scienza
Questo esempio, tuttavia, non definisce la parola “religione”.
scienza
Definisce solo le barriere necessarie a difendere la religione da
un mutamento di contesto, da quella riformulazione che
la trasformerebbe in un’esperienza temporale e secolare e,
fors’anche facilmente, in una forma di svago.
(G. Bateson, DAE)
Abbiamo scoperto che la scienza è difficile;
ma, se non fosse difficile, non ci divertiremmo
(Giulia, II media)
“… tutto questo è una specie di esempio, un’illustrazione di qualcos’altro?”
“Certo, proprio così!”.
Ma un esempio di che cosa?
(G. Bateson, VEM)
Marcello Sala
GLI ESEMPI CHE
GREGORY BATESON
NON POTEVA FARE
l’evo-devo
Come siamo diventati ciò che siamo?
evoluzione biologica
evoluzione culturale
sviluppo
apprendimento
individuo
cultura
natura
specie
Come siamo diventati ciò che siamo?
natura
specie
evoluzione biologica
sviluppo
livelli
logici
individuo
Evo-devo esempio di relazioni che attraversano i livelli
transcontestualità costitutiva della mente
Come siamo diventati ciò che siamo?
Con ‘unità del tipo’ si intende quella fondamentale affinità strutturale
che osserviamo negli organismi appartenenti a una stessa classe
e che è del tutto indipendente dalle abitudini di vita.
Secondo la mia teoria, l'unità del tipo si spiega con l'unità di origine.
[…] la selezione naturale opera adattando le varie parti di ciascun
vivente alle sue condizioni di vita organiche e inorganiche, oppure
avendole adattate in epoche molto remote
[...] l'ereditarietà degli adattamenti precedenti
[...] gli adattamenti, in tutti i casi, sono soggetti alle
diverse leggi dello sviluppo.
Charles Darwin, L’origine delle specie, 1859
[...] ciò che più ci preme è che
la nostra descrizione del genotipo individuale
sia formulata in un linguaggio appropriato
ai messaggi genotipici e agli effetti ambientali
che hanno foggiato il genotipo.
(Bateson, DAE, pag. 174)
Questa ‘informazione’ sull’ambiente è stata collocata
nell’organismo attraverso un lungo processo filogenetico.
(Bateson, VEM, pag. 454)
L’essenza dell’epigenesi sta
nella ripetizione prevedibile;
l’essenza dell’apprendimento e dell’evoluzione
sta nell’esplorazione e nel cambiamento.
(Bateson, MN, pag. 70)
[...] l’epigenesi dev’essere in gran parte protetta
dall’intrusione di nuove informazioni.
Per ottenere ciò [...] lo sviluppo del feto dovrebbe seguire
gli assiomi e i postulati depositati nel DNA [...].
Vi potranno essere casi in cui
una mancanza o una perdita di informazione
porta a gravi distorsioni dello sviluppo.
(Bateson, MN, pag. 216)
Qual è il mostro?
Testa di Drosophila
mutante “antennapedia”
Drosophila
qual è il mutante?
ali e bilancieri in un dittero
Drosophila (dittero)
mutante Bithorax
due paia di ali
come gli insetti di
origine più antica
Che cosa ci dice questo?
I geni responsabili del secondo paio di ali di Drosophila
sono presenti anche nel tipo “normale” ma
non “si esprimono” o si esprimono diversamente
Il tarso [della blatta] a quattro segmenti,
che ricorre sporadicamente come una varietà,
è costruito in modo non meno perfetto
del tipo a cinque segmenti e
le proporzioni delle sue diverse articolazioni
non sono meno costanti. […]
Sembra [...] che ci siano due possibili condizioni,
l’una a cinque segmenti e l’altra a quattro,
essendo ciascuna una posizione di stabilità organica.
(William Bateson, 1894)
Che tipo di malformazioni sono?
Non sviluppo incompleto o mancato di parti del corpo, ma
elementi seriali (ali, zampe, antenne) sostituiti da altri
(malformazioni omeotiche)
cosa “c’è sotto”?
Le diverse parti del corpo che sono omologhe
e che, nelle prime fasi embrionali, sono simili,
a quanto sembra tendono a variare in modo parallelo:
è un fatto che riscontriamo nell’identicità della variazione
della metà destra e di quella sinistra del corpo,
negli arti anteriori e posteriori [...]
Charles Darwin, 1859
Non solo mostri:
numeri e strutture seriali
Perché specie diverse
di zebre hanno numero
diverso di strisce?
Perché le coppie di arti
dei centopiedi geofilomorfi
sono sempre in numero dispari?
È sorprendente che noi non sappiamo quasi nulla
sul vasto sistema di comunicazione
che deve certamente esistere per controllare
la crescita e la differenziazione.
(Gregory Bateson, MN, pag. 24 n)
[...] il suo DNA consiste in comandi o ‘ingiunzioni’ che
dicono all’embrione come deve crescere.
(Bateson, DAE, pag. 307)
Il biologo [...] può asserire che un uomo ha due mani,
ma deve andare cauto nell’attribuire un numero
al linguaggio del DNA.
[...] Il biologo che ricorra alla relazione o alla configurazione
anziché al numero sarà probabilmente più preciso [...]
(Bateson, DAE, pag. 232)
Due squadre (A e B) hanno in dotazione
2 cubi grandi e 13 piccoli e
devono realizzare una costruzione
Alla squadra A viene data la scheda con le istruzioni
Alla squadra B la scheda con i disegni del progetto
Quale squadra finirà prima?
ISTRUZIONI PER LA COSTRUZIONE (squadra A)
• 3 operatori hanno a disposizione due cubi grandi e tredici cubi
piccoli sul piano di un tavolo e seguono nell'ordine le indicazioni
seguenti.
• I termini “frontale” "destra" "sinistra" "vicino" "lontano" si
riferiscono al punto di vista dell'operatore in azione in quel
momento.
• Gli operatori si collocano ai tre lati del tavolo in modo che
l'operatore S si trovi sul lato Sud e abbia di fronte N sul lato Nord,
l'operatore E si trovi sul lato Est e abbia S a sinistra e N a destra.
• L'operatore S colloca sul tavolo davanti a sé un cubo grande con
una faccia a contatto con il piano del tavolo e due facce parallele al
proprio piano frontale.
• L'operatore E colloca due cubi piccoli ciascuno con una faccia a
contatto con il piano del tavolo e una faccia a contatto con uno dei
due quarti inferiori della faccia verticale più vicina del cubo grande.
• L'operatore N colloca due cubi piccoli con una faccia a contatto con il piano
del tavolo, ciascuno con una faccia a contatto con la faccia verticale a sinistra
di ciascuno due cubi piccoli già collocati.
• L'operatore S colloca un cubo piccolo con una faccia a contatto col piano del
tavolo ed una a contatto con la faccia verticale a destra del cubo piccolo
collocato più vicino. L'operatore E colloca due cubi piccoli con la faccia
inferiore a contatto con la faccia superiore dei due cubi piccoli a contatto con
il cubo grande.
• L'operatore N colloca due cubi piccoli con una faccia a contatto del piano del
tavolo, il primo con una faccia verticale a contatto con il quarto inferiore a
destra della faccia frontale più vicina del cubo grande, e il secondo con la
faccia più lontana a contatto con quella più vicina del cubo piccolo più vicino.
• L’operatore S colloca due cubi piccoli con le facce inferiori a contatto con le
facce superiori dei due cubi piccoli collocati più in alto.
• L'operatore E colloca due cubi piccoli con una faccia a contatto con il piano del
tavolo, il primo con una faccia verticale a contatto con il quarto inferiore più
vicino della faccia a destra del cubo grande, e il secondo con la faccia più
lontana a contatto con la faccia più vicina del cubo piccolo più a destra.
• L'operatore N colloca un cubo grande con una faccia a contatto con la faccia
superiore del cubo grande già collocato.
DISEGNI DEL PROGETTO (squadra B)
…
Quale squadra finirà prima?
Quali conoscenze dovevano avere la squadra A e la squadra B
per poter eseguire il compito?
Per l’osservatore sia A che B stanno costruendo
un oggetto specifico seguendo un codice di istruzioni
l’oggetto sta nello spazio cognitivo dell’osservatore, ma
nel caso A, le istruzioni
non codificano per un oggetto ma
per una sequenza di azioni che,
se eseguite in certe condizioni,
realizzano l’oggetto
il compito di B consiste
nel costruire di proposito
cose che si approssimano
a uno stato finale noto:
 l’oggetto finale non sta
nello spazio cognitivo di A,
la sua rappresentazione
non è necessaria
 l’oggetto finale deve
essere rappresentato
nello spazio cognitivo di B
Quale dei due modi è più facilmente realizzabile con un
dispositivo materiale (un “automa”)?
A (istruzioni)
Rappresentazioni
non necessarie per
realizzare il prodotto
Sufficienti istruzioni che
rientrino nelle possibilità
operative del dispositivo
(capacità cognitive
in dotazione)
 può essere un automa
B (disegni)
Più agevole per
una mente umana
Richiede una rappresentazione
del risultato
molto complicata da realizzare
con un dispositivo automatico
(tentativi con le reti neuronali
che imitano l’organizzazione
del cervello)
E se si tratta di dispositivi biologici di “basso livello” ?
Ipotesi più logica: funzionano nel modo A
senza rappresentazione
Una persona deve disegnare una circonferenza
e non l’ha mai fatto prima:
immaginate di doverle dare istruzioni per telefono ...
• si usa un dispositivo che mantenga fisso
il centro e
la distanza della matita dal centro
elementi esterni alla linea disegnata
• si percorre una linea chiusa
di curvatura omogenea
indicazioni localizzate nella matita

[S.B. Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006]
che cos’è?
Sulla superficie dell’ala una “quadrettatura”
circonferenza nera
= quadretti neri
disposti nelle
posizioni “giuste”
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
(x-a)2 +(y-b)2= r2
Su un foglio a quadretti
come si possono individuare le posizioni “giuste”?
Sistema di coordinate:
ogni riga e ogni colonna identificata da un numero:
terzo modo di disegnare una circonferenza (Cartesio)
Ma chi disegna circonferenze cartesiane
materialmente sulle ali della farfalla?
il disegno si fa da sé man mano che la farfalla si sviluppa
[S.B. Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006]
Scaglie che ricoprono
la superficie dell’ala
e che si sviluppano
ciascuna da una cellula
Come è possibile che le cellule
diventino di un certo colore?
Ipotesi: dentro le cellule un “macchinario”
che produce un colorante
...
Come è possibile che alcune cellule
diventino colorate e altre no?
Per strada 10 auto Panda, 5 con fari spenti e 5 accesi:
sono state fabbricate in due modelli,
uno con i fari spenti e uno con i fari accesi?
Per ragioni “economiche” fabbricate tutte con i fari e
con la possibilità che siano accesi e spenti 
interruttori
Le cellule della farfalla all’inizio sono tutte uguali
perché vengono dalla ri produzione di una prima cellula
 tutte sono dotate del “macchinario” che produce il colore
allora
perché alcune cellule producono quel colore e altre no?
In quelle cellule il “macchinario” è “acceso”
 il “macchinario” deve avere un “interruttore”
Esistono macchine che
si accendono e si spengono
senza che nessuno dall’esterno
azioni l’interruttore?
Es. illuminazione delle città: interruttori sensibili alla luce
Come fanno gli interruttori di
certi impianti anti-incendio
a scattare da sé quando c’è un incendio?
Sensibili a fumo o temperatura...
reazione senza rappresentazione
Come scatta la reazione?
La reazione dipende dall’intensità dello stimolo
scatta quando lo stimolo supera una certa soglia
Il fumo e il calore si diffondono con un gradiente:
quindi da cosa dipende la reazione?
dalla distanza del sensore dalla fonte dello stimolo
informazione, senza rappresentazione, su una misura
Come funzionano gli “interruttori” nelle cellule?
Ipotesi:
sono sensibili a qualche sostanza
quando supera una certa concentrazione,
gli “interruttori” accendono il “macchinario”
che produce il colorante
“interruttori” = geni nelle cellule
sostanze che li “accendono/spengono” = regolatori
prodotti da altri geni
DNA umano: 3.300.000.000 nucleotidi
solo 2% geni = 23.000 geni con espressioni proteiche:
quale funzione ha il 98% del DNA (“spazzatura”)?
Si sa che contiene circa 4.000.000 “interruttori”
I regolatori vengono prodotti
in certe posizioni e poi diffondono,
 la loro concentrazione è diversa a seconda della
distanza dal luogo di diffusione
Gli interruttori del “macchinario” “si accendono”
solo nelle cellule che si trovano dove
la concentrazione di regolatori è adeguata
[S.B. Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006]
stessa zona alare
nell’embrione nella farfalla
colorazione artificiale colorazione naturale
di sostanze specifiche
che ipotesi sulla loro funzione?
Sostanza colorata in viola:
regolatore del “macchinario” che produce il nero
sostanza colorata in verde:
regolatore del “macchinario” che produce il giallo
che cos’è?
Arto di
embrione di pollo
in stadi successivi
[S.B. Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006]
Che cosa sono le parti
più scure?
Non opacità delle ossa ma
colorazione artificiale
di un regolatore per lo sviluppo osseo
Ma come fanno i regolatori a trovarsi nei posti “giusti”
come se ne avessero gli indirizzi?
Anche i regolatori sono prodotti dalle cellule
anche i “macchinari” che li producono
vengono “accesi” dai regolatori dei regolatori…
 gerarchia ricorsiva di regolazioni
si realizza soprattutto nell’embrione
quando l’organismo si costruisce
Ma come fanno i regolatori dei regolatori ecc.
a trovarsi nei posti “giusti”?
Risalire all’indietro  localizzazione più semplice
all’inizio una sola cellula (zigote) di forma sferica
Come possono essere individuare
le diverse posizioni su una sfera?
Sistema delle coordinate latitudine-longitudine
Che cosa serve per determinare la latitudine
di un punto su una superficie sferica?
Riferimento a un polo  sistema di paralleli
= diverse distanze dal polo

Sulla Terra
latitudine = rappresentazione
di un osservatore: “mappa”
Ma il polo è una realtà fisica
del “territorio”?
Sì: asse di rotazione
Nel “territorio” dell’uovo
esiste una polarità fisica?
E la distanza come può
essere una realtà fisica?
Un gradiente di concentrazione
di qualche sostanza
prodotta nel polo
è una informazione materiale
sulla distanza dal polo
Uovo di rana
“polo animale”
Che cosa serve per determinare la longitudine di
un punto su una superficie sferica?
Distanza da un meridiano 0
Come può essere identificato il meridiano 0?
Terra: meridiano 0 convenzionale, appartiene alla “mappa”
Ma corrisponde a qualcosa di materiale nel “territorio”?
passa per Greenwich
Nell’uovo esiste un meridiano “speciale”
identificabile materialmente?
Nell’uovo di rana: il punto di ingresso nella cellula uovo
dello spermatozoo identifica un meridiano particolare
Sulla superficie dell’uovo
latitudine e longitudine sono
valori di qualche variabile materiale
(esempio concentrazione di una sostanza)
sono informazioni se
esiste un dispositivo biologico
sensibile a quella variabile materiale
cioè capace di reagire alle sue variazioni
(differenze)
Il messaggio occorrente
non è contenuto nel DNA [...] dello spermatozoo.
Basta anche solo la puntura con un pelo di cammello
[...]
quello che serve è solo un marcatore di differenza [...]
(Bateson, MN, pag. 217)
dorso
testa
coda
ventre
[S.B. Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006]
Embrione di rana: colorazione di regolatori
1 per lo sviluppo della colonna vertebrale
2 per lo sviluppo della testa
La polarità 1 determina l’asse dorso-ventrale
la 2 quello testa-coda
Sostanze biochimiche  caratteristiche formali
L’asimmetria di un arto laterale, per esempio di una
mano, richiede un giusto orientamento in tre direzioni [...]
Queste tre direzioni devono essere combinate
in modo corretto per costruire una mano destra
invece di una mano sinistra.
Se una delle direzioni viene invertita [...]
ne risulta un’immagine rovesciata.
(Bateson, MN, pag. 220)
[...] l’abbozzo dell’arto
anteriore destro.
Si ricordi che questo arto è
diverso dall’arto sinistro e che
questa differenza non può essere nel DNA, perché nelle cellule
della parte destra e in quelle della parte sinistra c’è lo stesso DNA.
Da dove viene allora questa differenza?
[...] Adesso lo amputiamo, lo solleviamo, lo ruotiamo di 180° e
lo rimettiamo al suo posto. [...] L’arto si sviluppa nella nuova
posizione e [...] diventa una zampa sinistra! [...]
(Bateson, SU, pag. 285)
Che cosa ci dice questo?
L’informazione sull’orientamento dell’asse non è interna
all’abbozzo dell’arto, ma si trova nell’ambiente circostante
Sembra che il corpo dell’embrione abbia
un gradiente anteroposteriore che è determinato
ancor prima che si formi il rigonfiamento dell’abbozzo di arto. [...]
Ma l’informazione dorsoventrale viene molto più tardi. Noi
abbiamo eseguito l’operazione prima [...]
Il mondo della morfogenesi obbedisce a una logica topologica.
Invertendo una dimensione si ottiene l’immagine speculare [...]
Questi gradienti sono gradienti di informazione. [...]
Qualunque differenza potrebbe fungere da informazione: potrebbe
essere di natura elettrica, chimica [...]
per quanto ne so potrebbero essere meccanismi a orologeria. [...] 
(Bateson, SU, pag. 285-286)
Le forme degli animali e delle piante sono
trasformazioni di messaggi.
L’anatomia deve contenere qualcosa di analogo
alla grammatica, poiché tutta l’anatomia è
una trasformazione di materiale di messaggio,
che deve essere trasformato in modo contestuale.
(Bateson, MN, pag. 33)
È il contesto che fissa il significato, e deve
essere sicuramente il contesto del ricevente
a dar significato alle istruzioni genetiche.
Quando chiamo questa cosa “naso” io cito
le istruzioni di sviluppo dell’organismo
e cito l’interpretazione data a questo messaggio
dai tessuti che l’hanno ricevuto.
Alcuni preferirebbero definire i nasi mediante la loro
funzione, l’olfatto. [...] La proboscide del feto, in genere,
non sente alcun odore. L’embriologia è formale.
(Bateson, MN, pag. 31)
Dalle descrizioni formali (es. simmetrie)
di processi biologici (es. sviluppo di arti bilaterali)
che idea si ricava sullo sviluppo embrionale
verso una forma?
Lo sviluppo avviene grazie a
un’organizzazione gerarchica
nello spazio e nel tempo
di informazioni che producono effetti
Si possono distinguere
queste tre zebre?
Zebra di Grevy (Equus grevyi)
Zebra di montagna (Equus zebra)
Zebra di Burchell
(Equus burchelli)
Diversa larghezza e frequenza
delle strisce
Il pattern delle strisce bianche e nere
è un carattere variabile
ma varia tra le specie
mentre è tendenzialmente costante
all’interno della specie
cosa c’è “sotto”?
Numero di strisce negli adulti:
zebra di Grevy
80
zebra di montagna 43
zebra comune
25-30
La forma delle strisce delle zebre differisce
soprattutto nella metà posteriore del corpo:
z. di Grevy: strisce fitte parallele
z. di montagna: strisce larghe solo sui quarti posteriori
z. comune: strisce larghe a partire da metà corpo verso i posteriori
Le strisce delle zebre possono comparire nell’embrione in momenti
diversi, ma, quando compaiono, hanno sempre una larghezza di 0,4 mm
Lunghezza dell’embrione di zebra:
III settimana 11 mm
IV settimana 15-18 mm
V settimana
32 mm
L’embrione di zebra dalla III alla V settimana si espande
più nel dorso che nel ventre
Che cosa possiamo inferire queste informazioni?
zebra di Grevy
zebra di montagna
zebra comune
Se le strisce compaiono alla III settimana, in 11 mm
ce ne stanno circa 25-30, che poi si allargano nel dorso:
il risultato è l’aspetto della z. comune.
Se le strisce compaiono nella V settimana, in 32 mm
ce ne stanno 80 e non ci sarà più allargamento:
il risultato è l’aspetto della z. di Grevy
La z. di montagna rappresenta il caso intermedio
 Il numero di strisce nell’adulto dipende dal
momento di comparsa delle strisce nell’embrione
La differenza tra le tre specie consisterebbe
nel diverso tempo  della comparsa delle strisce
[S.B. Carrol,
Infinite forme bellissime,
Codice 2006]
Come è organizzato lo sviluppo delle strisce?
Tutte le cellule dell’embrione sono dotate
dello stesso patrimonio di geni ma
essi “si esprimono” (producono caratteri fenotipici)
solo quando vengono attivati
I geni responsabili della colorazione (b/n) nelle cellule
sono gli stessi nelle tre specie ma
i geni regolatori che attivano i geni “coloranti”
entrano in funzione in tempi diversi dello sviluppo
(“meccanismi a orologeria”)
Come possono essere sensibili al passare del tempo?
(Bateson: “E Cartesio?”)
Potrebbero essere sensibili
alla concentrazione di qualche sostanza
che si degrada con il passare del tempo
Come siamo diventati
ciò che siamo?
Embrioni di quali animali?
Quanti hanno sentito dire:
“l’ontogenesi ricapitola la filogenesi”?
Che cosa significa?
Le forme che successivamente l’embrione assume nello
sviluppo individuale sono le forme degli animali che si sono
succeduti nell’evoluzione
Antica idea pre-evoluzionistica enunciata come
“legge biogenetica” da Haeckel nel 1866
La ricapitolazione è indotta da due processi:
- accelerazione degli stadi più antichi dell’embriogenesi
- aggiunta di nuovi stadi alla fine
per dinamiche lamarckiane
(idea dell’evoluzione come progresso)
Che cosa si vede in questa immagine?
[...] gli embrioni dei vertebrati esistenti
assomigliano all’embrione dei progenitori
di questa grande classe più di quanto
i vertebrati esistenti adulti assomiglino
ai loro progenitori allo stadio adulto.
(C. Darwin, “Saggio” 1844)
La comunanza di struttura embrionale rivela la comunanza di discendenza
(C. Darwin, L’origine delle specie, 1859)
Perché gli embrioni si assomigliano più delle forme adulte?
Lo sviluppo procede per differenziazione e specializzazione
Le forme animali meno evolute divergono meno dalla condizione
embrionale, perciò mantengono una somiglianza con gli embrioni
delle forme più evolute (von Baer 1828)
Le fasi dello sviluppo possono accelerare o ritardare (eterocronia)
La “legge biogenetica” di Haeckel viene discussa,
falsificata, abbandonata dalla comunità dei biologi
dopo l’affermarsi della genetica e
dell’embriologia sperimentale
nei primi decenni del XX secolo
Le idee sbagliate
sono più facilmente assimilate nella cultura di massa
e hanno vita eterna
perché?
...
Esiste una ragione a priori per attendersi che
la struttura formale degli embrioni rassomigli a
quella degli embrioni delle forme ataviche
più di quanto la struttura formale degli adulti
non rassomigli a quella degli adulti atavici [...] :
deviare all’inizio del percorso è più difficile
(meno probabile) che deviare più avanti.
(Bateson, MN, pag. 239)
Ed allora, come spiegare tutti questi fatti sull'embriologia?
La diffusa ma non universale differenza strutturale
tra embrione e adulto;
la presenza di parti appartenenti allo stesso embrione che,
alla fine, diventano molto dissimili e servono a scopi diversi,
mentre in questa fase iniziale sono simili;
l'esistenza in una stessa classe di embrioni appartenenti
a diverse specie, che in generale,ma non universalmente,
si rassomigliano fra di loro;
il fatto che la struttura di un embrione non è strettamente correlata
alle condizioni di esistenza [...]
A mio vedere tutti questi fatti possono essere spiegati
in base alla teoria della discendenza con modificazioni.
(C. Darwin, L’origine delle specie, 1859)
Alcuni cambiamenti [...] saranno più difficili e
improbabili [...] le variabili che variano più
lentamente [...] potrebbero diventare il nucleo di
quelle omologie su cui sarebbe possibile basare
le più ampie ipotesi della tassonomia.
[...] La cosiddetta omologia seriale ha in comune con
l’omologia filogenetica il fatto generale che, nel complesso,
le somiglianze precedono le differenze. [...]
la somiglianza è più antica, sia nella filogenesi
che nell’ontogenesi, della differenza. [...]
È in effetti una prova a sostegno dell’ipotesi che gli organismi
devono veramente essere messi in relazione tra loro
come punti o posizioni su un albero ramificato.
(Bateson, MN, pag. 222)
La diversità delle forme di
animali dello stesso gruppo
(con lo stesso piano costruttivo)
può essere ottenuta attraverso
trasformazioni matematiche
(distorsioni sistematiche)
Questa semplicità e persistenza devono
sicuramente significare che le differenze
tra i fenotipi [...] vengono rappresentate
da un numero limitato di differenze
nel genotipo.
(Bateson, MN, pag. 226)
D’Arcy Thompson, 1917
Gli embrioni sono molto simili:
come si può produrre la diversità di forma?
Durante lo sviluppo crescita differenziata
nelle varie direzioni  geni ad azione “vettoriale”
Quale dei due assomiglia
di più all’uomo?
Il cucciolo di scimpanzé
assomiglia all’uomo più dell’adulto
 la forma infantile perdura nell’Homo (neotenia)
Che relazione c’è con le trasformazioni di D’Arcy Thompson?
Negli scimpanzé potrebbero entrare in azione
geni “vettoriali” che stimolano la crescita
in una direzione in modo differenziato
D’Arcy Thompson, 1917
Evidentemente la striatura delle penne scapolari
[di un mutante] era dovuta alle stesse circostanze
o cause che la striatura delle penne ventrali.
Di conseguenza, dal punto di vista del messaggio ‘sii striato’,
le penne dorsali, in certe circostanze (quali?), potevano
ricevere questo messaggio.
[...] Il problema principale, naturalmente, era come
queste idee o ingiunzioni potessero mettersi in relazione con
la materia interagente di cui è fatto il corpo.
E Cartesio?
(Bateson, SU, pag. 306-308)
Come possono le informazioni produrre
effetti materiali?
Le informazioni consistono in differenze tra
sostanze che inducono trasformazioni biochimiche
Differenze nel DNA  differenze nel mRNA 
 differenze di enzimi prodotti 
 differenze di enzimi prodotti da
l’attività di enzimi prodotti da... (ricorsività) 
 differenze di effetti
(caratteri strutture funzionalità)
Le mutazioni omeotiche riguardano singoli geni:
che cosa ci dice questo sui geni?
Geni con funzione di regolazione dello sviluppo
ad alto livello gerarchico (geni master)
es. segmentazione, organizzazione lungo assi...
Come si esercita questa funzione regolativa?
I master codificano per Fattori di Trascrizione
nelle loro zone di espressione i FdT agiscono
su geni bersaglio
attivando/reprimendo la trascrizione DNA-mRNA
e di conseguenza l‘espressione di quei geni
I geni bersaglio possono essere a loro volta
dei regolatori
Zone di espressione di geni Hox
nello sviluppo dei segmenti del rombencefalo di un vertebrato
[S.B. Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006]
Perché le coppie di arti dei centopiedi geofilomorfi
sono sempre
in numero dispari?
Immaginiamo un sito particolare, una piccola regione
dell’embrione in via di sviluppo che deve ricevere una certa
versione delle istruzioni che governano il numero di questi arti.
La versione che specifica per “cinque” o “dieci” non può essere
di alcuna utilità: che ne sa quel punto, quel gruppetto di cellule
in quella particolare regione dell’embrione di un numero che è
invece contenuto nel più ampio aggregato di tessuti che stanno
formando quelle appendici?
(G. Bateson, DAE)
Perché le coppie di arti dei centopiedi geofilomorfi
sono sempre
in numero dispari?
Dei geni master
della segmentazione
che hanno tra gli effetti
lo sviluppo di zampe in ogni segmento
entrano in funzione ripetutamente
a partire da una posizione caudale:
il risultato sono bande di espressione
(di FdT) che avanzano
spingendo avanti quelle precedenti
Tra le bande che avanzano si formano
nuove bande secondarie di espressione
 numero di bande finale = n (primarie) + n-1 (secondarie)
= 2n – 1 ovvero un numero dispari
Nel moscerino Drosophila i geni responsabili delle mutazioni
omeotiche (geni Hox) hanno una parte comune (homeobox)
Homeobox simili a quelle del
moscerino sono stati trovati
anche in topi e rane:
il fatto che
questo materiale genetico
sia condiviso
che cosa ci dice?
È stato ereditato a partire
dall’antenato comune:
gli antenati comuni
di moscerini e topi
risalgono al Cambriano,
più di 550 Milioni di anni fa
Il fatto che
una parte di genoma
sia stata conservata
nell’evoluzione
che cosa ci dice?
Questi geni hanno
funzioni basilari per
la costruzione dei corpi
degli animali
Homeobox in tutto
il regno animale
 universalità del
codice Hox nel
“kit degli attrezzi” per
lo sviluppo embrionale
di tutti gli animali
[S.B. Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006]
L’organismo (forma e funzioni) è il risultato
della somma delle espressioni
dei geni che compongono il genoma?
L’organismo è il risultato della
organizzazione nello spazio e nel tempo
della loro espressione (sviluppo)
Che cosa ne consegue per l’evoluzione?
Le differenze di fenotipi individuali,
da cui dipende la diversità di fitness,
e quindi la sopravvivenza/riproduzione differenziata
non sono determinate semplicemente
dalla somma delle differenze nei singoli geni
Come siamo diventati ciò che siamo?
natura
specie
evoluzione biologica
livelli
logici
sviluppo
individuo
EVOLUZIONE = modificazione delle forme viventi
attraverso il succedersi delle generazioni (ereditarietà)
SVILUPPO = processo morfogenetico di modificazione
dell’organismo nel tempo della vita individuale
Evo-devo (evolutionary developmental biology)
esempio di attraversamento dei livelli
transcontestualità costitutiva della mente
Ogni forma vivente è il risultato di un processo di sviluppo:
la comparsa di forme nuove nell’evoluzione (evo-) dipende
da qualche modificazione nel processo dello sviluppo (-devo)
[M. Ferraguti, C. Castellacci,
Evoluzione: modelli e processi, Pearson 2011]
Ciò che viene ereditato è
una configurazione di informazioni
non sui caratteri del fenotipo finale
ma sulla organizzazione
dello sviluppo di quei caratteri
e su come questa organizzazione
può reagire all’ambiente
in cui si sviluppa
“… tutto questo è una specie di esempio, un’illustrazione di qualcos’altro?”
“Certo, proprio così!”.
Ma un esempio di che cosa?
(G. Bateson, VEM)
Marcello Sala
GLI ESEMPI CHE
GREGORY BATESON
NON POTEVA FARE
l’evo-devo