Che cos’è la vita, di Lee Smolin

Nei testi di biologia si legge che un essere vivente è qualcosa che rappresenta le caratteristiche del metabolismo, della riproduzione e della crescita. Questa definizione presenta però due problemi. Tanto per cominciare non è molto illuminante: non ci dice nulla per esempio sul perché queste caratteristiche si trovino spesso associate insieme o sul perché nell’universo esistano cose dotate di caratteristiche del genere. Il secondo problema è che ogni definizione della vita che possa essere applicata ad un organismo dà la falsa impressione che nel nostro universo possa esistere una cosa come un essere vivente solitario e isolato. (...) 

Ovviamente non abbiamo accesso a nessun altro tipo di vita, che non sia quella del nostro pianeta. Ma è impossibile che un solo individuo di una qualunque specie a noi nota possa vivere tutto solo su un pianeta qualunque. È quasi altrettanto difficile immaginare un pianeta popolato da una sola specie. Ciò dipende dal fatto che ogni specie gioca un ruolo nei grandi cicli che rigenerano i materiali nella biosfera. Noi respiriamo ossigeno ed espiriamo anidride carbonica. Le piante fanno l’opposto, liberando l’ossigeno presente nell'anidride carbonica in modo che noi possiamo utilizzarlo. Non potremmo sopravvivere a lungo senza le piante per l'elementare motivo che tutto l'ossigeno libero presente nella biosfera l'hanno prodotto loro, e in tempi alquanto recenti.

E questa vale non solo per l'ossigeno che respiriamo, ma perle sostanze che mangiamo e per gli altri gas presenti nell' atmosfera, l'azoto, il carbonio e cosi via. La vita di una qualunque pianta o di un qualunque animale non può essere pensata se non come immersa nel grande sistema della biosfera. Il che è particolarmente vero se ciò che ci interessa è una concezione della vita che possa essere utilizzata nel nostro progetto di capire perché la vita esiste a partire dal contesto della fisica e della cosmologia. Una definizione di vita che si focalizzi sul singolo organismo potrà essere utile per discutere se un virus o un corallo sono o no viventi, ma non ci aiuta molto in questa progetto.

La concezione di fonda che la vita sui pianeta costituisce un sistema interconnesso deve essere considerata una delle grandi scoperte della scienza, una scoperta forse altrettanto profonda di quella della selezione naturale. In un certo senso, la selezione naturale ci dice come ogni singola specie sia correlata nel tempo all'intero sistema, mentre l'ecologia ci dice come ogni specie sia connessa alle altre nel presente. Anche se ci sono aspetti della teoria della biosfera non ancora del tutto assestati- come ad esempio l'ipotesi di Gaia avanzata da James Lovelock e da Lynn Margulis - non c'è pero dubbio che per comprendere la vita su questa pianeta sia necessaria vederla come un sistema interconnesso se si vuole dare un senso alle domande su che cosa sia la vita e perché esista . Ciò di cui abbiamo dunque bisogno è una definizione di vita che si incentri non sul singolo organismo, ma sull'intero sistema della vita così come la conosciamo sul nostro pianeta. Avanzerò una definizione in questa senso, che ci permetterà di discutere che cosa abbiano in comune la biosfera, la galassia e l'universo.

Per capire la definizione di vita che voglio qui proporre è necessario prima chiarire alcune idee fondamentali di termodinamica. Si tratta di quel gruppo di idee che hanno condotto alla formulazione della legge per cui l'entropia, o il disordine, di un sistema deve sempre crescere. La termodinamica è un po' la controparte scientifica di Kali, la grande dea indiana della morte, perché rappresenta quella parte della scienza su cui si basa la nostra comprensione della necessità della morte e della caducità di tutto ciò che costruiamo. Al tempo stesso, la termodinamica è pero anche la scienza della vita: è essa infatti che può dirci quali siano le condizioni necessarie per superare la tendenza delle case a rovinare nel disordine. In termini generalissimi, la termodinamica e contemporaneamente la scienza dell'organizzazione e della disorganizzazione delle case nell'universo.

Un semplice esempio potrà illustrare l'utilità delle idee della termodinamica per comprendere il posto che la vita occupa nell’universo. È lei che ci fornisce un mezzo semplicissimo per distinguere chiaramente fra un pianeta dotato di vita, come la Terra, e i pianeti morti come Marte e Venere. La ragione consiste nel fatto che l'atmosfera della Terra si trova in permanenza in uno stato enormemente termodinamico.

A cosa assomiglierebbe l’atmosfera terrestre se fosse in equilibrio? Per scoprirlo si può fare così. Prendete i vari elementi costitutivi dell'atmosfera; sigillateli in un contenitore a temperatura ambiente e aspettate fino a che le reazioni chimiche condurranno il sistema all’equilibrio. Se si effettua questo esperimento con l’atmosfera terrestre si scopre che allo stato d’equilibrio essa è molto diversa da quella che respiriamo: per esempio non c’è ossigeno libero. Ciò dipende dal fatto che i gas che costituiscono il miscuglio atmosferico sono molto reattivi e non possono durare così come sono per molto tempo se lasciati in isolamento. L’ossigeno, in special modo, è altamente volatile, per tacere del fatto che brucerebbe insieme al carbonio e all’azoto formando anidride carbonica, ossido d’azoto e acqua.

D’altro canto, le atmosfere di Venere e di Marte sono assai vicine alla loro configurazione d’equilibrio.

Nonostante si trovino a temperature e pressioni molto diverse, le atmosfere di entrambi i pianeti contengono miscele di gas molto simili. Inoltre, le loro atmosfere sono piuttosto simili a quelle che sarebbe l’atmosfera terrestre se si trovasse in equilibrio. È un fatto che veramente colpisce, quello che l'atmosfera del nostro pianeta non abbia finito coll'avvicinarsi all'equilibrio. Possiamo concluderne che ci deve essere un qualche agente esterno che mantiene in permanenza l’atmosfera terrestre in un tale stato instabile, lontano dall'equilibrio. E questi agenti ci sono per davvero: sono gli esseri viventi della biosfera. I grandi cicli che la riforniscono in continuazione di ossigeno, azoto, carbonio e altri elementi sono guidati dai processi metabolici degli esseri viventi. E questi cicli sono le manifestazioni più macroscopiche e più visibili del dominio che la vita esercita sul nostro pianeta.

da L. SMOLIN, La vita del cosmo, Einaudi, Torino 1998, pp.182-185