Possibilità di vita nell'universo tesina

2 3.1. Equazione di

Drake_________________________ 17

3.1.1. Fattori astrofisici______________________

18

3.1.2. Fattori planetari ______________________

18

3.1.3. Fattori biologici_______________________

19

3.1.4. Fattori tecnologici e culturali______________

20

3.2. Paradosso di

Fermi_________________________ 20

3.2.1. Validità dell’equazione di Drake____________

20

3.3. Esopianeti_______________________________

21

4. RICERCA DI VITA INTELLIGENTE____________________

22

4.1. Comunicazione con civiltà

extraterrestri___________ 24

4.1.1. Storia 24

4.2. Come comprendersi

25

5. CONCLUSIONE_______________________________

26

LA SCELTA DI QUESTO PERCORSO

Da piccolo passavo diverse giornate a casa dei miei nonni

lungo la riva dell’Adige a Parona e la sera era tradizione

sedersi sul terrazzo con mio nonno a guardare il cielo

stellato. Lui amava guardare gli aerei che passavano

immaginando le loro destinazioni. Io mi lasciavo

trasportare da quella sua curiosità e immaginazione e

contemplavo il cielo in cerca di qualche segno che

confermasse che noi non siamo soli nell’universo. Infatti

osservare il cielo stellato è sempre stato, per me, motivo di

riflessione. Era il momento in cui mi confrontavo con la

grande immensità dell’universo sentendomi estremamente

2

3 piccolo. Mi sorgeva spontaneo immaginare e desiderare

l’esistenza di qualcosa al di fuori della terra perchè ero

convinto, e lo sono tuttora, che il nostro pianeta non sia

l’unico privilegiato a poter ospitare la vita.

INTRODUZIONE

C’è vita nell’universo? E’ una domanda interessante e al

contempo problematica. Ad oggi non è ancora possibile

dare una risposta certa, ma le ultime scoperte in ambito

astronomico hanno reso statisticamente probabile tale

ipotesi. La scienza è in grado di descrivere le più piccole

componenti che costituiscono le cellule e i vari processi

che le caratterizzano ma non è ancora in grado di spiegare

come esse si siano formate. A tale proposito sono state

presentate diverse ipotesi e sono stati effettuati diversi

esperimenti. Si è però certi che la vita sulla Terra si sia

formata in determinate condizioni fisico-chimiche,

pertanto, se su un altro pianeta si verificassero condizioni

simili, la vita potrebbe avere inizio?

Sulla Terra le forme di vita più semplici sono i batteri, i

quali hanno la capacità di poter sopravvivere anche in

habitat estremi. Sugli astri del nostro sistema solare le

condizioni che si osservano sono comunque molto più

critiche, non è quindi possibile azzardare questa ipotesi

senza dimostrazioni valide. Inoltre un fattore fondamentale

per la genesi della vita sulla Terra è stata la presenza di

acqua allo stato liquido. Tale dato di fatto fa considerare

quest’ultima quale discriminante necessario per l’origine

della vita, potendo escludere a priori pianeti che non

presentano queste caratteristiche.

Scoperte recenti hanno dimostrato che molte delle stelle

presenti nell’universo possiedono un sistema planetario

simile al nostro e conseguentemente potrebbero esserci

pianeti simili alla Terra potenzialmente abitabili. E’

ragionevole pensare che in quei pianeti in cui si instaurino

le condizioni favorevoli allo sviluppo della vita questa si

formi e si evolva dalle forme più semplice a quelle più

3

4 complesse. Supporre che il nostro pianeta sia unico è un

po’ come ritenere che la Terra sia il centro dell’Universo e

che tutto ruoti attorno ad essa.

"E' innaturale in un campo avere solo una spiga di grano, e nell'infinito

universo solo un mondo vivente".

(Metrodoro di Chio)

COS’È LA VITA?

Innanzitutto, prima di poter iniziare la ricerca di vita su altri

pianeti, è necessario porsi la domanda di cosa bisogna

cercare. Ovvero, cos’è la vita? Se dovessimo analizzare un

altro pianeta, quali sono i fattori che potrebbero indicarci la

presenza o meno di vita?

Gli esseri viventi per lo scienziato sono dei sistemi, ed

infatti si parla di sistemi viventi. Un sistema è una

4

5 qualsiasi porzione di mondo fisico posta sotto

osservazione, in esso si riconoscono sempre più parti che

sono in continua correlazione tra loro. Scomponendo un

sistema nelle sue parti, la conoscenza di ciascuna di esse

non ci permette di conoscere il sistema nel suo insieme.

Quando si verifica questo, si dice che il sistema è

complesso. I sistemi viventi sono sistemi materiali, e si

classificano in sistemi aperti, quindi sistemi che

scambiano con l’ambiente esterno sia materia che energia.

i viventi, ripetiamo, sono molto complessi e ci possiamo

limitare a trovare tutte le caratteristiche e proprietà che

questi ultimi presentano in comune tra loro: 1

Ordine

 Scambi di materia e di energia

 Metabolismo

 Uniformità chimica

 Risposta agli stimoli

 Omeostasi

 Lasso di vita

 Programma genetico

 Riproduzione

 Costituzione cellulare

 Capacità di evolversi



E. SCHRÖDINGER E LA DEFINIZIONE DI VITA

E. Schrödinger, fisico di origine austriaca, si interroga sullo

stesso problema nel libro “Cos’è la vita? La cellula vivente

dal punto di vista fisico”. Si chiede se sia possibile

raggiungere una verità chiara e distinta sul fenomeno

della vita o se in essa vi sia un qualche elemento

sfuggente ed eccedente che non ne permetta la

definizione in maniera universale e necessaria.

Attualmente la fisica e la chimica non sono in grado di dare

una spiegazione a tale evento, però non è affatto una

buona ragione per dubitare che le due scienze possano mai

spiegarlo. Schrödinger si interroga sul problema cardine di

1 BIOLOGIA,

Campbell N.A., Reece J.B., Bologna,Zanichelli, 2008.

5

6 tutta la biologia e lo fa attraverso gli strumenti della nuova

fisica, quella quantistica, cercando di trovare una

spiegazione che soddisfi i criteri di scientificità della

domanda. Analizza la natura fisica del materiale

genetico: in primo luogo sente il bisogno di definire il

modo attraverso cui agiscono e funzionano le leggi fisiche

e chimiche, le quali svolgono una funzione importante

nella vita dell’organismo e sono leggi di natura

statistica. Ciò significa che, all’interno di un sistema

macroscopico, quelle che noi chiamiamo “leggi” non sono

altro che dei calcoli del comportamento medio di molte

particelle, mentre in un sistema microscopico formato da

pochi atomi si nota che esso si comporta in maniera

assolutamente disordinata. L’atomo non è assolutamente

un centro d’ordine, ma è un centro di disordine e

soltanto i legami molecolari rendono stabile qualcosa che è

di per sé instabile. Ma quest’affermazione conduce ad una

controversia: un organismo deve avere una struttura

relativamente grande per godere del beneficio di leggi

molto accurate sia per la sua vita interna, sia nelle

sue interazioni con il mondo esterno e questo è ciò

che afferma la fisica statistica. La biologia, invece, dice che

dei gruppi incredibilmente poco numerosi di atomi (che

non dovrebbero essere ordinati) hanno un’importanza

dominante negli eventi estremamente regolari

all’interno di un organismo vivente. Questo significa che

il gene, che è necessariamente formato da un numero

limitato di atomi, si comporta in maniera stabile e

ordinata mantenendo l’informazione genetica anche

attraverso i secoli.

STABILITA’ E ORDINE DELLA VITA

Per spiegare la stabilità si fa riferimento alla molecola,

seppur piccola, come ad una sorta di solido. Si può

affermare che esistono due modi differenti attraverso

cui la natura fabbrica i corpi:

Uno è quello relativamente monotono di ripetere

 cioè all’infinito la stessa struttura nelle tre direzioni

(come nell’accrescimento dei cristalli). 6

7 L’altro è quello di costruire un aggregato sempre

 più esteso, senza ricorrere alla ripetizione. Questo

è il caso delle molecole organiche via via più

complicate, nelle quali ogni atomo e ogni gruppo di

atomi ha una funzione particolare. Schrödinger

definisce tale struttura cristallo o solido aperiodico.

Per spiegare la seconda caratteristica, ovvero dell’ordine,

Schrödinger afferma che la vita sembra dipendere da un

comportamento della materia, ordinato e retto da leggi

rigorose, non basato esclusivamente sulla tendenza di

questa a passare dall’ordine al disordine, ma basato in

parte sulla conservazione dell’ordine esistente.

Anche in questo caso si verifica un paradosso, il quale

consiste nel fatto che il secondo principio della

termodinamica afferma che tutti i sistemi isolati sono

soggetti a un livello crescente di entropia, cioè a una

redistribuzione dell’energia tale da portare a uno stato

disordinato della materia, disordinato ma in equilibrio

inerte (equilibrio che per il vivente corrisponde alla

morte) . Ciò entra in contraddizione con l’organismo che

invece si fonda sul meccanismo della conservazione

dell’ordine interno e della vita. La risposta che dà

Schrödinger è che l’organismo può tenersi lontano da

tale stato (l’entropia massima cioè la morte) solo traendo

dal suo ambiente continuamente entropia negativa, si

può dire che il ruolo del metabolismo, all’interno

dell’organismo, è di liberare tutta l’entropia che non può

non produrre nel corso della vita. Il vivente quindi è

costituito in maniera tale da opporsi alla legge

universale dell’entropia che conduce ogni cosa ad uno

stato caotico e inerte. E ciò avviene appunto attraverso lo

scambio metabolico con l’ambiente. Per cui cos’è la vita?

E’ quell’insieme di originali strutture fisico‐chimiche che

si oppongono alla disgregazione a cui vanno

incontro naturalmente tutti i corpi.

Infine si pone il problema del determinismo e del libero

arbitrio; gli eventi spazio‐temporali che si verificano nel

corpo di un essere vivente corrispondono all’attività

della sua mente ed alle sue azioni, consce o no. Questo

7

8 porta a due premesse: il mio corpo funziona come un

puro meccanismo, del quale io ne dirigo i movimenti e ne

prevedo gli effetti, e nel caso si verificassero gravi

conseguenze io ne assumerei la piena responsabilità.

Schrödinger risponde a questo problema con la necessità

di postulare l’esistenza di un “io” che controlla il

movimento degli atomi secondo le leggi di natura. 2

FORME DI VITA

Queste sono le caratteristiche principali di un essere

vivente e sono fondamentali per la ricerca in quanto ci

permettono di circoscrivere l’analisi dei dati raccolti. Si

possono distinguere diverse forme di vita.

BATTERI E FORME DI VITA PLURICELLULARI

La riproduzione avviene tramite un processo che coinvolge

gli acidi nucleici (RNA e DNA). Quella cellulare avviene

principalmente per divisione (mitosi) ed è connessa

all’accrescimento di un organismo pluricellulare, mentre

quella sessuata in organismi pluricellulari richiede una

forma più complessa di divisone (meiosi). In entrambi i

casi l’informazione viene trasmessa attraverso i geni,

contenuti nei filamenti di DNA. Cercando di definire la vita,

le caratteristiche essenziali che cerchiamo sembrano

risiedere essenzialmente nelle molecole degli acidi nucleici

che contengono l’informazione necessaria per la

riproduzione. Un’altra molecola fondamentale alla vita

sono le proteine, alle quali spetta il lavoro teleonomico,

ovvero di trasmissione dell’informazione necessaria, anche

indirettamente, per la sopravvivenza e la moltiplicazione

della forma di vita.

VIRUS

I virus sono costituiti da acidi nucleici (DNA o RNA) che

possono essere avviluppati da una proteina o da una

2 CHE COS’E’ LA VITA?.

Schrödinger E.,

La cellula vivente dal punto di vista fisico, Adelphi, Milano 2008.

8

9 membrana composta da più proteine. Essi vengono

considerati forme di vita in quanto sono indubbiamente

portatori di un codice genetico che trasmettono venendo a

contatto con una cellula. Il loro meccanismo gli permette di

oltrepassare la parete cellulare, una volta all’interno

perdono il rivestimento protettivo del loro genoma e

modificano il DNA della cellula ospite, replicando il proprio

acido nucleico e sintetizzando proteine virali. Attraverso

questi passaggi permettono la formazione di nuovi virus

che fuoriescono dalla cellula (processo di lisi) oppure

rimangono in stato di quiescenza.

VIROIDI E VIRUSOIDI