Negli ultimi secoli lo studio della biologia ha subito delle evoluzioni incredibili, con scoperte equiparabili a quelle del mondo della fisica di cui si è parlato in altri articoli. Nella seconda metà del secolo scorso e con l’inizio del nuovo millennio, grazie anche ad alcune scoperte legate proprio ai concetti derivanti della fisica quantistica, sono però sorti nuovi ambiti disciplinari e di ricerca fino a quel momento sconosciuti, sottovalutati o, peggio, precedentemente denigrati e disconosciuti.
Il corpo umano è costituito da centomila miliardi di cellule[1], che hanno la caratteristica di essere autonome e capaci di riprodursi: la cellula è l’unità fondamentale che costituisce ogni organismo vivente. Lo studio delle cellule cominciò verso la fine del XVI secolo grazie all’invenzione del microscopio, ma fu necessario attendere il 1839 per la definizione della teoria cellulare da parte del biologo tedesco Theodor Schwann[2], secondo il quale le cellule rappresentavano la struttura di base che compone tutti gli organismi viventi. Pochi anni più tardi lo scienziato, antropologo e patologo tedesco Rudolf Virchow dimostrò come le cellule fossero frutto della divisione di altre cellule anziché in seguito ad una generazione spontanea.[3] Le cellule si differenziano per forma e misura e posseggono quasi tutte identiche proprietà e i medesimi componenti caratteristici di base: individuale patrimonio genetico, capacità riproduttiva, di assimilazione ed utilizzo di energia, risposta alle sollecitazioni, autoregolazione, respiro, potenziale evolutivo. Benché la loro composizione le renda simili e pur partecipando a reazioni chimiche analoghe, va ricordato che le cellule possono possedere dimensioni, forma e funzioni decisamente differenti.
Tutte le cellule sono costituite da elementi comuni: il citoplasma (ovvero tutta la porzione di cellula contenuta all’interno della membrana cellulare), il nucleoide (regione nucleare che contiene materiale genetico costituito dal DNA), un nucleo e una membrana plasmatica che mantengono le differenze tra l’interno della cellula, il citosol (fluido intracellulare, liquido che si trova all’interno delle cellule) e l’ambiente extracellulare regolando gli scambi di informazioni e di sostanze tra interno ed esterno della cellula stessa.
Il nucleo della cellula contiene elementi molto importanti: il DNA[4], l’RNA[5], proteine[6] e metaboliti[7] differenti. Il nucleo svolge due attività fondamentali: porta alla cellula le informazioni ereditarie, fornisce indicazioni e istruzioni utili alla determinazione di come quel particolare organismo dovrà svilupparsi e le somiglianze derivanti dal genitore (caratteri ereditari); inoltre dirige le attività della cellula stessa assicurando a questa il numero e il tipo necessario di molecole complesse che richiede; infine il nucleo gestisce la riproduzione della cellula stessa.
In un’ottica retrospettiva, gli scienziati avrebbero dovuto capire che quanto fosse inappropriato affermare che i geni controllano la nostra vita. Nel noto comune, il cervello è l’organo deputato al controllo e al coordinamento della fisiologia e del comportamento di un organismo. Quello che si è cercato di capire negli studi più recenti è se il nucleo, con il DNA in esso contenuto, sia davvero il “cervello” della cellula: partendo da tale ipotesi, è stata eseguita la rimozione del nucleo, una semplice procedura chiamata enucleazione che, per confermare l’ipotesi, sarebbe stata causa della morte immediata della cellula.
L’americano Bruce Lipton, scienziato e medico, docente presso la facoltà di medicina dell’Università del Wisconsin e ricercatore presso la School of Medice della Stanford University in California, autorità mondiale per quanto riguarda la biologia cellulare, nella seconda metà degli anni ’80 del secolo scorso scoprì che le cellule possono vivere e funzionare molto bene anche dopo che i loro nuclei sono stati asportati. Nei suoi esperimenti, lo scienziato pose una cellula sul vetrino del microscopio e, grazie a un micromanipolatore, posizionò sopra la cellula una minuscola pipetta simile a un ago, che inserita nel citoplasma della cellula, risucchiava il nucleo e lo rimuoveva dalla cellula, lasciandola priva del “cervello”. La cellula però era ancora viva! In seguito all’enucleazione infatti, si scoprì che alcune cellule erano in grado di sopravvivere anche per due o tre mesi in assenza di geni. Le cellule enucleate vitali rimanevano tutt’altro che inerti o in “stato comatoso” quasi fossero tenute in vita artificialmente, e partecipavano invece attivamente ai progressi di ingestione e metabolizzazione del cibo, continuavano a coordinare le operazioni dei loro sistemi fisiologici (respirazione, digestione, escrezione e metabolizzazione del cibo, motilità, e così via), conservando la capacità di comunicare con altre cellule, e rimanendo nella condizione di rispondere in maniera consona agli stimoli di crescita e di protezione provenienti dall’ambiente. Fino a questo punto però molte cose erano già note da studi precedenti: oltre un secolo fa, gli embriologi classici rimuovevano di routine i nuclei dagli ovuli durante la divisione per dimostrare che un singolo ovulo enucleato era in grado di svilupparsi fino a blastula[8]. Ovviamente il processo di enucleazione presentò alcuni effetti collaterali: prive di geni le cellule erano incapaci di dividersi, né di ricreare le componenti proteiche che perdono durante il normale processo di logoramento del citoplasma. L’incapacità di sostituire le proteine citoplasmiche difettose contribuiva al malfunzionamento dei meccanismi che alla fine provocano la morte della cellula.
Elementi principali della cellula
Come affermato in precedenza, l’esperimento aveva l’obbiettivo di verificare l’idea se il nucleo fosse il “cervello” della cellula. Se la cellula fosse morta immediatamente dopo l’enucleazione, l’ipotesi avrebbe ricevuto l’avvallo dell’osservazione; il risultato invece fu incontrovertibilmente esplicativo: le cellule enucleate mostravano ancora comportamenti complessi, coordinati e funzionali, il che significava che il “cervello” della cellula era ancora intatto e funzionante, però da qualche altra parte…
Nasceva a quel punto un nuovo quesito, perché se il nucleo ed i suoi geni avevano funzioni diverse dall’essere il cervello della cellula, in cosa consisteva realmente il contributo del DNA alla vita cellulare? Le cellule enucleate ad un certo punto morivano perché avevano perduto la loro capacità riproduttiva e rigenerativa: il nucleo pertanto, volendo ulteriormente antropomorfizzare la cellula, più che il “cervello” rappresenta le sue “gonadi”!
Sfatato il mito che il nucleo governi l’attività cellulare, rimaneva ancora un’importante questione aperta: qual era il reale “cervello” della cellula? Bruce Lipton ebbe l’intuizione che il miglior candidato a ricoprire tale ruolo fosse la membrana, mediante la quale la cellula reagisce e risponde alle influenze esterne. La vita sulla Terra, fin dalle sue origini è sempre stata associata alla presenza di acqua. I batteri si muovono nell’acqua, ed il metabolismo interno alle loro membrane avviene in ambiente acquoso. In questa condizione, segnata da una fluidità interna ed esterna, per una cellula sarebbe impossibile mantenere la propria identità priva di una barriera fisica che sia in grado di impedire il libero diffondersi dei fluidi stessi: l’esistenza delle membrane è quindi una condizione imprescindibile per la vita cellulare. Le membrane hanno inoltre lo stesso tipo di struttura in tutto il mondo vivente e sono molto diverse dalle pareti cellulari: se queste ultime sono strutture rigide, le membrane sono invece sempre attive e si aprono e chiudono continuamente, tengono fuori dalla cellula certi tipi di sostanze e ne lasciano entrare altri. Nelle reazioni metaboliche della cellula entrano in gioco diversi tipi di ioni,[9], e la membrana, essendo semipermeabile, controlla le loro proporzioni e li mantiene in uno stato di equilibrio.
La funzione della membrana di interagire in modo “intelligente” con l’ambiente per determinare i giusti comportamenti ne fa il vero “cervello” della cellula. Per verifica, la membrana è stata sottoposta al medesimo “test celebrale” eseguito sul nucleo, ed il risultato è stato che distruggendo la membrana, la cellula moriva.
NOTE:
[1] Il nome venne proposto dal fisico e biologo inglese Robert Hooke nel XVII secolo che, utilizzando un rudimentale microscopio di sua invenzione mentre studiava la composizione del sughero, osservò un’analogia fra le microstrutture di cui era composto e le piccole camere presenti nei monasteri, dette appunto celle (cells, in inglese). (Wikipedia)
[2] Nell’opera “Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen” (Investigazioni Microscopiche sulla Corrispondenza nelle Strutture e la Crescita di Piante e Animali), Berlino, 1839. (Wikipedia)
[3] Nell’opera “Die Cellularpathologie in ihrer Begründung auf physiologische und pathologische Gewebenlehre” (“La patologia cellulare nella sua fondazione dall’istologia patologica e fisiologica”), Berlino, 1958.
[4] Il DNA rappresenta la memoria a lungo termine della cellula, trasmessa di generazione in generazione.
[5] L’RNA, che è una copia instabile della molecola di DNA, è la memoria attiva usata dalla cellula come modello materiale per la sintesi delle proteine.
[6] Le proteine sono i mattoncini molecolari che forniscono alla cellula la sua struttura e il suo comportamento.
[7] Un metabolita è il prodotto (intermedio o finale) del processo del metabolismo. Dopo che una sostanza è stata assimilata dall’organismo, subisce un processo di trasformazione che ha la funzione di rendere la sostanza assunta più facilmente assorbibile o eliminabile. Questo avviene sia con le molecole assunte con la dieta, sia con i farmaci, sia con le molecole prodotte dall’organismo stesso. La molecola, una volta trasformata, assume il nome di metabolita. (Wikipedia)
[8] Uno stadio embrionale che consiste di quaranta o più cellule.
[9] Gli ioni sono atomi, che avendo perso o acquisito uno o più elettroni, hanno carica elettrica positiva o negativa.
BIBLIOGRAFIA:
- Capra, Fritjof. 2002. The Hidden Connections. New York : Doubleday, 2002. Trad. it. La scienza della vita. Le connessioni nascoste fra la natura e gli esseri viventi. Milano : RCS Libri S.p.A., 2002.
- Lavalle, Mauro. 2019. Fisica quantistica, fisica della vita. Viaggio alla scoperta della struttura della materia, della Biologia e della Psicologia Quantistica. Romagnano al Monte (SA) : BookSprint Edizioni, 2019.
- Lipton, Bruce H. 2005. The Biology of Belief. Unleashing the Power of Consciousness, Matter & Miracles. Carlsbad : Hay House, Inc., 2005. Trad. it. La biologia delle credenze. Come il pensiero influenza il DNA e ogni cellula. Cesena : Macro Edizioni, 2006.
- Scolari, Fabio. 2019. Psicologia quantistica. Valutazione critica della sua possibile applicazione in ambito lavorativo. 2019.