Il mistero della vita
Fin dall’antichità gli studiosi hanno cercato di capire che cosa renda “vivi” un albero, una formica,
un cane, un uomo, facendoli distinguere dagli esseri inanimati.
Sono emersi due modi di pensare opposti riguardo a questa questione: da una parte coloro che
credevano che gli esseri viventi fossero delle macchine molto complesse, dall’altra coloro che
sostenevano che i viventi possedessero una “forza vitale”, di natura non materiale, che li distingueva
dagli esseri inanimati. Per questo, secondo questa corrente di pensiero, era ritenuto impossibile
produrre artificialmente sostanze organiche (cioè quelle che costituiscono gli esseri viventi)
partendo da sostanze inorganiche.
Effettivamente, se si cerca di stabilire con esattezza in che cosa consista la differenza tra esseri
viventi e non viventi, ci si accorge che la questione non è di facile soluzione. Non è ad esempio il
movimento un fenomeno tipico solo dei viventi (pensate all’acqua o al fuoco), né la sensibilità, cioè
la capacità di reagire a stimoli esterni (si pensi alla pellicola fotografica), né la possibilità di
scambiare sostanze con l’ambiente circostante (anche un oggetto che brucia assorbe ossigeno
dall’atmosfera).
Alcuni biologi hanno proposto allora di definire la vita come tutto ciò che ha la capacità di
riprodursi, generando individui simili ai genitori, anche se non identici. Questa capacità è davvero
esclusiva degli esseri viventi: essi sono in grado di dare vita a “figli” che rassomigliano a loro stessi,
senza però essere mai la loro “copia” fedele: di generazione in generazione i viventi subiscono
delle modifiche, che possono sembrare insignificanti, ma che, nei millenni, hanno prodotto (e
continuano a produrre) il fenomeno dell’evoluzione.
Oggi sappiamo che materia vivente e materia non vivente sono fatte con le stesse sostanze, ma la
prima ha una struttura molto più complessa dell’altra.
Già nel 1665 l’inglese Robert Hooke, osservando al microscopio un pezzo di sughero, notò che
esso era costituito da tante piccole cavità, o cellette, che egli chiamò cellule. Fu però solo dopo circa
altri 200 anni, intorno al 1840, che due biologi tedeschi, Schwann e Schleiden, svilupparono la
cosiddetta ”teoria cellulare”, segnando una svolta decisiva nella storia della biologia. Questa teoria
affermava che tutti gli organismi animali e vegetali sono composti da cellule. Inoltre ogni cellula
può essere generata soltanto da altre cellule.
La cellula è dunque la più piccola unità di materia vivente. Alcuni esseri sono costituiti da una sola
cellula, che è in grado da sola di fare tutte le funzioni necessarie alla vita e di riprodursi: questi sono
gli organismi unicellulari.
Altri esseri viventi (ad esempio l’uomo) sono costituiti da moltissime cellule e sono per tanto detti
organismi pluricellulari. In questi le cellule collaborano alla vita dell’individuo e dipendono le une
dalle altre.
Le caratteristiche della cellula
Le cellule differiscono molto tra di loro sia per forma che per dimensione e struttura.
Esistono cellule molto grandi e altre molto più piccole.
Le uova degli uccelli, ad esempio, è grande (pensate a un uovo di struzzo!) e di forma tondeggiante;
l’uovo umano è invece quasi invisibile a occhio nudo: misura circa un decimo di millimetro.
La maggior parte delle cellule che costituiscono un organismo pluricellulare hanno dimensioni
ancora più ridotte e spesso forme irregolari.
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Un importante essere unicellulare è il batterio che misura solo qualche decimillesimo di millimetro!
Per quanto riguarda la struttura ogni cellula è costituita da tre parti fondamentali:
la membrana cellulare (o membrana plasmatica): un sottile rivestimento che avvolge la cellula
e compie importanti funzioni: si comporta infatti come uno speciale setaccio, che lascia entrare
nella cellula le sostanze nutritive e uscire quelle di rifiuto.
Il citoplasma: un materiale semiliquido e gelatinoso, racchiuso dalla membrana, che contiene
numerosi corpuscoli, detti organuli, che svolgono trasformazioni chimiche fondamentali per la
vita cellulare.
Il nucleo: parte centrale della cellula, di solito racchiuso dalla membrana nucleare. E’ la parte
più importante, che provvede alla riproduzione della cellula, mediante i cromosomi, dove sono
racchiuse le istruzioni del “programma della vita”, contenente tutte le informazioni per dirigere le
attività della cellula. Al momento della riproduzione queste istruzioni vengono duplicate,
cosicché le cellule figlie ereditano lo stesso patrimonio di informazioni.
Gli organuli del citoplasma.
I mitocondri, nei quali avviene la “respirazione cellulare”, che forniscono l’energia necessaria
(sono appunto le sue microscopiche “centrali energetiche”).
I ribosomi, nei quali vengono prodotte le proteine utilizzate dalla cellula.
I cloroplasti, presenti solo nelle cellule vegetali, sono particolari corpuscoli di colore verde,
contenenti la clorofilla. In essi avviene la fotosintesi clorofilliana mediante la quale la cellula
produce autonomamente gli zuccheri che ne sono il nutrimento, a partire da sostanze semplici,
sfruttando la luce del sole.
Un’altra differenza tra cellula animale e vegetale è la presenza solo in quest’ultima della parete
cellulare, sostegno rigido, costituito da cellulosa, che avvolge la cellula, esternamente alla
membrana plasmatica.
Una struttura cellulare come quella che abbiamo appena descritta, con gli organuli immersi nel
citoplasma e con un nucleo ben distinto e circondato dalla membrana nucleare, è propria di una
“cellula eucariota”.
Esistono però cellule più rudimentali in cui non si può distinguere un vero e proprio nucleo, nelle
quali il materiale cromosomico si trova frammisto al citoplasma: è il caso della “cellula
procariota” .
Gli organismi unicellulari
All’inizio del 1600 un commerciante di tessuti olandese, Van Leeuwenhoek, scoprì, usando il suo
rudimentale microscopio, una moltitudine di minuscoli esseri viventi che nuotavano in alcune
gocce di un infuso di pepe.
Spesso, nel linguaggio comune, si usa il termine “microbi” per definire appunto esseri così piccoli
da risultare visibili soltanto al microscopio: impareremo però che esistono moltissime specie di
esseri unicellulari, suddivise dagli scienziati in due grandi categorie, o regni: il regno delle monère
e quello dei protisti.
Al primo appartengono esseri con cellula procariota come i batteri e le alghe azzurre, al secondo
esseri eucarioti come i protozoi (tra i quali il paramecio o il plasmodio della malaria).
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I batteri
Come già detto, i batteri sono esseri unicellulari piccolissimi e dotati di un’organizzazione molto
semplice: tuttavia le loro potenzialità sono enormi. Essi sono gli organismi più numerosi e
abbondanti sulla Terra e i primi che la hanno popolata. Secondo gli scienziati, batteri antichissimi,
vissuti centinaia di milioni di anni fa, avrebbero dato origine, associandosi tra di loro, a cellule più
complesse, dotate di nucleo e organuli, che caratterizzano le piante e gli animali superiori.
Esistono batteri nocivi, che provocano malattie anche molto pericolose, ma le funzioni benefiche e
indispensabili svolte dai batteri sono numerosissime.
Né le piante né gli animali sono in grado di utilizzare direttamente l’azoto dell’atmosfera terrestre,
eppure le piante hanno bisogno di assorbire dal terreno sostanze a base di azoto dette “nitrati”.
Esistono batteri nel terreno che sono capaci di assorbire l’azoto dell’atmosfera dando luogo alla
formazione di nitrati: ogni anno il terreno, grazie all’opera instancabile di una miriade incredibile di
questi preziosi esseri, riceve qualcosa come 100 milioni di tonnellate di azoto.
Le piante usano i nitrati per fabbricare sostanze nutritive che diventeranno un alimento
indispensabile per gli animali e per l’uomo. L’azoto torna poi al terreno sia attraverso le sostanze di
rifiuto degli animali (l’urina contiene azoto), sia per la decomposizione dei corpi di animali morti:
questa decomposizione, con formazione di nitrati e humus, è ancora opera di altri batteri del terreno.
Chiudono infine questo ciclo detto appunto “ciclo dell’azoto” altri tipi di batteri, che vivono
anch’essi nel terreno, i quali decompongono i nitrati sviluppando azoto, che torna nell’atmosfera.
Molti tipi di batteri vivono anche nell’organismo di animali e dell’uomo, ad esempio nell’apparato
digerente (dalla bocca all’intestino), permettendo la digestione di vari alimenti.
Molti altri batteri provocano le cosiddette “fermentazioni”: alla loro opera si deve la produzione di
bevande alcoliche (il vino e la birra), dello yogurt, del formaggio, del pane (lieviti).
L’uomo usa batteri anche per fabbricare prodotti chimici e medicine (gli antibiotici) e per usi
diversi, anche insospettabili, come la depurazione delle acque o dell’aria.
Batteri nocivi per l’uomo sono invece responsabili di parecchie malattie. Ad esempio la
tubercolosi, provocata dal “bacillo di Kock”, il colera, la pertosse, il tifo, il tetano, la bronchite,
l’otite, ecc.
Il nome batterio deriva da una parola greca che significa “bastoncino”, ma in realtà esistono batteri
di forma tondeggiante (i “cocchi”), a forma di virgola in movimento (i “vibrioni”) o appunto a
forma di piccolo bastoncino (i “bacilli”).
I batteri sono spesso in grado, se ospitati da un ambiente favorevole, di riprodursi a velocità
vertiginosa, persino una generazione ogni venti minuti!
Il paramecio
Come esempio di cellula eucariota consideriamo i parameci, organismi lunghi circa un decimo di
millimetro, che vivono nell’acqua dolce. Nonostante le dimensioni molto ridotte essi sono in grado
di compiere tutte le funzioni che caratterizzano un essere vivente: il nutrimento (si nutrono ad
esempio di microscopici batteri), il movimento (si spostano per mezzo di ciglia che rivestono la
membrana), e soprattutto la riproduzione. Questo processo, come nella maggior parte delle cellule,
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consiste in una divisione in due della cellula “madre”, con trasmissione alle cellule “figlie” del
patrimonio ereditario contenuto nei cromosomi.
La riproduzione delle cellule
Ciascuna cellula ha un determinato numero di cromosomi: per esempio tutte le cellule del corpo
umano ne hanno 46, quelle del granturco 20, quelle della zanzara 8, ecc. Non è comunque vero che
a un più elevato numero di cromosomi corrisponda un maggior livello di evoluzione dell’essere
vivente (il cane ha 78 cromosomi), ma ogni specie ha nelle sue cellule un tipico numero di
cromosomi.
La divisione cellulare, detta scissione, inizia nel nucleo, dove i cromosomi si duplicano, dando
ciascuno origine a una copia esatta di se stesso. Per un breve periodo esistono pertanto due serie
identiche di cromosomi, ma subito ciascuna di esse si separa dall’altra, spostandosi alle estremità
della cellula, con la formazioni di due nuovi nuclei. Intorno a questi anche il citoplasma poi si
suddivide, prima con una strozzatura della membrana nucleare, poi con la suddivisione definitiva
della cellula in due cellule nuove aventi lo stesso numero e le stesse caratteristiche dei cromosomi
originari.
I virus
Dopo la scoperta dei batteri gli scienziati credevano di aver chiarito la causa di tutte le malattie
contagiose, ma l’illusione fu di breve durata, poiché non si riusciva ad isolare alcun batterio
responsabile di mali come il vaiolo o la rabbia.
Fu solo nel 1935 che , con un potente microscopio fu individuato un virus, entità molto più piccola
dei batteri, non più definibile come organismo vivente.
I virus non sono costituiti da una cellula, ma da sostanze chimiche, in grado di penetrare nelle
cellule viventi, alterandone il “programma della vita” nel loro nucleo, e costringendole a diventare
vere e proprie fabbriche di altri virus identici, fino alla loro morte. Gli innumerevoli virus così
formatisi escono ad infettare altre cellule sane e il ciclo continua in modo devastante.
Fra le malattie provocate da virus ricordiamo il comune raffreddore e l’influenza, ma anche il
vaiolo, la poliomielite, l’epatite virale, gli orecchioni e le tipiche malattie dell’infanzia come il
morbillo, la rosolia e la varicella.
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