viventi, anche l'uomo può sopravvivere sulle terre emerse solo in quanto il mantello di ozono lo protegge dalla maggior parte della componente ultravioletta dello spettro solare. Però, al pari degli altri mammiferi, non potrebbe sopravvivere in assenza totale di ultravioletto: in tale condizione infatti non riuscirebbe a sintetizzare le sostanze che provvedono a fissare il calcio nei tessuti ossei (ormoni). A differenza di altri mammiferi, l'uomo ha particolari difficoltà in questa sintesi: gli è necessario, per operarla, catturare ultravioletti su gran parte della propria superficie corporea, che infatti è nuda di peli. Abbandonare le savane originarie, fortemente assolate, e addentrarsi nell'ombra della selva europea, determinò un'insufficienza di esposizione agli ultravioletti, con fenomeni di rachitismo. Ci fu una gravissima mortalità selettiva: il freddo e le nebbie provocavano malattie dell'apparato respiratorio che diventavano facilmente mortali per i bambini ai quali il rachitismo aveva impedito di sviluppare bene la gabbia toracica; inoltre il rachitismo riusciva frequentemente mortale alle donne, che per cattiva conformazione del bacino morivano nel partorire. Ricevettero un premio selettivo individui che nei territori d'origine sarebbero stati dei malati: quelli che per scarsità di pigmentazione cutanea sarebbero stati incapaci di difendersi da un eccesso di ultravioletti nelle savane, proprio per tale anomalia seppero utilizzare al meglio la componente ultravioletta nella scarsa insolazione europea. Si selezionò così una strana razza bianca e bionda, con bambini dalle guance rosa e ragazze dalle labbra rosse: il rosa e il rosso denotavano una vasodilatazione locale che portava maggiori quantità di sangue in superficie a catturare l'ultravioletto del quale proprio i bambini in crescita, e le ragazze che stanno per affrontare le gravidanze - con la conseguente perdita di calcio - hanno maggior bisogno. La tendenza a schiarirsi non è altrettanto importante nelle regioni più settentrionali e nelle regioni desertiche, dove ghiacciai e deserti riflettono maggiori quantità di luce, anche nelle bande a breve lunghezza d'onda. Nelle regioni settentrionali del continente sorsero però altri problemi: l'uomo riusciva a sopportare il freddo solo in quanto si copriva di pesanti pellicce ma impellicciandosi si precludeva ogni possibilità di fruire dell'ultravioletto attraverso la pelle esposta. Rimediò attraverso la dieta costituita prevalentemente di pesce, del quale i mari settentrionali abbondano. I pesci, vivendo nell'acqua, hanno selezionato un'alta capacità di fabbricarsi le sostanze calcio-fissatrici anche in ambiente poverissimo di ultravioletti. Così gli esquimesi, pur non esponendosi mai al sole, evitano i pericoli dei rachitismo attraverso il particolare regime alimentare. Il differenziarsi delle razze umane sarebbe dunque principalmente, secondo questa ricostruzione degli avvenimenti, il risultato di differenti adattamenti alle differenti condizioni d'insolazione. L'aumento della popolazione, col conseguente aumento dell'attività di caccia, cominciò a creare delle difficoltà per scarsità di prede. Così gli uomini cominciarono a praticare la caccia controllata, vale a dire una caccia che non compromettesse il potenziale riproduttivo del branco: impararono a risparmiare le femmine e gli individui troppo giovani, e per ottenere questo scopo ricorsero a forme nuove di caccia, cioè a trappole che permettevano di selezionare gli animali, liberando quelli che ancora dovevano finire di crescere e quelli che servivano alla riproduzione.
Prelevare gli interessi senza intaccare il capitale La pratica della pastorizia fece poi comprendere empiricamente che il parassitismo è energeticamente più redditizio della predazione, in quanto permette di aggirare i rigori della legge dei 10%. Infatti il predatore, uccidendo la preda, consegna alla catena del detrito una gran parte della carcassa animale: la pelliccia, lo scheletro, le articolazioni, i tendini e in quei tempi, in assenza di frigoriferi, consegnava alla catena dei detrito anche una parte dei muscoli, quella che non riusciva a mangiare subito. Invece,
trasformandosi in parassita - cioè mungendo le femmine, e persino succhiando
il sangue dei maschi, come ancora oggi fanno in Africa i Masai - l'uomo riusciva
a procurarsi l'energia alimentare senza distruggere l'impianto che gliela metteva
a disposizione. La popolazione umana si accrebbe ancora, e anche la pastorizia non bastò più. Dopo l'invenzione della caccia controllata e l'invenzione della pastorizia e della mungitura, fu allora la volta di quella che fu forse la più grande invenzione dell'umanità: una nuova dieta, la dieta a base di carboidrati. Dopo essersi guadagnato la posizione monopolistica di ultimo anello della catena del pascolo, l'uomo capì che poteva avere un anello di meno, culminando nel consumatore di primo grado anziché nel consumatore di secondo grado. L'uomo
può utilizzare in maniera diretta soltanto le molecole che già
nella pianta hanno funzioni energetiche, cioè i polimeri brevi e i monomeri
(amidi e zuccheri) nonché i grassi. Gli zuccheri sono disponibili in forma concentrata soprattutto nei materiali che le piante offrono agli animali in cambio dei loro servigi: il nettare per gli insetti impollinatori, la polpa dei frutti per gli animali che accettano di mangiare il frutto (l'oliva, la ciliegia) per andare a defecare il seme più lontano. I cacciatori al tempo della grande prosperità mangiavano i frutti, probabilmente più per il profumo che per il contenuto energetico, e ne ricavavano l'indispensabile vitamina C che i primati non sanno elaborare (ma la maggior parte degli altri mammiferi sì). Ma non poterono affrontare una dieta amidacea senza un adattamento di carattere culturale: infatti l'organismo umano non ha molta capacità di utilizzare gli amidi, se non li sottopone a una specie di pre-digestione fuori dai propri visceri, cioè se non li cuoce. Fu dunque la scoperta dei fuoco, con la conseguente invenzione della cottura, a rendere possibile quel "salto in giù" lungo la piramide alimentare che moltiplicava il cibo disponibile. I cacciatori-pescatori
diventarono dunque raccoglitori di frutti e semi, anzi più esattamente
dovremmo dire che quelli che erano prevalentemente cacciatori-pescatori diventarono
prevalentemente raccoglitori di frutti e semi. Il passaggio successivo fu probabilmente agevolato dalle modalità di organizzazione sociale: il fatto di vivere in campi-base, ai quali periodicamente tornavano nel lento ciclo della transumanza, mostrò loro che nei mucchi di rifiuti crescevano con particolare densità le piante che erano loro più utili. Così compresero in prima approssimazione le proprietà dei semi, fatto sufficiente a trasformare il raccoglitore in agricoltore. L'agricoltore compie anzitutto un lavoro di selezione: seleziona le piante utili e impedisce la crescita delle loro rivali, le piante che non sono utili all'uomo. E' un'opera che richiede informazione, ma anche energia: l'energia necessaria - per esempio - a diserbare. La valutazione dell'utilità delle specie vegetali è però un'operazione logica piuttosto complessa. Se infatti la coltivazione viene integrata dall'allevamento la quota proteica viene a comprendere anche la carne e il latte; e non solo, ma bisogna calcolare anche la produzione di lana, e l'animale da lavoro come fonte energetica. L'attività dell'agricoltore può anche essere descritta come un'accelerazione del ciclo della materia organica, e più esattamente come un'accelerazione della catena del detrito che aumenta la resa della catena dei pascolo (con la concimazione) e la accelerazione della catena del detrito può essere ottenuta in maniere diverse secondo la presenza o meno di animali domestici. Un altro po' di numeri
Oggi l'umanità possiede una cultura che le permetterebbe di fare tutti i calcoli necessari a gestire l'ecosistema nel modo più vantaggioso, ma non lo fa. In passato, non avendo gli strumenti culturali necessari, procedette per prova ed errore, pagando cari gli errori ed elaborando così modelli sociali diversi. ... continua Nella III parte esamineremo schematicamente alcuni diversi modelli antichi, percorreremo brevemente l'evoluzione economica e culturale dell'uomo rapportata alla fonte naturale di energia che è il nostro Sole, con alcune conclusioni (condivisibili o meno, naturalmente). Avete letto
com'è nata la vita? energia solare = il sale della vita e, giocando con le parole, possiamo dire "il sole della vita".
Per gli argomenti già trattati vedi GIA' VISTO IN RUBRICA
|