BIOLOGIA

BIOLOGIA (VII, p. 49)

Alcune notevoli conquiste della biologia applicata, e in particolare della farmacologia, quali la scoperta dei sulfamidici, seguita a breve distanza da quella degli antibiotici, hanno destato il più vivo interesse, e ad un osservatore superficiale possono apparire come i più notevoli risultati della biologia moderna. Ma in realtà ben altre e scientificamente più importanti sono le conquiste recenti. Tre sono le tendenze principali che caratterizzano la moderna indagine biologica: la sempre più estesa, sistematica e sicura applicazione del metodo sperimentale; lo sforzo di spingere l'indagine oltre i limiti della visibilità con il microscopio ottico, nel campo del submicroscopico; infine l'indirizzo biochimico, che pervade a poco a poco ogni ramo della biologia. Ne diamo qui di seguito una breve illustrazione, con rinvio alle voci in cui i singoli argomenti sono, in questa App., più specificamente svolti.

Estensione dell'indagine sperimentale. - In molti campi della biologia, che sembravano sfuggire ad ogni tentativo di analisi sperimentale, si è potuto penetrare con questo validissimo strumento di ricerca. E, in pari tempo, si è andato sviluppando e affermando il metodo per l'elaborazione statistica dei dati. Il perfezionamento della tecnica statistica e della formulazione matematica dei risultati della biologia, è dovuto soprattutto all'opera dei genetisti. Questo mezzo, che ha anche contribuito a chiarire molti concetti di metodologia scientifica, fornisce innanzi tutto linee direttive per l'impianto e l'esecuzione degli esperimenti, e dà poi la possibilità di saggiare il valore di un'ipotesi, e di esprimere in termini probabilistici il significato dei risultati sperimentali. Particolarmente utili sono i mezzi d'indagine adatti alle serie di osservazioni poco numerose, che hanno trovato larga applicazione non soltanto in genetica, ma anche in altre discipline biologiche, quali la fisiologia e la biochimica.

Anche un problema fondamentale della biologia, quello dell'evoluzione, che è in fondo un problema genetico, è stato introdotto, negli ultimi anni, nell'ambito della ricerca sperimentale. Un importante ramo della genetica, chiamato fisiologia delle popolazioni, o dinamica delle popolazioni, si è andato sviluppando; quindi problemi quali concentrazione dei geni in popolazioni diverse e in diverse condizioni di ambiente, azione della selezione, variazioni casuali della concentrazione genica, ecc. e in una parola, tutte quelle variazioni di stato della componente ereditaria di una popolazione, che debbono costituire la base di ogni processo evolutivo, sono ormai usciti dal dominio delle pure congetture e speculazioni, e sono divenuti esattamente analizzabili e misurabili. Si può dire dunque che l'analisi sperimentale del problema dell'evoluzione è iniziata (v. genetica, evoluzione in questa App.).

Così anche rami della biologia quali la ecologia, la etologia, la biogeografia, che per lungo tempo erano rimasti allo stadio puramente descrittivo, hanno inserito fra i loro metodi di indagine lo sperimento.

Per quanto riguarda la morfologia, si deve ricordare che, già sul finire del secolo scorso e nei primi anni del presente, si è assistito al rinnovamento delle scienze morfologiche, che hanno superato la fase descrittiva con le grandi conquiste della meccanica dello sviluppo o morfologia causale (v. embriologia, in questa App.). Le indagini sono state continuate nelle direzioni precedentemente delineate, e inoltre si sono innestate ai problemi della genetica, dando origine alla fisiogenetica o fenogenetica, che studia il modo di manifestazione dei geni nel corso dello sviluppo

Indagine microscopica e submicroscopica. - La citologia ha segnato, negli ultimi anni, progressi notevolissimi. Ciò è dovuto, da un lato, all'interesse che i fenomeni nucleari hanno per la genetica e allo stimolo che da ciò è derivato per una più completa conoscenza dei fenomeni della mitosi e della meiosi; d'altro lato, al fatto che l'indagine dei principali processi metabolici della cellula ha avulo vigoroso impulso da alcuni nuovi metodi. Alcune delle conquiste compiute in questi campi sono esposte alle voci cellula e citologia in questa App.

Lo studio della struttura microscopica degli organismi poteva dirsi giunto ad un punto morto, data la limitazione del potere risolutivo del microscopio ottico e dell'ultramicroscopio. Perciò, in questi ultimi anni, gli sforzi dei ricercatori si sono concentrati specialmente sulla indagine delle strutture submicroscopiche. Si è ripresa, con più precisi intendimenti e con miglior base fisico-chimica, l'indagine microscopica con la luce polarizzata, che consente di riconoscere l'orientamento delle particelle submicroscopiche, ove esista. Si è iniziato lo studio di certe strutture - in particolare delle fibre - con il metodo röntgenografico, con risultati molto incoraggianti (v. istologia e istochimica, in questa App.). Ma soprattutto l'invenzione del microscopio elettronico ha aperto nuove vie all'indagine (v. microscopio, in questa App.) e i risultati sinora ottenuti sono molto promettenti (v. citologia, in questa App.). Parallelamente si è molto intensificata l'indagine degli organismi più piccoli e più semplici, batterî e virus, sia dal punto di vista morfologico (con l'uso degli strumenti anzidetti), che da quello fisiologico e genetico, con l'intento di arrivare a conoscere i processi biologici nella loro più elementare espressione. I risultati raggiunti in questi campi sono ormai fondamentali.

Anche la genetica si è spinta verso il livello submicroscopico, e ha affrontato lo studio fisico dei geni nei macro- e nei microorganismi. Questa disciplina è forse il ramo delle scienze biologiche che ha realizzato i più notevoli progressi ed ha aperto nuove visuali anche in varî altri campi.

Oltre ai risultati speciali (per alcuni dei quali v. genetica, in questa App.), questa scienza ha conseguito un risultato generale di grande importanza, dovuto in gran parte all'analisi del processo di mutazione per mezzo dei raggi ionizzanti. Il gene è considerato oggi da molti biologi come l'unità biologica elementare. Unità biologiche analoghe ai geni situati nei cromosomi degli organismi aventi struttura cellulare, si trovano anche nei batterî e nei virus. Alcune proprietà fondamentali della vita, quali riproduzione, eredità ed evoluzione si basano perciò sulla natura di queste particelle, che sono costituite da edifici atomici dell'ordine di complessità proprio delle grosse molecole proteiche. I genetisti sperano di poter ricondurre tutti i fenomeni vitali alle proprietà di tali particelle, il cui comportamento rientra nelle leggi della fisica molecolare. Quali che siano i futuri sviluppi e le possibili limitazioni di questi concetti, la conoscenza dei geni e delle loro proprietà apre una nuova era agli studî biologici.

Così si è giunti per via indiretta allo studio della struttura submicroscopica della materia vivente, e, verosimilmente, si è arrivati a quel livello in cui deve ricercarsi il differenziamento della materia vivente da quella non vivente. Al ramo della biologia che si occupa di queste indagini è stato dato il nome di biofisica.

Biochimica. - Come ad un dato momento dello sviluppo storico della biologia, tutte le scienze biologiche si sono avvicinate e innestate alla fisiologia, così oggi tutte tendono alla biochimica. Embriologia, genetica, e perfino sistematica, per tacere della fisiologia propriamente detta, cercano di trovare la base dei fenomeni che indagano (differenziamento embriologico, eredità, differenze specifiche) in una rappresentazione biochimica.

Vediamo così gli studî sulla fecondazione orientarsi in questo senso e scoprire sostanze specifiche, che intervengono nell'unione fra spermio e uovo e nei primi processi dell'attivazione (v. fecondazione, in questa App.). Gli embriologi indagano la natura chimica delle sostanze inducenti, e tentano di trovare la base del processo fondamentale dello sviluppo: il differenziamento. I genetisti, voltisi a studiare la genetica dei microrganismi, trovano che i geni intervengono in un momento ben determinato di una serie di reazioni chimiche, col render possibile, o bloccare, un dato processo metabolico, per es. la sintesi di una sostanza. E tutto il giuoco vario e complesso dei geni si risolve in ultima analisi in interventi di natura chimica, la cui conoscenza è peraltro appena adombrata in alcuni casi più favorevoli.

Nel campo della fisiologia cellulare, il metabolismo degli acidi nucleici, studiato specialmente col metodo dell'analisi dello spettro di assorbimento dei raggi U. V., si è rivelato di somma importanza per l'attività della cellula: sia essa l'attività mitotica e meiotica, sia quella metabolica (secrezione, attività specifiche della cellula nervosa). V. citologia, istologia e istochimica, in questa App.

È chiaro che se citologia, embriologia, genetica, vanno riscrivendosi in termini biochimici, questo processo è a fortiori più avanzato nella fisiologia propriamente detta: basta pensare ad alcuni capitoli, come ormoni, enzimi, contrazione muscolare, conduzione dello stimolo nervoso, ecc. di cui si dirà alle singole voci. Anche qui le tecniche si sono notevolmente perfezionate; si ricordano ad esempio i moderni studî sul metabolismo intermedio e sul ricambio, che si sono resi possibili con l'uso degli isotopi radioattivi. Gli stessi metodi di ricerca della biochimica si sono notevolmente perfezionati, negli ultimi anni. Le tecniche per l'isolamento e la identificazione delle sostanze, specialmente proteiche, si sono molto raffinate con l'introduzione di metodi e apparecchi nuovi più perfetti, come l'ultracentrifuga, gli apparecchi per l'elettroforesi, i metodi della precipitazione frazionata, l'analisi cromatografica.

È da rilevare poi in questo campo l'accresciuto interesse per lo studio delle macromolecole, che ricollega la biochimica allo studio delle strutture submicroscopiche, cui prima si è accennato.

La stessa sistematica botanica e zoologica si va rinnovando, in quanto cerca nuovi fondamenti su base citologico-genetica e biochimica.

Conclusione. - Indicate alcune delle tendenze prevalenti dell'attuale ricerca biologica, si deve peraltro affermare che la biologia moderna è basata ancora sulle due grandi generalizzazioni acquisite nel secolo scorso: la teoria cellulare e la teoria dell'evoluzione. Lo studio delle strutture submicroscopiche e delle entità subcellulari (batterî, virus) e il riconoscimento di eventuali unità biologiche elementari, potrà portare alla conoscenza di un livello di struttura subcellulare comune a tutti gli esseri viventi e quindi condurre a una revisione della teoria cellulare e ad una più vasta generalizzazione. La teoria dell'evoluzione, tratta dal campo puramente "storico" e speculativo in cui era posta nel sec. XIX, va ricevendo nuovo lume e nuovi motivi d'indagine sperimentale dagli sviluppi recenti della genetica, e deve ancora considerarsi come la teoria più generale della biologia.

In tutta la ricerca biologica il metodo d'indagine più proficuo è sempre quello improntato alla concezione positivista e meccanicista, che cerca di ricondurre, per quanto possibile, i fenomeni della vita ai principî delle scienze fisiche. Ciò non significa che si sia riusciti ad assolvere questo programma e prova del contrario sono, fra l'altro, le sempre rinascenti concezioni vitalistiche. Ma i risultati, anche i più recenti, della ricerca provano che, almeno in quanto metodo di indagine, questo procedimento è sano e fecondo.