Inadeguatezza e rischi dell’approccio galileiano ai problemi biologici ed ecosistemici (Bologna 1992)

A. Sacchetti: Relazione introduttiva al Convegno Internazionale
«Il mare non è solo risorsa materiale: è vita».
Bologna, Aula Magna della Regione, 25 gennaio 1992.
Accettato per la pubblicazione: Giugno 1992
Tecnica Sanitaria, XXXI: 15-33 (1993)

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Sacchetti A – Inadeguatezza e rischi approccio galileiano – BO1992.pdf (203 KB)

Riassunto – I sistemi biologici esigono una molteplicità irriducibile di livelli di descrizione. Gli approcci della scienza classica possono cogliere della vita gli aspetti strutturali, le dinamiche ripetitive, la biochimica, ma sono inadatti a esplorare i processi termodinamici e microfisici sottesi al suo divenire qualitativo, alla morfogenesi e alla coerenza delle sue comunicazioni locali e non locali. L’intrinseca indeterminazione degli organismi biologici sulla soglia dei cambiamenti di stato rende inadeguati tutti i criteri metodologici e valutativi elaborati dalla scienza meccanicistica. Dosi infime di energie e sostanze xenobiotiche non assumono la stessa significatività lontano da una biforcazione o in corrispondenza di essa. I processi tecnologici degradano la coerenza informativa/formativa di quelli biologici.

Parole chiave – Termodinamica dell’evoluzione, lndeterminazione biologica, entropia biologica, paradigma scientifico, epistemologia.

E’ inconsueto che alla relazione introduttiva di un convegno scientifico sull’inquinamento del mare venga proposto un taglio epistemologico. Ma è ormai tempo di imprimere una decisa svolta ai dibattiti che riguardano gli ecosistemi. Mentre intensi flussi chemioenergetici tecnogenici pervadono la biosfera compromettendo le basi microscopiche informative della vita, rischieremmo di renderci involontariamente complici di questa aggressione se ci limitassimo ad affrontare i problemi biologici ed ecosistemici da punti di vista dcl tutto inadeguati alla dimensione disgregativa, entropica, del processo in corso.

Nel XVIl secolo la scoperta che il mondo fisico è governato da leggi matematiche apri. una profonda frattura tra lo spirito umano e la realtà naturale, tra fisica e metafisica. Sterilizzata di ogni attributo qualitativo, ridotta a “res extensa”, l’“alma mater” andava già trasfigurandosi in una megamacchina. Premessa culturale indispensabile al successivo affermarsi della rivoluzione industriale, che proprio dal concetto rinascimentale di scienza doveva trarre la legittimazione per lo sfruttamento duro e senza limiti delle “risorse” planetarie.

A poco più di tre secoli dall’idealizzazione galileiana di una natura sottomessa al gioco cieco di forze matematizzabili, senza finalità e senza intenzioni – una natura mutilata da cui vita e creatività rimanevano di fatto escluse – è la vita stessa a denunciare, attraverso le crisi che globalmente la investono, l’esigenza di una nuova epistemologia.

La straordinaria evoluzione teoretica della scienza contemporanea risponde a questa necessità. Già nei primi tre decenni del ‘900 tutti i concetti basilari su cui fondava la visione monolitica della scienza rinascimentale erano stati infranti: le nozioni di spazio, tempo, materia, rapporto causale, oggettività, private di assolutezza venivano ridefinite in termini relativistici. La stessa idea di realtà risultava profondamente modificata. E dal 1931 cadeva anche la pretesa autofondativa della matematica e di ogni sistema formalizzato complesso (1).

Ma alla definizione della diversità qualitativa del vivente, del suo ordine incomparabile, non potevano offrire alcun significativo contributo la teoria della relatività generale, la meccanica quantistica, il teorema di Gödel, né le teorie matematiche che, con l’ausilio dei computer, si sarebbero sviluppate più tardi. Se non che, a mezzo il secolo, si è andato profilando uno statuto fisico originale e coerente della vita, che l’ha reintegrata nella concretezza del divenire consacrando, nello stesso tempo, la specificità e l’autonomia di ogni suo percorso. Termodinamica e biologia, incontrandosi, sono state le principali protagoniste di una svolta epocale.

Poiché l’evoluzione della biosfera, la genesi storica di strutture attive e cooperative si erano dimostrate non calcolabili, le descrizioni classiche della termodinamica avevano come riferimento lo stato di equilibrio, situazione terminale teorica dell’evoluzione fisica e chimica in un sistema “isolato”: quando i flussi hanno livellato tutti i valori interni di temperatura e di concentrazione, il sistema viene a trovarsi in uno stato omogeneo e inerte.
La nozione di equilibrio termodinamico, in un sistema reale non isolato, si riferisce a una o più proprietà (come temperatura, pressione, concentrazione di qualche sostanza) rispetto a cui il sistema non ha scambi evidenti con l’ ambiente, essendosi con esso identificato. In realtà l’equilibrio non è inerte al livello dei processi elementari (che soddisfano il cosiddetto “bilancio dettagliato”) e il sistema è strettamente determinato dalle condizioni al contorno. Per i sistemi “vicini” all’equilibrio termodinamico, questo rimane lo stato “attrattore”: non appena siano rimossi i vincoli che impediscono di degradare verso di esso, l’equilibrio viene raggiunto in modo lineare e statisticamente prevedibile, senza alcuna relazione con il passato del sistema.

Ma l’equilibrio termodinamico non è certo la norma dell’universo che conosciamo. Negli ultimi decenni la fisica ha esplorato un tipo diverso di processi irreversibili: quelli che si danno in sistemi “aperti” rispetto al proprio ambiente, quando i vincoli siano tali da mantenere il sistema lontano dall’equilibrio chimico e termico. E’ soltanto in simili condizioni che possono apparire, se garantiti da meccanismi di interazione non lineari, nuovi tipi di organizzazione spontanea caratterizzati da dissipatività, instabilità e imprevedibilità del tutto particolari (2-6).

Con la descrizione delle “strutture dissipative”, formate e mantenute attraverso lo scambio di materia e di energia in condizione di non equilibrio, capaci di creare i propri confini e di inscrivere all’interno di essi un proprio tempo irreversibile, autonomo e globale, la fisica ha compiuto una radicale transizione teoretica. Una transizione che l’ha introdotta nel dominio del divenire, della creatività, avvicinandola notevolmente alla comprensione del mondo di non equilibrio in cui siamo immersi: quello della natura viva.
E’ possibile oggi descrivere fisicamente gli organismi biologici (con le limitazioni implicite in ogni formalismo) come sistemi ancorati a vincoli precisi ma aperti a un flusso continuo di materia, energia e informazione, equivalente a un flusso di entropia negativa tale da permettere, al loro interno, l’auto – organizzazione e il mantenimento di strutture coerenti e cooperative, con correlazioni a lungo raggio. “Il non-equilibrio trasforma completamente le proprietà della materia” – scrive Prigogine – “A causa del non equilibrio le particelle diventano sensibili ad altre molecole che si trovano a distanze macroscopiche. Mi piace dire che, in certo qual modo, nello stato di equilibrio la materia è cieca e che essa comincia a vedere nello stato di non equilibrio” (7).

Vincolata a una sufficiente distanza dall’equilibrio termodina-mico, ossia a un livello specifico di dissipatività, la vita è associata a un principio d’ordine diverso da quello di Boltzmann, valido per i sistemi in prossimità dell’equilibrio, tendenti spontaneamente verso lo stato più probabile. Nei sistemi biologici le fluttuazioni interne sono regolate da un insieme ordinato di attrattori stabili, mentre acquistano particolare valore le perturbazioni fisico-chimiche provocate dall’aleatoria composizione del flusso in entrata: “fluttuazioni esogene” che possono essere attenuate e riassorbite anche esse dal regime di stabilità dinamica (o campo di attrazione) in atto, corrispondente al sistema in omeostasi. La stabilità asintotica, ossia la capacità di eliminare l’effetto delle perturbazioni e di ristabilire lo stato di riferimento , è una delle caratteristiche essenziali della biosfera.
L’omeostasi tuttavia non è mai stabile, ma solo metastabile, sottesa da un intreccio di reti chimiche non lineari comprendenti passi catalitici e anelli di retroazione integrati, ciascuno dei quali ha, in un determinato momento, un imprecisabile limite di tolleranza. Solo entro i limiti di coerenza dei processi interni il campo di attrazione rimane identico e il comportamento fisico – chimico del sistema “relativamente” prevedibile.

Quando, in seguito a variazioni dei parametri d’entrata, una perturbazione spinge l’ampiezza delle oscillazioni oltre i limiti che anelli di retroazione negativa possono sopportare, la coerenza funzionale di questi declina , il sistema entra in una instabilità critica e il determinismo si riduce fino ad annullarsi. E’ possibile che la brusca amplificazione di una fluttuazione – in seguito a nuove interazioni ambientali o a meccanismi di feed-back positivo – porti alla disgregazione del sistema o a un “nuovo regime” di stabilità dinamica (regolato da una coerenza diversa, ma sempre metastabile), impredicibile come le fluttuazioni e le amplificazioni che l’hanno generato (2, 3). La prima evenienza presuppone che il disordine abbia raggiunto un livello tale da privare l’intero sistema di ogni soluzione adeguata al mantenimento di una sufficiente coerenza interna ed esterna. La seconda, molto più frequente, si dà invece quando il sistema disponga di soluzioni alternative di stato dinamico coerente, compatibili con la nuova situazione. La soluzione adottata avrà comunque una dimensione storica per il sistema, perché inciderà irreversibilmente sulla sua ulteriore evoluzione.

L’imprevedibilità evolutiva in prossimità dei punti di biforcazione (ossia della soglia dei cambiamenti di stato, ai quali sono sempre sottese transizioni del regime molecolare e microenergetico), è caratteristica irriducibile di tutti i sistemi e sottosistemi viventi, dalle cellule alla biosfera. “Una struttura prodotta da una successione di fluttuazioni amplificate – osserva ancora Prigogine – non può essere compresa che in riferimento al suo passato. Nessuna descrizione del suo stato fisico-chimico in un dato istante può dar conto del suo funzionamento: e questo passato, tessuto da eventi imprevedibili, deve essere considerato unico e non riproducibile” (3).

Il cambiamento qualitativo irreversibile al punto di biforcazione gioca, nella termodinamica di non equilibrio applicata alla vita, un ruolo analogo a quello che, nella genetica, è tipico della mutazione (3,6). Un diagramma di biforcazioni termodinamiche ricorda, nella struttura, l’albero dell’evoluzione. La plasticità con cui il modello di non equilibrio si adatta alla descrizione dei fenomeni naturali più vari dimostra la sua validità quale paradigma evolutivo dei sistemi complessi (6). Nell’evoluzione di quello vivente, la coerenza interna ed esterna del sistema appare il comune, insostituibile principio di selezione, sia dal punto di vista fisico, sia da quello informativo.

La termodinamica chimica delle strutture dissipative (che nelle sue applicazioni va integrata dalla specificazione dei vincoli di non equilibrio) ha radicato dunque nel cuore della fisica i concetti di au-to-organizzazione molecolare coerente e cooperativa, di evoluzione irreversibile, di storia. Superando l’ontologia cartesiana, essa permette di descrivere la biosfera nell’indissolubile unità delle sue componenti biotiche e abiotiche, macro e microscopiche. Ma, soprattutto, fa emergere un principio di indeterminazione le cui conseguenze culturali sono ben più rivoluzionarie – per il rapporto tra società e natura – di quelle prodotte dal principio, sostanzialmente ancora deterministico, enunciato da Heisenberg nel 1927.

L’insieme di proprietà nuove, intrinseche ai sistemi vincolati a rimanere lontani dall’equilibrio termodinamico, richiede un tipo di descrizione differente sia da quelli della meccanica (classica, quantistica, statistica), sia da quello della termodinamica di equilibrio. Nell’organismo biologico anche la rottura degli equilibri dinamici che reggono localmente microstrutture informative può innescare, alterando lo stato di queste (e quindi la loro “informazione”) uno specifico spettro di fluttuazioni in rapporto al raggio d’azione e alla qualità dei processi informativi modificati (nota 1).


nota 1 – In un sistema biologico, la miriade di circuiti catalitici autocorrettivi interrelati comprende sia processi (come quelli autocatalitici) capaci di amplificare l’effetto di deboli perturbazioni, sia processi di feed-back negativo in grado di smorzare fluttuazioni di notevole ampiezza e di conservare la struttura. Fenomeni locali di “nucleazione” e biforcazioni secondarie, terziarie o di ordine più alto tendono ad allargare – per salti successivi – aree di transizione. L’espansione di queste viene però contrasata soprattutto dai processi di correlazione non locali (a lungo raggio), che riflettono la forza e la natura dei vincoli generali del sistema e gli conferiscono la coerenza al livello globale (6).
L’uomo non potrà mai controllare il complesso, invisibile e sempre instabile bilancio di questi processi che sono a un tempo antagonisti e cooperativi. Gli interventi tecnologici, anche se diretti a contenere fluttuazioni locali. provocano ulteriori sfasature all’interno del sistema e possono anche modificarne irreversibilmente gli equilibri complessivi.


Alcune osservazioni valgono a chiarire la profonda diversità qualitativa, chimica e fisica, dei sistemi biologici:
I) la legge di Guldberg e Waage (o legge dell’azione di massa), valida nel dominio della chimica classica, è inapplicabile agli organismi viventi (nota 2).


nota 2 – Secondo questa legge, quando una trasformazione chimica che avviene a temperatura costante raggiunge uno stato di equilibrio, è costante il rapporto fra il prodotto delle concentrazioni delle sostanze finali e quello delle concentrazioni delle sostanze iniziali reagenti, ciascuna concentrazione essendo elevata a potenza con esponente uguale al coefficiente stechiometrico della relativa sostanza nell’equazione di reazione. Lo stato di equilibrio chimico, qui considerato, corrisponde a quello di equilibrio termico determinato dalla 2° legge della termodinamica.


Il) le cosiddette “condizioni al contorno”, generalmente considerate marginali rispetto al “problema differenziale” da risolvere (e addirittura trascurabili nella descrizione di un sistema termodinamicamente chiuso e in equilibrio, come un cristallo, ove le molecole sono legate in forma stabile), divengono invece essenziali nella problematica di una struttura dissipativa, che dal suo “contorno” chemioenergetico trae in ogni istante la propria sopravvivenza, possibile solo entro specifici ristretti limiti di condizioni esterne. Fermo restando che la struttura dissipativa reagisce attivamente alle condizioni di contorno e che queste non consentono, lontano dall’equilibrio termodinamico, di predire quale fluttuazione sarà amplificata.
III) la crescente sensibilità alle fluttuazioni, palesata dai sistemi biologici in prossimità delle biforcazioni, fa ritenere che al punto di massima instabilità (cioè in corrispondenza della soglia di transizione, dove il determinismo si annulla), possa essere l’evento minimo, quantico – imprevedibile e inosservabile – a far scattare il cambiamento di stato (8). E’ certo comunque che in queste condizioni di instabilità “critica” l’elemento fortuito è irriducibile (3) e divengono inadeguati tutti i criteri metodologici e valutativi elaborati dalla scienza meccanicistica: la predittività degli eventi, la loro riproducibilità, la relazione lineare causa-effetto, ecc. (nota 3)


nota 3 – Dagli anni ’80 anche Prigogine e i suoi collaboratori indirizzano la ricerca nel nuovo campo delle dinamiche caotiche ed esplorano le relazioni complesse che intercorrono tra ordine e caos, sia nei sistemi naturali (fin dalla cosmogenesi), sia in quelli artificiali.
Venendo incontro alle esigenze della produzione, specie nella scienza dei materiali, essi hanno sviluppato modelli matematici applicabili allo studio dei sistemi dinamici di non equilibrio in prossimità delle biforcazioni, con lo scopo di normalizzare la varianza, rendere statisticamente prevedibile la risposta del sistema a perturbazioni di vario tipo e di pervenire a una “descrizione generale delle leggi che governano le fluttuazioni nei sistemi non lineari di non equilibrio”(6). Ma l’approccio riduzionistico che a tal fine si rende necessario (limitazione del numero di variabili considerate; trasformazione di problemi altamente non lineari in sequenze di problemi lineari; dinamiche tridimensionali ridotte a bidimensionali; soppressione della specificità dei vari circuiti di regolazione biologica, ecc) ha invertito il processo di avvicinamento del mondo della scienza a quello della vita, processo cui Prigogine ha offerto, peraltro, autorevoli contributi (2,3).


La nuova scienza ha dovuto rinunciare all’illusione del “livello fondamentale” di descrizione, ossia del punto di vista unico, possibile solo in universo omogeneo. Anche la forza di gravità appare diversa al di qua o al di là di un punto critico: essa non mostra quasi alcun effetto sulle molecole di un sottile strato orizzontale di liquido vicino all’equilibrio termodinamico, mentre i suoi effetti sullo stesso sistema lontano dall’equilibrio possono divenire macroscopici (9).

I diversi livelli di descrizione della realtà (tanto più numerosi quanto più questa è complessa, come nel caso dei sistemi biologici) (nota 4),


nota 4 – Nello studio di un’autovettura i processi irreversibili che avvengono all’interno dei cilindri e del sistema di scarico dei prodotti di combustione esigono un approccio termodinamico, mentre sono descrivibili secondo i principi e i metodi della meccanica classica le strutture portanti e gli organi di trasmissione del moto.
I sistemi biologici sono esempio paradigmatico di realtà assai più complesse, che esigono una molteplicità irriducibile di punti di vista diversi . Gli approcci della scienza classica possono cogliere della vita gli aspetti strutturali (citologici, istologici, anatomici), le dinamiche ripetitive, la biochimica. Sono invece del tutto inadeguati sia a penetrare i processi microfisici profondi sottesi alle manifestazioni morfologiche e funzionali, sia a descrivere la produzione macroscopica di ordine, il divenire qualitativo. la differenziazione cellulare e la morfogenesi, la memoria cellulare e i comportamenti fina1izzati, la “coerenza” delle connessioni sistemiche locali e non locali, l’etologa e l’intenzionalità degli animali, il pensiero e la psicologia umana, la cultura.


pur richiedendo differenti approcci formali, sono tutti necessari: non si escludono ma si integrano a vicenda, riflettendo il percorso multiforme e tuttavia unitario dell’evoluzione culturale che li ha prodotti. E’ però indispensabile la coerenza della loro articolata oggettivazione da parte dell’osservatore, perché a ciascun livello corrisponde un proprio dominio: l’arbitraria estrapolazione di concetti validi per un dato livello può condurre a quella che Whitehead definì “la fallacia della concretezza fuori posto” (10).

La scelta del punto di vista “pertinente” pone oggi al ricercatore responsabilità senza precedenti. Anche perché il sistema industriale, non potendo rinunciare al sostegno scientifico delle proprie scelte, seleziona i consulenti secondo la loro conformità all’epistemologia istituzionale. Solo gli scienziati che aderiscono al paradigma dominante vengono ufficialmente investiti dell’autorità di giudicare la scientificità delle ricerche, degli approcci teorici e applicativi, e di stabilire – in un corto circuito autoreferenziale – i criteri stessi, metodologici e valutativi, in base ai quali l’approccio a un problema può essere accettato come “scientifico” (11,12).

Sta di fatto che la fallacia indicata da Whitehead caratterizza oggi la maggior parte degli approcci ai problemi biologici ed ecosistemici creati dallo sviluppo industriale. I concetti della chimica e della fisica classica continuano a guidare l’approccio all’”ambiente” (come se fossimo in un pianeta abiotico), a ispirare i criteri con cui vengono controllate le “esposizioni” e definiti i presunti “standard” di tolleranza degli organismi viventi nei riguardi di singoli composti o energie xenobiotiche. La sperimentazione viene condotta nel presupposto che la radicale falsificazione delle condizioni al contorno – semplificate e standardizzate contro la complessa variabilità di quelle naturali – non modifichi in misura determinante i processi vitali e che questi possano essere resi in tal modo calcolabili e prevedibili.

Può essere di certo studiato con metodo sperimentale come si realizza una funzione fisiologica fondamentale del vivente. Ma ciò che è osservabile in un organismo biologico è solo la punta di un immenso mondo sommerso, fatto di sottili equilibri elettromagnetici, quantomeccanici, molecolari, di scambi informativi non rilevabili eppure essenziali al divenire del sistema.
E’ altrettanto vero che relazioni dose-risposta possono rendersi evidenti, con approssimazione, se i livelli di dose, i tempi d’azione, gli effetti, hanno una dimensione adeguata. Occorre tuttavia tener fermi due concetti fondamentali:

I) l’isolamento di singole relazioni (deterministiche o no) dallo sconfinato intreccio di interazioni globali dei sistemi viventi è sempre un’astrazione, nel senso letterale di “abstrahere” dal totale concreto;

II) il mancato rilevamento di una risposta a basse dosi di agenti chimici, fisici o biologici, non significa assenza di interazioni al di sotto della soglia dei mezzi di percezione. La diminuita densità della fascia stratosferica di ozono si è potuta apprezzare solo dopo anni di scompensi nei naturali processi ciclici di generazione/trasporto/rimozione dell’ossigeno triatomico, prodotto essenzialmente sopra i 22 Km di altezza, alle basse latitudini, in un ordine di grandezza oscillante intorno a 1030 molecole al secondo (13). Analogamente (ma in modo molto più complesso) le malattie degenerative dei singoli organismi e le crisi ecosistemiche si manifestano dopo periodi più o meno lunghi di processi degradativi infinitesimi e impercettibili: lo stadio patologico iniziale (ammesso che sia teoricamente ipotizzabile nella sequenza di biforcazioni da cui prese avvio la transizione da un regime dinamico in accordo di fase a uno caratterizzato da dinamiche incoerenti, disorganizzatrici) è sempre lontano dall’affioramento fenomenico e si perde in una inestricabile oscura rete di microprocessi interrelati.

Viene generalmente eluso l’approccio termodinamico ai problemi fisici posti dall’introduzione della dissipatività industriale all’interno degli ecosistemi. E’ senza dubbio spiacevole prendere atto che non si può produrre e consumare energia, anche “pulita”, senza una parallela dissipazione di materia. La dispersione molecolare è un aspetto ineluttabile dei processi che tormentano la materia fuori dell’equilibrio termodinamico: la dispersione è necessariamente accresciuta dalla dimensione industriale dei processi tecnologici, con i conseguenti effetti disorganizzativi sugli organismi viventi. Ogni giorno introduciamo per via gastroenterica e respiratoria da 1017 a 1019 molecole tecnogeniche: una quota che può raggiungere anche 1021 in esposizioni lavorative e nei trattamenti farmacoterapici di sintesi (8,14). Sono in larga parte molecole xenobiotiche, cioè del tutto estranee ai processi vitali. Esse concorrono con molte forme di trasferimenti energetici attivati dall’uomo (vibrazioni sonore, ultrasuoni, onde elettromagnetiche) ad alterare il fisiologico flusso di materia e di energia che alimenta la vita.

Nell’ecosistema marino adriatico l’immissione tecnogenica di particelle xenobiotiche (dal continente, dall’atmosfera, dai trasporti marittimi e dalle perdite dei numerosi pozzi petroliferi “off-shore”), è mediamente valutabile in almeno 1023-1024 molecole al secondo (nota 5).


nota 5 – Elaborazione dei dati di letteratura, che indicano immissioni complessive certamente non inferiori a 103-104 t/anno.


La flora e la fauna dell’Adriatico, come le biocenosi e le collettività umane di tutti i paesi “sviluppati”, sono contaminate da prodotti di sintesi industriale – anche cancerogeni – fino a livelli che raggiungono e talora superano 1016 molecole per Kg di tessuto vivo (nota 6).


nota 6 – Elaborazione dei dati di letteratura, che indicano livelli di organoalogenati fino a 10 microgrammi/Kg (e anche superiori: vedi riferim. bibliografico n.14). Le sostanze xenobiotiche rilevate sono però solo una parte di quelle effettivamente penetrate nell’organismo.


Il trauma termodinamico genera instabilità incontrollabili colpendo alla radice ogni manifestazione vitale, dai boschi alpini alla fauna bentonica e pelagica. Le malattie degenerative dell’uomo, degli animali, delle piante, la sofferenza e la necrosi di interi ecosistemi, trovano origine nell’alterato rifornimento di quella specifica neghentropia che è presupposto ineludibile della vita. Per questo la scienza galileiana si dimostra impotente a fronteggiarle, inseguendo – come una vite senza fine – singole concatenazioni causali e ignorando gli effetti entropici cui tutti gli esseri viventi vanno incontro nell’intimità imperscrutabile dei loro protoplasmi e dei loro tessuti (8).

Se per curare pazienti affetti da sindromi degenerative si fa ricorso a sostanze o energie xenobiotiche, intensificando ulteriormente il disordine chemioenergetico nell’organismo, ciò significa che l’approccio della scienza medica alla vita è soffocato dalle contraddizioni di un paradigma rigido e inadatto. Contraddizioni che rappresentano di per sè una fonte inesauribile di malattie degenerative.

Quando sistemi biologici artificialmente semplificati e quindi impoveriti di stabilità intrinseca, come le monocolture e gli allevamenti intensivi, vengono trattati con stabilizzatori estrinseci di sintesi (con il risultato di aggravare la fragilità del sistema “protetto” e di abbassarne l’idoneità a rifornire di neghentropia l’organismo umano), è chiaro che alla scienza agraria e a quella zootecnica sono completamente estranei i fondamenti termodinamici e bioinformativi dell’alimentazione e della vita.

Il punto di vista non pertinente è palese nell’attuale approccio meccanicistico ai problemi della degradazione marina costiera. La crescente instabilità degli ecosistemi neritici a valle di bacini agroindustriali intensamente dissipativi è in relazione primaria con l’accelerata alterazione dei flussi chemioenergetici immessi in quegli ecosistemi. L’aumento dell’input entropico modifica le condizioni al contorno e i parametri microfisici degli organismi, specialmente di quelli bentonici e prossimi alla costa, provocando fluttuazioni sempre più ampie e instabilità critiche ravvicinate nell’ecosistema litoraneo, quindi un “disclimax catastrofico antropogenico” con evoluzione imprevedibile. Ma si pretende di arginare la degradazione controllandone gli aspetti più appariscenti – come quelli distrofici – e riducendola all’effetto di singoli fattori causali macroscopicamente quantificabili.

Comune agli esempi riportati è il taglio metodologico galileiano che, in nome dell’oggettività assoluta, innescò la catalisi incrociata fra scienza e tecnologia. Se la natura è misurabile, scomponibile, manipolabile come una macchina, allora gli sviluppi della ricerca scientifica, degli strumenti di rilevamento e della tecnologia in genere, debbono promuoversi a vicenda in un circolo virtuoso di retroazione. L’ossessiva ambizione alla prevedibilità e al controllo si traduce nell’arbitraria esclusione di ogni approccio che non sia funzionale allo scopo. Il livello microfisico e gli effetti di campo a corto e a lungo raggio nelle interazioni biologiche sono praticamente ignorati. Eppure è nel regno delle interazioni sottili e impercettibili, dei messaggi correnti nell’acqua di ogni cellula, è proprio lì che si costruisce l’ordine dinamico di ogni sistema vivente, fondato sulla continuità dei processi morfogenetici/omeostatici da cui dipendono non solo l’organizzazione e il funzionamento, ma anche la conservazione, la flessibilità e il rinnovamento di tutte le strutture (infracellulari e sovracelluri) (15-17).

Per un sistema “coerente”, come l’organismo biologico, ogni molecola, ogni quanto nel flusso in entrata non può mai essere inerte perché si inserisce nel gioco di equilibri omeostatici e metaomeostatici sempre in qualche modo vincolati (8,14) . L’incontrollabilità del mondo quantico è un fattore insopprimibile della casualità fenomenica. Ma la tendenza ad annullare ciò che viene ritenuto pregiudizialmente “non significativo” ai fini della ricerca, porta la scienza galileiana allo scontro frontale con la vita: fino a quale concentrazione, per esempio, dovrebbe essere ritenuta non significativa nei tessuti viventi, quindi accettabile, la presenza di molecole xenobiotiche create esclusivamente dall’uomo?

Il carattere relativistico della nuova scienza non ammette una risposta univoca all’interrogativo. Dosi infime con il metro sperimentale – ma fatte di grandi numeri nella scala molecolare – non assumono la stessa significatività lontano dalle biforcazioni o in corrispondenza di esse . La contrapposizione alla vita rimane inevitabile se la fisica non si coniuge con la biologia e se le attività umane divergono dalla fisiologia della biosfera: se è ignorata la fisica del macro-divenire qualitativo, quella termodinamica di non equilibrio che – allo stato attuale delle conoscenze – è strumento euristico insostituibile per l’integrazione chemioenergetica di vita e ambiente e per
l’approccio a fenomeni cruciali di ogni sistema biologico, come la nascita, l’evoluzione fisiopatologica, l’invecchiamento, la morte.

La termodinamica è illuminante perché chiarisce ciò che “non” dobbiamo fare per salvaguardare i cicli biogeofisiologici e la neghentropia dei flussi biogeni. Ma il XX secolo, iniziato con la negazione nietzschiana di ogni vincolo e pervenuto alla completa relativizzazione della conoscenza, ci ha anche restituito un fermo ancoraggio vitale. Esso ha rivelato l’universalità dei “processi” cellulari di base: in particolare di quelli sottesi alla trascrizione dell’informazione codificata nel genoma e alla traduzione dal linguaggio a quattro lettere degli acidi nucleici a quello, articolato in una ventina di lettere, delle proteine. Al di là dell’interpretazione meccanicistica che di questi vincoli ha dato la biologia molecolare, la loro irruzione nel panorama scientifico è per produrre un terremoto senza precedenti nella storia della cultura. Perché l’originalità fisica della vita è nella specificità dei suoi vincoli.
La vita è il solo modello di se stessa: non è comprimibile, nella singolare infinita varietà delle sue manifestazioni creative (e trasgressive), entro rigidi formalismi. Essa, anzi, non è neppure comprensibile dal solo pensiero razionale senza l’ausilio della conoscenza intuitiva, esperienziale, e il ricorso a proposizioni di tipo metaforico. Nondimeno – sebbene i polimeri biologici siano essi stessi espressione di un’attività organizzativa sottostante (15-17) – a livello macromolecolare il sistema catalico imperniato su polinucleotidi e polipeptidi appare l’invarianza centrale intorno a cui, da miliardi di anni, si è plasmata tutta la biosfera, irreversibilmente legata a questa coerenza primordiale. E’ il sistema catalitico che (al termine di un lungo e nebbioso periodo sperimentale punteggiato da successive transizioni dall’inerte verso il previvente e il vivente) si è selezionato, in un contesto armonico di vincoli, come quello più adatto a garantire al complesso olodinamico della vita il perenne rinnovamento in uno stato di bassa entropia e di alta coerenza, con il giusto distacco dall’equilibrio termodinamico.

Da allora nulla è più come prima. L’aria, i mari, il terreno portano il segno della vita nei loro parametri fisici e chimici naturali, evolutisi solidalmente con essa in un continuum unico e indivisibile (18). La coerente integrazione dinamica tra le componenti biotiche e abiotiche degli ecosistemi – operata dalla mente cellulare – rimane il fondamento dei cicli bio/geo/fisiologici, che fanno della biosfera un superorganismo vivente dotato delle stesse proprietà autoorganizzatrici e omeostatiche proprie delle strutture dissipative  biologiche.

Sotto il profilo strettamente termodinamico quest’ordine è retto dal flusso di neghentropia immesso dal sole nel sistema fisico terrestre . Ma tutta la luce solare non potrebbe produrre un filo d’erba senza l’informazione necessaria alla fotosintesi. Né un’ottimale disponibilità di nutrienti potrebbe trasformarsi in protoplasma vivente senza l’intervento ordinatore della mente cellulare.

La comunità scientifica, nella grande maggioranza, sembra ancora riluttante a trascendere le limitazioni imposte dalle scienza rinascimentale, come se la scelta dovesse necessariamente porsi tra una metafisica antiscientifica e una scienza estranea alla vita, all’uomo, alla sua coscienza. Perfino le principali scuole dell’ecologia – che, aprendosi all’esplorazione diretta della natura, hanno potuto approfondire l’intelligente armonia delle integrazioni ecosistemiche, non adeguatamente percepibile dagli studi sperimentali – si sono finora occupate delle interazioni vita/ambiente in termini quasi esclusivamente macroscopici e quantitativi.

Ma la biosfera è soprattutto il regno di una coerenza specifica, dove il caso è imbrigliato in un gioco di regole ben precise, di cui l’invarianza del sistema catalitico centrale è solo uno degli aspetti coesivi inderogabili. Dal livello genomico a quello fenomenico non c’è processo che non appaia inserirsi in un contesto coerente di comunicazioni significative. Le consonanze spazio/temporali che sono alla base della morfogenesi, dell’omeostasi e di tutte le funzioni fisiologiche, non possono essere ridotte a un cieco intreccio di processi termodinamici, quantomeccanici, elettromagnetici. Se questi sono fisicamente necessari al manifestarsi della vita, non sono però sufficienti a descriverne gli aspetti peculiari.

Un nuovo livello di descrizione, al confine tra fisica e metafisica, si impone per illuminare ciò che si sottrae agli approcci teorici tradizionali: la creazione continua di senso, di messaggi, e quindi l’attività cognitiva della vita già nella dimensione cellulare, sensibile a segnali dell’ordine di grandezza dell’elettrone e del “quanto” di energia (nota 7).


nota 7 – E’ noto che la semplice saturazione di un doppio legame può cambiare il messaggio fisiologico di una molecola. Ed è opinione generale degli scienziati che, per esempio , nella catena mitocondriale di trasporto degli elettroni vi siano passaggi, come quelli mediati dai citocromi, in cui ciascuna molecola dell’enzima trasporta ogni volta un solo elettrone (19). Le cellule fotorecettrici della retina sono in grado di registrare l’assorbimento di un singolo fotone (20, 21). Ma la sensibilità cellulare al livello quantico è implicita nello stesso concetto, già esposto, di sistema biologico “coerente” (8, 14).


Ciò che noi chiamiamo “ambiente”, ossia lo spazio fisico galileiano (nota 8),


nota 8 – Il termine “ambiente” è stato usato da Galileo nel 1623 per indicare “lo spazio entro cui si trova una persona o un oggetto” (22). Un termine rispondente all’esigenza di connotare in senso fisico le relazioni. Di qui il suo crescente successo, propiziato negli ultimi due secoli dalla rivoluzione industriale, che nel carattere inanimato dello spazio galileiano ha trovato il presupposto indispensabile dell’aggressione manipolatrice.


è in realtà un sottile reticolo di connessioni sincroniche e diacroniche locali e non locali, una totalità ininterrotta di comunicazioni biologiche finalizzate (di cui la stessa alimentazione fa parte): comunicazioni a micro e megascala, testimonianza di relazioni selettive filogeneticamente intrecciate (nota 9).


nota 9 – Le comunicazioni informative non sono un aspetto marginale ma l’essenza della biosfera. Il loro effetto è di “mettere in fase” (ossia di rendere coerenti tra loro) le coerenze interne dei singoli sistemi e sottosistemi viventi (23).


Si tratta di una metadimensione connettiva e informativa, intessuta di coerenze dinamiche significative, specifiche del sistema vivente, irriducibile agli usuali scherni di descrizione fisica , ma corrispondente allo sviluppo logico che porta la scienza verso astrazioni di ordine superiore (nota 10).


nota 10 – Il passaggio a questo nuovo livello di descrizione comporta una profonda modificazione dei concetti che erano validi da altri punti di vista. Così, per es., il concetto di entropia, biologicamente inteso, “non può che esprimere la dis-informazione e il grado di incoerenza di un sistema vivente, nel senso letterale di forme e connessioni disorganizzate, messaggi fisiologici distorti o perduti” (8).


Erwin Laszlo ha formulato con metodo scientifico l’ipotesi che un campo morfoforetico, di natura diversa da quella dei campi fisici, sia sotteso a tutti i processi generatori di forma nell’universo, dal mondo subatomico a quello dei sistemi complessi, comprendendo in questi anche la vita e il pensiero. L’ambizione dell’autore è di offrire una base scientifica unitaria alla comprensione dell’emergenza, del mantenimento e delle trasformazioni della forma durante tutto il processo dell’evoluzione cosmica (fisica, biologica, cognitiva, sociale) intesa come realizzazione di concetti generali invarianti. L’ottimismo evoluzionistico di Laszlo giunge a ipotizzare un universo a più cicli, in ciascuno dei quali la vita, l’intelligenza, la coscienza raggiungerebbero un livello probabilisticamente più elevato (24).

Le proposizioni della scienza sono valide finché resistono a ogni tentativo di confutazione, cioè finché resiste – come nei sistemi biologici – la loro “coerenza interna”. Qui preme solo rilevare che il campo morfoforetico ipotizzato da Laszlo – in armonia con la recuperata (nota 11)


nota 11 – E’ bene rammentare che i concetti di ordine, armonia, bellezza, erano già impliciti nell’etimo della parola greca “kosmos” (e in quello della sua versione latina “mundus”).


centralità della nozione di ordine dinamico nelle teorie fisiche più recenti (3-6,23,25) – introduce ulteriori vincoli nei confronti del ruolo evolutivo del caso, modificando la distribuzione delle probabilità e restringendo quindi la gamma dei risultati possibili nella generazione e regolazione di forme organiche, come le cellule e i tessuti.(nota 12).


nota 12 – Secondo B.C. Goodwin, la stabilità della morfogenesi è dovuta agli effetti organizzativi di campi elettro-meccano-chimici, i quali “impongono vincoli ben definiti circa i tipi di trasformazioni spaziali che possono sopportare, per cui la diversità delle forme è limitata, anche se ricca” (15).
Indipendentemente dall’ipotesi di Laszlo e dalle varie teorie di campo, è chiaro che la restrizione delle compatibilità morfogenetiche coincide con i limiti di vitalità della coerenza dinamica esterna e interna di un organismo. Un sistema “coerente” è tale proprio perché le sue componenti microscopiche e le sue parti non possono adottare tutti gli stati e tutte le relazioni che la semplice probabilità fisico-chimica teoricamente consentirebbe.
Come scrive Morin, “l’organizzazione vivente è nella sua origine sommamente improbabile”… ma “ha sviluppato essa stessa le proprie probabilità di sopravvivenza”. Essa ha costruito “una probabilità concentrata, locale, temporanea e concreta”, su “uno sfondo di improbabilità generale diffusa e astratta” (26).


Quale che sia il punto di vista scelto, la coerenza (interna, con il proprio passato, ed esterna, con il proprio ambiente) appare oggi il cardine dell’evoluzione e della vita. Dovrebbe quindi esserlo anche del pensiero, dei comportamenti: la ricerca scientifica in ogni campo non può ignorare i vincoli biologici che la scienza stessa ha rivelato.

Il problema della sopravvivenza – fatto esplodere dalla tecnologia alle soglie del nuovo millennio – esige un solidale impegno dellacomunità scientifica per individuare le cause prime dell’accelerata manifesta disgregazione delle coerenze organismiche, ecosistemiche, sociali.

Nel sistema delle strutture dissipative viventi (caratterizzate da coerenze fisiche e bioinformative specifiche, sottoposte a vincoli genetici e tuttavia dotate di autonomia cognitiva e organizzativa, condizionate dal passato ma ipersensibili alle condizioni al contorno, capaci di dimenticare le perturbazioni ma non le biforcazioni che hanno scandito la propria evoluzione), l’uomo ha introdotto il sistema dissipativo industriale, rispondente a leggi ed esigenze del tutto diverse, anzi antinomiche rispetto a quelle biologiche. Ma l’antibiologia dell’artificio tecnico rimanda a un interrogativo epistemologico di fondo: com’è possibile che un cervello sorto e ipertrofizzatosi in funzione adattiva, perché vantaggioso in termini di sopravvivenza, sia divenuto a un certo punto esiziale per la sopravvivenza della specie e degli ecosistemi.

Lo sviluppo encefalico assicura agli animali un vantaggio nel1’esplorazione selettiva del mutevole ambiente in cui essi, eterotrofi e biofagi, debbono muoversi. Ma quando l’attività cerebrale acquista capacità di astrazione e l’evoluzione culturale fornisce all’uomo strumenti in grado di trasformare il mondo naturale fin dal livello microscopico, impercettibile e non dominabile, è l’uomo stesso ad esserne ingannato.

La conoscenza – in particolare quella razionale, analitica – comporta sempre una separazione spazio/temporale nella costruzione del proprio oggetto. L’isolamento di schemi causali circoscritti ha l’effetto di disintegrare idealmente la realtà: l’attività tecnica è il mezzo con cui la disintegrazione viene concretamente tradotta nella biosfera. L’uomo ha creato una realtà artificiale sempre più complicata: ingovernabile proprio perché spogliata degli stabilizzatori microscopici intrinseci alla coerente complessità della natura, che ha consentito a miriadi di specie di sopravvivere per milioni di anni.

La mente cerebrale, al contrario di quella cellulare diffusa, non dispone di anelli di retroazione che la connettano in tempo reale al mondo quantico; non può captare, calcolare, gestire i processi omeostatici subliminali sottesi in ogni istante alla coerenza citologica, tissutale, ecosistemica. Perciò essa lacera, sconvolge e falsifica anche involontariamente, attraverso la tecnologia, il continuum di interrelazioni bioinfonnative/formative tessuto dalla vita nel tempo e nello spazio. “Iprocessi tecnologici degradano la coerenza informativa di quelli biologici” (8).

La finitezza conoscitiva non è superabile, ma la consapevolezza delle conseguenze incontrollabili dell’azione manipolatrice impone un’etica nuova e il ripudio dello spirito baconiano che da più di tre secoli domina la ricerca scientifica.

I nuovi confini del sapere indicano l’urgenza di porre termine all’ambientalismo fisicalista, utilitaristico e tecnocratico, per aderire a una concezione dell’ecologia come “scienza ed etica delle coerenze vitali”.

Bibliografia
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4) PRIGOGINE I.: “From being to becoming”. – Freeman, San Francisco, 1979 (Tra. it. “Dall’essere al divenire. Tempo e complessità nelle scienze fisiche”. – Einaudi, Torino, 1986).

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8) SACCHETTI A.: “L’uomo antibiologico. Riconciliare società e natura” – Feltrinelli, Milano, 1985-1990.

9) PRIGOGINE I.: “L’origine della complessità” in “Physis: abitare la Terra”, a cura di M . Ceruti ed E. Laszlo, Feltrinelli, Milano 1988.

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2S) BOHM D.: “Wholeness and the Implicate Order”. Rondedge & Kegen Paul, London, 1980.

26) MORIN E.: “La méthode. I La nature de la nature”. Editions du Seuil, Paris, 1977-1980, (Trad. it “Il metodo. Ordine, disordine, organizzazione” – Feltrinelli, Milano, 1983).

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