La definizione di vita e il paradosso di Wall-E

Cosa si può definire “vita”? Da Aristotele a Schroedinger, scienziati e filosofi hanno a lungo provato a definire in modo chiaro il concetto di vita senza mai raggiungere l’unanimità. Il primo impulso è quello di utilizzare un approccio banale per definire che cosa sia vivo e cosa non lo sia: basta osservare tutti gli organismi attorno a noi e provare ad elencare le loro caratteristiche. Eppure, con questo approccio si rischia di considerare vita anche qualcosa che nel pensare comune non lo è. Facciamo qualche esempio.

La prima caratteristica tipica di un essere vivente è la tendenza a nutrirsi e crescere. Eppure anche un cristallo di sale ha un comportamento simile quando si trova in una salina in evaporazione. Si “nutre” di ioni e continua a crescere.

Un essere vivente ha però anche altre caratteristiche: ha un metabolismo proprio, con reazioni ben definite, si riproduce e muore. Caratteristiche però che appartengono anche a un incendio boschivo. Con una somiglianza sorprendente: la reazione chimica principale delle forme di vita aerobiche, la respirazione cellulare, ha la stessa formula della combustione della cellulosa, cioè la reazione principale in un incendio boschivo. In entrambi i casi glucosio e cellulosa (che è fatta di glucosio) vengono ossidati ad acqua e anidride carbonica. Il fuoco si nutre, si accresce, può riprodursi per gemmazione o per divisione, può morire e ha un metabolismo. Perché non lo definiamo una forma di vita?

Virus dell’influenza. Da molti testi i virus non sono considerati organismi viventi, ma, senza una definizione di vita universalmente accettata, la questione è ancora ampiamente dibattuta.

Utilizziamo un’altra caratteristica per escludere il fuoco: l’omeostasi. La totalità degli organismi che abbiamo attorno riesce a mantenere un equilibrio termodinamico al proprio interno, opponendosi all’aumento di entropia del sistema “organismo” (ovviamente a patto di far aumentare l’entropia al proprio esterno. Non sia mai che si vìoli la seconda legge della termodinamica).
Questo ci permette di escludere il fuoco. Ma c’è un problema: stiamo escludendo anche i virus. I virus non hanno un proprio metabolismo e neppure meccanismi propri che si oppongano all’aumento di entropia: dipendono esclusivamente dalla cellule che parassitano.

L’omeostasi da sola non può essere un buon criterio per definire la vita: finiremmo a includere includere oggetti come per esempio un frigorifero. Un frigorifero riesce a mantenere costante la propria temperatura interna opponendosi all’aumento entropico, a patto di aumentare l’entropia dell’universo. Esattamente come una qualsiasi cellula fa con altri tipi di fenomeni entropici. Fortunatamente però, il frigorifero non ha un metabolismo, non cresce, e non si riproduce.

Eppure manca ancora una caratteristica che è condivisa da tutti gli essere viventi: la capacità di evolvere e adattarsi. Si potrebbero aprire parentesi su alcuni algoritmi o reti neurali che evolvono secondo alcuni meccanismi di trial and error simili a quelli della selezione naturale. Anche se in quei casi di solito l’evoluzione è direzionale e i “processi evolutivi” avvengono per massimizzare qualche parametro. In questo caso, i virus rientrerebbero dalla finestra, dato che evolvono.

In ambito astrobiologico, dovendo specificare cos’è la vita che cerchiamo su altri pianeti e lune nel cosmo, la NASA utilizza questa definizione:

La vita è l’insieme di caratteristiche che distinguono i sistemi viventi, che esibiscono processi biologici come l’omeostasi, il metabolismo, la riproduzione e l’evoluzione da quelli non viventi.

Cioè sostanzialmente quella di cui abbiamo parlato fin ora, anche se esclude i nostri cari e amichevoli virus.

Una definizione così apre però un nuovo problema: chiamiamolo “paradosso di Wall-E”.

Immaginiamo di partire da qualcosa che per noi non è chiaramente vita e aggiungere le varie caratteristiche che abbiamo appena elencato. Abbiamo una buona capacità di costruire oggetti a base di metallo e silicio, in grado persino di avere profonde capacità di calcolo: i computer. Scegliamo quindi di iniziare il nostro processo di creazione proprio da queste basi dato che ci è più facile. Magari un robottino che si muove e ha un computer al suo interno. Creiamolo simile a Wall-E dato che è tanto simpatico e carino.

Il metabolismo energetico compare quando gli forniamo delle batterie e un modo per prendere energia, magari con dei pannelli solari. Potremmo già dare delle istruzioni minime al suo sistema operativo: “appena le batterie arrivano a metà della carica cerca di consumare meno e fare di tutto per massimizzare l’assorbimento di energia”. A questo punto avremo già un essere in grado di muoversi, con un metabolismo energetico e persino con l’omeostasi, data dall’istruzione di ri-carica delle batterie. Non solo, Wall-E, come tutti gli animali, cambierebbe il proprio comportamento per adattarsi ai propri bisogni.

 

Wall-E. Stanton et al. 2008

Immaginiamo che il nostro Wall-E abbia anche una stampante 3D e che gli si dia le ulteriori istruzioni di vagare per il globo (o su una luna o un altro pianeta) e di raccogliere tutto il materiale necessario per stampare una copia esatta di se stesso, pezzo per pezzo, alla quale trasferire poi tutti i propri programmi.
Ben presto da un solo Wall-E ce ne sarebbero 2, poi 4, e così via. Qualcuno di questi smetterà di funzionare per semplice usura o per incidenti vari, ma idealmente la crescita sarebbe comunque esponenziale. A questo punto avremo una popolazione di Wall-E che vagano per l’universo e avranno quasi tutte le caratteristiche tipiche un essere vivente: si accresce, con un proprio metabolismo, ha l’omeostasi e si riproduce.

L’unica cosa che mancherebbe ai nostri piccoli Wall-E sarebbe un qualche tipo di processo evolutivo. Infatti mancherebbero le mutazioni e le variazioni che sono alla base della selezione naturale. Per come sono strutturati i nostri attuali programmi dei PC, un solo piccolo errore nel processo di copiatura crea nella quasi totalità dei casi programmi non eseguibili. Negli esseri viventi invece fortunatamente la maggior parte delle mutazioni hanno effetti nulli o trascurabili e solo alcuni sono deleteri o positivi per chi li ha da un punto di vista evolutivo.
Fantastichiamo però di riuscire ad avere un programma di qualche tipo, magari un insieme intricato di reti neurali che abbia un minimo di resilienza e che possa sopportare piccoli cambiamenti. A quel punto a ogni errore di copiatura avremo un Wall-E un po’ diverso dagli altri, esattamente come le mutazioni che avverrebbe in natura. Differenti versioni di Wall-E avrebbero diverse probabilità di sopravvivere, utilizzare meglio alcune risorse e avrebbero tassi di riproduzione diversi: in altre parole sarebbero soggetti alla selezione naturale.

 

A questo punto la “specie” Wall-E si accrescerebbe, avrebbe l’omeostasi, si riprodurrebbe e si evolverebbe. Ve la sentireste di dire che è meno vivo di un batterio o di una pianta? Io no.

Questo paradosso vuole essere un esempio per far capire che la definizione di vita è una problematica aperta e che dipende molto da quali caratteristiche noi scegliamo di definire come vita o meno. Probabilmente una soluzione a questo problema la avremo solo quando troveremo altri esseri in altri pianeti. Esseri non imparentati a noi ma che condivideranno con noi alcune caratteristiche, a quel punto forse potremmo avere una definizione di vita.

E se il nostro primo incontro fosse proprio con un Wall-E di un’altra civiltà, saremmo in grado di capire che è vivo?

 

Sono Giacomo, se l’articolo ti è piaciuto dai un’occhiata al mio canale YouTube in cui tratto temi biologici ed evoluzionistici.

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