19 ottobre 2011

Dal genoma al connettoma. Pensieri sull’evoluzione nell’antropocene


Con questo articolo ha inizio la collaborazione di Giulio Matteucci con Estropico. Giulio e' il blogger dell'ottimo SF - Scienze di Frontiera. Sulla pagina "Chi Siamo" del blog troverete una sua breve presentazione.

Con questo titolo voglio prendere in prestito dal premio Nobel per la chimica Paul Crutzen il concetto di Antropocene che letteralmente significa “era dell’uomo” (dal greco anthropos, uomo). Questo termine però, nelle mie intenzioni, vuole evidenziare l'impatto che l'Homo sapiens sta avendo – e forse avrà in futuro - sulla storia naturale della vita, e non tanto, come lo intende Crutzen, in riferimento alle modifiche ambientali e climatiche di origine antropica che stanno trasformando il nostro pianeta.

Ciò di cui voglio parlare è il futuro dell’evoluzione, di quale senso potrebbe prendere la storia della vita dopo quella epocale discontinuità rappresentata dalla nascita della prima intelligenza, e con essa della tecnologia (almeno per quanto riguarda questa porzione dell’universo). Già molti hanno riflettuto su questi temi anche se è raro trovare un discorso abbastanza ampio da permettere di trarne un quadro generale. E’questo che mi propongo di fare in questo articolo condividendo alcune mie riflessioni personali senza nessuna pretesa di completezza o impeccabilità formale (non sono un biologo evoluzionista!).

Penso che qualunque discorso sull’evoluzione futura della vita non possa prescindere dalla fondamentale rottura che rappresenta l’emergere di una forma di vita intelligente quale è l’uomo. Dopo un evento di simile importanza entra in azione un nuovo tipo di “forza evolutiva” che potremmo definire “tecnologica”.

Prima di questa discontinuità la selezione naturale ha sempre agito selezionando le forme di vita dotate delle caratteristiche più adatte all’ambiente “scegliendo” dal ventaglio di possibilità costituito da individui con più o meno piccole differenze fenotipiche (con il termine fenotipo si intende l'insieme di tutte le caratteristiche osservabili di un organismo) derivanti da casuali mutazioni genetiche. Dopo l’avvento di agenti intelligenti e delle prime forme di tecnologia il quadro si è trasformato notevolmente.

Tuttavia non è il tipo di selezione ad essere cambiato. Il meccanismo della selezione del più adatto alle condizioni ambientali è infatti qualcosa di realmente universale che trascende la biologia stessa: in natura è sempre la “configurazione più stabile” a mantenersi nel tempo e quindi ad avere la maggior probabilità di essere osservata, il fondamento di questo principio è nella stessa termodinamica (l’unica teoria fisica valida senza eccezioni a tutte le scale).

Ciò che cambia con la comparsa dell’intelligenza sulla scena della vita è invece la gamma dei fenotipi sui quali la selezione può agire. La comparsa di strumenti, tecnologia e cultura corrisponde ad una immensa diversificazione delle caratteristiche degli individui della specie intelligente che li produce. Ogni nuova tecnologia infatti conferisce delle nuove abilità agli individui che possono costituire un marcato vantaggio adattivo. Questo nuovo meccanismo evolutivo si è sovrapposto al precedente diventando in fretta la principale fonte di cambiamento nel “panorama della vita” e accelerando, in un certo senso, il “passo” dell’evoluzione.

In un secondo momento, quando la tecnologia diventa scientifica e comincia ad essere più potente nel manipolare il mondo secondo la volontà della specie intelligente che l’ha prodotta, comincia ad evidenziarsi un secondo, forse più radicale cambiamento.

La vita è tutta protesa a tramandare l’informazione, è l’informazione codificata nei geni ad essere sempre stato, infatti, il vero soggetto dell’evoluzione darwiniana. Nell’ottica della teoria dell’informazione, se quello che conta è semplicemente tramandare l’informazione genetica di un organismo, la morte e la riproduzione acquistano il loro reale significato biologico poiché l’informazione codificata nell’eventuale sistema nervoso di ciascun individuo non ha alcuna importanza (*). Nel gioco dell’evoluzione ogni particolare organismo è solo un “mezzo” per tramandare i propri geni; dopo la riproduzione la morte di un individuo è completamente accettabile dal punto di vista dei geni che, tramandati di generazione in generazione risultano virtualmente “immortali” (seppur soggetti a piccole e lente ma continue modifiche).

L’informazione contenuta nei sistemi nervosi è però molto importante dal punto di vista soggettivo delle forme di vita intelligenti come l’uomo. Questo perché noi non “siamo” i nostri geni. Le neuroscienze infatti suggeriscono sempre più che ciò a cui pensiamo come “il nostro io” altro non sia che il nostro “connettoma” cioè il pattern di informazione codificato nel cablaggio del nostro cervello: sarebbe quindi il suo schema di connessioni a costituire la nostra personalità, la nostra coscienza, i nostri ricordi ecc…(**)

Ogni intelligenza evolutasi naturalmente ha necessariamente come obbiettivo e desiderio la propria sopravvivenza proprio perché nata come meccanismo adattivo mirante a garantire una migliore sopravvivenza degli individui. Che lo “scopo” evolutivo di tutto questo fosse inizialmente di garantire una maggiore diffusione dei loro geni è una consapevolezza che può arrivare agli esseri intelligenti dallo studio scientifico della storia evolutiva ma non intacca l’istinto di sopravvivenza individuale di un essere come l’uomo.

E’ da questa tensione tra informazione genetica e neurale che nasce l’inaccettabilità della morte. Pur di non vivere la morte come una tragedia soggettivamente priva di significato l’uomo ha sempre cercato tramite la spiritualità di attribuirgliene uno metafisico.

Il secondo grande cambiamento a cui accennavo prima consiste nel fatto che, forse, col pieno sviluppo della tecnologia scientifica questo conflitto potrebbe essere superato con l’informazione neurale che prende il posto di quella genetica nella danza dell’evoluzione.

Un indizio che questo possa avvenire è che la similarità tra le due è più profonda di come potrebbe apparire superficialmente; infatti sia il genoma che il connettoma “codificano” a loro modo un fenotipo che nel caso dell’informazione neurale è proprio il fenotipo culturale e tecnologico di cui si parlava prima.

A questo punto è presumibile, ed auspicabile dal nostro punto di vista soggettivo di esseri umani, che raggiunto un sufficiente livello di sviluppo tecnologico le forme di vita intelligenti come l’uomo riescano a cambiare radicalmente “le regole del gioco” dell’evoluzione mettendo al centro dei propri sforzi la conservazione nel tempo di se stesse come patterns neurali, anziché dei propri patterns genetici protagonisti di millenni di storia evolutiva.

Dalla sua nascita, infatti, la tecnologia è al servizio della volontà dell’intelligenza che l’ha creata; gli sforzi della medicina in particolare sono da sempre andati nella direzione di soddisfare il desiderio di sopravvivenza dell’uomo cercando di evitare con tutti i mezzi possibili la morte.

Tutto questo potrebbe completarsi quando la rivoluzione biotecnologica di cui ci troviamo a vivere gli inizi esprimerà tutto il suo potenziale portando a riscrivere il genoma umano, eventualmente sacrificandone la sopravvivenza, nel tentativo di evitare la morte dell’individuo e salvare il connettoma.

E’ così che in un futuro pervaso di tecnologia e intelligenza l’evoluzione, pur mantenendo quell’universale meccanismo che è la selezione naturale potrebbe “cambiare soggetto”, operando non più tra geni ma tra intelligenze. Dal genoma al connettoma.

( *) a questo proposito consiglio la lettura del bellissimo libro del fisico Charles Seife “La scoperta dell'universo. I misteri del cosmo alla luce della teoria dell'informazione” con particolare riferimento al capitolo “La vita”.
(**) per approfondire il concetto di connettoma consiglio la visione della conferenza TED “I am my connectome” del neuroscienziato Sebastian Seung a cui ho recentemente dedicato un post sul mio blog. Si possono comunque trovare vasti riferimenti in rete.

Giulio Matteucci

Immagine: The Human Connectome, from Scholarpedia 

7 commenti:

Anonimo ha detto...

Bellissimo articolo ;)

Non ho chiaro un passaggio.
Nella pratica, come si concretizza la sopravvivenza del connettoma, della coscienza soggettiva insomma? Grazie a un substrato artificiale?

cooksappe ha detto...

complicato :o

Sapereaude ha detto...

Grazie! :)

Si, nella pratica la sopravvivenza del connettoma potrebbe avvenire, come dici tu, grazie al trasferimento su un substrato artificiale o anche (e una cosa non esclude l'altra), grazie a terapie nano/biotecnologiche che riescano a rigenerare illimitatamente l'organismo e fermare l'invecchiamento.

Nel penultimo paragrafo ho parlato di biotecnologia e riscrittura del genoma per mettere in evidenza come, pur di salvare il nostro connettoma, noi "intelligenze umane" siamo tranquillamente disposte a sacrificare la nostra informazione genetica; proprio come lei, finora, ha sempre sacrificato i connettomi pur di sopravvivere, tramandandosi di generazione in generazione.

Comunque se qualcuno desidera discutere con me concetti esposti nell'articolo o passaggi non chiari sarò ben contento di parlarne! Mi potete contattare all'indirizzo - giuby91@hotmail.it -

Giulio

Anonimo ha detto...

Stavo riflettendo sul mind uploading e mi è venuto in mente un pensiero bizzarro, anzi folle, ma che voglio sottoporvi. Uno scenario che si può presentare in futuro è quello in cui la "coscienza", possa essere custodita in un dispositivo più sicuro del cervello umano, magari con un numero di "copie di backup" sufficienti a garantirne l'integrità e i rischi da guasto del supporto di memoria. E magari questa coscienza può comunque disporre di un supporto corporeo per le "esperienze corporali", insomma un corpo umano che possa essere comandato in remoto, con una sorta di telecomando, per cui la coscienza è "al sicuro" mentre il corpo vive le sue esperienze in modo totale. Non solo ma il corpo può essere a questo punto cambiato sulla base di regole che possono essere scelte dalla coscienza stessa. E sempre avventurandosi su questo scenario mi è venuto in mente E SE FOSSE GIA' COSI'? E se la nostra coscienza risedesse già altrove e noi fossimo in realtà solo dei dispositivi remoti azionati da quella che le religioni chiamano "anima" situata fisicamente altrove e che comanda il nostro corpo mediante un canale di comunicazione ancora ignoto che utilizza un protocollo di segnalazione ben preciso? E se quello che dice l'induismo sulla reincarnazione, sulle vite precedenti, non fosse altro che il "cambio di corpo" che una data coscienza compie nel momento in cui ritiene di rimpiazzare un "corpo usato" con un altro? Per quanto mi riguarda spero che la coscienza sia residente dentro di noi e che venga pienamente localizzata e resa trasferibile e pure duplicabile con copie di sicurezza al più presto, ma mi è venuta in mente questa cosa...

Sapereaude ha detto...

Potete trovare la bellissima conferenza di Sebastian Seung citata nell'articolo a questo indirizzo: http://scienzadifrontiera.blogspot.it/2011/09/i-am-my-connectome-io-sono-il-mio.html

mamygi ha detto...

lo so che nn c'entra niente con l'argomento del post ma mi è venuta in mente questa cosa in quanto mamma di un ragazzo adhd:
ci sono momenti in cui ho dei flash, certe idee arrivano e prendono la strada del tormentone..come questa: e se l'adhd fosse una mutazione genetica? se il cervello umano stesse facendo un balzo in avanti nella scala evolutiva per permettere all'uomo di reggere i sempre più numerosi input di una vita a cento all'ora? quello che oggi è ovviamente uno stato di disagio perchè "incompleto" domani, quando si sarà perfezionato, sarà la normalità. noi stiamo subendo la vita e la reazione allo stress sono depressione, attacchi di panico ecc. gli adhd stanno "provando" a recepire tutti gli stimoli e le informazioni, ma il cervello nn è ancora pronto, nn è "capace".
chissà...un giorno...tra mille anni....mi piacerebbe avere un parere sul mio volo pindarico, grazie

Estropico ha detto...

In effetti ricordo vagamente di aver letto qualcosa del genere (scusa, ma non ricordo dove o chi). Invece di adhd si parlava di autismo e asperger, ma si ponevano domande molto simili alle tue...

Ciao,
Fabio