Vegetale. A chi? - Seconda parte

Modulare vs Unitario
Nel post precedente ci si era lasciati ragionando intorno al concetto di esperienza, se fosse più o meno attribuibile al mondo vegetale e perché. Le piante hanno sicuramente sensibilità e rispondono, segnalano attivamente, ma ciò non è sufficiente per parlare di esperienza sentita nemmeno nelle sue forme più semplici. E tutto questo in parte è dovuto al fatto che una pianta È un tipo di creatura particolare.

Esiste un modo di essere animale diverso rispetto a quello di altri tipi di forme di vita. Questo modo comparve grazie allo sviluppo del corpo e dell’azione, insieme a nuovi tipi di sensibilità che accompagnano quelle azioni e sono da esse alimentati. Attenzione a non semplificare troppo: ci sono state anche altre strade evolutive esplorate da altri tipi di animali così come dalle piante.

Se un aumento di dimensioni può dare maggior beneficio evolutivo, un piccolo animale ha due modi per ottenerlo. Il primo, ovviamente, è cercare di costruire quello stesso corpo su scala maggiore, conservando la stessa forma: e questo comporta nuove esigenze per la circolazione dei materiali e per la coordinazione delle parti. L’altro modo è invece dato al limitarsi a replicare la forma esistente, aggiungendo al proprio corpo una sorta di gemello che resti attaccato, e poi un altro, e ancora, finché possibile. Una colonia insomma. I biologi lo chiamano «piano corporeo modulare», mentre l’altro è detto «unitario».

La modularità ricorda il processo con cui le cellule si dividono ripetutamente per generare un organismo complesso come il nostro; tuttavia, in questo contesto, le unità che si ripetono sono animali interi oppure altri elementi analoghi. I coralli funzionano così, e in larga misura, anche le piante. Durante l'analisi di un organismo modulare, risulta spesso complesso determinare se debba essere considerato come singolo individuo il corallo ramificato nel suo insieme oppure i singoli polipi che lo costituiscono; analogamente, tale ambiguità si presenta per una pianta fiorita. Le unità costitutive più piccole presentano frequentemente un elevato grado di autonomia: sono in grado di riprodursi autonomamente, pur continuando a dipendere, per la loro sopravvivenza, dall'organismo aggregato.

Gli organismi modulari spesso producono strutture ramificate, arboriformi. Una volta intrapresa questa strada, lo stile di vita, per quanto riguarda il comportamento, tende a rimanere semplice o addirittura a semplificarsi ulteriormente. I coralli, pur sviluppandosi verso l’esterno e dotati di motilità, restano comunque fermi e saldamente ancorati al substrato. Ci sono poi casi più estremi, come quello dei briozoi (significa «animali muschio» e sono sulla Terra da mezzo miliardo di anni!). Questi organismi presentano un piano corporeo che consente di distinguere i lati destro e sinistro e possiedono un sistema nervoso. Si sono adattati a uno stile di vita collaborativo, spesso formando colonie che assumono strutture complesse simili a cespugli o muschi. La morfologia di tali animali risulta altamente variabile e non segue un numero prestabilito di appendici, analogamente alle piante come la quercia, riconoscibile per la sua forma complessiva ma priva di una disposizione fissa dei rami, cosa comune nei vegetali, salvo rarissime eccezioni.

Non a caso gli esseri umani, un gambero, un polpo o un pesce sono invece organismi unitari. Abbiamo forma definita, ripetuta da una generazione all’altra, e non siamo costituiti da unità in parte autosufficienti. La forma del corpo unitario è importante per l’evolvere dell’azione: con una forma corporea di base, si sviluppano schemi d’azione, dato un corpo quel che può fare dipende dalla sua forma.

Gli organismi modulari, essendo generalmente sessili, non sono in grado di compiere azioni complesse; questa caratteristica li rende simili alle piante che, pur essendo sensibili e capaci di rispondere agli stimoli, sfruttano queste abilità in maniera diversa rispetto agli animali. Le piante utilizzano le loro capacità per modellare il proprio corpo, la cui struttura riflette la storia degli stimoli percepiti: dove hanno trovato luce, gli ostacoli incontrati e altro ancora. Possedendo un corpo meno integrato, la forma può essere modificata in modo più vario e adattarsi liberamente alle condizioni ambientali.

Comunità

Le piante quindi, i funghi e anche alcuni animali, hanno percorso la via del disegno modulare. Un organismo di questo tipo ha un’individualità meno chiara; più che un organismo individuale, in una certa misura è una comunità o una colonia.

In un albero o in qualcosa di simile l’unità fondamentale è, per certi versi, un modulo costituito da un singolo segmento di ramo, una foglia e una gemma: l’albero è una colonia organizzata formata da tali unità. Questo lo sapevano un altro Darwin, Erasmus, il nonno di Charles, e Wolfgang Goethe che è stato, tra le tante cose, un grande ed eccellente naturalista. E lo sa anche chiunque si sia soffermato ad osservare le singole foglioline di faggio che crescono alla base dei loro simili, o abbia avuto a che fare con le talee e la rigenerazione.

Un dato interessante: le radici non sono modulari nel modo in cui lo sono le parti che si trovano sopra il terreno.

Per certi aspetti, più che un singolo individuo, una pianta è una comunità, al cui interno c’è segnalazione e coordinazione, più o meno come restano distinti due o più esseri umani nonostante tra loro ci sia una fitta comunicazione: interagire socialmente non fonde le singole soggettività. Ma attenzione! Il fatto che ci sia segnalazione non implica che ciò formi un sé integrato, fuso: i singoli individui di una colonia di briozoi hanno ciascuno il loro sistema nervoso e comunicano elettrochimicamente, ma ciò non li unifica, proprio come la fitta comunicazione tra umani non crea entità diverse.

Pur essendo per certi versi comunità, a differenza di altri organismi modulari, nelle piante resta difficile separare le unità. Una pianta ha meno aspetti di un sé osservato negli animali. Essere coinvolti nel mondo come un sé e ricevere particolari impressioni dalle cose, creano la soggettività. Ognuno con la propria, io con la mia e tu con la tua. Le piante non sembra abbiano un tu, piuttosto un loro fatto di fusti e germogli, con segnali tra le parti. Ma anche questa è una semplificazione: le piante in realtà sono in parte comunità e in parte individuo.

Barbalbero (Tolkien)

Alternativa alla soggettività animale
Le piante non sono «animali molto lenti» come ha detto un biologo, o «animali verdi» come intitola Marco Ferrari il suo interessante libro. Non sono tenute insieme come gli animali, che sono i nostri consueti modelli quando pensiamo a interi organismi. Lavorando in giardino o potando un albero si è liberi di pensare che si sta separando un’unità vivente da un insieme di altre, o anche visualizzare l’intero come un singolo organismo, ma non è questa la prospettiva giusta.

Tuttavia, le parti delle piante sono più legate di quanto lo sia una colonia di esseri viventi distinti. Lungo il suo cammino affiancato a quello degli animali, la vita vegetale ha sviluppato un tipo di organizzazione diverso. Poiché una pianta non è compiutamente un sé, per quanto riguarda l’esperienza vegetale il problema non è limitato alla mancanza di un sistema nervoso, ma al fatto che una pianta è un tipo di essere diverso. Nelle piante, a livello cellulare, esiste un certo tipo di agentività, e anche a livello del fusto o del singolo modulo, nonché dell’intero arbusto o albero – e in certi casi anche a livello di clone, vale a dire un insieme di piante derivanti da un unico seme e connesse dalle radici.

Poiché le piante non hanno sistema nervoso, manco anche degli schemi elettrici su ampia scala da esso generati. Nelle piante esiste una grande abbondanza di attività elettrica, e se ne scoprono continuamente di nuove. Ma l’esistenza di qualcosa di elettrico da solo non dimostra che le piante abbiano esperienze. Gli schemi elettrici che esistono e si formano nel nostro cervello si integrano e formano uno strato di attività che viene poi modificato e perturbato dagli eventi rilevati dai sensi.

Dimostrare che le piante hanno sensazioni sarebbe davvero una grandiosa scoperta della moderna elettrobotanica.

Vedere gli alberi – enormi, fermi, silenziosi – come soggetti con esperienza che procedono al proprio passo mentre noi brulichiamo intorno ad essi, è molto evocativo. L’idea di esperienza vegetale porta con sé qualcosa di impressionante e basta poco per rianimare la questione. Osservare gli alberi di una foresta, magari plurisecolari se non millenari, e pensare che sono stati testimoni dei secoli, toglie il fiato, anche sapendo benissimo che non si sta osservando individui unificati.

Ricordando l’esperimento che dimostra che una foglia ferita segnala alle altre il suo stato, se ci atteniamo agli standard animali, il rilevamento e la segnalazione del danno sono processi semplici: tuttavia, quel che si è osservato in quella piantina era inatteso, ha aperto una porta che lascia intravedere le piante diversamente.

Per un minimo di cognizione
Ma non basta dimostrare che le piante rilevano quanto accade intorno a loro e rispondono: questo lo fanno persino i batteri. Certo che, in una pianta, con il suo enorme numero di cellule e le loro sintesi chimiche, quest’attività avviene in maggior misura rispetto a un organismo unicellulare, batterio o protozoo che sia, e in biologia, quella «maggior misura» può fare un’enorme differenza. Ma deve essere una «maggior misura» del tipo giusto, non basta scatenare una valanga di reazioni elettrochimiche.

Col progresso della ricerca sulla sensibilità e sulla segnalazione in organismi vegetali si è introdotto il termine di «cognizione minimale», terminologia molto controversa, vale la pena approfondire qui. La cognizione minimale è un pacchetto che comprende sensibilità, risposte e forse anche la capacità di far confluire passato e presente nel calcolo del da farsi (una cosa che sia i batteri che le piante possono fare), riflettendo l’importanza dell’informazione per i progetti vitali dell’organismo. A quanto pare sembra che ogni forma di vita – compresi funghi, piante e organismi unicellulari – possa utilizzare tutto ciò per farne qualcosa. Quindi la cognizione minimale è strettamente legata all’incalcolabile traffico di segnali e reazioni, un complicatissimo va-e-vieni essenziale per la vita.

Va specificato che questa idea non è un concetto astratto vuoto, non è applicabile a qualsiasi cosa. Per esempio, sia il sale in un cucchiaino che le radici di una pianta reagiscono all’acqua: le radici modificano la direzione in cui crescono, il sale si scioglie. Entrambi, in un certo senso rispondono, ma la reazione della pianta va oltre il semplice accadimento: cambia in relazione a ciò che l’acqua rappresenta per i progetti vitali della pianta, per la sopravvivenza e la riproduzione; viene cioè tracciata una via in cui sono coinvolti geni e ormoni, affinché il rilevamento dell’acqua produca un particolare effetto. Nel caso del cucchiaino di sale non c’è nessuna cognizione minimale.

Essere in possesso di cognizione minimale corrisponde ad avere un «punto di vista». Ma è questa esperienza, o esperienza esperita, che cioè induce a mettere in atto, a reagire o, in altre parole, è senzienza? Se svanisce la cognizione, viene meno anche l’esperienza?

Sono idee affascinanti, ma troppo semplicistiche. Alcuni tipi di cognizione minimale possono aver luogo anche senza che vi sia molto di riconducibile a un sé, e in quei casi non esiste la configurazione corretta per un’autentica soggettività. Una pianta potrebbe essere un’utilizzatrice di informazione sensoriale, un essere sintonizzato con gli eventi e in grado di rispondere ad essi, senza che però vi sia alcuna forma di esperienza sentita.

Tra il tutto e il niente c’è sicuramente una zona di confine, il gradualismo dell’evoluzione la implica necessariamente: esistono esseri che hanno i più vaghi accenni di qualcosa di simile all’esperienza. Ma chi troveremo laggiù? Sono in molti a dubitare che possa trattarsi di piante, e il motivo è evoluzionistico: non perché ciò che esse fanno sia semplice rispetto a ciò che fanno gli animali, ma perché hanno imboccato una via diversa.

Le piante rappresentano un modo alternativo di mettere a frutto le risorse intrinsecamente presenti nelle cellule complesse, un’alternativa che dà luogo a una certa sensibilità e intelligenza, ma non all’esperienza sentita. Ma le piante continuano a sorprenderci: in questa mia playlist su YouTube troverete dei documentari sorprendenti e affascinanti!

Parafrasando il titolo del forse più famoso libro del compianto Frans De Waal, se non siamo nemmeno così intelligenti da capire l’intelligenza di un animale, potremo mai scoprire se esista davvero un’intelligenza vegetale? Se poi definiamo l’intelligenza come la capacità di affrontare problemi ambientali e di adattare il comportamento in risposta a essi, allora ogni essere vivente può essere considerato intelligente: persino protozoi e batteri mostrano comportamenti che li aiutano a evitare aree pericolose o illuminate, e a dirigersi verso fonti di cibo, o verso la luce se sono fotosintetici.

Ma grazie a queste sorprese sono d’accordo con chi sostiene che qualcosa di lontanamente simile alle emozioni c’è. Se si pensa agli straordinari progressi compiuti nel campo della conoscenza degli insetti e della loro sensibilità possiamo dire che nel caso delle piante siamo ancora molto lontani da quel punto, ma abbiamo fatto un bel pezzo di strada in quella direzione.
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Riferimento bibliografico: "Metazoa" di Peter Godfrey-Smith

Vegetale. In che senso? - Prima parte

Premessa
L'espressione «dare del vegetale» (o dire a qualcuno «sei un vegetale») è una metafora in genere offensiva e denigratoria, utilizzata per descrivere una persona che, a causa di una malattia, un incidente o un grave deterioramento cognitivo, non è più in grado di comprendere la realtà, interagire con l'ambiente o muoversi autonomamente.

Espressione che andrebbe completamente rivista.

Paradossalmente la necessaria chiarezza è simile a quanto occorre nel mondo della cosiddetta Intelligenza Artificiale, che tutto è tranne che...intelligente!

In un post recente si è raccontato di come il passaggio dagli ambienti acquatici a quelli terrestri ha segnato svolte cruciali, aprendo la strada a nuove forme di vita e strategie evolutive.

In tutto ciò le piante furono una parte importantissima, ma che si tende sempre a mantenere sullo sfondo: quando si parla di evoluzione si pensa quasi sempre soltanto a forme animali.

L’energia che alimenta la vita e consente la produzione di materia vivente proviene quasi interamente dal sole ed è imbrigliata dalla fotosintesi. Le prime forme di vita che la adottarono furono alcuni batteri marini (cianobatteri), tuttora presenti, così come in altri tipi di microbi e più tardi nelle alghe che assorbirono al proprio interno i batteri, trasformandoli in organelli cellulari specializzati: i cloroplasti. E fin dalle elementari sappiamo che i vegetali sono alla base della catena alimentare.

Circa 450 milioni di anni fa, alla fine dell'Ordoviciano, alcune alghe verdi d'acqua dolce iniziarono il processo di colonizzazione della terraferma, evolvendosi successivamente in muschi, felci e altre forme vegetali fino a originare alberi di grandi dimensioni. Le praterie e le foreste che vediamo oggi usato, per così dire, la stessa cassetta degli attrezzi genetica, che usavano allora quelle alghe: più riciclo di così! Solo dopo l'inizio di questa colonizzazione da parte delle piante fu possibile per gli animali – inizialmente invertebrati come artropodi, millepiedi e ragni – stabilirsi sulla terraferma, evento che si verificò più tardi, verso la fine del Siluriano, circa 425 milioni di anni fa. Le piante furono fondamentali nel creare le condizioni necessarie per la vita animale terrestre: modificarono l'atmosfera incrementando il livello di ossigeno e permisero la formazione dei primi suoli.

Schema cellulare semplificato

A livello cellulare, animali e piante hanno risorse simili, salvo per quelle vestigia batteriche che consentono alle seconde di effettuare la fotosintesi (per approfondire si veda questo mio post). Ciò nonostante le piante intrapresero una via evolutiva propria, che prevedeva soprattutto immobilità, oltre che crescita: assorbire acqua (problema tutt’altro che semplice), aria e luce mentre simultaneamente si protendono verso l’alto e verso il basso, per captare contemporaneamente energia dal Sole e umidità dal terreno. 

Avrebbero potuto le cose andare diversamente? Sarebbe stato possibile avere un organismo che pur crogiolandosi al Sole avesse potuto muoversi attivamente, anche strisciando, in cerca di luce e acqua?

Alcuni organismi animali ci hanno provato, ottenendo qualcosa di simile: i coralli, ad esempio, sfruttano la fotosintesi grazie alla simbiosi che hanno stabilito con alcune alghe, altri hanno trafugato alcune componenti vegetali e, nonostante la maggioranza viva ancorata al substrato, alcuni sono dotati di movimento corporeo. Ma sono tutti animali marini per i quali la componente energetica derivata direttamente dal Sole è usata meno, accessoriamente. Gli organismi che invece hanno iniziato come vegetali non hanno mai tentato di acquisire mobilità intesa in senso animale[1]. In altre parole stili di vita che associno fotosintesi e movimento sono pressoché sconosciuti negli organismi pluricellulari. Intraprendendo la via della fotosintesi sulla terraferma le difficoltà di movimento poste dal nuovo ambiente, a cominciare dalla gravità e dall’evaporazione, hanno selezionato adattamenti a restare in un sito e a costruire strutture in grado di raccogliere la luce.

Ciò non significa che in questa loro vita più lenta e fisicamente vincolata, non abbiano però un loro versante attivo: spostando acqua e modificando la rigidità delle proprie parti queste possono essere mosse visibilmente (si pensi alle piante carnivore). Ma sono casi rari.

Tuttavia, le cellule vegetali hanno tutto ciò che occorre per essere sensibili e reattive, oltre ad avere apparati cellulari in grado di generare potenziali d’azione di natura elettrochimica. Ma nelle piante non c’è nulla di simile ai sistemi nervosi intesi nel loro senso comune.

Eppur si muove

A questo punto potreste osservare che anche la crescita conta come azione, lenta ma reale. Ma allora anche le sintesi chimiche lo sono. Questo è il punto di vista di coloro i quali attribuiscono ai vegetali qualità…animali, quando invece sono i modi in cui le piante fanno gran parte di ciò che fanno.

Se dovessimo chiedere ad un botanico quali siano le piante più intelligenti, molti di loro risponderebbero: le piante rampicanti. Soprattutto quelle dotate di viticci che vengono direzionati e mossi per agganciarsi saldamente alle strutture su cui crescono.

Che dire allora della enorme quantità di azione vegetale che ha luogo sottoterra, a causa del continuo sondaggio esplorativo che effettuano le radici? Charles Darwin, da osservatore geniale qual era, lo aveva capito e disse che il luogo dove si potrebbe trovare una sorta di «cervello» delle piante era proprio là sotto, e non in alto alla luce del Sole.

Tornando in superficie e alle rampicanti, queste devono prendere molte più decisioni delle altre piante e non a caso esistono bellissimi esperimenti corredati da filmati in time-lapse (questo qui incorporato è bellissimo, 83 giorni condensati in un paio di minuti).

Non a caso, nell’evoluzione le volubili (un tipo di rampicante, con fusti erbacei o legnosi deboli e flessibili) e le rampicanti in senso stretto, sono le ultime arrivate: sono quasi tutte angiosperme, ossia appartenenti ad un gruppo dotato di un metabolismo molto efficiente, comparso più o meno nell’era dei dinosauri (230-240 milioni di anni fa) e che, in molti ambienti, sostituì le gimnosperme, conifere ed affini, comparse molto tempo prima (360-380 milioni di anni fa). 

Insomma, tra le piante, le rampicanti sembrano particolarmente sveglie con capacità di riscoprire capacità latenti nelle loro cellule: capacità rimaste per un certo tempo come nascoste o impedite in forme ancestrali più tranquille. 

Si diceva prima del potenziale d’azione. All’interno di una pianta ha luogo anche una gran quantità di segnalazione chimica.

Sembrerà strano, ma un’anonima e pressoché onnipresente piantina, arabetta comune, è il punto di riferimento principale per ogni botanico perché rappresenta l’organismo modello per eccellenza. 

Arabetta comune

Un esperimento del 2018 ha dimostrato che se un bruco si mette a masticarne una foglia, o se un umano la strappa via, parte rapidamente un segnale alle foglie vicine, preparandole ad organizzare una difesa chimica. Con una tipica reazione a catena di eventi, molto simile a quanto avviene negli animali, una sostanza ampiamente usata nella segnalazione chimica (glutammato) viene liberata da una cellula e influenza i canali ionici delle altre, agendo come molecola segnale e neurotrasmettitore. Una foglia non danneggiata che si trovi a una certa distanza dalla lesione riceve il segnale e può prepararsi nell’arco di qualche minuto. 

È esperienza questa? Come si collocano le piante nell’evoluzione di questo attributo tipicamente animale? 

Lo sviluppo dell’attività vivente è innanzi tutto un sé con una sua prospettiva e, alla base di quel sé l’attività integrata dei sistemi nervosi. 

In molte piante permangono – nei gameti – vestigia di motilità: nelle felci e nelle cicadi ci sono gameti maschili mobili che nuotano nell’acqua per realizzare la fecondazione, rendendo mobile una piccolissima parte del ciclo vitale. Resta il fatto che nelle piante, una maggiore motilità sarebbe anche ostacolata dalle spesse pareti cellulari, un bel problema da superare durante la loro evoluzione.

Se quindi, per avere esperienza, tutto ciò è quel che conta, allora le piante difettano parecchio in tal senso: sono certamente sensibili e rispondono, segnalano attivamente, ma molto probabilmente questo non basta per avere un’esperienza sentita nemmeno nelle sue forme più semplici. E tutto questo in parte è dovuto al fatto che una pianta è un tipo di creatura particolare.

Dove si sta andando a parare lo vediamo nella prossima parte.

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[1] Da segnalare come eccezione alcune alghe verdi di acqua dolce, Volvox, che formano colonie mobili sferiche che nuotano verso la luce.

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Riferimento bibliografico: "Metazoa" di Peter Godfrey-Smith

Terra!

Nel corso della storia della vita sulla Terra, la diversificazione degli organismi ha seguito percorsi sorprendenti, intrecciando evoluzione, adattamento e innovazione. Dinosauri, mammiferi e sauropsidi sono solo alcune delle tappe di questo affascinante viaggio, che ha visto la comparsa di meccanismi come l’endotermia e il continuo incremento della biodiversità. Il passaggio dagli ambienti acquatici a quelli terrestri ha segnato svolte cruciali, aprendo la strada a nuove forme di vita e strategie evolutive.

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Uscendo dall’acqua dopo una bella nuotata, ancor di più se ci si è immersi, anche di pochi metri, le sensazioni che si avvertono immediatamente sono tre: la gravità, che rende più arduo risalire i gradini della scogliera, l’evaporazione, con le gocce d’acqua che cadendo sulle rocce evaporano in breve tempo, e il calore del Sole.

La vita e il suo lunghissimo processo di evoluzione, compreso quello della mente, iniziarono nel mare, e ogni essere vivente ne porta una parte dentro, in ognuna delle sue cellule.

Il passaggio alle terre emerse fu una tappa epocale.

Qui, i comportamenti sono diversi: ciò che prima era facile diventa arduo, ma contemporaneamente alcune cose prima difficili si semplificano. La terraferma è una serra, abbellita di un numero enorme di forme vegetali. Quasi tutti gli esseri viventi dipendono dal Sole come fonte di energia, ma le piante terrestri – le angiosperme in particolare – hanno tassi di fotosintesi e rendimenti energetici che superano di gran lunga tutti quelli rilevati in mare, e gli ecosistemi dell’ambiente subaereo presentano flussi di energia molto rapidi. Usciti dall’acqua si ha subito l’impressione che il Sole ci colpisca con la sua energia: le terre emerse sono piene di promesse e possibilità. Se si riesce a sopravvivere si può fare moltissimo.

Opabinia, artropode stelo del Cambriano

I primi animali a strusciare verso il Sole furono gli artropodi ed è probabile che i pionieri non siano stati gli insetti ma forme affini ai ragni e ai millepiedi. Già agli inizi del Cambriano, circa 540 milioni di anni fa; ce ne sono tracce e, a quanto pare, coprirono questo ruolo in altre occasioni.

La terraferma è un ambiente difficile, e gli artropodi avevano le caratteristiche adatte ad affrontarla. L’evaporazione comincia non appena si emerge all’asciutto e lo scheletro esterno degli artropodi può diventare una protezione che trattiene l’umidità. Il movimento sulla terra è più difficile, ma gli artropodi erano generosamente dotati di arti; nella loro ricca gamma di appendici, quelle zampe conferivano un vantaggio – una marcia in più – per la vita all’asciutto.

I parenti di ragni e millepiedi avviarono il processo, ma fu soltanto un inizio. Gli artropodi si trasferirono sulla terre emerse qualcosa come sette volte distinte, forse di più. Rappresentanti di un loro ramo, una sorta di crostacei in senso lato, si avventurarono sulla terraferma diverse volte; una di tali sortite diede poi origine agli insetti – tra i 480 e i 465 milioni di anni fa - che, in questo nuovo habitat, andarono incontro a una colossale, inesauribile diversificazione. Oggigiorno la grande maggioranza di tutte le specie animali conosciute appartiene a quest’unico gruppo: esistono circa un milione di specie di insetti identificate, ma le stime suggeriscono che il numero reale sia molto più alto, tra i 5 e i 10 milioni, con alcuni che ipotizzano fino a 20 milioni di specie, rappresentando circa l'80% di tutte le specie animali conosciute, ma con molte ancora da scoprire (altrettanto numerose le specie che scompaiono di continuo).

Paesaggio del Carbonifero

Gli insetti sono perlopiù specialisti della terraferma, e gran parte della loro storia ne descrive la coevoluzione con le piante terrestri con un numero vastissimo di forme di cooperazione e conflitto. Le piante terrestri non sono antiche come si è portati a pensare, e si originarono dalle alghe verdi, unicellulari e coloniali, ovvero organismi fotosintetici, andando incontro alla loro esclusiva evoluzione verso forme pluricellulari. Probabilmente dopo il Cambriano alcune alghe modificate iniziarono l’avventura verso l’asciutto, e nel Carbonifero, - l’era degli insetti giganti - circa 350 milioni di anni fa, le piante sulla terraferma erano già contraddistinte e ben visibili come robuste strutture verdi. C’erano già felci, cicadi e conifere, e in seguito, all’epoca dei dinosauri, anche le angiosperme, le piante con i fiori. 

Come accennato le piante terrestri, le angiosperme soprattutto, utilizzano l’energia solare con un’intensità e un’efficienza che supera di gran lunga quella delle forme di vita marine. E gli insetti finirono con l’essere ben integrati in questo flusso di energia, come parte del processo di evoluzione: come consumatori ma soprattutto come impollinatori. 

A un certo punto di questo viaggio, forse 380 milioni di anni fa, salì a bordo della terraferma, un gruppo di animali differenti: il nostro, quello dei vertebrati. 

Quando si era trattato degli artropodi, ad aprirsi la strada verso una vita completamente terrestre furono diversi gruppi. La storia dei vertebrati andò diversamente. Semplificando, i vertebrati fecero quel passo epocale soltanto una volta: alcuni pesci appartenenti a un antico gruppo (sarcopterigi), che vuol dire “dalle pinne carnose”, diedero origine a molti tipi di vertebrati terrestri, con più sortite sulla terraferma in luoghi e tempi diversi, con incursioni nelle “terre di confine”, spesso solo parziali ma con almeno una spintasi più in profondità. Quei pesci avventurosi avviarono una radiazione ininterrotta di animali terrestri – compresi ciò che sarebbero poi stati i mammiferi e gli uccelli. E i dinosauri, ovviamente!

Un esemplare di Tiktaakik - ca. 375 milioni di anni fa

Un cambiamento difficile questo dei vertebrati. Gli artropodi partivano già facilitati da una generosa dotazione di zampe e attrezzi vari e con una protezione esterna: una via abbastanza ovvia. Per contro, osservando gli antenati dei vertebrati che iniziarono l’avventura sulla terraferma, non sembra così scontato che un pesce con le pinne possa cavarsela: c’è tutta una serie di ostacoli da superare, il primo dei quali è il doversi muovere schiacciati dalla gravità. Persino l’alimentazione era complicata, a cominciare dalla deglutizione. Un pesce ingoia insieme a parti della preda una certa quantità d’acqua e, grazie a densità simili, tutto si muove all’unisono e il boccone va giù. Sulla terraferma, quel movimento farebbe passare praticamente solo aria, molto meno densa della carne. C’è un pesce, il pescegatto anguilla, che addenta la propria preda sulla terraferma ma poi va in acqua per ingoiarla.

Perioftalmo o "saltatore di fango"

Ma il cambiamento più ovvio che consentì ai vertebrati di vivere perennemente sulla terraferma riguardò la forma corporea: il passaggio a «tetrapode», un corpo con quattro arti. È un errore immaginare che ai pesci spuntarono le strutture adatte al momento in cui tentarono di arrampicarsi su una spiaggia: fu piuttosto il contrario, strutture adatte, come pinne rinforzate, erano già presenti in un corpo adatto a strisciare o arrampicarsi in corsi d’acqua ostruiti dalla vegetazione o tra una pozza e l’altra, come accade ad alcune forme oggi viventi.

Per stare sulla terraferma occorrono anche i polmoni. Sacche simili, per galleggiare o a volte anche per respirare sott’acqua, erano già presenti in alcuni pesci da moltissimo tempo: molti di loro avevano già i polmoni prima che qualcuno si avventurasse sulla terraferma.

Un’altra difficoltà da affrontare fu l’inadeguatezza delle uova. Dopo un periodo di forme anfibie, un gruppo evolse un uovo che forniva agli embrioni uno «stagno in miniatura», consentendo di allentare altri legami con l’ambiente acquatico.

Subito dopo, ebbe luogo un’ulteriore ramificazione evolutiva avvenuta circa 312 milioni di anni fa e all’epoca insignificante, come del resto lo sono tutte: una specie di amnioti (quelli dell’uovo di poco fa, oggi lucertole, tartarughe, coccodrilli ecc.) si divise dando luogo a due linee evolutive: da quel momento in poi due rami di vertebrati tetrapodi diversi originarono da un lato il gruppo dei sinapsidi, e dall’altro i sauropsidi.

All’inizio il primo era più vasto, diversificato e numeroso per forme, ma fu duramente colpito dall’estinzione di massa di circa 252 milioni di anni fa (tra Permiano e Triassico, qui un quadro delle estinzioni di massa note): oltre il 70% delle specie terrestri fu cancellata, e il 90% di quelle marine. Prima della più famosa estinzione di massa, quella di 66 milioni di anni fa, dei dinosauri per capirci, i mammiferi erano decisamente il gruppo dominante.

L’altro ramo, quello dei sauropsidi, comprendeva i dinosauri, erbivori e carnivori, di varie taglie e dimensioni, andò incontro ad una diversificazione impressionante. Finché durò, e durò per oltre 160 milioni di anni. Anzi, dura ancora, visto che gli uccelli sono, a tutti gli effetti, dinosauri.

Il resto è storia (nota e complessa), ma non approfondiamo oltre.

A proposito di approfondimenti, c’è un altro aspetto importante con cui l’evoluzione dovette confrontarsi: la comparsa dell’endotermia. Ovvero la capacità di generare e mantenere la temperatura corporea interna. Non entriamo nei dettagli ma osserviamo che comunque, con l’endotermia, corpo e cervello diventano un sistema ad alta energia, che consuma più ossigeno. In mare è raramente presente, perché il controllo della temperatura è più facile sulla terraferma che in acqua, perché l’acqua allontana il calore molto più rapidamente di quanto faccia l’aria. Anche se la temperatura ambiente sulla terraferma è molto più variabile, tenersi caldi è più semplice.

Le terre emerse coprono un terzo della superficie terrestre, ma ospitano circa l’85% delle specie – se ci si limita agli organismi pluricellulari, meno chiaro è il quadro se si includono anche i microbi.

La svolta, il momento in cui l’ambiente subaereo prese il sopravvento in termini di diversità, si verificò circa 100 milioni di anni fa. Tempi abbastanza recenti se si pensa al tempo geologico, profondo.

Quindi, sebbene la vita abbia attraversato i suoi primi stadi in mare, una volta colonizzate le terre emerse l’evoluzione decollò in modo diverso. Dopo tutto, sulla terraferma, ci sono molte più cose da fare, molte più specializzazioni da trovare. Alcuni biologi sostengono che le terre emerse, rispetto al mare, siano sito di un’evoluzione più creativa: hanno prodotto più innovazioni ad alte prestazioni, il che potrebbe essere prevedibile, e forse la spiegazione sta negli elevati tassi di flusso di energia che aumenta la produttività della terraferma. Un’altra ragione è nel raggio d’azione, con un’attività subaerea meno vincolata di quanto lo sia nell’acqua, più densa e viscosa.

Secondo me entrambi gli ambienti offrono e hanno offerto siti di creatività innumerevoli. In mare ebbero luogo una gran quantità di innovazioni importantissime e necessariamente precoci: l’evoluzione degli animali e, contestualmente, dei corpi, dei sensi, degli arti, dei sistemi nervosi e dei cervelli loro propri. Il mare è il naturale scenario di questi stadi. Una volta stabilite le modalità di vita animale, il passaggio verso la terraferma è una possibilità che comporta l’adattamento al suo intenso flusso energetico. Poi, occorrono altri stadi di innovazione. I risultati comprendono le forme corporee di mammiferi e uccelli, lo stretto controllo della temperatura corporea, nuovi tipi di organizzazione sociale e nuove capacità di manipolare l’ambiente.

Dobbiamo agli stati acquatici dell’evoluzione i nervi e i cervelli che ci permettono questi intensi scambi di parole, come pure il corpo degli animali, compreso il nostro, e la stessa esperienza.

Il passaggio sulla terraferma ha aperto soltanto alcune porte.

Ovviamente senza i vegetali, che iniziarono a colonizzare la terraferma prima degli animali, questi ultimi nulla avrebbero potuto fare.

L’intelligenza artificiale non può sostituirci

La mente umana è molto più di un semplice intreccio di materia e impulsi elettrici: è il risultato di miliardi di anni di evoluzione e di relazioni profonde tra corpo e coscienza. Oggi i computer inseguono la nostra complessità, ma rimangono soltanto imitatori, lontani dall’essere ciò che siamo realmente.

Chi sogna l’upload della mente nel cloud dimentica che le nostre esperienze, radicate nel corpo biologico, non possono essere trasferite né replicate da algoritmi. L’illusione di una continuità digitale è solo fantascienza, perché il sé umano si nutre di storia, sensi e presenza autentica.

Per quanto le macchine si affinino, la loro intelligenza resta una copia priva di esserci. La vera mente non si simula: si vive. Questi i temi approfonditi in questo nuovo post, scoprendo perché l’AI, per quanto potente, non potrà mai sostituire ciò che ci rende umani.

I computer di oggi, per quanto sofisticati e complessi possano essere il loro hardware e il loro software, o i robot, non possono avere esperienze: e domani?

In questa domanda vi sono questioni connesse che hanno attinenza con i sistemi di intelligenza artificiale (AI), aspetti molteplici, in sistemi ove si suppone esista una mente non all'interno di un corpo nel modo consueto, un corpo biologico, ma «realizzata» come un pattern[1] di interazioni, grazie ad un programma per computer. Vengono subito in mente i tentativi di quella che è chiamata AI «forte»: ovvero la capacità di un agente intelligente di apprendere e capire un qualsiasi compito intellettuale che può imparare un essere umano. Programmi per computer messi a punto non solo perché si comportino o risolvano problemi come farebbe qualcuno dotato di una mente ma programmi che, quando sono eseguiti, sono ritenuti essere una mente.

Ma se una mente potesse esistere nel pattern di interazioni di un software, potremmo inoltre aspettarci, un giorno, di essere in grado di caricarne alcuni - magari la nostra stessa mente - da qualche parte nel cloud. Visto che in tale scenario saranno necessari dei computer, una mente allora, potrebbe essere spostata o muoversi – anche deliberatamente? - da computer a computer, proprio come oggi fanno le informazioni all'interno di uno stesso cloud o tra cloud diversi. E quindi, benché esistano soltanto in corpi localizzati, dopo il caricamento i nostri pensieri e le nostre esperienze potrebbero schizzare da una macchina all'altra.

Ad oggi, e forse mai, come vedremo, non è possibile creare una mente programmando una serie di interazioni in un computer, nemmeno nel caso si disponga di macchine molto complesse che prendano a modello le operazioni dei nostri cervelli. Anche se attualmente dietro a molti progetti di AI ci sono opinioni contrarie, spesso piuttosto folkloristiche o addirittura fantascientifiche, ritengo che nessun sistema informatico potrà mai essere una mente, e quindi dotato di senzienza[2] o coscienza che sia.

Illustrazione schematica di un neurone biologico e di uno artificiale

Dietro queste convinzioni, soprattutto a supporto degli enormi interessi economici che esistono nel mercato dell’AI, c'è l'idea che tali elementi esistano in schemi di interazione e attività di vario genere. Ovviamente pattern come questi sono presenti nel nostro come in altri cervelli, ma - dicono i sostenitori dell’AI forte - potrebbero esistere, identici, anche in altri dispositivi fisici. Pur essendo lecito e condivisibile sostenere che esistano elementi dovuti a pattern di attività questi, però, sono molto meno «esportabili» di quanto spesso si supponga, essendo strettamente legati ad un particolare tipo di base fisica e biologica di cui, tra l’altro, molto poco ancora si sa soprattutto per quanto riguarda l’integrazione degli elementi che concorrono al complesso schema di attività.

Una frequente obiezione è che in questi programmi per computer si potrebbe riuscire a rappresentare un pattern di interazioni del tipo osservato nel cervello; ma ciò non equivale affatto ad avere quelle interazioni presenti nel computer. Sono semplicemente codificate, scritte, e tutto ciò non è sufficiente; e a molto poco serve sapere che i sostenitori dell’AI liquidino questa obiezione troppo facilmente.

Esistono tuttavia alcuni tipi di attività, legati a quello che fanno i nostri cervelli, che potrebbero avere una esistenza reale in un computer senza troppa difficoltà.

Supponiamo che un cervello sia semplicemente una rete di segnalazione e commutazione, nella quale il neurone A innesca la scarica dei neuroni B e C, il neurone C influenza D, E ed F, e così via. E supponiamo che questo sia tutto. Allora potrebbe darsi - fintanto che in un computer qualcosa svolge il ruolo di A (influenzando B e C), qualcos'altro svolge il ruolo di B, eccetera - che vi sia tutto quanto occorre; in tal caso il pattern di attività cerebrale può essere presente, e non soltanto rappresentato, nella macchina.

I neuroni e i cervelli, però, fanno più di questo. L'obiezione secondo cui i programmi di AI si limiterebbero a rappresentare quello che fanno i cervelli senza farlo, è molto più seria quando si passa a considerare le proprietà dinamiche su vasta scala dei cervelli. Anche queste dovrebbero essere effettivamente presenti nel computer. Non basterebbe individuare qualche equazione che descriva ad esempio i ritmi e le onde che si osservano negli elettroencefalogrammi (e molto altro), e poi eseguire quelle equazioni nella macchina. La macchina deve effettivamente avere quei pattern presenti al suo interno. Non basta metterci dentro dei pezzi, essi devono essere ciò che fanno.

Se poi l'obiettivo è una mente e non una mente umana, allora non sarebbe necessario che questi pattern fossero esattamente identici a quelli del nostro cervello; potrebbero essere solamente simili.

Ma cosa occorrerebbe per avere qualcosa di simile a questo in una macchina? Pensiamo ad esempio a quelle attività che, nel cervello, danno origine a ritmi, moti ondulatori e campi elettrici, tutte attività misurabili e registrabili. Si tratta dell'alternarsi, a livello delle membrane cellulari, di minuscoli flussi e riflussi di ioni (particelle elettricamente cariche), che si sommano per produrre oscillazioni coordinate in particolari regioni del cervello. Anche mettendo da parte i campi, può essere molto difficile avere un sistema con qualcosa di simile ai pattern dinamici del cervello che non sia fisicamente simile a un cervello anche per altri aspetti.

Guardando il quadro complessivo, oltre alla materia che compone un cervello, oltre alle influenze da cellula a cellula, osserviamo anche i ritmi, i campi, gli schemi di attività elettrica modulati dai sensi. Quelle attività possono essere me, i miei pensieri e le mie esperienze, il mio rivivere esperienze passate e il mio immaginare il futuro. Non è così difficile da credere.

I computer di oggi contengono, per così dire, una porzione logica - una minuscola frazione - di quello che ha luogo dentro di noi; sono spesso progettati per creare illusioni di agentività e soggettività, e lo fanno bene. Se partiamo da un dispositivo contenente alcuni processori logici veloci e affidabili, legati a una grande memoria, in una unità stabile alimentata con tutta l'energia necessaria, questo - a prescindere da come sia stato programmato - rimane comunque un oggetto del tutto diverso da un cervello e da un organismo vivente. Forse, in futuro, i sistemi artificiali potranno essere costruiti con materiali diversi e riuscire a eseguire un maggior numero di operazioni simili a quelle del cervello. Il risultato potrebbe essere una sorta di vita artificiale, o almeno, rispetto agli attuali sistemi di AI, qualcosa di più vicino ad essa.

Il problema qui non è l'artificialità, il fatto che i sistemi di AI siano fatti da noi umani e non dall'evoluzione, o almeno non solo: il problema è la necessità che al loro interno abbia luogo il giusto tipo di cose.

Nel campo dell’AI, allora, gli scenari che mi vedono in completo disaccordo sono quelli che evocano possibilità di upload, di caricare una mente da qualche parte in un sistema informatico, nel cloud. L'idea che un programma per computer opportunamente programmato possa avere esperienze come le nostre, e che possa essere una continuazione di noi, è soltanto fantasia. Noi siamo qualcosa di molto diverso da qualsiasi pattern di attività possa vagabondare da un computer all'altro nella «nuvola». E ancora: le macchine future potrebbero essere diverse da quelle attuali, e un giorno la vita artificiale potrebbe realizzarsi. Considerando le tecnologie disponibili oggi però non può esistere un processo che estragga le nostre esperienze dal loro radicamento biologico in un corpo vivente, e le faccia continuare  - in aggiunta a noi – nel cloud.

Gli scenari dell'upload  sono i più improbabili; all'altro estremo dello spettro, troviamo quelli che immaginano un robot futuri dotati di sistemi di controllo autenticamente simili a cervelli. Un giorno, questo potrebbe dar luogo, oltre ad una forma evoluta di AI, anche all'esperienza artificiale. Ma che ciò possa essere quel che comunemente associamo al concetto di mente, quel concetto di esserci, capire appieno la propria vita nel momento in cui accade, non è possibile né immaginabile.

Recentemente ho scritto di AI, di LLM, evidenziando soprattutto i pericoli del grande fraintendimento che è in agguato: la verosimiglianza linguistica che sostituisce la vera valutazione epistemica, dando l'impressione di conoscere senza un reale giudizio ed i processi che comporta, completamente diversi tra uomo e macchina.

Per quanto i circuiti neuronali artificiali, le loro integrazioni, i fenomeni da essi emergenti possano perfezionarsi essi saranno sempre una rappresentazione di ciò che è mente. Non basta rappresentare, occorre esserlo, perché la mente non è conseguenza di quanto accade nella materia di fisico, chimico o biologico, è il suo fare a renderla tale.

E uno dei motivi che impediranno che un cervello possa essere replicato, clonato o scaricato da qualche parte su un ipotetico cloud – separando corpo e mente in un beffardo ritorno del dualismo cartesiano - è soprattutto questo: la coscienza, il sé, hanno 3,5 miliardi e passa di anni di evoluzione dietro.

Le macchine e il loro software no.

Addendum

Ad oggi, inoltre, i tentativi di imitazione del comportamento umano, falliscono miseramente. Proprio in questi giorni si parla molto di Moltbook, presentato come un «social network per intelligenze artificiali». E, puntualmente, sono ricominciati deliri e supercazzole: coscienza emergente, macchine che si parlano, macchine alla ricerca di eusocialità! Ma questa dinamica non è nuova e, soprattutto, non è misteriosa. È qualcosa di già studiato e pubblicato. Per i dettagli rimando allo studio del Prof. Walter Quattrociocchi e dei suoi colleghi. Per molti qualcosa come Moltbook è affascinante: rende visibile un fenomeno che diventerà sempre più centrale man mano che deleghiamo le interazioni sociali a sistemi generativi. E’ epistemia pura: ma scambiare questa dinamica per un segnale di vita o di intelligenza è un errore di categoria.

No, le AI non stanno evolvendo verso un qualsiasi grado di socialità, ma nemmeno quello delle formiche o delle api. Quando il linguaggio si sgancia dal mondo e parla solo con se stesso, la distorsione che ne deriva non è un errore, ma è la dinamica naturale del sistema.

Un’ultima considerazione. Le esperienze di cervello diviso sono ormai note e la callosotomia, ovvero la resezione chirurgica del corpo calloso nei casi di epilessia grave, è pratica consolidata. Ebbene, riuscite a immaginare che coloro i quali hanno subito una così drastica pratica, sono per lo più asintomatici, con una vita pressoché normale? Ci sono ovviamente altri che invece possono presentare disabilità di vario tipo. E adesso, riuscite a immaginare un computer il cui flusso di informazioni e attività sia tagliato fisicamente, interrompendolo, da qualche parte?

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[1] Il termine sarà usato spesso: lo si intenda nel suo senso più generico di schemi e processi regolari.
[2] Il filosofo della scienza Peter Godfrey-Smith usa senzienza per evitare l’uso forse troppo ampio di coscienza. Si riferisce alla cosiddetta esperienza esperita, un’idea assai ampia di esperienza sentita o provata.