La Biologia e gli esseri viventi.

La Biologia e gli esseri viventi.

Di primo spunto è normale chiedersi...che cos'è

la biologia? Che cos'è la vita? Consultando molti

dizionari,si trovano molte definizioni del tipo:

“La vita è la qualità che distingue un essere vitale

e funzionante da un corpo morto”;tuttavia,non

viene detto che cosa sia quella “qualità”,e per

buone ragioni. Tutti noi abbiamo un'idea intuitiva

di ciò che significa “essere vivente”:lo sono,per

esempio,un topo o un albero,mentre non lo è

una roccia. Tuttavia,definire la “vita” è difficile,

perché tutti gli esseri viventi assumono forme

e strutture estremamente varie,e la loro differenza

rispetto alla materia non vivente è a volte assai

tenue. Nulla ci vieta però di evidenziare alcune

proprietà degli esseri viventi che,in linea di massima,

non sono condivise dagli oggetti inanimati:gli

organismi viventi hanno strutture complesse e

organizzate,conservano attivamente tali strutture

in base a un processo chiamato “omeostasi”,

crescono,acquistano energia e materiali dell'ambiente

e li trasformano in nuove forme,reagiscono

all'ambiente,si riproducono,considerati nel loro

insieme,possiedono la capacità di evolversi.

Analizziamo adesso questo tipo di “complessità”

e “organizzazione”. Rispetto ad una qualsiasi

porzione di materia non vivente di dimensioni

analoghe,gli organismi viventi sono altamente

complessi e organizzati. Un cristallo di sale da

cucina,per esempio,è formato da due soli elementi,

sodio e cloro,disposti ordinatamente in una

struttura cubica:organizzata,ma semplice.

Gli oceani contengono atomi di ogni elemento

presente in natura,ma distribuiti in modo casuale:

complessi,ma non organizzati. Al contrario,

persino la minuscola dafnia,racchiude dozzine

di elementi diversi,uniti insieme da migliaia di

combinazioni specifiche di atomi cui si dà il

nome di “molecole”. Queste ultime sono inoltre

organizzate in aggregati ancor più grandi e

complessi a formare strutture quali gli occhi,

le zampe,l'apparato digerente e il cervello.

I principi complementari di complessità e

organizzazione rivelano nel mondo vivente una

struttura a gerarchia piramidale. Un atomo,è la

più piccola particella di un elemento che ancora

ne conservi le proprietà chimiche e fisiche.

Se per ipotesi,fosse possibile suddividere un

diamante,che è carbonio puro,in frammenti

sempre più piccoli sino a separarlo nei singoli

atomi costituenti,ciascuno di essi sarebbe pur

sempre carbonio:qualsiasi ulteriore divisione

produrrebbe particelle subatomiche isolate,

che non avrebbero più le caratteristiche del

carbonio. Associandosi tra loro in vario modo,

gli atomi formano molecole;per esempio,un

atomo di carbonio può combinarsi con due

atomi di ossigeno dando origine al biossido

di carbonio. Molte molecole semplici si

formano spontaneamente,ma quelle grandi e

complesse possono essere prodotte soltanto

dagli esseri viventi. Proprio come un atomo è

la più piccola unità di un elemento,così la

cellula è la più piccola unità vivente.

Ridotta all'essenziale,una cellula è l'insieme

di geni che contengono le informazioni

necessarie a controllarne le attività vitali,

di strutture subcellulari chiamate organuli

che agiscono come laboratori chimici

in miniatura utilizzando le informazioni

presenti nei geni e conservando viva la

cellula,e di una sottile membrana che le

separa dall'ambiente circostante. Taluni

organismi,per lo più microscopici,si

identificano con un'unica cellula (sono

cioè unicellulari),ma quelli più grandi sono

composti da molte cellule (sono cioè

pluricellulari). Proprio in questi organismi,

cellule di tipo simile formano tessuti,quali

il tessuto nervoso o il tessuto connettivo.

Tessuti diversi (come quelli nervoso e

connettivo insieme) possono riunirsi in

un'unità strutturale,che prende il nome di

organo (per esempio,il cervello). Un

gruppo di organi deputato a una precisa

funzione costituisce un “sistema organico”

( o apparato):così,cervello,midollo spinale,

organi di senso e nervi compongono il

sistema nervoso. L'azione congiunta di tutti

i sistemi organici si concretizza in un singolo

essere vivente,l'organismo. L'organizzazione

e la complessità dei viventi non sono massime

nell'organismo individuale. Un gruppo di

organismi della medesima specie che vivono

nella stessa area e siano in grado di riprodursi

tra loro costituisce una popolazione.

In una comunità locale sono rappresentate

numerose specie diverse. L'insieme delle

comunità e dei relativi ambienti non viventi

formano un ecosistema . Infine,l'intera

superficie del pianeta abitata da organismi

viventi prende il nome di biosfera .

Abbiamo parlato di “omeostasi”,ma che

cos'è? Non è facile mantenere in buona

efficienza strutture organizzate complesse.

Le molecole di un organismo e gli abiti

in un armadio costituiscono dei buoni

esempi di come l'organizzazione tenda

a precipitare nel caos almeno che si

consumi energia per mantenerla.

Per un organismo restare in vita significa

mantenere il più possibile costanti le

condizioni interne,secondo un processo

chiamato omeostasi (dal greco “restare

lo stesso”). Tra gli animali a sangue caldo,

per esempio,organi vitali come il cervello

e il cuore vengono mantenuti a un certo

valore uniforme di temperatura malgrado

le ampie fluttuazioni delle condizioni

ambientali. Questo risultato è frutto di

una varietà combinata di meccanismi

automatici,che comprende la sudorazione

quando fa caldo e la combustione di una

maggiore quantità di alimenti quando il

clima è rigido,ma anche di comportamenti quali

l'esposizione ai raggi del sole o,nel caso dell'uomo,

la regolazione del termostato della stanza.

Nel corso dell'esistenza di un organismo

si registrano tuttavia cambiamenti microscopici,

come la crescita e la riproduzione,ma queste

sono fasi specifiche,geneticamente programmate,

del ciclo vitale. La crescita,in una certa fase

del suo ciclo vitale,ogni creatura vivente aumenta

di dimensioni. Il fenomeno è evidente in piante,

uccelli e mammiferi,che,piccolissimi alla nascita,

crescono poi in modo vistoso nel corso

dell'esistenza. Ma anche i batteri unicellulari

sono minuscoli nel momento in cui si formano

e raddoppiano le dimensioni originarie prima

di dividersi. In tutti,l'accrescimento comporta

la trasformazione di materiali prelevati

dall'ambiente in molecole utili all'organismo.

Perché in un organismo l'omeostasi sia attiva

e si possa compiere l'accrescimento,sono necessarie

energia e sostanze nutritive. I materiali per la

nutrizione (atomi e molecole di cui sono composti

tutti gli organismi) possono essere ottenuti dall'aria,

dall'acqua,dal terreno e da altri esseri viventi e devono

poi essere trasformati nelle molecole dell'organismo.

L'energia,cioè la capacità di compiere lavoro,che si

concretizza in reazioni chimiche,nello spuntare delle

foglie in primavera o nella contrazione di un muscolo,

viene acquistata sostanzialmente in due modi:

1 le piante e alcuni organismi unicellulari catturano

l'energia solare e immagazzinano in molecole di

zucchero ricche di energia,attraverso un processo

noto come fotosintesi clorofilliana .

2 la maggior parte dei batteri,i funghi e gli animali

non hanno questa facoltà e sono costretti a “estrarre”

le molecole energetiche contenute in altri organismi.

Come è facile arguire,le fonti primarie di queste

molecole energetiche sono dunque gli organismi

fotosintetici. Tutti gli organismi viventi recepiscono

e rispondono agli stimoli provenienti sia dal loro

interno sia dall'ambiente esterno. Quando si è

affamati,ciò è principalmente dovuto al manifestarsi

di stimoli interni quali la sensazione di vuoto allo

stomaco e la bassa concentrazione di zuccheri e

grassi nel sangue. Segue poi la reazione agli stimoli

esterni,che si traduce nella scelta di cosa mangiare,

ad esempio,una fetta di torta,piuttosto che un panino.

Non soltanto gli animali,con la loro mobilità e il

loro elaborato sistema nervoso,sono in grado di

raccogliere e reagire agli stimoli. Le piantine sul

davanzale della finestra,per esempio,si orientano

verso la luce,e persino i batteri intestinali producono

enzimi digestivi diversi a seconda che si sia bevuto

latte,mangiato un dolce o assunto entrambi.

Sappiamo benissimo che tutti gli organismi

viventi non sono immortali;presto o tardi,nulla

sfugge alla morte. La continuità della vita sulla

Terra è garantita perché gli organismi si riproducono,

dando origine ad altri individui della stessa specie.

La varietà degli organismi è in parte dovuta al

fatto che i figli di solito non sono identici ai

genitori. La presenza di variazioni modeste ma

significative nell'ambito delle somiglianze

di base si traduce in un'importante proprietà

degli esseri viventi:la capacità di evolversi .

Durante l'intero arco della sua esistenza,ogni

individuo mantiene l'omeostasi. Questa tendenza

alla conservazione di condizioni individuali

costanti si contrappone alla capacità dei gruppi

di organismi di modificarsi nel tempo.

Benché il patrimonio genetico dell'individuo

rimanga sostanzialmente inalterato dalla nascita

alla morte,la composizione genetica della specie

nel suo complesso cambia nel susseguirsi delle

generazioni,cioè la specie si evolve . Alcune

delle trasformazioni che si verificano in una

specie,come lo sviluppo di zoccoli più grandi

e robusti nei cavalli,aiutano tali organismi ad

affrontare i rigori dell'ambiente. Queste

modificazioni sono chiamate adattamenti .