La biologia ha le sue regole sul comportamento e sull’evoluzione della natura. Ora, i ricercatori della University of Southern California (USC) vogliono aggiungerne una nuova chiamata “Instabilità Selettivamente Vantaggiosa” (SAI), che esplora come l’instabilità possa effettivamente beneficiare una cellula e un organismo cellulare.
La scoperta, inattesa, rivela che le cellule prosperano nel caos: e sfida l’assunto fondamentale che la vita tenda sempre alla stabilità e alla conservazione delle risorse. Comprendere questo meccanismo potrebbe aprire nuove strade per l’esplorazione di questi fenomeni biologici.
Il paradosso dell’instabilità vantaggiosa
Lo studio, pubblicato sulla rivista Frontiers in Aging (ve lo linko qui), presenta un concetto apparentemente controintuitivo: l’idea che l’instabilità in componenti biologiche come proteine e geni possa effettivamente favorire la salute e la sopravvivenza delle cellule. I ricercatori, guidati dal biologo molecolare John Towers, hanno osservato che anche le cellule più semplici contengono enzimi che degradano e sostituiscono regolarmente proteine e RNA, indicando che la SAI è essenziale per la vita. Questo processo favorisce il mantenimento sia di un gene normale che di una mutazione genetica nella stessa popolazione di cellule, se il gene normale è favorevole in uno stato cellulare e la mutazione è favorevole nell’altro.
La maggior parte delle regole biologiche conosciute può essere interpretata come avente un tema comune, ovvero la conservazione dei componenti del sistema (Hodapp et al., 2019; Robert Burger et al., 2021 ) Esempi di principi organizzativi osservati su più livelli di organizzazione biologica.
(A–C) Esagoni. (A) Guscio d’uovo di Drosophila. (B) Nido d’ape. (C) Glicogeno.
(D – F) Spirali logaritmiche e modelli autoripetitivi. (D) Fossile di ammonite. (E) Pigna. (F) Broccolo romano. La scoperta della SAI può sfidare questo schema.
Diversità genetica e adattamento
L’instabilità di questi componenti cellulari permette una maggiore diversità genetica, che a sua volta può rendere gli organismi più adattabili ai cambiamenti ambientali. Inoltre, molti componenti cellulari “preferiscono” una vita breve, poiché questo aiuta a promuovere la salute delle cellule. Ciò indica che la SAI in questi componenti è una funzione necessaria in biologia.
Così necessaria da meritare una candidatura come nuova “regola della biologia”. Anche perché emerge in altri concetti noti, come la teoria del caos e le idee di “coscienza cellulare”. Viva l’instabilità, allora? Mmmh.
L’altra faccia della medaglia: invecchiamento e malattie
L’instabilità in biologia ha anche i suoi lati negativi. Questo processo di mutazione che richiede energia può introdurre cellule dannose che contribuiscono all’invecchiamento, oltre a indurre altri tipi di danni e disfunzioni. La SAI ha un costo per il replicatore in termini di energia e/o materiali, e questo costo è in termini di promozione dell’invecchiamento.
L’invecchiamento si è dimostrato difficile da definire, ma la maggior parte delle definizioni include una maggiore probabilità di morte e una diminuzione della capacità riproduttiva con l’età. Comprendere il ruolo dell’instabilità in questi processi potrebbe fornire nuove intuizioni su come contrastare gli effetti negativi dell’invecchiamento e delle malattie legate all’età.
Implicazioni e prospettive future per la biologia
La scoperta dell’Instabilità Selettivamente Vantaggiosa (SAI) apre nuove affascinanti prospettive per la ricerca biologica e medica. Se da un lato l’instabilità può favorire l’adattamento e l’evoluzione, dall’altro può contribuire a processi dannosi per l’organismo. Senza contare le implicazioni in campi apparentemente lontani dalla biologia, come l’intelligenza artificiale e la progettazione di sistemi complessi. Se l’instabilità può essere vantaggiosa per le cellule, potrebbe esserlo anche per altri tipi di “organismi” artificiali? Questo paradosso della biologia potrebbe ispirare nuovi approcci nella creazione di sistemi adattivi e resilienti.
Una nuova comprensione della vita
L’idea che il caos e l’instabilità possano essere non solo tollerati, ma addirittura benefici per gli organismi viventi, sfida tutte le nostre convinzioni e apre nuovi orizzonti concettuali. La lezione più profonda che possiamo trarre da questa scoperta è che la vita è molto più complessa e sorprendente di quanto pensassimo. Le “regole” che cerchiamo di imporre alla natura sono sempre approssimazioni, generalizzazioni che colgono solo una parte della realtà. E ogni nuova scoperta, come questa, ci ricorda che c’è sempre qualcosa di nuovo da imparare, qualche paradosso da esplorare, qualche mistero da svelare.
Chissà quali altre sorprese ci riserva il futuro, quali altre “regole” dovranno essere riscritte o integrate. L’unica certezza è che la scienza continuerà a esplorare, a interrogarsi, a mettere in discussione. E noi, con essa, continueremo a stupirci e a imparare.
L’articolo Scoperto un paradosso nell’evoluzione che cambia le regole della biologia è tratto da Futuro Prossimo.
Scoperte, biologia
