La vita, con la sua straordinaria complessità e diversità, ha sempre rappresentato un enigma per la scienza. Un nuovo approccio suggerisce una chiave per svelare questo mistero: l’esistenza come una cascata di ‘macchine‘ che si auto-organizzano, un’idea che collega il livello molecolare alla biosfera e che potrebbe finalmente aiutarci a capire cosa significa essere vivi.
Un’idea ispirata da Leibniz
Questa visione rivoluzionaria è il frutto della collaborazione tra i professori Tsvi Tlusty dell’Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) in Corea del Sud e Albert Libchaber della Rockefeller University di New York. Ispirati dalle osservazioni del matematico Gottfried Leibniz nel XVII secolo, che vedeva i corpi viventi come “macchine nelle loro parti più piccole, all’infinito“, i due scienziati hanno sviluppato un modello concettuale che descrive la vita come una doppia cascata (quasi) infinita.
Questa cascata si estende per ben diciotto ordini di grandezza nello spazio e trenta nel tempo, collegando il microcosmo delle molecole e degli atomi al macrocosmo della biosfera. Al livello più elementare, troviamo le macchine molecolari, come le pompe ioniche e gli enzimi, che svolgono funzioni vitali all’interno delle cellule. Queste, a loro volta, sono costituite da sottomacchine ancora più piccole, in una gerarchia che sembra non avere fine.
La cascata però non si ferma qui. Le cellule si auto-organizzano in strutture più complesse, come tessuti, organi e popolazioni, che a loro volta interagiscono per formare ecosistemi e, infine, la biosfera nel suo complesso. L’idea chiave è che ogni livello di questa cascata è costituito da macchine che producono altre macchine, creando un ciclo continuo di auto-organizzazione e complessità.
Questo nuovo quadro concettuale offre un modo potente per comprendere la complessità della vita. Non si tratta solo di una metafora, ma di un vero e proprio modello scientifico che può essere utilizzato per studiare i sistemi viventi a diverse scale e per identificare i principi fondamentali che ne regolano il funzionamento.
La ricerca di Tlusty e Libchaber apre nuove prospettive sulla natura della vita e potrebbe portare a importanti scoperte nel campo della biologia, della medicina e dell’ingegneria. Comprendere l’esistenza come una cascata di macchine potrebbe aiutarci a sviluppare nuove terapie per le malattie, a progettare sistemi biologici artificiali e a comprendere meglio l’evoluzione della vita sulla Terra.
La nuova visione della vita come una cascata di macchine non è solo un’astrazione teorica, ma ha implicazioni concrete per la ricerca scientifica e per la nostra comprensione del mondo vivente. In biologia, il modello potrebbe fornire un quadro unificante per studiare i sistemi biologici a diverse scale, dalla singola molecola all’intero ecosistema.
In medicina, comprendere come le “macchine” biologiche funzionano e interagiscono potrebbe portare a nuove terapie per malattie come il cancro o le malattie autoimmuni. In ingegneria, ispirandosi alla natura, potremmo progettare nuove “macchine” biologiche artificiali con applicazioni in diversi campi, dalla produzione di energia alla bonifica ambientale. Infine, il modello potrebbe fornire indizi importanti sull’origine dell’esistenza sulla Terra e sulla sua evoluzione nel tempo.
La ricerca di Tlusty e Libchaber rappresenta un importante passo avanti nella nostra comprensione della vita. La loro visione innovativa e interessante potrebbe rivoluzionare il modo in cui studiamo i sistemi viventi e aprire nuove frontiere per la scienza e la tecnologia.
Il punto critico della vita: 1000 secondi e 1 micron
Come già accennato, la vita è un fenomeno complesso e affascinante che si manifesta su scale diverse, dal microcosmo delle molecole al macrocosmo della biosfera. Ma esiste un punto critico in questa cascata di eventi, un punto in cui il micro e il macro si incontrano e danno origine all’esistenza come la conosciamo? Un recente studio suggerisce di sì: 1000 secondi e 1 micron.
Come abbiamo visto, l’esistenza può essere concettualizzata come una cascata di macchine che producono altre macchine. Questa cascata si estende per diciotto ordini di grandezza nello spazio e trenta nel tempo, collegando il livello molecolare a quello della biosfera. Ma c’è un punto in cui questa cascata si “concentra“, un punto critico che segna il passaggio dalla costruzione di macchine autoreplicanti minime all’emergere di società di tali macchine, che porteranno infine alla formazione di intere biosfere.
Questo punto critico corrisponde a 1000 secondi (circa 16 minuti) e 1 micron (un millesimo di millimetro). Queste sono le tipiche scale temporali e spaziali della vita microbica, un mondo brulicante di attività e interazioni. Ma perché proprio queste dimensioni e questo tempo?
Lo studio spiega le origini del punto critico basandosi su principi fisici e logici fondamentali. Identifica queste condizioni minime come necessarie affinché una macchina autoreplicantesi possa interfacciarsi con l’acqua salata, l’ambiente primordiale in cui la vita ha avuto origine. Questo punto critico segna l’evoluzione dalla costruzione di macchine autoreplicanti minime all’emergere di società di tali macchine. È il momento in cui le singole “unità” iniziano a collaborare, a formare strutture più complesse e a interagire con l’ambiente circostante. Questo passaggio è fondamentale per l’evoluzione della vita, poiché permette la creazione di ecosistemi e, infine, della biosfera.
“Questo lavoro getta le basi concettuali per lo sviluppo di linguaggi matematici che racchiudono i tratti distintivi della vita“, ha affermato il professor Tlusty: “Tali formalismi sono essenziali per costruire una teoria della vita“.
Conclusioni
L’articolo “Il punto critico della vita: 1000 secondi e 1 micron” non rappresenta solo un’aggiunta al corpus di conoscenze scientifiche, ma un vero e proprio spartiacque concettuale. Esso illumina un aspetto fondamentale dell’esistenza: la vita non come entità statica, bensì come un processo dinamico, una cascata ininterrotta di “macchine” autoreplicanti che si estende su scale spazio-temporali immense.
Lo studio è stato pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences.
