L’intelligenza della Natura – l’operone del lattosio

Quando si tira in ballo la parola intelligenza questa può essere declinata in svariate modalità, al punto che non si dovrebbe usare il singolare ma il plurale; sarebbe infatti più corretto parlare di intelligenze che, a vario titolo, caratterizzano il mondo vivente (oserei dire anche quello non vivente, ma non me ne voglio occupare in questa sede).

L’etimologia stessa della parola, derivante dal verbo legĕre (leggere, comprendere, cogliere) cui si antepone la preposizione inter (fra), ci ricorda come la capacità di stabilire correlazioni e distinzioni tra elementi si possa svolgere in mille modi diversi e a molteplici livelli.

Se non impressiona più di tanto una dimostrazione di intelligenza da parte di esseri viventi evoluti dotati di un cervello particolarmente sviluppato è invece interessante e a tratti sorprendente il fatto che, pur con modalità completamente diverse, anche negli organismi più semplici si evince chiaramente “la capacità di leggere tra le righe” (altra possibile definizione di intelligenza) e il regolarsi di conseguenza.

Un fulgido esempio di quanto appena detto lo troviamo in un sistema genico denominato lac operone, o operone del lattosio, presente nel batterio Escherichia coli, organismo ubiquitario che troviamo anche come costituente abituale della nostra flora intestinale.

Nella prima metà del secolo scorso J. L. Monod, studiando questo microrganismo, osservò un fenomeno che va sotto il nome di crescita diauxica: ponendo E. coli in un terreno di coltura contenente sia glucosio che lattosio, il batterio utilizzava prima il glucosio e poi, una volta esaurito questo zucchero, dopo una fase di latenza, iniziava a metabolizzare il lattosio. L’ipotesi formulata da Monod fu che esistesse una dipendenza tra enzimi e substrato con la possibilità di attivare e disattivare i geni come risposta a stimoli provenienti dall’ambiente circostante.

 

Come si vede dalla figura, la crescita è in un primo momento dovuta all’uso di glucosio e poi, all’esaurimento di questo, dopo una fase stazionaria, inizia una seconda fase nella quale viene utilizzato il lattosio; ciò che è interessante notare è che i livelli di β-galattosidasi, l’enzima che serve a metabolizzare il lattosio, iniziano a salire all’inizio della fase di latenza: questo vuol dire che il batterio risponde alla mancanza del glucosio iniziando a produrre l’enzima di cui ha bisogno per continuare a crescere utilizzando l’altro substrato.

Il sistema che consente a E. coli di operare questo cambio di direzione è costituito da alcuni geni come mostrato in figura

Il tratto di DNA che costituisce l’operone comprende un promotore che è il sito di inizio della trascrizione e un operatore cui si lega, quando il sistema è spento, un repressore prodotto da un regolatore. Vi sono poi i tre geni che codificano per i tre enzimi coinvolti nel metabolismo del lattosio, le β-galattosidasi. 

Quando il lattosio non è presente sarebbe antieconomico tenere in funzione l’operone; il gene regolatore (sequenza “I”) produce allora, attraverso l’apposita molecola di m-RNA, una proteina detta repressore che si lega all’operatore (sequenza “O”) impedendo l’azione della RNA-polimerasi che, pur legandosi al promotore (sequenza “P”), non può trascrive i geni responsabili della costruzione dei tre enzimi necessari perché bloccata nel suo cammino.

Quando il lattosio è presente e deve essere metabolizzato, questo si lega al repressore inattivandolo e impedendogli di legarsi all’operatore lasciando via libera alla RNA-polimerasi.

Ma la meraviglia non finisce qui. Dal momento che in presenza di entrambi gli zuccheri è conveniente iniziare a metabolizzare il glucosio, E. coli è dotato di un’altra proteina regolatrice detta CRP; questa legandosi nella zona del promotore aumenta l’efficacia dell’operone essendo a sua volta attivata da un’altra molecola che è l’AMP-ciclico, che ha una bassa concentrazione in presenza di glucosio: questo significa che, quando c’è abbastanza glucosio, l’attività dell’operone è ostacolata dalla mancanza di AMP-ciclico che non attiva la CRP che a sua volta non favorisce l’attività della RNA-polimerasi che deve trascrivere i geni delle β-galattosidasi.  

Questi sublimi meccanismi di regolazione presenti in un organismo comunque semplice pur nella sua complessità di essere vivente, personalmente mi lasciano esterrefatto; sono una prova di come la Natura ha fatto le cose per bene invitandoci a rispettarla riponendo fiducia nelle sue leggi e facendoci capire come sia deleterio agire in maniera ostativa.  

Oggi, in un mondo in cui predomina il concetto di politically correct, l’espressione contro natura, dal momento che in passato (e forse in certi momenti anche adesso) è stata oggetto di un uso scorretto, fa un po' paura perché evoca scenari inquietantemente discriminatori; in realtà, se riflettiamo in maniera obiettiva, scevri da qualsiasi pregiudizio auto costruito o indotto, ci rendiamo conto semplicemente che il nostro mondo è regolato da leggi universali alle quali ogni ente, in quanto tale, è invitato ad osservare e rispettare per il proprio stesso “bene”.

Si potrebbero scrivere fiumi di parole, ma preferisco chiudere con una semplice e al tempo stesso drammatica considerazione che, pur nella sua banalità (io non considero il termine banale in senso negativo, in fondo tante cose sono banali solo perché evidentemente corrette), deve essere fatta: la differenza tra l’intelligenza di un batterio e quella di un essere umano è che la prima, prodotto incontaminato delle leggi di natura, è sempre costruttiva e tende alla conservazione della specie, mentre spesso l’uomo la utilizza contro sé stesso, al punto che viene da chiedersi se, in questo caso, è lecito parlare ancora di intelligenza.