Pop Biology

Ben prima del beep dei cellulari, la vita dell’uomo è stata per millenni scandita dal sorgere e dal calare del sole. Ma non soltanto. Se le migrazioni degli uccelli, la neve e la pioggia, la frutta matura, marcavano il passare delle stagioni, e l’avvicendarsi della luce e del buio segnava il trascorrere del giorno, l’uomo antico poteva conoscere persino il fluire delle ore osservando con occhio attento lo schiudersi e il richiudersi delle corolle dei fiori. Agli inizi del XVIII secolo il naturalista illuminista svedese Carlo Linneo, mentre dedicava i suoi studi a mettere ordine con nordica precisione nella gran mole di animali e piante allora conosciuti, si accorse che svariati fiori si aprivano in ore ben determinate della giornata, e che la varietà era tale e tanta da permettergli di ideare un vero e proprio orologio floreale. Su uno spazio erboso che mimava il quadrante di un orologio, Linneo collocò in due cerchi concentrici calendule e trifogli, convolvoli e datura, e altre venti specie differenti di fiori, secondo il loro preciso orario quotidiano di apertura delle corolle. Il risultato fu una mirabolante macchina del tempo, ribattezzata l’Orologio di Flora, in grado di indicare l’ora lungo tutto l’arco del giorno e della notte: si schiudono le belle corolle rosse del fico degli Ottentotti? E’ mezzogiorno! La Regina della Notte apre i suoi grossi fiori bianchi? Scocca la mezzanotte! I potenti fecero a gara per ornare i loro giardini con lo spettacolare orologio floreale, acquisendo levatura sociale e … cuori femminili! Un’unica pecca: funzionava solo in primavera e in estate.
Quello che l’illustre studioso seppe trasformare in divertissement, è in realtà sotto gli occhi di tutti. La natura ha i suoi ritmi, segue e scandisce il tempo secondo invisibili ma precisi orologi. Gli animali si nutrono, cacciano o sfuggono, e si riposano secondo un ritmo veglia/sonno segnato dall’alternanza del giorno e della notte. E lo stesso ciclo seguono le piante, aumentando e diminuendo l’attività fotosintetica col sorgere e il tramontare del sole. Anche il trascorrere delle stagioni influenza il comportamento di animali e vegetali: non appena le giornate iniziano ad accorciarsi, i migratori si preparano a partire, mentre chi rimane e ha scelto il lungo sonno del letargo inizia ad accumulare cibo per il riposo invernale. Alberi ed erbe fioriscono e fruttificano secondo lo scorrere dei mesi, così come il desiderio di accasarsi e riprodursi segue negli animali l’alternanza delle stagioni. Alcuni cicli poi vanno ben oltre l’anno. Ne è un esempio la cicala dei diciassette anni che completa il suo ciclo vitale, in un così lungo periodo di tempo, con precisione e sincronia svizzera, giacché tutte le sue popolazioni riemergono negli stessi giorni dopo tutti quegli anni. E che dire poi degli organismi marini che, vivendo lungo la costa, subiscono l’influenza dell’alta e della bassa marea e, come gli anemoni di mare e le ostriche, aprono all’acqua e al cibo corone di tentacoli e valve quando l’acqua sale, e rapidi le richiudono quando il livello del mare torna a lasciarli allo scoperto. Per non parlare del palolo, nome con cui gli indigeni polinesiani chiamano le parti riproduttive maschili e femminili di un vermetto marino, un anellide polichete per la precisione. Ogni anno tali parti, simili a tagliatelle, vengono liberate a milioni dai vermi fissi sul fondale e salgono a galla nelle acque antistanti le isole Samoa, per permettere la liberazione contemporanea di spermi e uova e la loro conseguente fecondazione. Il sincronismo e la ciclicità temporale sono tali, e rigorosamente legati al calendario lunare, che ogni anno gli abitanti delle isole, il settimo giorno dopo il plenilunio di ottobre e dopo quello di novembre, affollano con anticipo il mare con piroghe e ceste di ogni genere per raccogliere quel prelibato e nutriente ben di dio.
Il fatto di saper leggere e scrivere e persino connettersi a internet, non esonera noi, animali della specie Homo sapiens, dalla dipendenza dai ritmi naturali. Di norma, lavoriamo e socializziamo con la luce del sole, e dormiamo di notte. Se anche non andiamo in estro un’unica volta all’anno, il ciclo mestruale femminile si dipana in media lungo 28 giorni, con ciclicità “lunare”. La temperatura corporea ha il suo massimo a metà pomeriggio e, fateci caso, anche l’umore segue un suo ritmo quotidiano.
Giorni, mesi, anni, non è difficile individuare l’influenza cosmica su queste scansioni del tempo. La rotazione della terra intorno al suo asse genera l’alternanza del giorno e della notte, l’inclinazione dell’asse del nostro pianeta e la sua rivoluzione intorno al sole sono la causa delle stagioni e dei nostri compleanni che passano. La rotazione della luna intorno alla terra provoca infine i movimenti di marea. Si può quindi con semplicità dedurre che i ritmi biologici dipendono dai ritmi cosmici. Siamo veri figli dell’universo.
Le cose si mostrano però sotto un’altra luce se proviamo a interferire con questi ritmi biologici. Se si spostano in un acquario, gli anemoni di mare continuano ad aprirsi e a richiudersi secondo il ritmo delle maree del loro luogo d’origine. Le ostriche, pur se trasportate a diverse centinaia di chilometri dal mare, continuano per un certo periodo a seguire il ritmo originario, quindi passano al ritmo di una nuova marea, quella che la luna provocherebbe nella loro nuova sistemazione, se solo ci fosse il mare! Anche una pianta, se posta in totale oscurità, continua a seguire il precedente alternarsi di luce e buio, così come in laboratorio topi sottoposti alla totale assenza o presenza di luce, mantengono il ritmo veglia/sonno. Gli stessi uomini e donne che si sono volontariamente sottoposti a periodi prolungati senza luce solare e senza orologi, hanno mantenuto l’alternanza veglia/sonno, pur se modificando la durata del loro “giorno”. Queste osservazioni, unite a molte altre analoghe, hanno permesso agli studiosi di giungere ad alcune conclusioni. I ritmi che scandiscono la vita degli organismi viventi non sono semplicemente esogeni, ovvero unicamente dipendenti da fattori esterni, ma soprattutto endogeni, cioè sono regolati da un orologio interno all’organismo.
Gli esseri viventi posseggono dunque anche una sorta di struttura temporale. Indubbiamente il tempo e la sua ritmicità hanno giocato un ruolo fondamentale nell’evoluzione delle specie e sono quindi entrati a far parte del patrimonio genetico degli organismi viventi. Se l’ape non visita il fiore nell’ora in cui esso secerne il nettare, o se il maschio non libera i suoi spermatozooi nel momento in cui le uova della femmina sono mature, il risultato può essere fatale per la sopravvivenza dell’individuo e della specie. La natura non consente di arrivare in ritardo all’appuntamento con il cibo o con il partner! Chi non è in sintonia temporale, non può sopravvivere.
Negli esperimenti di laboratorio si è inoltre osservato che gli organismi sottoposti all’assenza di alternanza giorno/notte, mantengono sì un ritmo regolare, ma questo non è più esattamente di ventiquattro ore, come è la lunghezza del giorno solare, ma se ne discosta un po’. Tali ritmi interni, fissati unicamente dall’orologio biologico dell’individuo, prendono quindi il nome di ritmi circadiani, della durata cioè di circa un giorno. Un’affascinante ipotesi sulla loro lunghezza ci riporta indietro nelle ere geologiche, agli antenati marini di tutti gli organismi terrestri, per i quali avevano maggiore importanza le maree, dipendenti dal moto della luna. L’alternanza di due alte e due basse maree è di venticinque ore, cioè leggermente più lunga di quella giorno/notte. L’evoluzione potrebbe avere quindi selezionato un orologio biologico tarato su un periodo di ventiquattro ore e mezza, adatto sia per il ciclo giorno/notte che per quello bassa/alta marea. Gli organismi divenuti terrestri hanno privilegiato il ritmo delle ventiquattro ore, ma forse questa ancestrale regolazione è rimasta nel loro DNA e in assenza del ripetersi della luce e del buio torna a emergere l’antico ritmo.
Si è infine scoperto che l’orologio biologico interno può essere in parte regolato, o meglio ritarato su un nuovo ciclo. E’ quello che ad esempio capita ai lavoratori notturni, che dopo un iniziale periodo di disagio assestano i loro ritmi biologici su un nuovo modello di giornata, che li vuole svegli e attivi con il buio e destinati al riposo e al recupero durante le ore di luce.
Cronobiologia è il nome della nuova e rivoluzionaria scienza che si occupa dello studio dei tempi della natura. Imparare a comprendere i meccanismi che regolano gli orologi biologici dell’uomo e degli altri esseri viventi non ci offrirà semplicemente un nuovo strumento per approfondire le conoscenze su evoluzione e comportamento, ma la chiave per aprire strade innovative in medicina, farmacologia, ecologia ed endocrinologia, e anche nella tutela dei lavoratori notturni, degli astronauti nel buio perpetuo delle missioni spaziali, e dei ricercatori nelle lunghe notti e nei lunghi giorni polari. E forse sarà anche il mezzo per tornare a sentirci parte della natura, importanti ingranaggi dell’orologio naturale.
Claudia Bordese
pubblicato su Piemonte Parchi n. 160, novembre 2006, pp.23-25