Bloomsday! Ulysses, o della complessità

 

The gift you gave is desire 

The match that started my fire 

(The Style Concil. The Paris Match, 1984)

C’è passaggio dell'Ulysses, nell'episodio Eolo, dedicato alla retorica, che ha suscitato diversi commenti sulla evidente parodia di Joyce delle convenzioni della stampa, del linguaggio forense e della narrativa vittoriana. 

“Pausa. J.J. O'Molloy prese l’astuccio delle sigarette. 

Quiete apparente. Qualcosa di abbastanza ordinario. 

Il messaggero prese la scatola di fiammiferi con fare pensieroso e accese il suo sigaro. 

Da allora ho spesso pensato, riconsiderando quel tempo strano, che sia stato quel tale atto minimo, banale in sé, l’aver acceso quel fiammifero, a determinare interamente il successivo corso di entrambe le nostre vite”. 

(Traduzione di Enrico Terrinoni) 

Nel contesto in cui si trova, la frase finale è enigmatica, e i lettori potrebbero essere tentati di dimenticarla come semplicemente assurda. La parodia è certamente coinvolta (parte della prosa di Charles Dickens è ripetuta testualmente), ma a un esame più attento la frase dice molto su ciò che Joyce una volta chiamava "il significato delle cose banali" e sui suoi audaci esperimenti narrativi. Questa interpolazione del "messaggero", tuttavia, ha per l’Ulysses un significato interessante. Ad esempio, si potrebbero interpretare i cambiamenti della narrazione come un ulteriore movimento nel flusso di coscienza di Stephen Dedalus. Allo stesso modo, Stephen, all'interno del passaggio stesso, si difende dalle seduzioni della retorica, prima preparandosi a sentire "qualcosa di abbastanza ordinario" e poi fornendo questo "qualcosa di ordinario": un portentoso cliché narrativo, la sua banalità rafforzata dal suo stile goffo. 

Questa intrusione testuale ci ricorda tre fatti fondamentali della nostra esistenza: (1) cause minute possono avere conseguenze molto grandi, (2) gli eventi sembrano essere puramente accidentali e contingenti nel momento in cui si verificano, e (3) questi stessi eventi, una volta spostati nel passato e rivisti, sembrano essere stati completamente deterministici, per “determinare interamente il successivo corso di entrambe le nostre vite”.

In Ulysses, James Joyce anticipa in modo inquietante la prospettiva dei teorici della complessità e condivide le implicazioni filosofiche della loro visione del mondo. Inoltre, comprendere l’Ulysses alla luce della teoria della complessità può migliorare sostanzialmente il nostro senso di come il romanzo dovrebbe essere letto e interpretato. 

Ma che cosa intendiamo per complessità? In generale, tutte le sostanze in natura che sperimentiamo attraverso i nostri organi sensoriali sono sistemi costituiti da un gran numero di particelle, atomi o molecole. In tali sistemi con molte particelle, interazioni appropriate tra i componenti provocano i cosiddetti fenomeni cooperativi e danno origine a proprietà collettive dell'intero sistema, che potrebbero non essere ridotte alle proprietà dei singoli componenti del sistema. 

Sebbene non esista una definizione precisa di complessità, essa è solitamente caratterizzata da una grande variabilità derivante dalle interazioni non lineari tra i componenti. Più precisamente, un sistema complesso è spesso descritto dalle seguenti tre caratteristiche: 

1) è un sistema con un gran numero di componenti. Le interazioni non lineari tra i componenti portano all'emergere di proprietà collettive irriducibili ai singoli componenti. Pertanto, osservando il sistema complesso con un’analisi microscopica oppure macroscopica, si trovano nuovi dettagli e diversità presenti in ogni fase e strutture autorganizzate di tutte le dimensioni; 

2) è un sistema aperto (una “opera aperta” avrebbe detto Eco). Di conseguenza un sistema complesso continua a scambiare energia e/o informazioni con l'ambiente circostante e mostra l'emergere di nuovi stati, mentre un sistema chiuso e isolato dal mondo esterno dovrebbe raggiungere un equilibrio; 

3) implica una grande variabilità al confine tra ordine e disordine. Ciò significa che il sistema complesso costruisce una struttura moderatamente stabile tra ordine e disordine e possiede flessibilità verso nuove possibilità. 

La grande variabilità può portare a imprevedibilità, nel senso che piccole differenze nelle condizioni iniziali possono portare a risultati totalmente diversi. Un sistema complesso con una variabilità così ampia mostra flessibilità nell'adattamento ai cambiamenti della situazione, come l'ambiente, e cerca costantemente altre possibilità scambiando influenze con l'ambiente circostante. In breve, la complessità implica nuove possibilità. 

A questo proposito, tre aspetti importanti della teoria hanno fondamentalmente modificato il modo in cui gli esperti affrontano lo studio di fenomeni vari come il tempo, i mercati delle materie prime, la tettonica a placche, l'evoluzione, l'epidemiologia, la dinamica delle popolazioni negli ecosistemi, la distribuzione delle galassie, e così via. Queste caratteristiche sono (1) il principio di dipendenza sensibile dalle condizioni iniziali e il ruolo correlato del feedback (retroazione) nei sistemi dinamici, (2) l'enfasi sulla spiegazione scientifica, piuttosto che sulla previsione, e (3) il concetto di schema, innato o emergente, nei sistemi caotici. Si possono disegnare anche correlazioni con gli equivalenti letterari di questi principi in Ulisse (e in altre opere totali, come ad esempio Cent’anni di solitudine di Garcia Marques o I detective selvaggi di Bolaño), certamente non pensando che Joyce fosse consapevole della teoria della complessità circa quarant'anni prima dei suoi primi sviluppi, ma dalla constatazione che egli anticipa l'obiettivo ricercato dai contemporanei nella scienza: un'immagine più accurata del mondo in tutta la sua complessità e apparente casualità. I recenti sviluppi della critica di Joyce, e della teoria critica in generale, offrono alcuni illuminanti parallelismi con il cambio di paradigma che si sta verificando nelle scienze. 

La visione del mondo cartesiana e newtoniana dipingeva il cosmo come guidato da forze piuttosto semplici e tre secoli di tradizione cartesiana hanno applicato il "rasoio di Occam" alla ricerca, supponendo che tutti i fenomeni possano, e alla fine saranno compresi come risultato di semplici regole, o leggi. Negli studi letterari il termine "convenzione" ha la stessa forza delle "leggi" della scienza, per cui non sembra essere un caso che, all’inizio del secolo XX, contemporaneamente all'indebolimento della convinzione dello scienziato di un cosmo spiegabile e prevedibile, l'adesione dello scrittore alle convenzioni come assolute cominciò a vacillare. Tuttavia, ancora generalmente fiduciosi che tutti gli eventi fossero riducibili alla semplicità, gli scienziati ignoravano sistematicamente quei fenomeni complessi che sembravano intrattabili per la modellazione matematica e l'analisi scientifica. Si consideri ad esempio il principio meccanico che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria; due logiche conseguenze di questa idea sono l'assunto che piccole cause abbiano piccoli effetti e che grandi cause abbiano grandi effetti. Una delle prime conclusioni della teoria della complessità, tuttavia, era lo studio di molti eventi reali in natura in cui piccole cause producono enormi conseguenze. Spesso, differenze anche minime nelle condizioni iniziali di un sistema dinamico, infatti, portano a grandi differenze nel tempo, differenze sia imprevedibili che apparentemente non analizzabili. Questo principio di dipendenza sensibile dalle condizioni iniziali è stato soprannominato "effetto farfalla", dalla descrizione della dinamica dei sistemi meteorologici fatta dal meteorologo Edward Lorenz. A meno che i meteorologi non dispongano di informazioni infinitamente precise per ogni millimetro cubo dell'atmosfera - la temperatura esatta, la velocità del vento, la pressione atmosferica e così via - istante per istante, non saranno in grado di prevedere il tempo futuro con assoluta certezza. Lorenz dimostrò che la "prevedibilità", l'obiettivo amato da Laplace, se non da Newton, e da generazioni di scienziati da allora in poi, è irraggiungibile in termini globali. Non c'è da stupirsi, quindi, che gli scienziati chiamano “caotici” questi sistemi sensibilmente dipendenti da piccole variazioni delle condizioni iniziali. 

In realtà, l'effetto farfalla di Lorenz non è una formulazione del tutto originale; il matematico francese Poincaré aveva osservato all’inizio del Novecento qualcosa di molto simile nelle equazioni non lineari, e lo scozzese Maxwell, aveva anticipato Joyce in una lettera, illustrando una simile sproporzione tra causa ed effetto: "Il fiammifero è responsabile dell'incendio boschivo, ma il riferimento a un fiammifero non basta per capire il fuoco". Allo stesso modo, le fantasticherie di Stephen secondo cui l'accensione del sigaro da parte del messaggero, "l’aver acceso quel fiammifero", potrebbe determinare "il successivo corso di entrambe le nostre vite", non sembra una profonda intuizione metafisica; anzi, suona molto come un cliché. E se è un cliché, è perché Stephen riflette, attraverso uno stile narrativo convenzionale, qualcosa che spesso si pensa e si riconosce nell'esperienza quotidiana: la sensibile dipendenza dei nostri destini da condizioni iniziali apparentemente piccole e accidentali. Nonostante il suo status di luogo comune, Joyce in effetti costruisce il suo intero romanzo proprio su un "piccolo atto, di per sé banale", l’incontro di Stephen e Bloom. La stessa formulazione di Lorenz del suo effetto farfalla illustra il principio di cui parla, perché la reiterazione di un'idea familiare ha generato, attraverso una serie di conseguenze, un massiccio orientamento del pensiero contemporaneo verso la complessità, l'irregolarità e l'imprevedibile confusione del mondo come lo viviamo. La teoria dei sistemi complessi spinge la scienza verso la descrizione del mondo reale e indica che la complessità è radicata nel semplice, in un modo molto diverso dalla concezione tradizionale della semplicità.

Comprendiamo il passaggio del messaggero perché tutti noi a volte abbiamo ripensato a una serie di eventi che abbiamo vissuto e ci siamo chiesti: se non avessi fatto quella cosa in quel momento, e poi quell’altra, eccetera, verso qualche calamità o fortuna, incontrata o mancata. Allo stesso modo, in Circe, Bloom osserva: "Però non puoi salvarti sempre. A superare la vetrina di Truelock quel giorno due minuti più tardi, mi avrebbero sparato”. Tale riflessione è semplicemente la disposizione retrospettiva di una catena di effetti moltiplicatori che emerge da un'unica causa ultima. Attraverso questa catena, un certo effetto risultante da una causa precedente viene "alimentato" nel collegamento causale successivo, portando all'effetto successivo che, a sua volta, viene reimmesso nel collegamento successivo. In effetti, questo principio di feedback caratterizza tutti i fenomeni sensibilmente dipendenti, intensificando esponenzialmente gli effetti anche della più umile delle cause. 

Se dovessimo rappresentare graficamente la relazione di azione e reazione in un sistema dinamico caratterizzato da tale feedback, non otterremo la retta diagonale di un classico sistema newtoniano, dove cause equivalenti creano effetti equivalenti: quindi, gli scienziati chiamano tali sistemi "non lineari". Le nostre vite, il nostro mondo e "quasi tutto il resto che ci interessa" sono decisamente non lineari. 

Un classico esempio di sistema non lineare, caratterizzato da feedback, è la fluttuazione irregolare delle popolazioni negli ecosistemi. Una varietà di circostanze influenzerà la crescita e il declino di una popolazione, per esempio di insetti in un particolare ambiente: tassi di riproduzione, disponibilità di cibo, popolazioni di predatori, ecc. Una delle più importanti di queste condizioni, ovviamente, è la popolazione della generazione precedente, i genitori della generazione successiva. I biologi delle popolazioni talvolta usano ancora la vecchia (1838) equazione logistica di Verhulst, per proiettare i tassi di crescita; l'equazione differenziale di Verhulst include un fattore che stima la popolazione attuale. Questo modello assume che il tasso di riproduzione è proporzionale alla popolazione esistente e all'ammontare di risorse disponibili. 

Questa equazione è così sensibilmente dipendente che un errore di solo un decimo di biliardesimo (uno seguito da sedici zeri) nella stima del numero di insetti nello stagno renderà il calcolo della popolazione, dopo cinquanta cicli (o iterazioni dell'equazione), totalmente inaffidabile. Per accertare la probabile crescita o il declino della popolazione nell'arco di diversi anni, si dovrebbe avere una cifra incredibilmente esatta per la popolazione del primo anno; qualsiasi errore verrà restituito ogni volta che l'equazione viene ricalcolata (iterata) per un anno successivo. Quindi, se il nostro margine di errore non può essere maggiore di 1 x 10^-16, un'accuratezza di gran lunga superiore alla capacità umana, perché dovremmo anche tentare la previsione nell'analizzare il comportamento di tali sistemi non lineari? Una risposta ovvia è che questi sistemi sono, dopo tutto, i più caratteristici della vita come la conosciamo; non possiamo semplicemente abbandonare lo studio della non linearità. Tuttavia, se non possiamo proiettare il loro comportamento, quale dovrebbe essere il nostro obiettivo nell'esaminare i sistemi non lineari? Questa è precisamente la domanda affrontata dalle scienze della complessità. Una delle conseguenze più importanti del cambio di paradigma verso la ricerca sulla complessità è che gli scienziati hanno riconosciuto di non poter avventurarsi nella previsione, ma di dover accontentarsi della spiegazione. In breve, nelle parole “relativistiche” di Joyce nel capitolo del Finnegans Wake, gli scienziati della complessità hanno trovato nel cosmo un "caosmo" (un neologismo che avrà una certa fortuna nella filosofia contemporanea, da Deleuze a Derrida). 

“every person, place and thing in the chaosmos of Alle anyway connected with the gobblydumped turkery was moving and changing every part of the time”. 

“ogni persona, luogo e cosa nel caosmo del Tutto comunque connesso con la turcheria mal digerita si muoveva e cambiava ogni parte del tempo” 

(traduzione mia) 

Esiste un’analogia in letteratura per il fenomeno del feedback che rende il comportamento dei sistemi dinamici imprevedibile e irrimediabilmente complesso. Nell'atto stesso della lettura, la risposta del singolo lettore altera il comportamento del "sistema", del libro, ad ogni "iterazione" o lettura. Gli stessi e molti lettori aggiuntivi eseguono successive iterazioni/letture: in tutti i casi, i prodotti dell'esperienza saranno diversi, a volte con cambiamenti imprevedibili e vasti nei risultati. Il comportamento di Joyce, spesso notato, come lettore del proprio lavoro, trasmettendo nel testo la sua precedente esperienza del testo, intensifica questa caotica complessità. La crescita esponenziale di Ulisse dal suo primo stato come racconto destinato a essere incluso nei Racconti di Dublino ai metodi di composizione incrementali ben documentati di Joyce sia per Ulysses che per Finnegans Wake, è parallela al comportamento dei sistemi dinamici non lineari che si avvicinano alla turbolenza caotica. Le condizioni iniziali apparentemente semplici del testo di Joyce si avvicinano e mantengono un precario equilibrio sul cosiddetto "limite del caos", quella regione dove risiede la più grande diversità e creatività in natura. 

Come ha scritto Umberto Eco, “è superfluo qui richiamare alla mente del lettore, come esemplare massimo di opera " aperta " - intesa proprio a dare una immagine di una precisa condizione esistenziale e ontologica dcl mondo contemporaneo - l'opera di James Joyce. In Ulysses un capitolo come quello delle Wandering Rocks costituisce un piccolo universo riguar­dabile da vari angoli prospettici, dove l'ultimo ricordo di una poetica di stampo aristotelico, e con essa di un decorso univoco del tempo in uno spazio omogeneo, è del tutto scomparso. Come si è espresso Edmund Wil­son : “La sua forza (di Ulysses), invece di seguire una linea, espande se stessa in ogni dimensione (inclusa quel­la del Tempo) intorno a un singolo punto. Il mondo di Ulysses è animato da una vita complessa e inesauri­bile: noi lo rivisitiamo come faremmo per una città, dove torniamo più volte per riconoscere i volti, comprendere le personalità, porre relazioni e correnti di interessi. Joyce ha esercitato una considerevole ingegnosità tecnica per in­trodurci agli elementi della sua storia in un ordine tale che ci rende capaci di trovare da noi le nostre vie (...) E quando lo rileggiamo, noi possiamo incominciare da qualsiasi punto, come se fossimo di fronte a qualcosa di solido come una città che esista veramente nello spazio e nella quale si possa entrare da qualsiasi direzione - così come Joyce ha detto, componendo il suo libro, di aver lavorato contemporaneamente alle varie parti".” 

La nuova enfasi sulla descrizione piuttosto che sulla previsione come obiettivo della scienza, il recente allontanamento dal sogno di Laplace di risolvere i misteri della macchina universale, significa, tra l'altro, che le arti e le scienze stanno nuovamente camminando su un terreno parallelo. Da un lato, la descrizione è sempre stata l'attività delle arti letterarie e visive. D'altra parte, i ritratti del caos generati al computer, ad esempio l’insieme di Mandelbrot, una rappresentazione grafica del comportamento di un'equazione non lineare reiterata molto semplice, sono diventati una nuova forma d'arte, che adorna copertine di libri, t-shirt e manifesti; il successo dei volumi con tali "ritratti del caos" suggerisce che il confine tra arte generata dal computer e arte non rappresentativa è davvero sottile. I fisici teorici, come Stephen Hawking nella sua Breve storia del tempo, hanno previsto la riunificazione di fisica e metafisica nel prossimo futuro; i ricercatori del Santa Fe Institute for the Study of Complexity affrontano la loro materia nello stesso modo in cui alcuni critici praticano l'analisi della letteratura. Questo non è del tutto casuale, dal momento che uno dei fondatori del Santa Fe Institute era Murray Gell-Mann, che si era rivolto al Finnegans Wake per trovare un nome per una particella elementare nella fisica quantistica, il "quark". 

Se la teoria del caos ci mostra che un sistema dinamico non lineare apparentemente semplice può generare fenomeni di straordinaria complessità, vale anche il contrario: che le semplici radici di fenomeni estremamente complessi possono essere scoperte da un'analisi minuziosamente dettagliata, che il caos ha un disegno profondamente radicato. I ritratti del caos, resi possibili dai progressi tecnologici, dai computer in grado di reiterare equazioni non lineari centinaia di migliaia di volte in poche ore, hanno dato agli scienziati le prime intuizioni che il caos potrebbe rivelare qualche forma di ordine. Così anche le statistiche erratiche come le distribuzioni della popolazione, che fino a poco tempo fa potevano essere studiate solo per pochi cicli alla volta, sembrano ordinate in modo intricato quando abbiamo a disposizione molte migliaia di dati e computer molto potenti. L'implicazione più notevole della teoria del caos, infatti, è la reintroduzione del concetto di struttura nei fenomeni naturali, una dinamica di natura antientropica e auto-organizzativa (Prigogine), ma che comunque è al di là dell'influenza o del controllo del singolo osservatore.

L’Ulysses, un romanzo che molti lettori hanno percepito come caotico e incomprensibile, illustra bene la distinzione tra struttura immanente ed emergente in un sistema non lineare. Come tutti sappiamo, Joyce stesso ha inserito nel suo romanzo una serie di strutture organizzative: il mito omerico, le allusioni all'Amleto, alla storia irlandese, e così via. Questi rappresentano il disegno immanente del romanzo, le strutture deterministiche del creatore, del legislatore. La struttura emergente di Ulysses, tuttavia, comprende quelle caratteristiche casuali del romanzo, come i messaggeri o gli accenditori di fiammiferi, ognuno di loro apparentemente privo di intenzioni. Tuttavia, questi dettagli apparentemente casuali e gradualmente emergenti si combinano progressivamente in una comunità di comportamenti mentre il romanzo assume una mente e una vita propria. Solo in rari momenti Stephen intuisce vagamente di abitare nel sistema ordinato di un romanzo. Bloom non ha idea di ricapitolare le peregrinazioni di Ulisse. Allo stesso modo, nessun neurone cerebrale ha alcuna "idea" di agire collettivamente con altri neuroni, fornendo a un'altra entità l'esperienza molto più ampia e complessa di un'idea. Vivendo all'interno di un sistema, come un romanzo, Stephen e Bloom e tutti gli altri personaggi del libro non riescono a cogliere il disegno che li contiene. 

Anche l'opera letteraria contemporanea nasce da una concezione semplice, un "fiammifero acceso", ma si sviluppa in un sistema complesso, come l'incendio boschivo, o come il tempo, o meglio ancora come quei sistemi adattativi complessi come il mercato azionario, o la comunità internazionale, dove la mente dell'uomo, una specie di ali di farfalla, può generare fluttuazioni di comportamento ancora più imprevedibili. Un romanzo dinamico non lineare come Ulysses si autoalimenta, adattandosi e influenzando i suoi molteplici contesti, e assimila il lettore nella sua complessità. Ulysses si allontana dal mondo ordinato e statico del sistema stabile, non nel caos, ma verso il limite della complessità, l'orlo del caos, dove le piccole cause hanno grandi effetti e dove si trovano sia la vita stessa sia le grandi opere letterarie. 

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Fonti principali:

 

Umberto Eco, Opera aperta, Bompiani, 1962

Thomas Jackson Rice, Ulysses, Chaos, and Complexity, University of Illinois Press, 1997 

L’anno della “nebbia secca”

 

“Verso la metà del mattino di Pentecoste, l'8 giugno 1783, con tempo sereno e calmo, a nord delle montagne apparve una nebbia nera di sabbia. La nuvola era così estesa che in breve tempo si era diffusa su tutta l'area e così fitta da creare oscurità all'interno. Quella notte si verificarono forti terremoti e scosse”. 

Inizia così il resoconto del testimone oculare di uno degli episodi più straordinari di cambiamento climatico mai visti. Fu scritto dal pastore luterano Jon Steingrimsson (1728–1791), nel distretto di Sida, nel sud dell'Islanda. Alle nove di quella mattina, la terra si aprì lungo una fessura vulcanica di 25 chilometri detta Laki o Lakagígar, tra i ghiacciai di Mýrdalsjökull e Vatnajökull, in un'area di faglie che corrono in direzione da sud-ovest a nord-est che costituiscono un prolungamento emerso della dorsale medio-atlantica. All’inizio, l’evento si manifestò violentemente, con esplosioni freatomagmatiche a causa dell'interazione delle acque sotterranee con il magma basaltico ascendente. Dopo pochi giorni, le eruzioni divennero meno esplosive, di carattere stromboliano e successivamente hawaiano, con alti tassi di effusione lavica. per un periodo di otto mesi tra il giugno 1783 e il febbraio 1784, liberando circa 42 miliardi di tonnellate (14 chilometri cubi) di lava basaltica e aerosol solforici e nubi di acido fluoridrico che contaminarono il suolo, provocando la morte di oltre la metà del bestiame islandese e la distruzione della stragrande maggioranza di tutti i raccolti. Si stima che le fontane di lava abbiano raggiunto altezze comprese tra 800 e 1.400 metri. I gas, tra cui circa 8 milioni di tonnellate di fluoro e circa 120 milioni di tonnellate di anidride solforosa, furono trasportati dalla colonna eruttiva convettiva fino ad altezze di circa 15 km, oltre il limite della troposfera. Si stima che circa il 20-25% della popolazione islandese sia morta durante la carestia che fu provocata dalle eruzioni della fessura. Circa l'80% degli ovini, il 50% dei bovini e il 50% dei cavalli morì a causa della fluorosi dentale e della fluorosi scheletrica provocate dal consumo dell'erba contaminata. Fu la più grande calamità nella storia dell'Islanda. 

Jón Steingrimsson non aveva dubbi: l'eruzione era “il castigo del Signore”. La quarta domenica dopo Pentecoste, il 20 luglio 1783, con la lava che avanzava a valle verso la sua chiesa “che tremava e tremava per il cataclisma”, raccolse il suo gregge per il servizio domenicale, come al solito: 

“In quest'ultima settimana, e nelle due precedenti, piovve dal cielo più veleno di quanto le parole possano descrivere: cenere, frammenti di lava, pioggia piena di zolfo e salnitro, il tutto misto a sabbia. I musi, le nari e i piedi del bestiame che pascolava o camminava sull'erba diventavano di un giallo brillante e erano scorticati. Tutta l'acqua è diventata tiepida e di colore azzurro e le frane di ghiaia sono diventate grigie. Tutte le piante della terra sono bruciate, appassite e ingrigite, una dopo l'altra, mentre il fuoco aumenta e si avvicina ai villaggi”. 

"L’alluvione di fuoco", scrive Steingrimsson, "scorreva alla velocità di un grande fiume gonfio di acqua di disgelo in un giorno di primavera". Quando il flusso di lava scorreva nell'acqua o nelle paludi, "le esplosioni erano forti come se fossero stati sparati molti cannoni contemporaneamente". Quando colpiva un ostacolo, come i vecchi campi di lava, grandi getti di roccia fuso erano lanciati in aria, schizzando di nuovo a terra, "come moscerini". 

“Sia io che tutti gli altri nella chiesa non avevamo assolutamente paura”, scrisse. "Nessuno ha mostrato segni di impazienza durante il servizio, che avevo fatto leggermente più lungo del solito." All'uscita, i fedeli scoprirono che due fiumi, bloccati dalla colata lavica, avevano cambiato corso e si erano uniti, bagnando la lava e fermandola a pochi metri dalla porta della chiesa. (Due secoli dopo, gli islandesi hanno creato lo stesso ostacolo con mezzi artificiali per salvare una città minacciata da un'altra eruzione.) "Da quel giorno in poi l'incendio non ha danneggiato in alcun modo la mia parrocchia". Il “miracolo del sermone del fuoco" divenne ben noto anche al di fuori dell’isola. 

Nel giro di pochi giorni, il Laki aveva prodotto un vasto pennacchio di pioggia acida, che incombeva sui cieli dell'Islanda meridionale. Ma i danni subiti dall'Islanda furono solo l'inizio di una scia di distruzione molto più grande, che sarebbe poi arrivata dall'altra parte del mondo. L'emissione di gas diede origine a ciò che da allora è diventata nota come la "nebbia di Laki" in tutta Europa. L'eruzione di Laki e le sue conseguenze causarono un drammatico calo delle temperature globali. Ciò provocò la rovina dei raccolti in Europa e alterò il clima in tutto il mondo. 

Nel normale corso degli eventi, i venti prevalenti avrebbero spinto questo pennacchio velenoso verso nord, verso il Circolo Polare Artico. Ma l'estate del 1783 non era normale. Un’area stabile di alta pressione gravava sull'Europa nord-orientale, trascinando i venti, e la nuvola di Laki, a sud-est, verso la terraferma europea. 

Ciò che accadde dopo può essere ricostruito nei minimi dettagli perché alla fine del Settecento i diari erano di moda tra i ceti medi appena alfabetizzati e la circolazione dei giornali era in aumento anche nei piccoli centri; c'era anche un crescente interesse scientifico per il mondo naturale, con dilettanti istruiti che tenevano note dettagliate dei fenomeni naturali. Da tali registrazioni, si può tracciare il corso della nuvola di Laki letteralmente giorno per giorno (vedi mappa). 

Il 10 giugno, il poeta islandese Sæmundur Magnusson Holm scriveva all’Università di Copenaghen che la caduta di cenere colorava di nero il ponte e le vele delle navi in viaggio verso la Danimarca. Lo stesso giorno, un pastore luterano in Norvegia, Johan Brun, riferì che la cenere caduta aveva seccato l'erba e le foglie a Bergen. La nuvola velenosa si spostò a Praga nel Regno di Boemia entro il 17 giugno, a Berlino entro il 18 giugno, a Parigi entro il 20 giugno. La nebbia era così fitta che le barche rimasero in porto, incapaci di navigare, e il sole era descritto come "colore del sangue". Il matematico boemo Anton Strnad riferì che "la nebbia secca" era salita lungo il fiume Moldava fino a Praga, mentre il matematico svizzero Nicolaus von Beguelin riferì la sua prima apparizione a Berlino il giorno successivo. “Il sole”, scrisse, “era opaco nel suo splendore e colorato come se fosse stato intriso di sangue”. 

Prima del 18 giugno i venti sembravano aver spinto le nuvole a sud e a ovest. Il botanico ed esploratore Robert de Lamanon scrisse da Laon, nel nord della Francia, che "la nebbia era fredda e umida, con il vento proveniente da sud, e si poteva facilmente guardare il sole con un telescopio senza un lente”. De Lamanon disse che la nebbia,"come qui i più vecchi non hanno mai visto prima”, apparve per la prima volta quel giorno a Parigi, Torino e Padova, da dove l’abate naturalista e meteorologo Giuseppe Toaldo scrisse che tutto il nord Italia era coperto dalla nebbia e odorava di zolfo: 

“Ma due fenomeni particolari si presentano da esser memorati, la Nebbia, ed i Fulmini. Nel giorno 18, dopo un temporale della mattina in seguito d’altri, apparve dopo mezzodì il Sole bianco e smorto, per una sottile caligine sparsa nell’alto dell’Atmosfera, la quale nei successivi giorni andò sempre più condensandosi, né si dileguò punto da qualche temporale trammezzo, come quello de’ 26 mattina, che diede tante Saette in tutta la linea de’ monti da un mare all’altro. Dura ancora in questi primi giorni di luglio, anzi sembra farsi più folta, almeno in certe ore. Non toglie la vista del Sole, nè delle Stelle maggiori, se non presso l’Orizzonte. Scorgesi il Sole ad occhio nudo, come se si mirasse coi vetri colorati, e affumicati, tinto di varj colori, secondo la varia densità della Caligine, che lascia passare questa, o quella specie di raggi, generalmente i più forti, i gialli, ed i rossi, parendo quindi un globo infuocato, o color di sangue, e dando occasione alle fantasie riscaldate, e rozze di vedervi figure varie, teste umane, o d’animali come nelle nuvole. Per lo più appariva in alto pallido, e bianco per la scarsezza de’ raggi d’ogni colore trasmessi, o soppressi parzialmente, al basso rosso, non passando che questa specie di raggi più forti per il lungo tratto orizzontale che la luce dovea valicare”. (Osservazioni Meteorologiche del mese di giugno 1783, con un discorsetto sulla Nebbia straordinaria, ed influenza de’ Fulmini nella presente Stagione). 

La prima menzione della nube in Gran Bretagna è del 22 giugno, quando il botanico Henry Bryant scrisse al Norfolk Chronicle che "c'era un'oscurità insolita nell'aria, con calma mortale e rugiada molto abbondante". Gilbert White, un pastore anglicano dell'Hampshire, annotò nei suoi diari del 23 che "i fili di grano in diversi campi sono diventati gialli e sembrano bruciati dal gelo". 

ll 26 giugno, Leonhard Euler, il grande matematico svizzero, riferì di una "nebbia secca" a San Pietroburgo. Entro la fine del mese, la nuvola aveva raggiunto Mosca e Tripoli in Siria, secondo Simeon Pieter van Swinden della Società meteorologica olandese, le cui "Osservazioni sulla nuvola apparse nel 1783" riferiscono che "una nebbia molto densa copriva sia la terra che il mare; il sole si vedeva di rado, e sempre con un colore sanguinante, cosa rara in Siria”. Infine, il 1° luglio, la nebbia apparve a Baghdad e sui monti Altai, secondo il geologo e mineralogista russo Нans Mikael Renovantz, che riferì di gelate fuori stagione in Asia centrale. 

A quel punto, in Europa, la nuvola si era addensata. Dopo la sua iniziale effusione, Laki eruttò nuovamente, più violentemente, l'11 giugno e con ancor maggiore forza il 14. Ferenc Weiss, un meteorologo ungherese, aveva ragione a ipotizzare che "la fitta nebbia veniva continuamente alimentata". 

Quando la nuvola si avvicinò all'Europa occidentale, fu risucchiata a spirale verso la superficie terrestre, producendo una fitta nebbia vicino al livello del suolo. A metà luglio, la “nebbia secca” si era posata sull'Europa come una coperta; doveva rimanere lì per tutta l'estate. 

Spesso la situazione provocava allarme e terrore, e quindi il ricorso alla religione: “Alcuni temono di andare a letto, aspettandosi un terremoto; alcuni affermano che [il sole] non sorge né tramonta dove ha sempre fatto, e affermano con grande sicurezza che il giorno del giudizio è vicino", scrisse il poeta inglese, William Cowper. I parrocchiani vicino a Broué, nel nord della Francia, trascinarono il loro sacerdote fuori dal letto e lo obbligarono a compiere un rito di esorcismo sulla nuvola. Dopo che le piogge ebbero portato un sollievo temporaneo ad Anversa, la Gazette van Antwerpen riferì che si erano tenute preghiere pubbliche per portarne di più. 

L'allarme e l'incomprensione non erano confinati agli analfabeti. Il governo britannico, temendo una epidemia di peste, elaborò piani per chiudere i porti al traffico dal continente. Né le paure popolari erano semplici superstizioni. I registri parrocchiali delle Midlands inglesi rivelano un picco nel numero di morti nei mesi di luglio e agosto 1783, sebbene l'estate sia normalmente il periodo di mortalità più bassa nelle società agricole. Circa 23 mila inglesi in più della media morirono quell'anno, raddoppiando il normale bilancio delle vittime. In Francia, secondo alcune stime, quell'estate morì il 5% della popolazione. Insolitamente, le morti comprendevano giovani uomini e donne che lavoravano nei campi, respirando aria inquinata in un caldo soffocante. 

In generale, però, “i Connoscenti” (termine di Cowper) cercavano spiegazioni razionali per la nebbia, piuttosto che le consolazioni della religione. A Parigi, i meteorologi "desiderosi di fare alcune osservazioni dell'atmosfera, fecero volare una specie di aquilone a grande altezza, dopodiché fu trascinato dentro, coperto di innumerevoli piccoli insetti neri". In un apparente tentativo di placare il panico, l’astronomo francese, Jérome de Lalande, scrisse un articolo in cui affermava che il tempo insolito non era "nient'altro che l'effetto molto naturale di un sole caldo dopo un lungo periodo di pioggia battente" (si sbagliava). Ovunque, uomini istruiti lasciarono descrizioni dettagliate della copertura nuvolosa; dell'aspetto insolito del sole ("ferruginoso" diceva White; "il volto di una calda salamandra" diceva Cowper); e della bruciatura delle foglie e dell'erba e dello stato delle messi e del bestiame. 

In Europa, l'estate del 1783 fu insolitamente calda, la più calda registrata in Inghilterra prima del 1995. White definì la stagione "una stagione straordinaria e portentosa, piena di fenomeni orribili" e si lamentò del numero anomalo di vespe. 

Quel che è più certo è che, in alto nell'atmosfera, i gas vulcanici filtravano parte della radiazione solare anche dopo che la nuvola si era dissipata a livelli più bassi. Questa diffusione doveva avere un impatto maggiore sul clima rispetto alla stessa nuvola estiva. Gli inverni che seguirono l'eruzione del Laki furono tremendamente freddi. 

All'epoca, solo alcune persone sospettavano che la colpa fosse del vulcano. Benjamin Franklin, allora ambasciatore d'America a Parigi, scrisse alla Società Letteraria e Filosofica di Manchester che:

“Durante molti dei mesi estivi dell'anno 1783, quando l'effetto dei raggi solari per riscaldare la terra in queste regioni settentrionali avrebbe dovuto essere maggiore, esisteva una nebbia costante su tutta l'Europa e gran parte del Nord America. Questa nebbia era di natura permanente; era secca, ed i raggi del sole sembravano avere scarso effetto nel dissiparla, come fa facilmente una nebbia umida, che nasce dall'acqua [...] Naturalmente, il loro effetto estivo nel riscaldare la Terra era estremamente diminuito. Quindi la superficie è stata presto congelata. Quindi le prime nevi rimasero su di esso non sciolte e ricevettero continue aggiunte. Quindi l'aria era più fredda e i venti più freddi. Quindi forse l'inverno 1783-1784 fu più rigido di qualsiasi altro che fosse accaduto per molti anni. La causa di questa nebbia universale non è ancora accertata [...] o se sia stata la grande quantità di fumo, che da tempo continuava, a emettere durante l'estate da Hekla in Islanda, [o da un vulcano vicino] che sorse dal mare vicino a quell'isola, il cui fumo potrebbe essere sparso da vari venti, sulla parte settentrionale del mondo”. 

Si sbagliava di pochi chilometri. Secondo i documenti contemporanei, il vulcano Hekla non eruttò nel 1783; la sua precedente eruzione risaliva al 1766. L'eruzione della fessura di Laki avvenne 72 km a est, e il vulcano Grímsvötn stava eruttando a circa 121 km a nord-est. Katla, a soli 50 km a sud-est, era ancora rinomata dopo la sua spettacolare eruzione 28 anni prima nel 1755. 

In media, le temperature in Europa nel 1784 furono di circa 2°C al di sotto della norma della seconda metà del XVIII secolo; e, più vicino all'Islanda, maggiore era l'impatto. La stessa Islanda era quasi 5°C più fredda del normale e vide il periodo di ghiaccio marino più lungo mai registrato intorno all'isola. Berlino e Ginevra, a circa 1.300 miglia di distanza, erano 2°C al di sotto del normale, mentre l'anomalia a Vienna, a 1.700 miglia da Laki, era di soli 1,5°C. Stoccolma e Copenaghen, le città più vicine a poco più di 1.000 miglia di distanza, videro le temperature scendere di oltre 3°C. 

L'inverno 1783-1784 fu molto rigido; il naturalista Gilbert White a Selborne, nello Hampshire, riferì di 28 giorni di gelo continuo. Prima: 

“L'estate dell'anno 1783 fu sorprendente e portentosa, e piena di orribili fenomeni; poiché oltre alle allarmanti meteore e ai tremendi temporali che hanno spaventato e angosciato le diverse contee di questo regno, la peculiare nebbia, obnebbia fumosa, che ha prevalso per molte settimane in quest'isola, e in ogni parte d'Europa, e anche oltre i suoi limiti, era un aspetto più straordinario, a differenza di tutto ciò che è noto nella memoria dell'uomo. Dal mio diario scopro di aver notato questo strano avvenimento dal 23 giugno al 20 luglio compresi, periodo durante il quale il vento variava da ogni trimestre senza alterare l'aria. Il sole, a mezzogiorno, sembrava vuoto come una luna offuscata, e diffondeva una luce ferruginosa color ruggine sul terreno e sui pavimenti delle stanze; ma era particolarmente lurido e color sangue al sorgere e al tramontare. Per tutto il tempo il caldo era così intenso che la carne dei macellai difficilmente poteva essere mangiata il giorno dopo essere stata uccisa; e le mosche sciamavano così nei viottoli e nelle siepi che rendevano i cavalli quasi frenetici e irritanti nel cavalcare. La gente di campagna cominciò a guardare, con superstizioso timore reverenziale, l'aspetto rosso e splendente del sole [...] 

Si stima che l'inverno estremo abbia causato ottomila morti in più nel Regno Unito. Durante il disgelo primaverile, la Germania e l'Europa centrale riportarono gravi danni causati dalle inondazioni.

L'impatto meteorologico di Laki continuò, contribuendo in modo significativo a diversi anni di condizioni meteorologiche estreme in Europa. In Francia, la sequenza di eventi meteorologici estremi includeva un raccolto fallito nel 1785 che causò miseria per i lavoratori rurali, ma anche siccità, inverni ed estati difficili. In molti sostengono che questi eventi contribuirono in modo significativo a un aumento della povertà e della carestia che potrebbe aver indirettamente portato alla Rivoluzione francese nel 1789. 

Oltre l'Europa, l’influenza di Laki sembra aver operato anche su maggiori distanze. Gli effetti di dispersione della luce dei gas vulcanici nell'alta atmosfera ridussero la quantità di energia solare che raggiunge la Terra e interruppero il normale rapporto tra le temperature, sia ai livelli superiore e inferiore dell'atmosfera, sia tra i poli e l'equatore. Queste interruzioni indebolirono le correnti a getto occidentali, alteravano i monsoni e influenzarono il tempo in tutto l'emisfero settentrionale. 

Gli Stati Uniti orientali subirono uno degli inverni più lunghi e freddi, con temperature di quasi 5°C al di sotto della media. George Washington, che aveva appena sciolto il suo esercito vittorioso e si era ritirato a Mount Vernon, si lamentò di essere stato "rinchiuso" lì da neve e ghiaccio tra la Vigilia di Natale e l'inizio di marzo. James Madison scrisse dalla sua casa in Virginia: 

"Abbiamo avuto una stagione più rigida e in particolare una quantità di neve maggiore di quella che si ricorda abbia contraddistinto qualsiasi inverno precedente. Il fiume San Lorenzo gelò per una dozzina di miglia nell'entroterra. A Charleston, nella Carolina del Sud, che al giorno d'oggi si ferma a causa di una leggera spolverata di neve, il porto si è congelato abbastanza da poter continuare a pattinare. La cosa più straordinaria di tutte, i banchi di ghiaccio galleggiano lungo il Mississippi, oltre New Orleans e nel Golfo del Messico”. 

Gli Stati Uniti orientali si ripresero abbastanza rapidamente, ma i luoghi più lontani non furono così fortunati. Il Giappone subì una delle tre peggiori carestie della sua storia nel 1783-86, quando un freddo eccezionale distrusse il raccolto del riso e morì ben un milione di persone. In Giappone questa carestia è solitamente attribuita a un'altra eruzione vulcanica, quella del Monte Asama, ma il suo impatto è stato piccolo rispetto a quello di Laki. 

Le prove degli anelli di accrescimento degli alberi dagli Urali, dalla penisola di Yamal in Siberia e Alaska suggeriscono tutte che le aree settentrionali vissero la loro estate più fredda da 400 a 500 anni. La storia orale della tribù Kauwerak dell'Alaska nord-occidentale chiama il 1783 "l'anno in cui l'estate non venne"; la tribù fu quasi spazzata via. 

A causa dell'interruzione dei monsoni, le precipitazioni nel bacino del Nilo diminuirono di quasi un quinto e in quello del Niger di oltre un decimo. Nei suoi “Viaggi attraverso la Siria e l'Egitto”, il conte Constantine Volney, orientalista francese, scrisse che “la piena [del Nilo] del 1783 non fu sufficiente, gran parte delle terre, quindi, non poteva essere seminata per mancanza di irrigazione. Nel 1784, il Nilo di nuovo non raggiunse un'altezza favorevole e la carenza divenne ancor più drammatica. Poco dopo la fine di novembre, la carestia portò via al Cairo quasi tante vite quante la peste”. Nel gennaio 1785, scriveva, un sesto della popolazione egiziana era morto o era fuggito. 

In Europa, l'eruzione del Laki non lasciò un segno indelebile. Nel giro di pochi anni, le condizioni meteorologiche tornarono alla normalità e gli europei dimenticarono la straordinaria "nebbia secca". Ma in retrospettiva, l'eruzione può essere vista per esemplificare alcune verità sul cambiamento climatico. 

I gas inquinanti possono modificare molto le temperature globali (in questo caso raffreddando, non riscaldando). I gas vulcanici possono fare tanto danno quanto qualsiasi attività umana. Ma la nuvola velenosa era solo una parte della storia. Anche i modelli meteorologici sono importanti. Anticicloni stabili hanno portato il gas sulla Terra in Europa e le correnti stratosferiche lo hanno poi diffuso su un terzo del globo. E le connessioni tra inquinamento e condizioni meteorologiche sono complesse e imprevedibili: le persone all'epoca capivano il legame tra il vulcano e la nebbia, ma non il collegamento con gli eventi dall'altra parte del globo. Le società furono colpite in modo molto diverso: l'impatto fu modesto nella maggior parte dell'Europa, ma devastante in Egitto, Giappone e Alaska. Infine, le persone reagirono alle perturbazioni ambientali in modi che furono essi stessi dirompenti. Viviamo in un sistema complesso e vulnerabile.. 

Mentre gli islandesi lottavano per tornare alla normalità nell'estate del 1785, il sovrintendente del paese ordinò che i poveri dei distretti vicini fossero trasferiti nell'area di Steingrimsson, sebbene non ci fosse cibo. In preda alla disperazione, disse, 

“abbiamo tenuto consiglio e abbiamo deciso di dirigerci a est verso le spiagge. Un uomo solo che era lì davanti a noi, un contadino di Stapafell chiamato Eirikur, quel giorno aveva ucciso a bastonate 70 foche adulte e 120 cuccioli sulle spiagge. Ho celebrato un servizio a Kalfafell nel bel tempo che abbiamo vissuto durante quel periodo, in cui tutti noi abbiamo ringraziato volentieri Dio per la Sua misericordia nel provvedere così riccamente per noi in questa terra arida e nel rimuovere così piacevolmente tutta la carestia e la morte che altrimenti attendevano”. 

L'eruzione di Laki dimostra che le eruzioni basaltiche a bassa energia, di grande volume e di lunga durata possono avere impatti climatici maggiori delle eruzioni esplosive ricche di silice di grande volume. Il contenuto di zolfo dei magmi basaltici è 10-100 volte superiore a quello dei magmi ricchi di silice.

Cent’anni di scienza e filosofia della vita

 

La vita è spesso definita in base a un elenco di proprietà che distinguono i sistemi viventi da quelli non viventi. Sebbene vi sia una certa sovrapposizione, questi elenchi sono spesso diversi, a seconda degli interessi degli autori. Edward Trifonov ha raccolto nel 2011 più di 120 definizioni di vita, cercando un denominatore comune, ma questo approccio non è sembrato scientifico a molti: ogni tentativo di definizione è legato a una teoria da cui deriva il suo significato e non può essere ottenuto da pratiche combinatorie. 

 

Gli esseri viventi condividono una serie di proprietà che non sono presenti contemporaneamente nella materia inanimata, sebbene si possano trovare esempi di materia che esibisce l'una o l’altra, ma mai insieme. Le entità viventi metabolizzano, cioè ricavano energia chimica dalla degradazione di sostanze nutritive ricche di energia, dall’ambiente o dall’energia solare; convertono le molecole nutritive nei precursori di base delle macromolecole cellulari; utilizzano questi precursori per formare altre sostanze organiche con diversa natura e funzioni; formano e degradano biomolecole necessarie a funzioni specializzate delle cellule. 

Inoltre, crescono, si riproducono, interagiscono con il loro ambiente, hanno strutture organizzate complesse, variabilità ereditabile e hanno discendenze che possono evolversi nel tempo, producendo strutture funzionali nuove che forniscono una maggiore capacità di adattamento in ambienti mutevoli. La riproduzione coinvolge non solo la replicazione degli acidi nucleici che trasportano l'informazione genetica, ma anche la costruzione epigenetica dell'organismo attraverso meccanismi di metilazione di acidi nucleici e proteine che non coinvolgono il genotipo. 

Ciò che è vivo ha strutture organizzate e complesse che svolgono queste funzioni, oltre a percepire e rispondere agli stati interni e all'ambiente esterno e impegnarsi nel movimento all'interno di quell'ambiente. Va ricordato che i fenomeni evolutivi sono un aspetto inestricabile dei sistemi viventi; ogni tentativo di definire la vita in assenza di questa prospettiva diacronica è vano. 

 

La scuola inglese

 

Il dibattito moderno sul rapporto tra materia e vita si sviluppò durante il periodo in cui i biochimici stavano cercando di definire il loro campo come una disciplina separata dalla chimica o dalla fisiologia, intorno al 1930.

 

Lo scienziato e divulgatore britannico John B. S. Haldane in The Sciences and Philosophy (1929) si oppose alla riduzione dei fenomeni biologici a spiegazioni meccanicistiche, poiché vedeva la struttura degli organismi biologici e la loro azione diversi da ciò che si vedeva nei sistemi fisici. Le leggi della chimica e della fisica non erano abbastanza solide per spiegare la biologia. “È la vita che stiamo studiando in biologia, e non fenomeni che possono essere rappresentati da concezioni causali della fisica e della chimica”.

 

Il biologo sperimentale e statistico medico Lancelot Hogben, nel libro The Nature of Living Matter (1930), lamentava il disinteresse di molti biologi del suo tempo per il ruolo dell’ambiente nello sviluppo degli organismi e sosteneva una visione riduzionista. Per Hogben, la natura della scienza è che le sue risposte sono sempre incomplete ed essa non ha gli stessi obiettivi della filosofia. Hogben non vedeva la necessità di abbandonare la metodologia riduzionista che la biochimica stava sviluppando. 

 

Per Joseph H. Woodger (Biological Principles: A Critical Study, 1929) la risoluzione doveva giungere dal riconoscimento dell'importanza primaria dell'organizzazione biologica e dei suoi livelli: “per cellula quindi intendo un certo tipo di organizzazione biologica, non un'entità concreta”. Woodger esortava ad abbandonare l'uso della parola "vita" nel discorso scientifico sulla base del fatto che "organismo vivente" era ciò che doveva essere spiegato. Per Woodger la domanda sul come è nata la vita è al di fuori della scienza.

 

Forse il luogo in cui il problema della natura della vita venne affrontato con maggiore insistenza fu il Dipartimento di Biochimica dell'Università di Cambridge. Durante la prima metà del ventesimo secolo, sotto la guida del biochimico Sir Frederick Gowland Hopkins, il dipartimento stabilì gran parte del quadro concettuale e della metodologia, oltre a formare molti dei più noti esponenti del settore. Hopkins credeva che, sebbene gli esseri viventi non disubbidiscano a nessuna legge fisica o chimica, essi le sostanziano in modi che richiedono la comprensione dei fenomeni biologici, dei vincoli e dell'organizzazione funzionale.

Nel suo importante discorso alla British Association for the Advancement of Science tenuto nel 1913, Hopkins respinse sia il riduzionismo dei chimici organici che cercavano di dedurre in vitro ciò che doveva accadere in vivo, sia il cripto-vitalismo di molti fisiologi che osservavano il protoplasma delle cellule viventi come vivo in sé stesso e irriducibile all'analisi chimica. Ciò che Hopkins offriva invece era una visione della cellula come una macchina chimica, obbediente alle leggi della termodinamica e della chimica fisica in generale, ma con strutture e funzioni molecolari organizzate. La cellula vivente “non è un grumo di materia composto da un gruppo di molecole simili, ma un sistema altamente differenziato: la cellula, nella moderna concezione della chimica fisica, è un sistema di fasi coesistenti di diversa natura”. Capire come si era realizzata l'organizzazione era tanto importante quanto sapere come si erano verificate le reazioni chimiche. Per Hopkins la vita è “una proprietà della cellula nel suo insieme, perché dipende dall'organizzazione dei processi”. Hopkins era influenzato dalla filosofia di Alfred North Whitehead sviluppata in Process and reality (1929), che sosteneva che la realtà consiste di processi piuttosto che di oggetti materiali, e che i processi sono meglio definiti dalle loro relazioni con altri processi, rifiutando così la teoria secondo cui la realtà è fondamentalmente costituita da pezzi di materia che esistono indipendentemente l'uno dall'altro.

 

Un membro del dipartimento di Cambridge, il biochimico, storico della scienza e più tardi grande sinologo Joseph Needham, si impegnò attivamente nel divulgare le idee di Hopkins nella comunità intellettuale scrivendo della base filosofica della biochimica in Science, Religion and Reality (1925). Needham seguì Hopkins nell'affermare che la questione cruciale non era più il rapporto tra sostanza vivente e non vivente, ma anche tra mente e corpo, e la biochimica doveva affidare alla filosofia e alle allora nascenti neuroscienze quest'ultima questione, affinché potesse concentrarsi sul conoscere la materia vivente. Un altro membro del dipartimento di biochimica, Norman Pirie, nel 1937 argomentò che essa non poteva essere adeguatamente definita da un elenco di qualità e nemmeno di processi, poiché la vita "non può essere definita in termini di una variabile". Per il programma del gruppo di Hopkins c’era la sfida di capire come leggi fisiche e chimiche piuttosto semplici possano produrre la complessità dei sistemi viventi.

 

Durante gli anni '30 un gruppo informale, noto come Biotheoretical Gathering, si riuniva a Cambridge e comprendeva diversi membri del dipartimento di biochimica e un certo numero di altri scienziati di Cambridge e filosofi. Questo gruppo aveva l'obiettivo di costruire una biologia teorica e filosofica transdisciplinare, che aiutasse a gettare le basi per l’affermazione della biologia molecolare. Il programma di ricerca di Hopkins era ben consolidato e fu collegato al lavoro del Biotheoretical Gathering, influenzando John B. S. Haldane, che diede importanti contributi alla teoria degli enzimi e alla creazione della moderna sintesi evolutiva, il neodarwinismo. Haldane avrebbe svolto un ruolo importante nello spostare la preoccupazione dalla natura della vita alla sua origine come soggetto di studio scientifico. Haldane sospettava, insieme a Pirie, che una definizione di vita pienamente soddisfacente fosse impossibile, ma affermava che la definizione materiale era un obiettivo ragionevole per la scienza. Vedeva la vita come “un modello di processi chimici. Questo modello ha proprietà speciali. Genera uno schema simile, come fa una fiamma, ma si regola come una fiamma non fa”. L'uso della metafora della fiamma per l'attività metabolica cellulare implicava un processo di non equilibrio in un sistema aperto in grado di riprodursi, ma anche, al limite della metafora, di autoregolazione. In ciò, Haldane rifletteva la preoccupazione di capire come la materia e le leggi fisiche potessero portare a fenomeni biologici.

 

Cos'è la vita? di Schrödinger

 

Nel 1943 il grande fisico Erwin Schrödinger (sì, quello dell'equazione della funzione d'onda e del paradosso del gatto) tenne una serie di conferenze al Dublin Institute for Advanced Studies, che furono pubblicate come What is Life? nel 1944. Questo piccolo libro ebbe un grande impatto sullo sviluppo della biologia del ventesimo secolo, specialmente sui fondatori della biologia molecolare. Schrödinger si chiedeva come fosse possibile che ci fosse un ordine duraturo nelle molecole responsabile dell'ereditarietà, quando era ben noto che gli insiemi statistici di molecole diventavano rapidamente disordinati (con un aumento dell'entropia come previsto dalla seconda legge della termodinamica). Il problema dell'ereditarietà fu quindi riformulato a livello molecolare con la domanda “Come l'ordine può dar luogo all'ordine?” L'altro argomento principale che interessava Schrödinger era la termodinamica degli esseri viventi in generale, ovvero “Come possono generare ordine dal disordine attraverso il loro metabolismo?” 

 

Fu la risposta alla prima domanda che catturò l'attenzione dei fondatori della nuova biologia. Schrödinger sosteneva che il materiale molecolare doveva essere un solido "aperiodico" che aveva incorporato nella sua struttura un "codice in miniatura". Le idee di “'cristallo aperiodico” e di “codice” non erano in realtà originali (il DNA era stato scoperto dallo svizzero Friedrich Miescher nel 1869, ma il suo ruolo nella riproduzione e la forma elicoidale erano ancora sconosciuti), ma insistevano sull'ipotesi di una logica molecolare della vita. Ciò voleva dire che la struttura degli atomi che comprendono la molecola dell’eredità non possedeva un singolo ordine periodico ripetitivo, ma avrebbe avuto piuttosto un ordine di livello superiore a causa della struttura delle sue subunità molecolari; era questo ordine di livello superiore, ma aperiodico, che avrebbe contenuto le informazioni codificate dell'ereditarietà. 

 

Nel 1952 l'esperimento di Alfred D. Hershey e Martha Chase provò definitivamente che il materiale genetico è costituito da DNA e non da proteine. Con la scoperta nel 1953 della struttura a doppia elica del DNA da parte di James D. Watson e Francis H.C. Crick, la specificità biologica fu ricondotta alla sequenza definita e unica dei nucleotidi che trasporta quella che da quel momento viene chiamata l'informazione genetica. 'Specificità' e 'informazione' vennero a coincidere e nel 1958 Crick affermava che "la specificità di un pezzo di acido nucleico è espressa solamente dalla sequenza delle sue basi, e [che tale] sequenza è un codice (semplice) per la sequenza di amminoacidi di una particolare proteina"; quindi "informazione significa determinazione precisa della sequenza, sia delle basi nell'acido nucleico sia dei residui amminoacidici della proteina".  Nello stesso anno, Crick definiva il “dogma centrale” della biologia molecolare, secondo cui il flusso dell'informazione genetica è monodirezionale: parte dagli acidi nucleici per arrivare alle proteine, senza considerare un percorso inverso.

 

La struttura a doppia elica del DNA proposta da Watson e Crick spiegava in che modo si replica il materiale ereditario, cioè come si trasmettono caratteristiche geneticamente determinate da una cellula all'altra e da una generazione all'altra. Inoltre, consentiva di ipotizzare e quindi stabilire che la sequenza delle basi del DNA contiene le informazioni, scritte in un codice particolare, per la sintesi delle proteine, e quindi per il funzionamento delle cellule di cui sono costituiti i tessuti e gli organismi. Gli studi sul codice genetico e la sintesi delle proteine trasformarono i fondamenti della biologia tra il 1955 e il 1965. La duplicazione del DNA implicava che potevano essere copiati anche i cambiamenti, dovuti a mutazioni spontanee o ad altri meccanismi che possono introdurre modificazioni nelle sequenze delle basi e quindi nelle istruzioni genetiche. Le mutazioni, come per esempio la sostituzione di una base con una diversa, possono determinare la creazione di nuove proteine, spesso non in grado di svolgere la normale funzione, minacciando la sopravvivenza dell'organismo. In alcuni rari casi, però, le nuove proteine potranno avere acquisito una caratteristica innovativa in grado di contribuire alla sopravvivenza e alla riproduzione dell'organismo. In pratica, la nuova visione molecolare della vita confermava il quadro esplicativo proposto dalla teoria sintetica dell'evoluzione.

 

La delucidazione della struttura del DNA e la maggior comprensione della genetica molecolare eclissò l'altra parte dell'argomentazione di Schrödinger, cioè che l'aspetto più importante del metabolismo è che esso rappresenta il modo della cellula di affrontare l'entropia che non può fare a meno di produrre mentre costruisce il suo ordine interno, ciò che Schrödinger definì "negentropia". Egli notò che la cellula deve mantenersi in uno stato lontano dall'equilibrio poiché l'equilibrio termodinamico è la definizione stessa di morte. Creando ordine e organizzazione all'interno di un sistema vivente (cellule, organismi o ecosistemi), le attività metaboliche devono produrre un maggiore disordine nell'ambiente, in modo che la seconda legge non venga violata. Legò le due nozioni, di ordine dall'ordine e ordine dal disordine, affermando che "il dono sorprendente di un organismo di concentrare un “flusso di ordine” verso se stesso e sfuggire così al decadimento nel caos atomico - di “bere ordine” da un ambiente adatto — sembra essere collegato alla presenza di “solidi aperiodici”, le molecole cromosomiche, che rappresentano senza dubbio il più alto grado di associazione atomica ben ordinata che conosciamo (molto più alto del normale cristallo periodico) in virtù del ruolo individuale che ogni atomo e ogni radicale sta giocando”. 

 

L’ordine che crea l’ordine

 

L'impatto del piccolo volume di Schrödinger su una generazione di fisici e chimici che furono attratti dalla biologia e che fondarono la biologia molecolare fu duraturo. La conoscenza delle basi proteiche e degli acidi nucleici dei sistemi viventi continua ad essere ottenuta a un ritmo accelerato, con il sequenziamento del genoma umano come punto di riferimento importante lungo il percorso che ha portato all’ingegneria genetica (tecnologia del DNA ricombinante).

 

In Il gene egoista (1976, 1989), l’etologo, biologo e divulgatore Richard Dawkins identificò nel gene, anziché nell'organismo individuale, il soggetto principale della selezione naturale che conduce il processo evolutivo. Dawkins, affermava che: “L'unità fondamentale della selezione, e quindi dell'egoismo, non è né la specie né il gruppo e neppure, in senso stretto, l'individuo, ma il gene, l'unità dell'ereditarietà”. Nel descrivere i geni come egoisti, l'autore non intendeva (come è inequivocabilmente dichiarato nel libro) implicare che sono guidati da motivi o volontà, ma semplicemente che i loro effetti possono essere accuratamente descritti come se lo fossero. Il mondo è diviso in replicatori, molecole stabili che, a differenza delle altre, hanno la capacità di replicarsi, che sono visti come il livello fondamentale di azione per la selezione naturale, e interattori, le molecole e le strutture codificate dai replicatori. Questi replicatori si diffusero nel “brodo primordiale”, popolando il mare. Il processo di replicazione non è però perfettamente fedele, in alcuni casi si creano delle copie sbagliate. L'errore di copiatura ha giocato un ruolo fondamentale nell'evoluzione della vita, poiché permise la propagazione di molecole diverse tra loro, alcune delle quali riuscivano a replicarsi meglio. La competizione fra queste molecole e le avversità ambientali selezionavano i replicatori più adatti, i quali perfezionarono le loro tecniche di propagazione. Alcuni di essi, ipotizzava Dawkins, potrebbero essersi evoluti in modo da potersi "nutrire" di altri replicatori, altri ancora potrebbero aver costruito una sorta di scudo di protezione dagli agenti esterni, dando vita alle prime forme di cellule primordiali. I replicatori di oggi sono i geni all'interno degli organismi viventi. In effetti, Dawkins relegava gli organismi allo stato di veicoli genici, o macchine di sopravvivenza.

 

Le idee di Dawkins suscitarono una reazione a quella che venne percepita come un'eccessiva enfasi sulla replicazione degli acidi nucleici. In particolare, i teorici dei sistemi di sviluppo hanno sostenuto un pluralismo causale nella biologia dello sviluppo e dell'evoluzione. La posizione di Dawkins fu fortemente contestata dagli americani Niles Eldredge, paleontologo, e Stephen Jay Gould, biologo, paleontologo e storico della scienza, estensori della teoria degli equilibri punteggiati. Tale teoria sostiene che i cambiamenti evolutivi avvengono in periodi di tempo relativamente brevi (su scala geologica) sotto l'impulso di forze selettive ambientali; questi periodi di variazione evolutiva sarebbero intervallati da lunghi periodi di stabilità. L'accesa e prolungata polemica di Gould contro Dawkins nasceva dalla sua opposizione al determinismo sotteso al suo pensiero, a favore dell'indeterminismo che, secondo Gould sta alla base della maggior parte dei processi biologici innovativi. Nella visione di Gould, come peraltro in quella già del francese Jacques Monod e di tutti i biologi evoluzionisti, il caso (serie di cause sconnesse o causalità intricata) produce il nuovo, mentre la necessità, attraverso la selezione naturale che opera in base a causalità lineare, conserva l'adatto ed elimina l'inadatto.  

 

Un altro oppositore di Dawkins fu il genetista Richard Lewontin, il quale sosteneva che, mentre il darwinismo tradizionale ha descritto l'organismo come soggetto passivo di influenze ambientali, sarebbe più corretto descrivere l'organismo come costruttore attivo del suo ambiente. Le nicchie ecologiche non sono ricettacoli precostituiti in cui gli organismi vengono inseriti, ma sono definite e create dagli organismi stessi. Il rapporto organismo-ambiente è dunque reciproco e dialettico. Lewontin è stato un critico tenace di alcuni temi del neodarwinismo; in particolare ha criticato coloro che, come anche Dawkins, tentavano di spiegare i comportamenti e le strutture sociali degli animali in termini di vantaggio o di strategia evoluzionistici; questo indirizzo di studio, secondo Lewontin, può essere considerato come una forma di determinismo genetico.

 

Il disordine che crea l’ordine

 

Meno noto è l'oltre mezzo secolo di lavoro ispirato dall'altro pilastro del discorso di Schrödinger, cioè come gli organismi ottengono ordine dal disordine attraverso la termodinamica di sistemi aperti lontani dall'equilibrio. Tra i primi studiosi di tale termodinamica di non equilibrio spicca il chimico e fisico Ilya Prigogine, noto soprattutto per la sua definizione di strutture dissipative e il loro ruolo nei sistemi termodinamici lontani dall'equilibrio, una scoperta che gli è valsa il Premio Nobel per la Chimica nel 1977. Una struttura dissipativa è un sistema termodinamicamente aperto che opera in uno stato lontano dall'equilibrio termodinamico, scambiando con l'ambiente energia, materia e/o entropia. I sistemi dissipativi sono caratterizzati dalla formazione spontanea di anisotropia, ossia di strutture ordinate e complesse, a volte caotiche. Questi sistemi, quando attraversati da flussi crescenti di energia, materia e informazione, possono anche evolvere e, passando attraverso fasi di instabilità, aumentare la complessità della propria struttura (ovvero l'ordine) diminuendo la propria entropia. In sintesi, Ilya Prigogine ha scoperto che l'importazione e la dissipazione di energia nei sistemi chimici potrebbe risultare nell'emergenza di nuove strutture (quindi strutture dissipative) dovute all'auto-organizzazione interna. In natura esistono organismi viventi in grado di auto-organizzarsi diminuendo la propria entropia a discapito dell'ambiente, vincolati a un maggior o minor disordine entropico. A partire da queste considerazioni, Prigogine e altri studiosi hanno cominciato a gettare un ponte tra la fisica, la chimica, l'ecologia e le scienze sociali, per studiare tali settori non separatamente, ma come sistemi tra loro interagenti. Per questa ragione Prigogine è considerato uno dei pionieri della scienza della complessità.

 

Il biofisico americano Harold Morowitz affrontò esplicitamente la questione del flusso energetico e della produzione dell'organizzazione biologica. L'ordine interno può essere prodotto da gradienti di flussi di materia/energia attraverso i sistemi viventi. Le strutture così prodotte aiutano non solo ad assorbire più energia attraverso il sistema, ad allungare il suo tempo di ritenzione nel sistema, ma anche a dissipare l'energia degradata nell'ambiente, pagando così il "debito di entropia" di Schrödinger. I sistemi viventi sono quindi visti come un esempio di un fenomeno più generale di strutture dissipative. “Una struttura dissipativa si rinnova continuamente e mantiene un particolare regime dinamico, una struttura spazio-temporale globalmente stabile”. Naturalmente, se si verificano fenomeni di auto-organizzazione dipende dalle effettive condizioni specifiche (iniziali e al limite) nonché dalle relazioni tra i componenti.

 

Considerare la cellula come una “struttura dissipativa” termodinamica non era una riduzione della cellula alla fisica, come sottolineò il fisico, biologo molecolare e storico della scienza britannico John Desmond Bernal, ma piuttosto implicava una fisica della "complessità organizzata" (in contrasto con l'ordine semplice o "complessità disorganizzata"). Lo sviluppo di questa “nuova” fisica dei sistemi aperti e delle strutture dissipative che sorgono in essi fu il compimento dello sviluppo che Schrödinger aveva previsto. Le strutture dissipative nei sistemi fisici, chimici e biologici sono fenomeni spiegati dalla termodinamica del non equilibrio. I modelli spazio-temporali emergenti e auto-organizzati sono visti anche nei sistemi biologici.

 

In effetti, i fenomeni di auto-organizzazione pervadono la biologia. Tali fenomeni sono visti non solo nelle cellule e negli organismi, ma anche negli ecosistemi, il che rafforza l'idea che sia necessaria una prospettiva sistemica più ampia come parte della nuova fisica. Importanti per tali fenomeni sono le dinamiche delle interazioni non lineari (dove le risposte di un sistema possono essere molto più grandi dello stimolo) e dei cicli autocatalitici (sequenze di reazioni chiuse su sé stesse e in cui è presente una maggiore quantità di uno o più materiali di partenza). realizzati attraverso i processi. Dato che i catalizzatori nei sistemi biologici sono codificati nei geni del DNA, un punto da cui iniziare a definire la vita è considerare i sistemi viventi come entità cicliche informate e autocatalitiche che si sviluppano ed evolvono sotto i doppi dettami della seconda legge della termodinamica e della selezione. Un tale approccio collega in modo non riduttivo i fenomeni dei sistemi viventi con le leggi fondamentali della fisica e della chimica. Il biologo americano Robert Rosen sosteneva che la complessità non è la vita in sé, ma ciò che definiva "l'habitat della vita": “L'organizzazione coinvolge intrinsecamente le funzioni e le loro interrelazioni”.

 

Origine (emergenza) della vita

 

Uno dei fenomeni emergenti più importanti è quello dell'origine della vita. Il biologo cellulare Franklin Harold lo ha definito come il problema scientifico più importante che oggi abbiamo di fronte. Il filosofo della scienza britannico Michael Ruse ha affermato che è essenziale inquadrare la ricerca sull'origine della vita nel darwinismo, poiché è una condizione necessaria per una definizione della vita scientificamente e filosoficamente adeguata, mentre  Robert Rosen ha sostenuto che la ragione per cui alla domanda "cos'è la vita?" è così difficile rispondere è che vogliamo in realtà sapere molto di più di quello che è, vogliamo sapere perché è: "Ci stiamo davvero chiedendo, in termini fisici, perché uno specifico sistema materiale è un organismo e non qualcos'altro". Per rispondere a questa domanda del perché dobbiamo capire come potrebbe essere sorta la vita, continuando un filone di ricerca che ha attraversato gran parte del ventesimo secolo.

 

Durante gli anni '20 del Novecento, Alexander Oparin e John B. S. Haldane hanno proposto indipendentemente le prime ipotesi moderne su come la vita potrebbe aver avuto origine sulla Terra. I presupposti chiave erano che le condizioni geofisiche sulla terra primitiva erano molto diverse da quelle presenti, e, cosa più importante, che non ci sarebbe stato ossigeno molecolare nell'atmosfera (l'ossigeno si è sviluppato molto più tardi con la comparsa di organismi fotosintetici). In questa atmosfera chimicamente riducente si sarebbe sviluppato un “brodo” di molecole organiche sempre più complesse, da cui potrebbero essere nati i precursori dei sistemi viventi. In effetti, questo tipo di approccio può essere definito una visione incentrata sul metabolismo.

 

Un momento importante fu la dimostrazione che alcuni amminoacidi potrebbero essere stati prodotti dall'azione di una scarica elettrica attraverso una miscela di gas ritenuti presenti nell'atmosfera primitiva. Si tratta del famoso esperimento di Stanley Miller e Harold Urey del 1953, che fu tuttavia contestato perché non dava conto del fatto che gli amminoacidi trovati costituivano una miscela di enantiomeri levogiri e destrogiri, mentre quelli delle proteine viventi sono solamente levogiri. L’esperienza fu in ogni caso considerata un altro possibile punto di partenza per lo sviluppo di sostanze costitutive degli esseri viventi, ovvero le proteine, che sono polimeri di amminoacidi formate in condizioni di alta temperatura. Questa visione di “prima le proteine” suggeriva che la chimica che porta alla vita potrebbe essersi verificata in un ambiente isolato, con una debole attività catalitica, che avrebbe facilitato la produzione degli altri componenti molecolari necessari.

 

Con la comprensione della struttura del DNA, l'attenzione si è spostata verso gli acidi nucleici, che potrebbero fungere da modelli per la propria replicazione. Sebbene Dawkins pensasse che un acido nucleico, formato per caso, sarebbe stato l'inizio della vita poiché si sarebbe "auto replicato", molti approcci per arrivare agli acidi nucleici implicano un ruolo per certe molecole abiotiche minerali di contribuire a formare strutture che fungono da modelli di ordinamento e persino come catalizzatori per la loro formazione. 

 

Gli sviluppi degli studi biochimici, genetico-molecolari e cellulari hanno confermato il ruolo fondamentale del DNA come macromolecola che registra e trasmette le informazioni specifiche, ma hanno anche mostrato che la vita non coincide con l'informazione contenuta nelle sequenze del DNA. La scoperta che l'RNA può svolgere funzioni catalitiche ha dimostrato che l'informazione genetica e il codice genetico sono nati successivamente nel mondo vivente, ossia costituiscono un modo “trovato” per riprodurre più efficacemente l'organizzazione biologica. Prima che il DNA diventasse la molecola che porta l'informazione genetica esisteva il mondo dell'RNA, che racchiudeva in sé entrambe le funzioni, di memoria e di catalizzatore di reazioni chimiche, che successivamente si sarebbero separate.

 

Gli acidi nucleici, d’altra parte, non devono le loro proprietà genetiche al fatto di essere polimeri o di potersi duplicare, bensì alla trama di relazioni tra le loro proprietà e determinate funzioni intracellulari che consente la riproduzione di queste funzioni. Anche per quanto riguarda i geni, è entrata progressivamente in crisi la visione tradizionale, che associava univocamente un gene a una data sequenza nucleotidica e quindi a una data funzione: molti geni ritenuti essenziali possono essere inattivati senza conseguenze, mentre per altri è possibile trovare nuove funzioni. Ciò non significa che il DNA conti poco, ma soltanto che il suo ruolo va compreso in un contesto evolutivo e funzionale.

 

Una visione alternativa, congeniale ad un approccio termodinamico e sistemico sottolinea la necessità della presenza dei principali fattori che distinguono le cellule dalle non cellule: metabolismo tramite cicli autocatalitici di polimeri catalitici, replicazione e un involucro fisico all'interno di una barriera chimica, come quella fornita dalla membrana cellulare. Questo potrebbe essere definito un approccio “prima la proto-cellula”. I vincoli chimici e le tendenze auto-organizzanti dei sistemi chimici complessi sarebbero stati critici nel determinare le proprietà dei primi esseri viventi. Con l'emergere delle prime entità che potrebbero essere chiamate viventi sarebbe nata la selezione biologica o naturale, in cui la casualità gioca un ruolo molto maggiore.