G. Martino, J.Lo Grasso. Non tutto è scritto nel Dna. Mondadori, Milano 2024.

Introduzione

Dopo la scoperta della doppia elica del Dna ad opera di Watson e Crick a metà del 900 e in seguito al sequenziamento del genoma umano all'inizio del nuovo millennio, si è passati dallo studio delle caratteristiche genetiche allo studio dell'impatto dell'ambiente sul genoma. Il nuovo millennio ha inaugurato i progressi della epigenetica.I vari fattori ambientali interagiscono coi geni di tutte le cellule del nostro corpo e ne regolano le funzioni. Il libro della vita non è, quindi, tutto scritto nel Dna. Molto è scritto nell'ambiente in cui viviamo, nel cibo che mangiamo, nell'aria che respiriamo, nell'acqua che beviamo, nella qualità dell'accudimento che abbiamo sperimentato nelle prime fasi della nostra vita e nelle caratteristiche della società in cui viviamo. L'espressione dei geni può essere condizionata da tantissime variabili. Assume, così, un'importanza maggiore di quella che siamo soliti attribuirle la psicosomatica che riconosce alla sfera psicologica la capacità di produrre alterazioni fisico organiche che influiscono sulla salute. Lo stress in ambito familiare, scolastico, lavorativo e sociale è ormai dimostrato essere all'origine di modifiche importanti nel funzionamento dei geni, del sistema nervoso, endocrino e immunitario. L'ambiente sociale può influenzare la biologia del nostro corpo e il funzionamento della nostra mente. Nel corso del 900 le neuro-scienze hanno confutato il dualismo corpo- mente che ci parla di entità separate. La mente è una proprietà emergente. E, alla luce di queste scoperte, si è capito che esistono delle società sane e delle società malate, profondamente inquinate. Sono società gerarchiche, competitive, sperequate, stressanti. Le società malate generano e diffondono stress, ansia, risentimento, rancore, la sensazione di non avere abbastanza di ciò che serve. Questi stati d'animo, a lungo andare e, soprattutto se si verificano nella fasi precoci della vita, influenzano il funzionamento dei geni che possono essere attivati o disattivati provocando vari stati di malessere. E' l'epigenetica che ci insegna l'impatto dell'ambiente sul funzionamento del genoma. E quindi ci permette di superare l'egemonia del riduzionismo nell'ambito delle scienze naturali, secondo il quale l'umano può essere assimilato al biologico, e il biologico al materiale. I fattori causali, nell'ambito delle scienze umane chiamano in causa qualcosa d'altro, in aggiunta agli atomi e alle molecole della biochimica. Hanno una grande rilevanza anche le dinamiche sociali, lo stress e gli stati mentali. Ma l'inaugurazione dell'epigenetica tra le nuove discipline scientifiche del terzo millennio non ha comportato solo un ripensamento della concezione riduzionistica dell'essere umano. Ha delle implicazioni profonde nell'ambito dell'etica e della politica. Le nuove evidenze scientifiche possono contribuire a un miglioramento significativo della qualità della vita delle società se vengono integrate nella gestione politica ed economica. Occorre riflettere su quelle che sono le condizioni psico-sociali capaci di generare tossicità biologica. Occorre cominciare a parlare di inquinamento sociale allo stesso modo con cui si dibatte di inquinamento chimico e fisico. E avviare delle bonifiche coraggiose e significative delle nostre società sperequate, così maltrattate dall'ingiustizia sociale. Si parlerà di "emergentismo", inteso come filosofia di base che ha soppiantato il riduzionismo. L'emergenza è una legittima categoria esplicativa del reale, in quanto il reale nasce anche dalle interazioni tra le parti che compongono il tutto e danno luogo a proprietà emergenti.

Capitolo 1
Il riduzionismo discende dall'atomismo di Democrito secondo cui la natura è costituita da particelle, atomi di diversa forma e grandezza. Il riduzionismo ha rapresentato il fondamento filosofico delle scienze dal 1600 fino al termine del XX secolo. Ma per quasi 2000 anni, tra Democrito e Cartesio o Galileo, le scienze naturali furono dominate da principi vitalistici e finalistici propri della visione aristotelica: la materia inerte può diventare materia vivente se si associa il pneuma, il thermon e la psyche (l'anima). La fisiologia cartesiana, invece, si basa sul modello della macchina. Il cuore è una pompa (come sosteneva Harvey), lo scheletro funziona grazie alle leve, la digestione è un processo chimico che produce energia. I meccanicisti di inizio 700 incorporarono nelle loro teorie anche quella "pre-formazionista" secondo cui l'uovo contiene fin dall'inizio un organismo in miniatura, completo di ogni sua parte, frutto dell'opera di Dio.(NDR è un paradigma difficile da superare. Potrebbe spiegare la posizione fortemente anti-abortista della Chiesa. Occorrerebbe chiedersi, invece, quando lo zigote, nel corso del suo sviluppo, diventa una persona umana.)Ai primi del 900 i sistemi biologici furono suddivisi in molteplici livelli organizzativi (cellule, tessuti, organi) che interagiscono provocando effetti di varia natura.

Capitolo 2
L'unità del sapere è una delle massime aspirazioni delle scienze naturali. Nell'antichità ci si chiedeva quale fosse il "principio ultimo" che spiega l'origine di ogni cosa. Più recentemente, in epoca moderna, il principio ultimo viene sostituito dalla "formula perfetta" : un'equazione capace di prevedere, secondo l'aspirazione di Newton e Laplace, ogni fenomeno futuro a partire dai fenomeni passati. In epoca contemporanea le leggi non vengono più vincolate al ragionamento induttivo, ma si introduce anche l'abduzione (in cui la premessa maggiore è certa, la premessa minore è probabile e, quindi, la conclusione è probabile a sua volta, diversamenta dalla deduzione in cui le 2 premesse sono certe e, quindi, lo è anche la conclusione).E' difficile arrivare all'unità del sapere in ambito scientifico dove gli elementi fondamentali sono diversi. La fisica riduce tutto alle particelle e alle loro posizioni; la chimica riduce tutto ai composti e alle loro reazioni; la biologia ai caratteri e al loro rapporto. Ma con l'evoluzione del sapere, per quanto riguarda la chimica, si scoprì che la differenza tra un elemento e l'altro risiede nella quantità di particelle (di protoni) che compongono il loro nucleo. Se un atomo ha un solo protone siamo di fronte all'elemento idrogeno, se ne ha 2 siamo di fronte all'elio, se ne ha 3 si tratta di litio e così via. La tavola periodica degli elementi descrive proprio questa sequenza. Gli elementi della chimica vennero ridotti, così, alle particelle della fisica. Anche le reazioni della chimica possono essere interpretate come trasformazioni in termini spaziali, geometrici e strutturali. Quando, nelle reazioni chimiche, si spezzano e si formano nuovi legami sub-atomici, cambia la struttura geometrica delle molecole. Per la biologia, però, gli elementi fondamentali non sono né le particelle della fisica né gli atomi della chimica. Qualsiasi struttura biologica è definita da un insieme di caratteri. Le trasformazioni relative alle strutture biologiche sono dovute a processi morfogenetici mediante i quali si genera una qualsiasi entità biologica. Occorre che si trasformino tessuti e organi per ottenere attività fisiologiche, occorre un'appropriata morfologia del corpo e del cervello per ottenere il comportamento. Se si riuscisse a formulare una spiegazione molecolare del processo di formazione dei caratteri si potrebbe ridurre anche la biologia all'ambito della chimica e della fisica. Per riuscirci è necessario spiegare l'ontogenesi e la filogenesi dei caratteri in termini puramente molecolari.

Capitolo 3
Le epoche scientifiche non sono caratterizzate dagli stessi eventi che marcano le età della storia. La fisica e la biologia moderna iniziano con Galilei e Harvey nel 600, non con la scoperta dell'America. La biologia contemporanea non inizia nel 1789, ma con la pubblicazione dell' "Origine della specie" di Darwin nel 1859. Il contributo di Darwin non consiste solo nella teoria dell'evoluzione, ma anche nell'aver posto fine al finalismo sia per quanto riguarda lo sviluppo dell'individuo (ontogenesi) che per l'evoluzione della specie, legata alla trasmissione ereditaria dei caratteri. Prima di Darwin c'erano 2 teorie rivali che cercavano di spiegare l'origine dei caratteri. Il "fissismo" di Linneo riteneva che i caratteri biologici fossero stati originati da Dio al momento della creazione e che, quindi, fossero fissi e immutabili. Il "trasformismo" di Lamark spiegò, invece, la genesi di un nuovo carattere attraverso la legge dell'"uso e del disuso" (in relazione alla quale i caratteri possono cambiare) e la legge dell'ereditarietà dei caratteri acquisiti. Per Darwin all'origine degli organismi non c'è Dio, ma la cellula Luca (Last universal common ancestor) nata nel brodo primordiale 3,5 miliardi di anni fa.Da questa cellula, attraverso l'accumulo di variazioni intervenute in specie più primitive, sono originati tutti gli esseri viventi. Ogni specie è la somma di tutti quei caratteri ereditabili più adatti a un determinato ambiente che aumentano la probabilità di sopravvivenza (selezione naturale delle mutazioni casuali più adatte). E' una teoria che presenta, però, 2 lacune:- non definisce la natura del materiale ereditario;- non definisce le leggi che regolano la variazione dei caratteri.

Capitolo 4
La scoperta delle leggi che regolano l'ereditarietà avrebbe rivoluzionato l'agricoltura, l'allevamento e la medicina. Non bastavano, però, il ragionamento e l'osservazione. Era necessaria la sperimentazione. Negli stessi anni in cui Darwin lavorava all' "Origine della specie" Mendel conduceva i suoi esperimenti sui piselli e arrivava a descrivere, in base a regolarità statistiche, la distribuzione dei caratteri all'interno di una popolazione. La localizzazione delle particelle ereditarie avvenne nella seconda metà dell'800 grazie all'impiego, da parte dei citologi, di nuove tecniche di colorazione che identificavano i cromosomi come sedi delle particelle ereditarie, visibili durante il processo di divisione cellulare. I geni vennero localizzati nei cromosomi dal momento che venivano ereditati in gruppo. Ad esempio, il colore bianco degli occchi era semre associato ai caratteri maschili e, quindi, i suoi geni dovevano essere contenuti nel cromosoma y.Le variazioni dei caratteri presero il nome di mutazioni. Erano modifiche chimiche di molecole indotte da stimoli fisici come, ad esempio, i raggi x, raggi ultravioletti o sostanze chimiche come radicali liberi. Nella prima metà del 900 era chiaro che in geni determinavano i caratteri e che il genoma controllasse lo sviluppo embrionale. A un dato gene corrispondeva una proteina. La funzione ontogenetica (di sviluppo di un organismo) viene svolta dai geni che codificano la sintesi dei polipeptidi (sub-unità di proteine). A metà del 900, quindi, i caratteri si erano ridotti ai geni, la ontogenesi veniva spiegata grazie alla funzione di sintesi dei geni, la filogenesi grazie alle mutazioni geniche e alle leggi ereditarie. Sia l'una che l'altra si erano ridotte a processi biochimici, ma non si era ancora capito quale fosse la natura dei geni.

Capitolo 5
I cromosomi sono la sede dei geni e sono costituiti sia da proteine (gli istoni) che da acidi nucleici (dna e rna). Si era notato che in qualsiasi molecola di Dna la quantità di citosina era sempre uguale a quella di guanina e avveniva lo stesso per la timina e l'adenina. Watson e Crick così intuirono che le basi azotate dovevano essere sempre accoppiate in quel modo e arrivarono a definire la struttura a doppia elica del Dna in cui il gene non è altro che una lunga sequenza di basi azotate all'interno di una doppia elica di zucchero e fosfato (1953). Il processo ereditario consiste nella dupplicazione del Dna e nella sua trasmissione dai genitori ai figli. Le mutazioni sono cambiamenti nella sequenza delle basi azotate all'interno dell'acido nucleico. L'ontogenesi viene così a comportare la trascrizione della stringa del Dna in Rna messaggero e poi la traduzione dell'Rna messaggero in proteine.Come per le reazioni chimiche anche per la morfogenesi biologica contano soltanto il numero, la forma e le interazioni geometriche degli oggetti coinvolti. Tutto si riduce a entità e trasformazion fisico-chimiche.Dopo la rivoluzione galileiana della fisica nel 600 e quella della chimica ad opera di Lavoisier tra il 700 e l'800, la sintesi moderna riuscì a unificare lo studio della biologia con quello della fisica e della chimica all'interno di un paradigma riduzionista. Anche la vita, infatti, divenne il semplice prodotto della interazione di alcune particelle. Il determinismo genetico si riduce all'interazione di entità fisico-chimiche. Il neo-darwinismo concepisce l'evoluzione e lo sviluppo come processi regolati esclusivamente dall'interno del nucleo cellulare, dal genoma. Sarà, poi, la rivoluzione epigenetica a reintrodurre l'impatto delle forze esterne dell'ambiente sul genoma. Il riduzionismo si fonda su una legge in base alla quale la causa si pone sempre a un livello inferiore rispetto all'effetto. Ad esempio, un processo di livello cellulare non può spiegare un evento di livello molecolare, né un fenomeno tessutale può spiegare o causare un processo cellulare. La mente e le relazioni sociali, trovandosi al livello organizzativo più alto della realtà, non possiedono alcuna consistenza ontologica. Ma queste convinzioni proprie del riduzionismo vengono poi stravolte nel corso de nuovo millennio quando la rivoluzione epigenetica darà vita a una stretta relazione tra psicologia o sociologia e biologia. La mente (ndr e le relzioni sociai) avrà un impatto sui meccanismi che controllano i processi morfogenetici.

Capitolo 6
Tutte le cellule che compongono il nostro organismo hanno gli stessi cromosomi (23 coppie) e gli stessi geni. Quindi la differenziazione dei diversi tipi cellulari non può essere spiegata dal corredo genetico poiché è identico in tutte le cellule. Deve perciò esistere un  fattore extra-genetico che spieghi perché una cellula diventi un neurone, e perché un'altra diventi una cellula muscolare. Analogamente al livello cellulare, anche al livello di un organismo non è il genotipo (la combinazione di varianti genetiche) a determinare il fenotipo (il carattere proprio della struttura biologica). Individui con lo stesso genotipo possono sviluppare caratteri fenotipici diversi. Il genotipo definisce la base ereditaria di un carattere, il fenotipo corrisponde al carattere osservabile, l'epi-genotipo è il complesso delle interazioni tra i geni, i loro prodotti  e gli altri stimoli esterni coinvolti nel processo di sviluppo di un carattere. Da un lato ci sono i geni che forniscono le informazioni necessarie alla costruzione di un carattere, dall'altro ci sono i marcatori epigenetici che regolano l'espressione dei geni, li attivano, inibiscono, amplificano o attenuano la loro espressione. Le mutazioni epigenetiche vengono trasmesse da una cellula all'altra per via ereditaria e non coinvolgono cambiamenti nella sequenza delle basi azotate del Dna. Ad esempio, la metilazione della citosina regola l'attivazione dei geni. Gli istoni, che hanno una funzione strutturale per il Dna che si avvolge su di loro (il Dna è una molecola di circa 2 m) hanno a loro volta un ruolo regolativo sull'espressione dei geni quando, ad esempio, vengono metilati o acetilati. Esistono anche piccloli filamenti di Rna capaci di accoppiarsi con l'Rna messaggero e inibire, così, la sintesi delle proteine. Tutte queste marcature epigenetiche dipendono, oltre che dai geni stessi, in modo essenziale dall'ambiente. Il processo di sviluppo di un organismo, a partire dallo zigote, presenta possibili biforcazioni lungo tutto il suo percorso. Tra gli stimoli ambientali più potenti ci sono quelli relativi alla nutrizione, all'inquinamento, all'attività fisica, al sovrappeso, capaci di provocare più processi di metilazione e acetilazione della citosina o degli istoni o di creare piccoli filamenti di micro-rna che si accoppiano con l'Rna messaggero e inibiscono la sintesi delle proteine. Tramite questi stimoli ambientali negativi danno luogo a un aumento dell'incidenza di patologia tumorale, cardio-vascolare e respiratoria correlata a epi-mutazioni in geni che regolano il metabolismo e i processi infiammatori. Dal momento che gli stimoli ambientali fin qui citati (nutrizione, inquinamento, attività fisica, obesità) sono descrivibili in termini molecolari che inducono processi bio-chimici, questa nuova conoscenza è conciliabile con il riduzionismo. L'epigenetica insegna tuttavia, che l'azione dei geni non è dovuta solo alla sequenza delle loro basi azotate contenute nel Dna. Esistono, infatti, meccanismi di regolazione epigenetica che dipendono ampiamente da stimoli esterni. E oggi sappiamo che questi stimoli ambientali esterni si estendono all'ambito dei fenomeni psicologici e sociali. Uno dei campi di ricerca più promettenti dell'ultimo ventennio è quello degli effetti epigenetici legati allo stress. Lo stress generato dall'ambiente sociale, familiare, scolastico, lavorativo o da esperienze traumatiche induce delle modifiche epigenetiche. Lo stress è legato alla tensione nervosa generata da situazioni nuove o impreviste o, comunque, da difficoltà di adattamento. Accanto a stimoli fisici-traumatici, chimico-tossicologici o infettivi-microbiolologici ci sono anche gli stimoli psico-sociali. A livello biologico lo stress consiste nella secrezione di cortisolo ad opera dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene. E' un meccanismo di difesa importante che ci prepara all'attacco o alla fuga tramite l'aumento di glucosio e di grassi nel sangue, la vasocostrizione e la vasodilatazione nei diversi tessuti, la riduzione della risposta infiammatoria e l'immunosoppressione, l'inibizione dei processi di crescita dei tessuti. Ma in condizioni ambientali sfavorevoli, lo stress diventa cronico. Aumenta, così, il rischio di subire l'impatto dell'aterosclerosi o delle trombosi o di tumori o infezioni o deficit di sviluppo per i bambini nella fase di accrescimento. Nasce nel nuovo millennio l'epigenetica psico-sociale che studia la relazione primaria materno-infantile, le relazioni intepersonali, gli stati emotivi, la religiosità, la capacità intro-spettiva. La ridotta interazione madre-figlio provoca risposte squilibrate allo stress. Coì avviene per i nmaltrattamenti e gli abusi. L'ippocampo ha la funzione di inibire in parte la risposta allo stress quando il cortisolo supera una certa soglia. Questa sua funzione viene guastata nel caso di un rapporto infelice tra madre e figlio. Nel contesto dell'accudimento materno, si raggiunge, quindi, un maggior controllo nella risposta allo stress. Si instaura un circolo vizioso, una causalità bidirezionale. L'ambiente sfavorevole provoca una risposta disfunzionale allo stress così come le modifiche epigenetiche espongono a un ambiente sempre più sfavorevole. Le rivoluzioni scientifiche sorgono quando si accumula un numero crescente di evidenze sperimentali che contraddicono un paradigma vigente. Si ribalta, con l'epigenetica, l'idea che i caratteri siano determinati esclusivamente dai geni. (L'elica del Dna è costituita da zucchero e fosfato; i pioli sono costituiti dalle basi azotate). I cambiamenti apportati dall'epigenetica coinvolgono 2 aspetti fondamentali delle scienze della vita: 1) l'ontogenesi è un processo ampiamente regolato dagli stimoli ambientali per cui gli esseri viventi sono entità in cui i carateri sono regolati sia da forze interne (i geni) che da forze esterne (l'ambiente). 2) Si rinnova il fondamento filosofico della biologia per cui la causalità non è solo unidrezionale (dal livello organizzativo inferiore al superiore) ma è bidirezionale. Il riduzionismo non è più la filosofia di fondo della biologia.

Capitolo 7
Ogni specifica scienza è giustificata ad avere oggetti di studio diversi perché questi oggetti appartengo a livelli organizzativi diversi. La fisica opera sugli atomi (dopo Einstein la particella cede il passo al concetto di materia-energia). La chimica opera sulla molecole; la biologia opera sugli organismi viventi, la psicologia sui fenomeni mentali senza che si debba rinunciare a una visione unitaria della natura. Secondo il riduzionismo, infatti, sono gli atomi a dare origine alle molecole, alle macromolecole, ai caratteri biologici e alle connessioni neurali che generano gli stati mentali. In contrasto con una visione riduzionistica, il dualismo ritiene che la vita sia un fenomeno a sé stante rispetto agli eventi inorganici e che le leggi della chimica e della fisica siano inconciliabili con il principio vitale che contraddistingue le strutture biologiche. Oggi questa visione è quasi del tutto screditata. Ma l'epigenetica ha portato a superare anche il riduzionismo. Esiste un nuovo modo di descrivere le interazioni tra i diversi livelli di organizzazione della realtà: si tratta dell'emergentismo che, doopo il riduzionismo, caratterizza il nuovo paradigma della biologia. Anche l'emergentismo origina da una visione materialista della realtà e la rappresenta in modo gerarchico e unitario. Le relazioni tra le particelle elementari generano proprietà emergenti a livelli sempre più complessi di organizzazione. Al contrario del riduzionismo, per l'emergentismo l'intero è più della somma delle sue parti perché si arricchisce di proprietà emergenti. Un esempio può essere dato dalla combinazione tra idrogeno e ossigeno per formare l'acqua. Una certa combinazione di entità elementari può portare alla formazione di nuove entità imprevedivbili e inspiegabili a partire dalle proprietà di base. Secondo il criterio dell'efficacia causale un'entità esiste solo nella misura in cui può interagire causalmente con altre entità.I fenomeni psico-sociali esistono perché causano eventi molecolari. Il modello bidirezionale della causalità è proprio dell'emergentismo. La vita e la mente sono proprietà emergenti. La mente nasce dall'interazione tra cervello, corpo e ambiente nei suoi aspetti materiali, biologici e socio-culturali. Durante il 900 il legame tra corpo e psiche diventa sempre più evidente. Second Freud i conflitti psichici possono essere convertiti in un disturbo somatico. L'effetto placebo è qualsiasi processo fisiologico che sia innescato dalla somministrazione di una sostanza inerte. Alla sua base sta la fiducia e un'aspettativa di successo. L'effetto analgesico della morfina è dovuto al fatto che essa agisce sui recettori cerebrali degli oppioidi. Se si somministra naloxone, questo blocca i recettori e inibisce l'effetto analgesico. L'effetto placebo è dovuto alla secrezione di endorfine che interagiscono coi loro recettori (gli stessi degli oppioidi). Col naloxone l'effetto placebo scompare. Ndr c'è, quindi, qualcosa di materiale alla base dell'effetto placebo. La mente, il sistema nervoso nella sua interezza, quello endocrino e immunitario sono strettamente legati da interazioni causali reciproche. Anche il sistema gastro-intestinale è coinvolto in questa rete di interazioni. Ndr ecco perchè è sempre più importante ricercare le caratteristiche delle società malate e impegnarsi per attenuarle o rimuoverle.

Conclusioni
Sono importanti gli approcci interdisciplinari e trans-disciplinari. I modelli terapeutici potrebbero sfruttare la causalità bidirezionale: i farmaci dal basso verso l'alto e la psico-terapia dall'alto verso il basso. Queste nuove prospettive si estendono oltre i confini della psichiatria e della neurologia.