IL DISEGNO DELLA VITA

J. Craig Venter

IL DISEGNO DELLA VITA. Dalla mappa del genoma alla biologia digitale: il mio viaggio nel futuro. 

Bergamo: Rizzoli, 2014 

pp. 281, € 18.00

ISBN 9788817070072

 

di Elisa Baioni

 

«Quello che non posso creare, non lo comprendo» Richard Feynman «Vivere, sbagliare, cadere, trionfare, ricreare la vita dalla vita» J. Joyce «Vedete le cose non come sono, ma come potrebbero essere» [J. R. Oppenheimer]

 

Nel 1944 usciva Che cos’è la vita? La cellulla vivente dal punto di vista fisico, saggio scientifico di Erwin Schrödinger, elaborato in seguito a tre lezioni tenute al Trinity College di Dublino. In quelle pagine dense – passaggio obbligatorio per chiunque ami la biologia e la storia della scienza – Schrödinger affrontava i meccanismi fondamentali della vita, ovvero l’ereditarietà e la sua capacità di mantenere ordine, dandone una spiegazione fisica. Era l’alba del secolo delle scienze della vita. «[...][A] quasi settant’anni dalle lezioni originarie di Schrödinger, mi sono ritrovato a Dublino, su invito del Trinity Collage. Mi era stato chiesto di ritornare al grande argomento trattato dal fisico austriaco e cercare di fornire nuove informazioni e risposte, sulla base della scienza moderna, in merito alla definizione di che cosa sia la vita. [...] Durante i 60 minuti successivi, ho spiegato come la vita in definitiva consista di macchine biologiche guidate dal Dna, una sorta di un software che dirige da centinaia a migliaia di “proteine robot”. [...] Nell’arco di una sola generazione, siamo passati dal “cristallo aperiodico” di Schrödinger alla comprensione del codice genetico, fino alla prova, attraverso la costruzione di un cromosoma sintetico e quindi di una cellula sintetica, che il Dna è il software della vita» (pp.15-16). Benvenuti nell’era della biologia digitale.

 12 luglio 2012, Dublino. A parlare è John Craig Venter, scienziato dell’anno per Times (2000), «cattivo ragazzo della scienza», «genio ribelle», «intelletto inquieto», «difensore della libera iniziativa», ma anche «scienziato rinneggato» e (il migliore) «Darth Venter», «incarnazione del sogno americano e, allo stesso tempo, dello scienziato prometeico, spregiudicato esploratore in cerca della conoscenza» (gli appellativi e quest’ultima citazione sono tratti da PITRELLI 2007, p.3 e p.5). Come Schrödinger, anche Venter è stato chiamato per tenere una conferenza su cosa sia la vita e, come per Schrödinger, da questa lezione è stato tratto un libro: Life at Speed of Light. E la vita nei testi di Venter viaggia davvero alla velocità della luce, non solo metaforicamente, ad indicare la rapidità con cui l’ingegneria genetica ha affrontato il difficile compito di svelarne il codice per imparare a manipolarla, ma anche realmente, attraverso i segnali con cui i computer si scambiano informazioni e che, nel prossimo futuro, porteranno con sé le istruzioni per nuove sequenze di Dna.

Darth Venter (illustrazione di Pietro Boschi)
Darth Venter (illustrazione di Pietro Boschi)

Il sogno di Venter e dei suoi collaboratori era da sempre quello di creare nuove forme di vita artificiali. Per generare la vita, però, non era sufficiente limitarsi alla mappatura del DNA. Bisognava interpretare quelle istruzioni codificate, comprendere quali fossero i geni minimi indispensabili, come si potessero sintetizzare filamenti di DNA senza errori e, infine, come trapiantarli in una cellula in grado di leggerli. Ciascuno di questi passaggi costituiva una sfida impegnativa. Conscio di queste difficoltà, Venter decise di cominciare con un obiettivo alla portata delle conoscenze allora disponibili: ricreare in laboratorio il DNA di una specie già esistente, il phi X 174. Dopo appena due settimane di lavoro, Venter e i suoi riuscirono nell’impresa. Il passo successivo fu quello di «sintetizzare il più piccolo genoma conosciuto in grado di costituire una cellula vivente capace di autoreplicarsi, il M. genitalium [...] al fine di analizzare e comprendere le istruzioni genetiche minime necessarie per la vita» (p.116). Il primo cromosoma artificiale, chiamato M. genitalium Jcvi-1.0, fu ufficialmente presentato al mondo il 29 febbraio 2008, su Science. A questo punto la possibilità di creare una nuova forma di vita non appariva più un traguardo irrealizzabile. Per la sfida decisiva, Venter decise di utilizzare il genoma dell’M. mycoides. Col suo team vi apportò un totale di 19 differenze rispetto al DNA originario, a cui aggiunse quattro filigrane sintetiche, la firma artistica dell’Jcvi, l’istituto di ricerca da lui fondato. Presentarono a Science il certificato di nascita di M. mycoides Jcvi-syn 1.0 il 9 aprile 2010.


Ma è davvero vita quella creata in laboratorio da Venter? E si può davvero parlare di ‘creare’? Venter ha indubbiamente trasformato una specie in un'altra, trapiantando un Dna nuovo in una cellula che – da quel momento in poi – è stata regolata in tutto e per tutto dal nuovo genoma, ma questo non basta per definirla «vita sintetica». Innanzi tutto, il Dna di riferimento di Venter – quell dell’M.mycoydes – esisteva già in natura e, in secondo luogo, anche la cellula ricevente non è stata «creata da zero» ma semplicemente denucleizzata. «Vita sintetica», dunque, solo per modo di dire, e niente creazione. Per Venter, però, considerazioni come queste sono più che altro tentativi di sminuire la portata del suo lavoro: «[...] avendo modificato il genoma, non era possibile trovare in natura un antenato diretto della cellula che avevamo creato. Con il nostro codice sintetico avevamo aggiunto un nuovo affluente al fiume della vita» (p.173). Pertanto, definire l’ M. mycoides Jcvi-syn 1.0 «vita sintetica», cioè «biologia in grado di replicarsi fondata su un genoma sintetico» (p.173) era più che legittimo. Queste divergenze di fondo ruotano attorno all’assenza di una definizione univoca di ‘vita’, ‘vita artificiale’ e ‘vita sintetica’. Secondo Venter, la vita può essere definita come un flusso ordinato in un mondo entropico e il Dna è fonte di quest’ordine, con le sue informazioni codificate in grado di coordinare migliaia di proteine diverse. Scompare ogni traccia di forza misteriosa, di «vitalismo»; tutto, all’interno di una cellula, agisce come automa, con la stessa consapevolezza di sé con cui un hardware esegue i comandi di un software. Ma per Venter questi riferimenti alla cibernetica sono qualcosa di più di una metafora. Thomas S. Ray – biologo statunitense – scriveva di sistemi digitali che «si evolvono liberamente entro l’ambiente digitale, come l’evoluzione per selezione naturale nell’ambiente carbonico che ha generato la vita sulla Terra» (p.172); la nuova cellula di Venter ha unito direttamente la vita in vivo a quella in silicio. «Sappiamo come scrivere quel codice ex novo, con l’ausilio dei computer, e questo ci offre potenzialmente l’opportunità di progettare quasi ogni tipo di organismo vivente, poiché scopriamo sempre più dettagli sulla macchina della vita. [...] possiamo virtualmente alterare la struttura e la funzione di qualsiasi cellula, creando una stupefacente varietà di vita» (pp.173-174).


Sapremo cogliere la potenzialità implicita nella capacità di modificare il software della vita? Venter si pone queste domande negli ultimi capitoli, quando accenna a quali benefici si potrebbero trarre da tecnologie che ibridano biologia e informatica. Fondere questi due campi disciplinari non ci permetterà semplicemente di mettere la capacità di calcolo dei computer al servizio della conoscenza, realizzando modelli virtuali e simulazioni del funzionamento di cellule, organi ed ecosistemi più complessi e precisi, né di immagazzinare centinaia di misurazioni o di trasmetterle da un punto all’altro del globo, connettendo i laboratori in una rete sempre più fitta ed efficiente. Ci permetterà di spedire le istruzioni per nuovi vaccini o farmaci alla velocità della luce e, se è vero che in futuro la guerra alle malattie infettive si trasformerà da chimica (con antibiotici) a biologica (con la modifica dei batteriofagi, mangiatori di batteri), saper manipolare il genoma e diffonderlo in tempi minimi permetterà all’uomo di non cedere terreno in una guerra che sta a cuore a tutti. Ma potremo spingerci oltre, creando stampanti a 3D a scopo medico, capaci di sintetizzare tessuti e parti di organi, o ipotizzando di studiare la vita nel sistema solare attraverso il teletrasporto biologico: invece che aspettare il rientro delle sonde, potremmo inviare dati da un punto all’altro dello spazio, sintetizzandoli in laboratori specificamente attrezzati e sicuri da possibili contaminazioni.


Siamo solo all’alba dell’era della biologia digitale. Non sappiamo veramente dove ci condurrà ma, ovunque sia, lo farà alla velocità della luce. «Nello scorso decennio, da quando il mio genoma è stato sequenziato, il mio software è stato trasmesso sotto forma di onde elettromagnetiche che, propagandosi nello spazio, hanno trasportato le mie informazioni genetiche molto al di là dei confini della Terra. E su quelle onde adesso la mia vita viaggia alla velocità della luce. Se ci sia una qualche forma di vita là fuori in grado di dare un senso alle istruzioni nel mio genoma, è un’altra idea stupefacente originata da quella piccola domanda posta da Schrödinger più di mezzo secolo fa» (p.247).