Il cosmo
Un viaggio personale
Una voce nel concerto cosmico
Da tutta la vita mi interrogo sulla vita oltre la Terra.
Sugli innumerevoli pianeti che orbitano intorno ad altri soli...
... esiste la vita?
Gli esseri di altri mondi ci somiglierebbero...
... o sarebbero incredibilmente diversi?
Di cosa sarebbero fatti?
Nella vasta galassia della Via Lattea...
... quanto è comune quella che noi chiamiamo vita?
La natura della vita sulla Terra e la ricerca di vita altrove...
... sono due aspetti della stessa questione...
... la ricerca del nostro ruolo nel cosmo.
Ogni essere vivente sulla Terra è fatto di molecole organiche...
... una complessa architettura microscopica...
... costruita intorno ad atomi di carbonio.
Nella grande oscurità tra le stelle...
... ci sono infinite molecole organiche...
... racchiuse da immense nubi di gas e pulviscolo.
All'interno di tali nubi...
... ci sono nuovi mondi in via di formazione.
La loro superficie dev'essere ricoperta di molecole organiche.
Queste molecole quasi certamente non sono create dalla vita...
... sebbene siano fatte dei materiali della vita.
Su dei mondi ospitali potrebbero portare alla vita.
La materia organica abbonda in tutto il cosmo...
... ed è prodotta dalla stessa chimica ovunque.
Forse, con abbastanza tempo...
... l'origine e l'evoluzione della vita è inevitabile, sui mondi ospitali.
Ci saranno senz'altro pianeti troppo ostili per ospitare la vita.
Su altri, magari la vita nasce e poi muore...
... o non si evolve mai oltre le sue forme più semplici.
E su un piccolo numero di mondi...
... può darsi che si sviluppino intelligenze e civiltà...
... più avanzate delle nostre.
La vita sul nostro pianeta è strettamente legata.
Abbiamo in comune la chimica organica e l'eredità evolutiva.
Quindi i nostri biologi sono severamente limitati.
Studiano un'unica biologia...
... un unico tema solitario nella sinfonia della vita.
È questa l'unica voce nel raggio di migliaia di anni luce...
... o esiste un concerto cosmico, a un miliardo di voci...
... che fa risuonare la musica della vita nella galassia?
Questo mondo azzurro è dove siamo cresciuti.
Ci fu un tempo precedente alla vita.
Adesso il nostro pianeta straripa di vita.
Com'è avvenuto?
Come si sono formate le prime molecole organiche?
Come si è evoluta la vita, producendo esseri...
... elaborati e complessi come noi...
... capaci di esplorare il mistero delle nostre stesse origini?
Voglio raccontarvi la storia di una piccola frase...
... del concerto della vita sulla Terra.
Nella storia degli esseri umani...
... nel Xll secolo...
... in Giappone regnava un clan di guerrieri chiamato eitiè.
Il capo simbolico degli eitiè, l'imperatore del Giappone...
... era un fanciullo di 7 anni chiamato Antò.
La sua tutrice era sua nonna, la dama Nii.
Gli eitiè combattevano una lunga e sanguinosa guerra...
... con un altro clan di samurai, i genji.
Ognuno rivendicava un maggiore diritto ereditario...
... al trono imperiale.
La battaglia decisiva si svolse a Katmurà...
... nel mar del Giappone, il 24 aprile...
... dell'anno 1185.
Gli eitiè erano inferiori per numero e capacità.
Vedendo persa la causa...
... gli eitiè superstiti si gettarono in mare e affogarono.
La nonna dell'imperatore, la dama Nii...
... decise che lei e suo nipote non si sarebbero fatti catturare.
Ciò che avvenne poi è narrato ne "ll racconto degli eitiè".
"Ll fanciullo chiese alla dama Nii: 'Dove mi porterai? '
Lei guardò il giovane imperatore, con le guance solcate dalle lacrime...
... e lo consolò.
Accecato dalle lacrime...
... il fanciullo unì le sue belle, piccole mani.
Si voltò prima verso oriente...
... per dire addio al dio di lse...
... poi verso occidente...
... per invocare in preghiera il Budda Amida.
La dama Nii...
... lo prese tra le braccia e, pronunciando le parole:
'Ll nostro regno è sul fondo dell'oceano'...
... sprofondò finalmente con lui sotto le onde."
La distruzione dei guerrieri eitiè a Katmurà...
... segnò la fine del dominio trentennale del clan.
Gli eitiè scomparvero quasi senza traccia dalla storia.
Sopravvissero solo 43 eitiè, tutte donne.
Queste ex dame di compagnia della corte imperiale...
... furono costrette a vendere fiori ed altri favori...
... ai pescatori vicino al luogo della battaglia.
Queste donne, insieme ai figli avuti dai pescatori...
... istituirono una cerimonia per ricordare la battaglia.
E ancora oggi, ogni anno, il 24 aprile...
... i loro discendenti si recano in processione al tempio di Atama...
... che contiene il mausoleo...
... dell'imperatore bambino Antò, morto affogato a 7 anni.
Lì, svolgono una cerimonia commemorativa...
... della vita e della morte dei guerrieri eitiè.
Ma questa storia ha uno strano seguito.
I pescatori dicono...
... che i samurai eitiè vagano ancora per i fondali del mare...
... sotto forma di granchi.
Ci sono dei granchi qui che hanno degli strani segni sulla schiena.
Impronte che ricordano un volto umano...
... con l'espressione aggressiva di un guerriero samurai...
... del Giappone medievale.
Questi granchi, se pescati, non vengono mangiati.
Vengono rigettati in mare...
... in ricordo dei tragici eventi...
... della battaglia di Katmurà.
Questa leggenda solleva un problema interessante.
Com'è possibile che il volto di un guerriero...
...si trovi scolpito sul guscio di un granchio giapponese?
La risposta sembra essere che sia opera degli uomini.
Ma come?
Come molte altre caratteristiche, le impronte sulla schiena...
...o corazza, di questo granchio sono ereditarie.
Ma tra i granchi, come tra gli uomini, ci sono molte linee ereditarie.
Supponiamo, per puro caso...
...che tra i lontani antenati di questo granchio...
...ne sia nato uno che somigliava appena un po' a un volto umano.
Molto prima della battaglia, i pescatori avranno esitato...
...a mangiare un granchio dal volto umano.
Rigettandolo in mare...
...stavano mettendo in moto un processo di selezione.
Se sei un granchio e il tuo guscio è semplicemente ordinario...
...gli umani ti mangeranno.
Ma se somiglia un po' a un volto umano...
...ti rigetteranno in mare e potrai avere tanti granchietti...
...che somiglieranno a te.
Col passare di molte generazioni...
...sia di granchi che di pescatori...
...i granchi con le impronte che più somigliavano ai samurai...
...sopravvissero più degli altri.
Finché, alla fine, si produsse non solo un volto umano...
...non solo un volto giapponese...
...ma il volto di un guerriero samurai.
Tutto questo non ha niente a che fare con i desideri dei granchi.
La selezione è stata imposta dall'esterno.
Più somigli ad un samurai più probabilità hai di sopravvivere.
Alla fine ci saranno molti granchi che somigliano a guerrieri samurai.
Questo processo si chiama selezione artificiale.
Nel caso del granchio eitiè è stata attuata...
...a livello più o meno inconscio dai pescatori...
...e certamente senza una vera contemplazione da parte dei granchi.
Da migliaia di anni, gli uomini...
...selezionano deliberatamente...
...quali piante e animali debbano sopravvivere.
Siamo circondati da animali domestici...
... da frutta e verdura.
Da dove vengono? Vivevano forse allo stato selvaggio...
... prima di scegliere una vita meno dura nelle fattorie?
No.
Sono quasi tutti stati creati da noi.
L'essenza della selezione artificiale per un cavallo o una mucca...
... un granello di riso o un granchio eitiè, è che...
... molte caratteristiche sono ereditarie.
Gli uomini incoraggiano la riproduzione di alcune specie...
...e scoraggiano quella di altre.
Le specie favorite si riproducono in abbondanza.
E le specie sfavorite divengono rare, a volte estinte.
Se la selezione artificiale produce tali cambiamenti...
...in poche migliaia di anni...
...di cosa sarà capace...
...la selezione naturale, nell'arco di miliardi di anni?
La risposta...
... sta nella bellezza e diversità esistenti nel mondo biologico.
Che la vita si sia evoluta nel tempo è chiaro...
...dai cambiamenti che abbiamo prodotto in piante ed animali...
...ma anche dalle testimonianze custodite dalle rocce.
L'esame dei fossili ci rivela chiaramente l'esistenza...
...di creature che un tempo erano presenti in gran numero...
...ed ora del tutto scomparse.
Sono molto più numerose le specie estinte di quelle viventi.
Sono esperimenti conclusi dell'evoluzione.
Questi qui, i trilobiti, apparvero 600 milioni di anni fa.
Vissero per 300 milioni di anni.
Sono tutti scomparsi. Non ne rimane nessuno.
Ma in quelle vecchie rocce non ci sono fossili umani o bovini.
Noi ci siamo evoluti solo di recente.
L'evoluzione è un fatto, non una teoria.
È realmente avvenuta.
Che il meccanismo dell'evoluzione sia la selezione naturale fu scoperto...
... da Charles Darwin e Alfred Russel Wallace.
Funziona così.
La natura è prolifica.
Nascono molte più creature di quante non possano sopravvivere.
Quindi le specie che, per caso, si adattano meno al loro ambiente...
...non sopravvivono o sono meno prolifiche.
Le mutazioni, dei cambiamenti improvvisi nell'eredità...
...vengono tramandate.
L'ambiente seleziona le rare mutazioni che favoriscono la sopravvivenza.
La risultante serie di graduali cambiamenti negli esseri viventi...
...è all'origine di nuove specie.
Molti si scandalizzarono...
...all'idea di evoluzione e selezione naturale.
I nostri antenati videro...
... nell'intricatezza e la bellezza della vita...
... la prova della presenza di un grande creatore.
Il più semplice degli organismi è molto più complesso...
... del più raffinato degli orologi.
Eppure, gli orologi non si producono spontaneamente...
...né si evolvono lentamente da soli...
...discendendo da orologi a pendolo, per esempio.
Un orologio ha bisogno di un orologiaio.
Sembra impossibile che degli atomi possano spontaneamente agglomerarsi...
...e creare, per esempio...
...un dente di leone.
L'idea di un creatore...
...è una spiegazione piacevole ed umana del mondo biologico.
Ma, come Darwin e Wallace hanno dimostrato...
...esiste un'altra spiegazione...
...ugualmente umana e molto più convincente.
La selezione naturale, che rende più bella la musica della vita...
... col passare del tempo.
Per capire il passare delle ere galattiche...
... abbiamo compresso il tempo in un singolo anno cosmico...
... con il Big Bang il primo gennaio.
Ogni mese rappresenta un po'più di un miliardo di anni.
Quando si è formata la Terra erano già passati due terzi dell'anno.
La nostra comprensione della storia della vita è molto recente...
... e occupa solo gli ultimi secondi del 31 dicembre...
... quel puntino bianco in fondo a destra nel calendario cosmico.
Ciò che è accaduto sulla Terra sarà tipico...
... dell'evoluzione della vita su altri mondi.
Ma nei suoi particolari...
... la storia della vita sulla Terra...
... è probabilmente unica in tutta la Via Lattea.
I segreti dell'evoluzione sono il tempo e la morte.
Il tempo necessario al lento accumulo di mutazioni favorevoli...
... e la morte per fare posto alle nuove specie.
La vita sulla Terra si formò a settembre, nel calendario cosmico...
... quando il pianeta, recante ancora i segni della sua violenta origine...
... somigliava un po' alla luna.
La Terra ha circa 4,5 miliardi di anni.
Nel calendario cosmico...
...si è formata con l'addensarsi di gas e pulviscolo interstellare...
...intorno al 14 settembre.
Sappiamo, dai fossili, che la vita è emersa poco dopo...
...magari intorno al 25 settembre...
...probabilmente negli stagni e oceani della Terra primitiva.
I primi esseri viventi erano più semplici di un organismo unicellulare...
...che è già una forma di vita altamente sofisticata.
No, i primi accenni di vita furono molto più umili...
...e avvennero a livello molecolare.
Allora, i fulmini e i raggi ultravioletti del sole...
...frammentavano le molecole ricche di idrogeno nell'atmosfera.
I frammenti delle molecole si ricombinavano spontaneamente...
...in molecole sempre più complesse.
I prodotti di questa semplice chimica si dissolsero negli oceani...
...formando una specie di brodo organico...
...sempre più complesso.
Finché un giorno, per puro caso...
...non emerse una molecola capace di fare delle grezze copie di sé...
...usando come componenti le altre molecole nel brodo.
Questo era l'antenato del DNA...
...la molecola maestra della vita sulla Terra.
È composta da quattro parti diverse, chiamate nucleotidi...
...che costituiscono le quattro lettere del codice genetico...
...linguaggio dell'ereditarietà.
Ognuno dei nucleotidi, i pioli sulla scala del DNA...
...è di colore diverso, in questo modello.
Le istruzioni variano da un organismo ad un altro.
Per questo gli organismi sono diversi tra loro.
Una mutazione è un cambiamento in un nucleotide...
...un errore di ortografia nelle istruzioni genetiche.
La maggior parte delle mutazioni non ha senso, essendo casuale.
E danneggia la generazione successiva.
Ma una piccola parte, per puro caso...
...ha più senso del codice originario, e favorisce l'evoluzione.
Il DNA è più piccolo di circa un miliardo di volte...
...di come lo vediamo qui.
Ognuna di queste cose che sembrano frutti rappresenta un atomo.
Senza certi strumenti...
...il motore della vita sarebbe invisibile.
Quattro miliardi di anni fa...
... gli antenati del DNA si contendevano i componenti molecolari...
... e producevano copie grezze di se stessi.
Non c'erano predatori, la materia vitale era dappertutto.
Gli oceani e i laghi tenebrosi che riempivano i crateri...
... erano, per queste molecole, un paradiso terrestre.
Tramite riproduzione, mutazione e selezione naturale...
... l'evoluzione delle molecole viventi era ben avviata.
Molecole dalle funzioni specializzate si unirono...
... formando un agglomerato: La prima cellula.
Il brodo organico alla fine si consumò.
Ma a quel punto, le piante sapevano usare la luce...
... per creare il proprio nutrimento. Fecero diventare le acque verdi.
Piante unicellulari si unirono creando...
... i primi organismi pluricellulari.
Di pari importanza fu l'invenzione, fatta solo a inizio novembre...
... del sesso. Ci si imbatterono per caso i microbi.
Entro il primo dicembre, le piante avevano sprigionato quantità...
... di ossigeno e azoto nell'atmosfera.
Il cielo nasce dalla vita.
Poi, improvvisamente, il 15 dicembre...
... ci fu un'enorme proliferazione di nuove forme di vita...
... un evento chiamato periodo cambriano.
Sappiamo dai fossili che la vita emerse poco dopo la formazione della Terra...
...il che suggerisce che l'origine della vita potrebbe essere...
...un processo chimico inevitabile su innumerevoli pianeti simili...
...in tutto il cosmo.
Ma sulla Terra, per 4 miliardi di anni, la vita non avanzò oltre...
...il livello delle alghe.
Quindi forse è più difficile che si evolvano esseri più complessi...
...più difficile perfino dell'origine stessa della vita.
Se questo è vero, i pianeti della galassia...
...potrebbero essere pieni di microorganismi...
...ma i grandi animali e piante e gli esseri senzienti...
...potrebbero essere relativamente rari.
Il 18 dicembre c'erano grandi branchi di trilobiti...
... che foraggiavano sul fondo dell'oceano...
... e creature simili a seppie dai gusci multicolore...
... erano dappertutto.
Sappiamo abbastanza per ricostruire gli eventi che seguirono.
I primi pesci e i primi vertebrati apparvero il 19 dicembre.
Le piante iniziarono a colonizzare la terra il 20 dicembre.
I primi insetti volanti sbatterono le ali il 22 dicembre.
In questa data apparvero anche i primi anfibi...
... creature simili al dipnoo...
... capaci di sopravvivere sia sulla terra che in acqua.
I nostri diretti antenati si lasciavano ora gli oceani alle spalle.
I primi alberi e i primi rettili apparvero il 23 dicembre...
... due incredibili sviluppi evolutivi.
Noi siamo i discendenti di alcuni di quei rettili.
I dinosauri apparvero la vigilia di Natale.
C'erano molti tipi diversi di dinosauri.
La Terra, un tempo, era il loro pianeta.
Molti stavano eretti e possedevano un certo grado di intelligenza.
Enormi lucertole avanzavano con fragore tra giungle fumanti.
Ignorate dai dinosauri, delle nuove creature...
... i cui piccoli nascevano già formati e indifesi...
... faceva il suo timido debutto.
I primi mammiferi apparvero il 26 dicembre...
... e i primi uccelli il giorno seguente.
Ma il pianeta era ancora il dominio dei dinosauri.
Poi, improvvisamente, in tutto il pianeta...
... i dinosauri si estinsero.
La causa è ignota, ma il messaggio è chiaro.
Anche 160 milioni di anni su un pianeta non garantiscono la sopravvivenza.
I dinosauri scomparvero intorno all'arrivo del primo fiore.
Il 30 dicembre apparvero...
...le prime creature dall'aspetto vagamente umano...
...caratterizzate da un cervello visibilmente più grande.
E poi, la sera dell'ultimo giorno dell'ultimo mese...
...pochi milioni di anni fa...
...i primi veri esseri umani presero il loro posto nel calendario cosmico.
Tutta la nostra storia documentata...
... occupa solo gli ultimi 10 secondi dell'anno cosmico.
Guardiamo un po'più da vicino i nostri antenati.
Una semplice circostanza chimica portò ad un gran momento...
... nella storia del nostro pianeta.
C'erano molte molecole nel brodo primordiale.
Alcune erano attratte dall'acqua da una parte e respinte dall'altra.
Questo fatto le portò ad unirsi...
... in un piccolo guscio sferico e chiuso...
... simile a una bolla di sapone, che proteggeva l'interno.
All'interno della bolla trovarono riparo gli antenati del DNA...
... e nacque la prima cellula.
Ci vollero centinaia di milioni di anni perché le piante sprigionassero...
... ossigeno.
Ma noi non discendiamo da quella linea.
I batteri aerobi ci misero un miliardo di anni ad evolversi.
Da un nucleo nudo si sviluppò una cellula col nucleo al suo interno.
Alcune di queste forme simili ad amebe produssero poi le piante.
Altre produssero delle colonie...
... con cellule interne ed esterne aventi funzioni diverse.
Trasformandosi...
... in polipi attaccati al fondo dell'oceano...
... che filtravano il cibo dall'acqua...
... e sviluppavano piccoli tentacoli...
... che dirigevano il cibo in una specie di bocca primitiva.
Questo nostro antenato produsse...
... anche degli animali corazzati e spinosi, dotati di organi interni...
... tra cui la nostra cugina, la stella di mare.
Ma noi non deriviamo dalle stelle di mare.
Circa 550 milioni di anni fa...
... certi organismi filtranti svilupparono fessure branchiali...
... più efficienti nel filtraggio delle particelle di cibo.
Un ramo evolutivo produsse un tipo di verme.
Un altro produsse una creatura che nuotava libera allo stato di larva...
... ma che, come adulto, era ancora ancorata al fondo oceanico.
Alcune creature divennero dei tubi viventi.
Ma altre mantennero la forma larvale per tutto il ciclo vitale e...
... divennero adulti che nuotavano dotati di una specie di spina dorsale.
I nostri antenati...
... 500 milioni di anni fa, erano pesci filtratori, privi di mandibola...
... simili alle lamprede.
Gradualmente, questi pesciolini...
... svilupparono occhi e mandibole.
I pesci iniziarono a mangiarsi l'un l'altro...
... e sopravvivevano quelli che nuotavano più velocemente.
Se usavi le mandibole per mangiare potevi respirare con le branchie.
Nacquero così i primi pesci.
D'estate le paludi e i laghi si prosciugavano.
Alcuni pesci svilupparono un polmone primitivo per poter sopravvivere.
I loro cervelli crescevano.
Se non venivano le piogge, era utile potersi trascinare...
... fino ad un'altra palude.
Quella fu una mutazione molto importante.
Apparvero i primi anfibi, dotati ancora di una coda da pesce.
Pesci e anfibi depositavano le uova in acqua, dove erano facile preda.
Poi arrivò una splendida nuova invenzione.
L'uovo dal guscio duro deposto a terra, dove non c'erano predatori.
I rettili e le tartarughe risalgono a questo periodo.
Molti dei rettili nati sulla terra non tornarono mai all'acqua.
Alcuni divennero dinosauri.
Un ramo dei dinosauri sviluppò piume adatte a brevi voli.
Oggi gli unici discendenti rimasti dei dinosauri sono gli uccelli.
I grandi dinosauri si evolvettero diversamente.
Alcuni divennero i più grandi carnivori sulla terraferma.
Ma 65 milioni di anni fa scomparvero tutti misteriosamente.
Intanto, anche i loro predecessori...
... si stavano evolvendo in un'altra direzione.
Apparvero degli animaletti piccoli e veloci...
... con i piccoli che crescevano nel corpo della madre.
Dopo l'estinzione dei dinosauri apparvero molte forme diverse.
I piccoli erano molto immaturi alla nascita.
Nei marsupiali come il vombato...
... e nei mammiferi, ai piccoli si doveva insegnare la sopravvivenza.
Il cervello crebbe ancora.
Un animale simile al topo-ragno fu l'antenato di tutti i mammiferi.
Un ramo iniziò a vivere negli alberi, sviluppando destrezza...
... visione stereoscopica e un cervello più grandi...
... e una curiosità per l'ambiente circostante.
Alcuni divennero babbuini, ma quel ramo non porta a noi.
Scimmie e uomini hanno un antenato in comune.
Osso per osso, muscolo per muscolo, molecola per molecola.
Ci sono pochissime differenze fondamentali tra uomini e scimmie.
A differenza degli scimpanzé, i nostri antenati camminavano eretti...
... liberando le mani per poter toccare e sperimentare.
Siamo diventati più intelligenti. Abbiamo iniziato a parlare.
Molti rami collaterali della famiglia umana...
... si sono estinti negli ultimi milioni di anni.
Noi, coi nostri cervelli e le nostre mani, siamo sopravvissuti.
C'è un filo ininterrotto che collega quelle prime cellule a noi.
Riguardiamo il filo...
... che comprime 4 miliardi di anni di evoluzione umana in 40 secondi.
Quelle sono alcune delle cose che le molecole fanno...
... con a disposizione 4 miliardi di anni di evoluzione.
Talvolta rappresentiamo l'evoluzione come il ramificarsi infinito di...
... un tronco originario...
... con ogni ramo potato e sfrondato dalla selezione naturale.
Ogni pianta e ogni animale vivente oggi...
... ha una storia antica e illustre quanto la nostra.
L'uomo deriva da un unico ramo dell'albero.
Ma ora noi influenziamo il futuro di ogni ramo...
... di questo albero di 4 miliardi di anni.
Quanto sono belli gli alberi!
La specie umana è cresciuta dentro e intorno a loro.
Abbiamo un'affinità spontanea con gli alberi.
Gli alberi attuano la fotosintesi...
...raccolgono la luce solare...
...competono per i favori del sole.
Guardate quei due alberi...
...che competono per la luce solare...
...ma con grazia e meravigliosa lentezza.
Abbiamo così tante piante...
... che c'è il rischio che le diamo per scontate...
... perdendo di vista la sottigliezza e l'efficienza della loro struttura.
Sono grandiose e bellissime macchine, alimentate dal sole...
... che assorbono acqua dal terreno e anidride dall'aria...
... e le convertono in cibo utile sia a loro che a noi.
Questo è un museo di piante viventi.
Il giardino botanico reale di Kew, a Londra.
Ogni pianta impiega i carboidrati che produce...
... come fonte d'energia per sostenere la sua vita... da pianta.
E noi animali, che non siamo altro che parassiti delle piante...
... rubiamo i carboidrati per sostenere la nostra vita.
Nel mangiare le piante e i loro frutti...
... abbiniamo i carboidrati all'ossigeno...
... che, respirando, abbiamo assorbito nel sangue.
Da questa reazione chimica, estraiamo l'energia che ci permette di vivere.
E via via espiriamo l'anidride carbonica...
... che le piante poi usano per produrre altri carboidrati.
Quale meravigliosa struttura cooperativa!
Piante e animali che usano i gas di scarico dell'altro...
... il tutto alimentato dalla abbondante luce solare.
Ma ci sarebbe anidride carbonica anche senza gli animali.
A noi servono le piante più di quanto noi serviamo a loro.
Ci sono molte somiglianze tra gli organismi della Terra.
Alcune sono molto apparenti, come l'uso ricorrente del numero 5.
Gli esseri umani hanno cinque estensioni corporee principali...
...una testa, due braccia, due gambe.
Anche le anatre...
...sebbene le funzioni delle loro estensioni non siano le stesse.
Un polpo o un millepiedi ha uno schema diverso.
E un essere di un altro pianeta potrebbe essere ancora più strano.
Queste somiglianze persistono, e ad un livello molto più profondo...
...quando passiamo alla base molecolare della vita.
Ci sono decine di miliardi...
...di tipi diversi di molecole organiche.
Eppure solo una cinquantina...
...vengono usate negli essenziali meccanismi della vita.
Le stesse 50 molecole usate e riusate...
... ingegnosamente, per le diverse funzioni di ogni essere vivente.
E se osserviamo il nocciolo della vita sulla Terra...
... risalendo alle proteine che governano la chimica cellulare...
... fino alla spirale o elica degli acidi nucleici...
... che contengono le informazioni ereditarie...
... troviamo che queste molecole sono identiche...
... in tutte le piante e gli animali del nostro pianeta.
Questa quercia ed io siamo fatti della stessa stoffa.
Se tornate indietro, vedrete che abbiamo un antenato comune.
Per questo la chimica dei nostri organismi è tanto simile.
Facciamo un viaggio alla ricerca della base comune della vita.
Un viaggio per investigare i meccanismi molecolari...
...alla base della vita sulla Terra.
Un viaggio verso il nucleo della cellula.
Ci serve una cellula.
Io ne ho a miliardi. Posso permettermi di donarne qualcuna.
Il semplice atto di pungersi un dito...
... è un evento di una certa entità sulla scala del molto piccolo.
Milioni di globuli rossi deviano dal loro percorso abituale.
Ma la maggior parte continua a circolare nel corpo...
... trasportando l'ossigeno fino alla lentiggine più lontana.
Entreremo ora nella cellula vivente...
... un regno, a modo suo, tanto bello e complesso...
... quanto il regno delle galassie e delle stelle.
Tra i globuli rossi incontriamo un globulo bianco...
... un linfocita...
... il cui compito è di proteggermi dai microbi invasori.
Sulla sua superficie solcata crea degli anticorpi...
... ma il suo interno è simile a quello di molte altre cellule.
Penetrando la membrana ci troviamo all'interno della cellula.
Qui ogni struttura ha la sua funzione.
Questi bioccoli verde scuro sono fabbriche...
... in cui molecole messaggere costruiscono gli enzimi...
... che controllano la chimica della cellula.
I messaggeri vengono istruiti e inviati...
... dall'interno del nucleo, cuore e cervello della cellula.
Le istruzioni sul funzionamento di una cellula...
... e su come crearne un'altra sono nascoste lì dentro.
Troviamo un tunnel, un poro nucleare...
... una via d'accesso al luogo sacro della biologia umana.
Queste collane, queste catene dalle intricate spire...
... sono acidi nucleici, il DNA.
Tutto ciò che serve per creare un essere umano...
... è codificato nel linguaggio della vita nella molecola del DNA.
Questa è la doppia elica del DNA...
... un meccanismo con 100 miliardi di parti mobili chiamate atomi.
Ci sono tanti atomi in una molecola di DNA...
... quante stelle in una tipica galassia.
La sequenza dei nucleotidi, qui vivacemente colorati...
... è tutto ciò che viene tramandato.
Cambiate l'ordine dei nucleotidi...
... e cambierete le istruzioni genetiche.
Il DNA si deve replicare con estrema fedeltà.
La riproduzione di una molecola di DNA inizia separando le due eliche.
Questo viene fatto da un enzima di svolgimento.
Come uno strumento di precisione, questo enzima, qui azzurro...
... spezza i legami chimici che legano le due eliche di DNA.
L'enzima percorre la lunghezza della molecola...
... aprendo il DNA mentre viaggia.
Ogni elica copia l'altra...
... sotto la supervisione di enzimi specializzati.
Il brodo organico dentro il nucleo contiene molti nucleotidi liberi.
L'enzima riconosce un nucleotide in arrivo e lo blocca in posizione...
... riproducendo un altro piolo nella doppia elica.
Quando il DNA si replica in una delle vostre cellule...
... vengono aggiunte dozzine di nucleotidi ogni secondo.
Migliaia di enzimi possono lavorare su una data molecola di DNA.
Quando un nucleotide in arrivo non è quello giusto...
... l'enzima lo butta via.
È la lettura delle bozze.
Nelle rare occasioni di un errore di lettura...
... è attaccato un nucleotide sbagliato...
... e avviene un cambiamento casuale nelle istruzioni genetiche.
Si è verificata una mutazione.
Questo enzima è una molecola piuttosto piccola...
... ma acchiappa i nucleotidi, li mette in ordine...
... legge le bozze...
... ed è responsabile nel senso più fondamentale...
... della riproduzione di ogni cellula e ogni essere sulla Terra.
Quell'enzima e lo stesso DNA...
... sono macchine molecolari dai poteri straordinari.
In ogni essere vivente le macchine molecolari lavorano...
... accertandosi che gli acidi nucleici continuino a riprodursi.
Un piccolo taglio sulla pelle fa scattare un allarme locale...
... e il sangue tesse una complessa rete di forti fibre...
... che formano un grumo che blocca il flusso del sangue.
C'è qui un equilibrio molto delicato.
Se c'è troppa coagulazione il sangue rischia di solidificarsi.
Se ce n'è poca, si può morire dissanguati per un graffio.
L'equilibrio viene mantenuto da enzimi istruiti dal DNA.
Quaggiù c'è anche una sorta di corpo di spazzini...
... fatto di globuli bianchi che si mettono in moto...
... circondando i batteri invasori e consumandoli voracemente.
Questa operazione di pulizia fa parte della guarigione...
... sempre pilotata dal DNA.
Queste cellule fanno parte di noi, malgrado sembrino aliene.
All'interno di ognuna di esse, di ogni cellula...
... ci sono dei meccanismi molecolari squisitamente evoluti.
Gli acidi nucleici, gli enzimi, l'architettura cellulare...
Ogni cellula è un trionfo della selezione naturale.
E noi siamo fatti di migliaia di miliardi di cellule.
Siamo, ognuno di noi, una moltitudine.
Al nostro interno c'è un piccolo universo.
Il DNA umano è una scala elicoidale...
...lunga un miliardo di nucleotidi.
Molte possibili combinazioni di nucleotidi non hanno senso. Cioè...
...si traducono in proteine che non hanno alcuna funzione utile.
Sono relativamente poche le molecole di acido nucleico...
...utili alle forme di vita complicate come noi.
Malgrado ciò, il numero di modi di comporre gli acidi nucleici...
...è incredibilmente grande.
È superiore, probabilmente, al numero totale di atomi nell'universo.
Questo vuol dire che il numero di possibili tipi di esseri umani...
...è di gran lunga superiore al numero di esseri umani esistiti.
Questo potenziale inesplorato della specie umana è immenso.
Ci sono modi di mettere insieme gli acidi nucleici...
...che funzionerebbero molto meglio, da tutti i punti di vista...
...delle istruzioni ereditarie di qualunque uomo mai esistito.
Per fortuna non sappiamo, almeno per ora...
...come assemblare sequenze alternative di nucleotidi...
...per creare esseri umani alternativi.
In futuro, forse, sapremo assemblare i nucleotidi...
...in sequenze desiderate...
...per produrre caratteristiche umane desiderabili.
Un'inquietante e impressionante prospettiva.
Noi esseri umani non somigliamo molto agli alberi.
Senza dubbio vediamo il mondo diversamente dagli alberi.
Ma nel profondo, a livello molecolare...
...siamo essenzialmente identici agli alberi.
Entrambi usiamo gli acidi nucleici come materiale ereditario.
Entrambi usiamo le proteine come enzimi per controllare la chimica cellulare.
E, soprattutto, entrambi usiamo lo stesso identico codice...
...per tradurre le informazioni da acidi nucleici in proteine.
Qualunque albero saprebbe leggere il mio codice genetico.
Come si sono verificate somiglianze così incredibili?
Perché siamo cugini degli alberi?
La vita su altri pianeti userebbe le proteine?
Le stesse proteine? Gli stessi acidi nucleici? Lo stesso codice genetico?
La risposta più comune è che siamo tutti...
...alberi ed esseri umani...
...pesci, muffe e batteri...
...siamo tutti discendenti di una singola istanza...
...all'origine della vita 4 miliardi di anni fa...
...nell'infanzia del nostro pianeta.
Come sono apparse le molecole della vita?
In un laboratorio della Cornell University...
... misceliamo i gas e le acque della Terra primordiale...
... forniamo energia...
... e vediamo se riusciamo a creare il materiale della vita.
Ma di cos'era fatta l'atmosfera primordiale, aria normale?
Se iniziamo con l'atmosfera attuale...
... l'esperimento sarà certo un fallimento.
Invece di creare proteine e acidi nucleici...
... produrremmo solo smog, che è un passo indietro.
Perché non può funzionare?
Perché l'aria di oggi contiene ossigeno molecolare.
Ma l'ossigeno è prodotto dalle piante.
E non c'erano certo piante prima dell'origine della vita.
Non possiamo usare l'ossigeno...
... perché non ce n'era nell'atmosfera primordiale.
E questo è logico, perché il cosmo è fatto soprattutto di idrogeno...
... che consuma l'ossigeno.
La bassa gravità terrestre ha permesso all'idrogeno...
... di volatilizzarsi nello spazio. Non ce n'è rimasto quasi più.
Ma 4 miliardi di anni fa...
... la nostra atmosfera era piena di gas ricchi di idrogeno...
... metano, ammoniaca, vapore acqueo.
Sono questi i gas che dovremmo usare.
Accertandoci di mantenere la purezza di questi gas...
... il mio collega, Bishun Khare, li aspira dalle loro provette.
Un esperimento simile fu eseguito per la prima volta...
... da Stanley Miller e Harold Urey negli anni 50.
I gas iniziali vengono introdotti in una provetta di reazione.
Potremmo usare raggi ultravioletti, per simulare il sole.
Ma in questo caso...
... la reazione verrà innescata...
... come nell'atmosfera primitiva, da un fulmine.
Dopo solo poche ore, l'interno della provetta...
... mostra striature di uno strano pigmento marrone...
... una ricca collezione di complesse molecole organiche...
... tra cui i componenti delle proteine e degli acidi nucleici.
Nelle giuste condizioni, questi componenti si agglomerano...
... in molecole che somigliano a proteine e ad acidi nucleici.
Gli acidi nucleici possono produrre copie identiche di se stessi.
In questa provetta ci sono le note della musica della vita...
... anche se la musica stessa non c'è ancora.
Nessuno, per ora...
...ha mischiato i gas e le acque della Terra primitiva...
...e alla fine ha visto uscire una creatura dalla provetta.
C'è ancora tanto da capire sulle origini della vita...
...inclusa l'origine del codice genetico.
Ma questi esperimenti li facciamo solo da 30 anni.
La natura è in vantaggio di 4 miliardi di anni.
Niente, in questi esperimenti, è un fenomeno unicamente terrestre.
I gas con cui partiamo, le fonti di energia che usiamo...
...sono del tutto comuni in tutto il cosmo.
Quindi simili reazioni chimiche devono essere responsabili...
...della materia organica nello spazio...
...e degli aminoacidi nelle meteoriti.
Simili reazioni chimiche devono essere avvenute...
...in un miliardo di altri mondi nella Via Lattea.
Guardate quanto è facile creare dei grandi bioccoli di questa roba.
Le molecole della vita riempiono il cosmo.
Che aspetto potrebbe avere la vita altrove?
Anche se avesse una chimica molecolare identica a quella terrestre...
...cosa che dubito fortemente...
...non potrebbe essere molto simile nella forma...
...agli organismi della Terra.
L'elemento della casualità nel processo evolutivo...
...deve creare altrove delle creature molto diverse da quelle che conosciamo.
Pensate ad un mondo simile a Giove...
... con un'atmosfera ricca di idrogeno, elio, metano, acqua e ammoniaca...
... in cui molecole organiche possano...
... cadere come manna dal cielo...
... come i prodotti dell'esperimento di Miller e Urey.
Potrebbe esserci la vita su un mondo simile?
C'è un problema. Questa atmosfera è turbolenta...
... e sotto, prima di arrivare alla superficie, è molto calda.
Se non stai attento, vieni tirato in basso e bruciato.
Se ti riproduci prima di essere bruciato...
... la turbolenza porterà la tua prole in alto, negli strati freschi.
Tali organismi potrebbero essere piccolissimi. Li chiamiamo "piombi".
Io e il fisico E.E. Salpeter a Cornell...
... abbiamo fatto dei calcoli su come potrebbe essere...
... la vita su un mondo simile.
Enormi palloni viventi potrebbero mantenersi alti...
... pompando i gas pesanti dal loro interno...
... o tenendo questo caldo.
Potrebbero mangiare le molecole organiche nell'aria...
... o produrne con la luce solare.
Queste creature le chiamiamo "galleggianti".
I galleggianti li immaginiamo lunghissimi...
... molto più grandi della più grande balena mai esistita...
... esseri grandi come città.
Li vediamo organizzati in grandi, lenti branchi...
... a perdita d'occhio...
... concentrati nelle correnti ascendenti in un mare di nubi.
Ma possono esserci altre creature in questo ambiente alieno: I "cacciatori".
I cacciatori sono agili e veloci.
Si nutrono dei galleggianti, sia per le molecole organiche...
... che per il loro idrogeno puro.
Non possono essere troppi...
... perché, se distruggono tutti i galleggianti, moriranno anche loro.
La fisica e la chimica permettono simili forme di vita.
Le illustrazioni danno loro un certo realismo...
...ma la natura non è obbligata a seguire le nostre speculazioni.
Se ci sono miliardi di mondi abitati nella Via Lattea...
...allora credo che sia probabile che ci siano alcuni luoghi dove...
...cacciatori...
...galleggianti e piombi potrebbero esistere.
La biologia è più simile alla storia che non alla fisica.
Si deve conoscere il passato per comprendere il presente.
Non esiste una teoria predittiva né per la biologia né per la storia.
Il motivo è uno.
Entrambe le materie sono ancora troppo complicate per noi.
Ma possiamo capire molto meglio noi stessi...
... se capiamo altri casi.
Lo studio di una singola istanza di vita extraterrestre...
Per quanto umile, un microbo andrebbe benissimo.
... sprovincializzerebbe la biologia.
Ci mostrerebbe cos'altro può essere possibile.
Per ora abbiamo sentito la voce della vita di un unico mondo...
... ma per la prima volta, come vedremo...
... abbiamo iniziato una seria ricerca scientifica...
... del concerto cosmico.
AGGIORNAMENTO
Abbiamo scoperto dell'altro sulle origini della vita.
Vi ricordate I'RNA...
... quegli acidi nucleici che le cellule usano come messaggeri...
... per trasportare le informazioni genetiche fuori dal nucleo?
Beh, si è scoperto che I'RNA, come le proteine...
...può controllare le reazioni chimiche...
...ma anche riprodursi, cosa che le proteine non possono fare.
Molti scienziati ora si chiedono se la prima forma di vita terrestre...
...non sia stata una molecola di RNA.
È possibile che i materiali chiave delle molecole...
...all'origine della vita siano caduti dal cielo 4 miliardi di anni fa.
Si è scoperto che le comete contengono molte molecole organiche...
... e si sa che ne sono cadute molte sulla Terra primordiale.
Abbiamo anche menzionato l'estinzione dei dinosauri...
...e della maggior parte delle forme di vita circa 65 milioni di anni fa.
Sappiamo oggi che un'enorme cometa colpì la Terra in quel periodo.
La nube di polvere creata dall'urto avrà raffreddato e oscurato la Terra...
... uccidendo forse i dinosauri ma risparmiando...
... i piccoli mammiferi pelosi che sono i nostri antenati.
Altre estinzioni di massa dovute a comete sono probabili.
Se fosse vero, significherebbe che le comete sono state portatrici...
...sia di vita che di morte.