Passato e futuro delle cellule umane e dell'assistenza sanitaria

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Il biologo Ernesto Di Mauro e il chimico Raffaele Saladino nell'introduzione al loro libro "Dal Big Bang alla cellula madre" hanno scritto: "Come ha potuto la materia inerte della Terra ai suoi albori far nascere la vita che oggi ci circonda, in tutte le sue forme, noi stessi inclusi? [...] La ragione vera, probabilmente, è da ricercarsi nel fatto che l'origine della vita è stata a a lungo considerata un problema esclusivamente filosofico, non un fatto da analizzare con metodi scientifici. Oggi le cose sono cambiate e da un po' più di sessant'anni sappiamo che gli amminoacidi, i costituenti di base delle proteine, si possono formare spontaneamente, date le giuste condizioni. Le prime prove della possibilità di sintesi spontanea dei costituenti degli acidi nucleici sono state ottenute qualche anno più tardi. [...] Il problema dei componenti, è oggi sostanzialmente risolto. Ma come questi precursori si sono assemblati tra loro, montandosi nel giusto ordine fino a formare organismi definiti? E come, soprattutto, hanno iniziato a tramandare se stessi? [...] Le cellule sono nate dall'interazione tra sistemi molecolari in grado di riprodursi e sistemi metabolici in grado di raccogliere e trasferire energia in modo mirato e controllato. Questa interazione è diventata possibile solo quando si sono sviluppate strutture in grado di separare un 'dentro' da un 'fuori', un 'Sé' da un 'non Sé': le membrane biologiche chiuse su se stesse in vescicole. Al loro interno è avvenuto il passaggio dalla chimica alla vita." Nelle conclusioni al loro libro, Di Mauro e Saladini scrivono (p. 113): "Su queste basi [vedere il libro] la ricerca si orienta verso la ricostruzione filologica dei processi che hanno dato origine alle macromolecole e alla loro interazione. Se sappiamo come si è originato l'RNA (origine del genotipo) e se conosciamo le interazioni che possono aver dato luogo ai cicli metabolici e alle proteine (origine del fenotipo), rimane completamente oscura la serie di passaggi che hanno dato luogo alla loro integrazione in un unico sistema di cooperazione, quello che ha formato unità strutturali in grado di accrescersi e riprodursi." E allora, di cosa siamo fatti?: Il genetista Ron Sender scrive: "La conta cellulare è dominata dai globuli rossi (84%), tra i tipi cellulari più piccoli del corpo umano con un volume di circa 100 μm. Al contrario, il 75% della massa cellulare totale è composta da due tipi di cellule, cellule adipose (adipociti) e cellule muscolari (miociti), entrambe cellule di grandi dimensioni (solitamente > 10.000 μm in volume) che costituiscono solo una frazione minima (≈0,2%) del numero totale di cellule. All’estremo opposto, i batteri hanno un contributo minore in termini di massa, ma un numero di cellule paragonabile a quello di tutte le cellule umane messe insieme. La massa totale di batteri che troviamo nel corpo rappresenta circa lo 0,3% del peso corporeo complessivo, aggiornando in modo significativo le affermazioni precedenti secondo cui l’1%-3% della massa corporea è composta da batteri o che un essere umano normale ospita 1-3 kg di batteri". L'immunologo Daniel M. Davis scrive: "Il progresso nella biologia umana sta accelerando a un ritmo senza precedenti. All’orizzonte ora, grazie a tutta questa ricerca, ci sono modi completamente nuovi di definire, selezionare e manipolare la salute. Siamo già abituati all’idea che le nostre informazioni genetiche personali possano essere utilizzate per guidare la nostra salute. Ma è in corso anche una rivoluzione più silenziosa, quasi segreta, che potrebbe avere un impatto ancora maggiore sul futuro dell’assistenza sanitaria: l’analisi approfondita delle cellule del corpo umano."

The ideal is something that expires after I'm dead.

Punto chiave di questa pagina

ORIGINE DELLE CELLULE (PROCARIOTE ED EUCARIOTE): I procarioti sono stati i primi organismi viventi della storia della Terra, e si sono sviluppati nelle acque. Secondo l’ipotesi più diffusa, per circa 2 miliardi di anni sono esistite solo cellule procariote. Circa 1,5 miliardi di anni fa, alcuni procarioti si stabilirono all’interno di altri organismi in una sorta di 'simbiosi interna' permanente dando origine alla cellula eucariota. Gli eucarioti quindi derivano dai procarioti attraverso il meccanismo di endosimbiosi (Endosymbiotic theory), postulato in forma completa dalla biologa Lynn Margulis negli anni Sessanta del Novecento. I mitocondri mancano nelle cellule procariotiche, dove le funzioni respiratorie vengono espletate dalla glicolisi. Comunemente per respirazione cellulare si intende la respirazione cellulare aerobica, che avviene in presenza di ossigeno. Esiste poi una respirazione cellulare anaerobica di cui la forma più importante, comune a procarioti ed eucarioti, è la via metabolica antichissima della glicolisi.

Punti di riflessione

Stime accuratamente riviste mostrano che il tipico corpo umano adulto è costituito da circa 30 trilioni di cellule umane e circa 38 trilioni di batteri. Stimiamo che il numero totale di batteri nell'"uomo di riferimento" di 70 kg sia 3,8·1013. Per le cellule umane, identifichiamo il ruolo dominante della linea ematopoietica rispetto al conteggio totale (≈90%) e rivediamo le stime passate a 3,0·1013 cellule umane. (Ron Sender)

Il corpo medio contiene circa 37 trilioni di cellule e siamo nel bel mezzo di una ricerca rivoluzionaria per capire cosa fanno tutte.

Per svelare questo problema è necessaria l’esperienza di scienziati provenienti da contesti diversi – informatici, biologi, medici e matematici – nonché nuove tecnologie e alcuni algoritmi piuttosto sofisticati. [...] Ognuna delle circa 37 trilioni di cellule del nostro corpo è in una certa misura unica. I tipi di cellule sono determinati dalle particolari proteine che contengono, quindi solo un globulo rosso ha emoglobina, ad esempio, e un neurone contiene proteine diverse da una cellula immunitaria. Non esistono due cellule nel corpo che contengono esattamente la stessa quantità di ciascuna proteina. (Daniel M. Davis)

Sulla quantità di cellule presenti nel corpo umano circolano cifre molto diverse. Un team internazionale di scienziati ha eseguito calcoli sistematici e ha ottenuto risultati sorprendenti. Il team internazionale di ricercatori ha considerato le differenze tra i tipi cellulari in termini di dimensioni, volume e quantità. Come base per i loro calcoli, hanno utilizzato un uomo medio di 30 anni, che è alto 1,72 m e pesa 70 kg. Per quest'uomo, i ricercatori hanno determinato il numero di cellule del sangue, cellule del fegato, cellule ossee e cellule della pelle, nonché le cellule di altri organi. (Ursula Barth)

Se gli scienziati non possono contare tutte le cellule del corpo umano, come possono stimarle? Il peso medio di una cellula è 1 nanogrammo. Per un uomo adulto che pesa 70 chilogrammi, la semplice aritmetica ci porterebbe a concludere che quell’uomo ha 70 trilioni di cellule. (Carl Zimmer)

Forse la cosa più importante è che il fatto stesso che circa 34 trilioni di cellule possano cooperare per decenni, dando origine a un unico corpo umano invece che a una caotica guerra di microbi egoisti, è sorprendente. L'evoluzione anche di un livello basilare di multicellularità è abbastanza notevole. Ma i nostri antenati sono andati ben oltre la semplice anatomia spugnosa, sviluppando un vasto collettivo composto da molti tipi diversi. (Carl Zimmer)

Stime accuratamente riviste mostrano che il tipico corpo umano adulto è costituito da circa 30 trilioni di cellule umane e circa 38 trilioni di batteri. (Ron Sender)

I microbi si trovano in tutto il corpo umano, principalmente sulle superfici esterne ed interne, compreso il tratto gastrointestinale, la pelle, la saliva, la mucosa orale e la congiuntiva. Nel microbioma umano i batteri superano in modo schiacciante gli eucarioti e gli archaea di 2-3 ordini di grandezza. Pertanto a volte ci riferiamo operativamente alle cellule microbiche del corpo umano come batteri. La diversità dei luoghi in cui i microbi risiedono nel corpo rende scoraggiante la stima del loro numero complessivo. Tuttavia, una volta che la loro distribuzione quantitativa mostra la dominanza del colon, come discusso di seguito, il problema diventa molto più semplice. La stragrande maggioranza dei batteri risiede nel colon, con stime precedenti di circa 1014

batteri, seguita dalla pelle, che si stima ospiti circa 1012 batteri. (Ron Sender)

Si stima che un essere umano adulto produca in media 100-200 grammi di feci umide al giorno. Il tempo di transito del colon è correlato negativamente con la produzione fecale giornaliera e i suoi valori normali sono di circa 25-40 ore. [...] Dopo un pasto tipico, il volume cambia di circa il 10%, mentre ogni evento di defecazione riduce il contenuto da un quarto a un terzo. (Ron Sender)

Gli olobionti sono assemblaggi simbiotici composti da un ospite più il suo microbioma. Lo status degli olobionti come individui è stato recentemente oggetto di continue controversie, che hanno dato origine a due posizioni principali: da un lato, i sostenitori degli olobionti sostengono che gli olobionti sono individui biologici; dall’altro, i detrattori degli olobionti sostengono che essi siano solo semplici chimere o comunità ecologiche, ma non individui. (Javier Suarez, Vanessa Trivino)

Sotto le nostre differenze superficiali siamo, tutti noi, comunità ambulanti di batteri. Il mondo luccica, un paesaggio puntinista fatto di minuscoli esseri viventi. (Lynn Margulis, in Margulis e Sagan, 1986 , p. 191).

Una cellula vivente non è una macchina puramente riduzionista. E' invece una macchina quantistico-classico più vicina alla realtà quantistica che a quella classica. Per esempio, se potessimo smontare tutte le "parti" che la compongono, potremmo poi rimontarle e ricreare la stessa cellula vivente? Nessuno lo sa fare. Per riuscirci bisognerebbe conoscere lo stato di ogni atomo, molecola e particella elementare, incluse le molecole del citoplasma. Tali proprietà dovrebbero essere misurate mentre la cellula è viva, ma, in questo caso, qualsiasi osservazione disturberebbe il sistema e lo modificherebbe. Per di più, essendo la cellula in continuo movimento, la troveremmo diversa in ogni istante, e ciò renderebbe impossibile ogni nostro tentativo di misurarne lo stato. (Federico Faggin in 'Irriducibile' p.74)

Abbiamo più batteri che cellule! Secondo la stima del genetista Ron Sender il tipico corpo umano adulto è costituito da circa 30 trilioni di cellule umane e circa 38 trilioni di batteri.

La sterilizzazione della Terra

Il particolare assetto terrestre (inclinazione del suo asse rispetto al sole, strato di ozono in atmosfera, ecc.) è l'esito di una tremenda collisione, come scrive il fisico Michele Diodati (vedi bibliografia 2018):

Il limite più antico e generale è stato fatto coincidere con l’ultimo evento che certamente sterilizzò completamente la Terra, cancellando ogni possibile forma di vita preesistente, cioè la collisione con il planetoide Theia, che distrusse buona parte del mantello terrestre e diede origine alla formazione della Luna. L’evento è databile a 4,52 miliardi di anni fa: l’origine filogenetica di tutti gli organismi che vivono oggi sul pianeta non può risalire più indietro di così nel tempo.

Lo scontro che determinò la formazione della Luna

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I procarioti sono stati i primi organismi viventi della storia della Terra, e si sono sviluppati nelle acque. Secondo l’ipotesi più diffusa, per circa 2 miliardi di anni sono esistite solo cellule procariote. Circa 1,5 miliardi di anni fa, alcuni procarioti si stabilirono all’interno di altri organismi in una sorta di simbiosi interna permanente dando origine alla cellula eucariota. Gli eucarioti quindi derivano dai procarioti attraverso il meccanismo di endosimbiosi (Endosymbiotic theory), postulato in forma completa dalla biologa Lynn Margulis negli anni Sessanta del Novecento. I mitocondri mancano nelle cellule procariotiche, dove le funzioni respiratorie vengono espletate dalla glicolisi. Comunemente per respirazione cellulare si intende la respirazione cellulare aerobica, che avviene in presenza di ossigeno. Esiste poi una respirazione cellulare anaerobica di cui la forma più importante, comune a procarioti ed eucarioti, è la via metabolica antichissima della glicolisi.

Da cosa è nata la vita umana (animali e piante, cellule e mitocondri)

Esistono diverse classificazioni degli esseri viventi. Una di queste suddivide i viventi in due domini tassonomici: Prokaryota ed Eukaryota. Il criterio per la distinzione è la presenza di un nucleo interno ben definito e isolato dal resto della cellula negli eucarioti (sia monocellulari sia pluricellulari), mentre i procarioti sono organismi unicellulari, privi di nucleo ben differenziato.

Quando eravamo metazoi, un passo intermedio verso la mente

I Metazoa, o Metazoi, sono organismi pluricellulari generalmente riconosciuti come animali perchè hanno un corpo. I metazoi sono eucarioti mobili, eterotrofi e pluricellulari. Rispetto ai protozoi, i metazoi sono organismi di grandi dimensioni. (Cliccare per approfondire)

Dal cervello alla mente...alla coscienza, e ai qualia

Peter Godfrey Smith, oltre ad essere australiano e subacqueo (si è immerso ripetutamente nelle acque alla ricerca di conferme biologiche alle sue riflessioni), è anche un filosofo della scienza, e scrive nel suo libro Metazoa (pp. 129-130):

Una descrizione scientifica non può incapsulare o contenere l'esperienza che viene descritta; sapere qualcosa di un'esperienza è diverso dall'esperirla, benchè avere delle conoscenze su di essa possa aiutare a immaginarla. Alcune voci critiche del materoalismo sembrano pretendere dalla descrizione di un essere umano o di un altro animale in terza persona qualcosa che, in linea di principio, essa non può fare: vogliono che passi, magicamente, in prima persona. A volte quando di arrovellano sui qualia, alcuni presentano la scena come segue: si suppone che il materialista descriva un insieme di processi fisici in terza persona, e che lo faccia in modo da evocare i qualia. Si suppone che - in qualche modo - i rossi, i verdi e il suono dei piatti appaiano nel sistema nel momento in cui viene descritto. Questo è completamente sbagliato. I qualia non sono aggiunte bisognose di spiegazione, prodotte chissà come dai meccanismi del sistema fisico. Sono invece parte di ciò che è 'essere' il sistema descritto.. L'esperienza è il punto di vista in prima persona di un sistema vivente complesso di un certo tipo, e non qualcosa evocato dai meccanismi di quel sistema. E, alle pagine 223-225 scrive: "Forse la difficoltà nel capire come l'esperienza cosciente possa esistere in un cervello va ascritta, in una certa misura, al fatto che stavamo considerando solo una parte di quello che accade là dentro. [...] Un campo sembra effettivamente la cosa giusta per aiutarci a districare l'enigma della coscienza: un'area invisibile, calda e pulsante, centrata sul cervello e che da esso si diffonde, un turbinio di energia nella nostra testa.

Peter Godfrey Smith approda, nel libro Metazoa, a riflessioni e proposte su cervello, mente, coscienza e qualia, maturate nella sua attività di filosofo e nelle sue immersioni (biologiche e marine) descritte nel precedente libro: "Altre menti". Egli sostiene che, per colmare lo 'iato' tra fisico e mentale è opportuno interrogarsi sul perchè l'evoluzione ha prodotto animali che interagiscono come soggetti nella realtà esterna e hanno sviluppato un organo, biologicamente sorprendente, che media tali attività. Egli scrive (p.226):

E' straordinario come molte creature diverse, con cervelli dal design pure diverso, abbiano al loro interno pattern ritmici simili. [...] Qualche anno fa, alcuni scienziati e filosofi avanzarono l'idea che un particolare tipo di onde cerebrali ad alta frequenza (le onde gamma) avesse un particolare rapporto con la coscienza.

Campioni di onde cerebrali per diverse forme d'onda

Diverse regioni del cervello non emettono simultaneamente la stessa frequenza delle onde cerebrali. Un segnale EEG tra gli elettrodi posizionati sul cuoio capelluto è costituito da molte onde con caratteristiche diverse. La grande quantità di dati ricevuti anche da una singola registrazione EEG rende difficile l'interpretazione. I modelli delle onde cerebrali sono unici per ogni individuo.

Peter Godfrey Smith scrive: "Io credo che queste scoperte comportino effettivamente una differenza per il progetto di spiegare l'esperienza: di certo i ritmi, e forse anche i campi. In primo luogo, cambiano la nostra idea su che genere di cosa SIA un cervello.

The hard problem

E' il tuo rosso lo stesso del mio rosso?

Per approfondire andare alla pagina : "Dualismo e riduzionismo".

I pesci, nostri antenati

Il filosofo della scienza Peter Godfrey Smith scrive nel suo libro "Metazoa" (pp. 192-193):

In questa storia evolutiva i pesci hanno un ruolo speciale in quanto sono nel nostro gruppo di animali. Oppure, per essere più precisi, noi siamo nel loro. Nell'albero della vita, i mammiferi sono un germoglio spuntato sul loro ramo. [...] Gli esseri umani non discendono da un pesce simile a una ricciola o a una trota. Quelli furono arrivi successivi, comparsi dopo che la nostra linea si era distaccata da loro. i nostri parenti più prossimi, tra i pesci, sono invece creature dall'aspetto tozzo e sgraziato: i pesci dalle pinne lobate, oggi rappresentati dal celacanto, un abitante degli abissi. I pesci esordirono come personaggi decisamente di secondo piano. Comparvero nel Cambriano come minutaglia poco appariscente, lunghi qualche centimetro.
Celacanto, fossile vivente

Nel 1938, quando un esemplare di celacanto venne pescato al largo delle coste del Sudafrica suscitò molto scalpore, visto che lo si riteneva estinto da circa 65 milioni di anni. Per questo, e per la impressionante somiglianza dell’anatomia dei celacanti moderni con la documentazione fossile, gli venne affibbiato il suggestivo soprannome “fossile vivente”.

Una rivoluzione genetica è in arrivo

E' in corso una rivoluzione negli studi genetici e quanto prima ne vedremo i risultati. L'immunologo Daniel M. Davis scrive:

Oggi i bambini nascono regolarmente tramite fecondazione in vitro, i trapianti di organi sono diventati comuni e i tassi complessivi di sopravvivenza al cancro nel Regno Unito sono quasi raddoppiati negli ultimi anni, ma tutti questi risultati non sono nulla in confronto a ciò che sta arrivando. Come ho scritto in "The secret Body", il progresso nella biologia umana sta accelerando a un ritmo senza precedenti – non solo attraverso l’Atlante delle cellule umane ma anche in molte altre aree. L'analisi dei nostri geni offre una nuova comprensione di come differiamo; le azioni delle cellule cerebrali forniscono indizi su come funziona la nostra mente; nuove strutture trovate all'interno delle nostre cellule portano a nuove idee per la medicina; le proteine e altre molecole che circolano nel nostro sangue cambiano la nostra visione della salute mentale.
Naturalmente, tutta la scienza ha un impatto sempre crescente sulle nostre vite, ma nulla ci tocca così profondamente o direttamente come le nuove rivelazioni sul corpo umano. All’orizzonte ora, grazie a tutta questa ricerca, ci sono modi completamente nuovi di definire, selezionare e manipolare la salute. Siamo già abituati all’idea che le nostre informazioni genetiche personali possano essere utilizzate per guidare la nostra salute. Ma è in corso anche una rivoluzione più silenziosa, quasi segreta, che potrebbe avere un impatto ancora maggiore sul futuro dell’assistenza sanitaria: l’analisi approfondita delle cellule del corpo umano.

Quante cellule nel nostro corpo (per numero e per massa)

Quante cellule negli organi del nostro corpo

Numero di cellule nel corpo umano (stima ingenua)

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Il genetista Ron Sender scrive: "Supponiamo un uomo di 100 kg, costituito da cellule di mammifero “rappresentative”. Ciascuna cellula di mammifero, utilizzando un volume cellulare di 1.000–10.000 μm e una densità cellulare simile a quella dell'acqua, peserà 10 ⁻¹² –10 ⁻¹¹ kg. Arriviamo così a

10 ¹³ –10 ¹⁴ cellule umane in totale nel corpo, come mostrato in figura. Per questo tipo di stime, in cui la massa cellulare è stimata entro un ordine di grandezza, i fattori che contribuiscono a una differenza inferiore a 2 volte vengono trascurati. Pertanto, usiamo 100 kg come massa di un uomo di riferimento invece di 70 kg e allo stesso modo ignoriamo il contributo della massa extracellulare alla massa totale."

Tipologie di cellule e loro numero

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numero e massa cellulare nel corpo umano (per un uomo adulto di 70 kg).

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La barra superiore mostra il numero di cellule, mentre la barra inferiore mostra il contributo di ciascuno dei principali tipi di cellule che compongono la massa corporea cellulare complessiva (esclusa la massa extracellulare che aggiunge altri ≈24 kg). Per confronto, a destra è mostrato il contributo dei batteri, pari a soli 0,2 kg, ovvero circa lo 0,3% del peso corporeo. Un risultato sorprendente di questa giustapposizione è l’evidente discordanza tra i contributori alla massa cellulare totale e al numero di cellule. La conta cellulare è dominata dai globuli rossi (84%), tra i tipi cellulari più piccoli del corpo umano con un volume di circa 100 μm. Al contrario, il 75% della massa cellulare totale è composta da due tipi di cellule, cellule adipose (adipociti) e cellule muscolari (miociti), entrambe cellule di grandi dimensioni (solitamente > 10.000 μm in volume) che costituiscono solo una frazione minima (≈0,2%) del numero totale di cellule. All’estremo opposto, i batteri hanno un contributo minore in termini di massa, ma un numero di cellule paragonabile a quello di tutte le cellule umane messe insieme, come discusso sopra. [...] La massa totale di batteri che troviamo rappresenta circa lo 0,3% del peso corporeo complessivo, aggiornando in modo significativo le affermazioni precedenti secondo cui l’1%-3% della massa corporea è composta da batteri o che un essere umano normale ospita 1-3 kg di batteri.

Il genetista Ron Sender scrive: La conta cellulare è dominata dai globuli rossi (84%), tra i tipi cellulari più piccoli del corpo umano con un volume di circa 100 μm. Al contrario, il 75% della massa cellulare totale è composta da due tipi di cellule, cellule adipose (adipociti) e cellule muscolari (miociti), entrambe cellule di grandi dimensioni (solitamente > 10.000 μm in volume) che costituiscono solo una frazione minima (≈0,2%) del numero totale di cellule. All’estremo opposto, i batteri hanno un contributo minore in termini di massa, ma un numero di cellule paragonabile a quello di tutte le cellule umane messe insieme. La massa totale di batteri che troviamo nel corpo rappresenta circa lo 0,3% del peso corporeo complessivo, aggiornando in modo significativo le affermazioni precedenti secondo cui l’1%-3% della massa corporea è composta da batteri o che un essere umano normale ospita 1-3 kg di batteri

Composizione di una cellula umana

La cellula degli organismi eucarioti è più grande e molto più complessa della cellula dei procarioti. Il DNA è racchiuso all’interno della membrana nucleare. La riproduzione può essere sessuata o asessuata. Tutti gli organismi multicellulari, compresi gli umani, sono eucarioti [immagine: Pearson 2003] (Cliccare per approfondire)

Una concezione quantistica della cellula umana

Una concezione della cellula umana, diversa da quella classica, la propone il fisico Federico Faggin, che nel suo libro "Irriducibile" scrive (p.74):

Sappiamo che in un computer, anche un solo bit messo nel posto sbagliato può fare una differenza fondamentale. Lo stesso vale per la cellula, dato che la presenza o l'assenza di un singolo protone (ione di idrogeno) nel punto e nel tempo sbagliati può avere gravi conseguenze. Questo fatto sottolinea un'altra differenza fondamentale tra una cellula e un computer, perchè mentre un bit è solo informazione astratta, un protone o un atomo sono anche materia ed energia, che possono essere utilizzati per costruire molecole più complesse o per altri scopi.
Una cellula vivente non è una macchina puramente riduzionista. E' invece un sistema dinamico quantistico-classico più vicino alla realtà quantistica che a quella classica. Per esempio, se potessimo smontare tutte la "parti" che la compongono, potremmo poi rimontarle e ricreare la stessa cellula vivente? Nessuno lo sa fare. Per riuscirci bisognerebbe conoscere lo stato di ogni atomo, molecola e particella elementare, incluso le molecole del citoplasma. Tali proprietà dovrebbero essere misurate mentre la cellula è viva, ma in questo caso, qualsiasi osservazione disturberebbe il sistema e lo modificherebbe. Per di più, essendo la cellula in continuo movimento, la troveremmo diversa in ogni istante, e ciò renderebbe impossibile ogni nostro tentativo di misurarne lo stato. Inoltre, secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg, è impossibile conoscere simultaneamente la posizione, la velocità e il momento angolare di un protone o di un atomo. Quindi, in poche parole, non c'è modo di ricostruire una cellula. Come afferma il fisico Richard Feynman: "Ciò che non posso costruire, non lo posso capire", infatti possiamo costruire un computer, ma nessuno è mai riuscito a costruire una cellula.

Una cellula vivente non è una macchina puramente riduzionista. E' invece un sistema dinamico quantistico-classico più vicino alla realtà quantistica che a quella classica.

Una rivoluzione genetica in arrivo

In futuro avrai a disposizione un'intera nuvola di informazioni sanitarie, se vorrai approfondirle. (Cliccare per approfondire) immagine Shutterstock

L'Olobionte umano e il suo Microbioma

I microrganismi appaiono universalmente nell'ambiente, sull'hardware, sugli alimenti e nell'uomo. Il loro metabolismo produce molti composti, compresi i volatili. Questi volatili influenzano e colpiscono gli esseri umani. I mVOC rilasciati dai microbiomi umani sono potenziali biomarcatori per la diagnosi non invasiva. (Cliccare per approfondire)

I neuroscienziati Moamen Elmassry e BIrgit Piechulla scrivono (vedi bibliografia 2020):

Il senso dell'olfatto negli esseri umani ha la capacità di rilevare alcune sostanze volatili provenienti da infezioni batteriche. I nostri sensi olfattivi venivano usati nella medicina antica per diagnosticare le malattie nei pazienti.
Poiché gli esseri umani sono considerati olobionti, l'odore unico di ogni persona è costituito da composti organici volatili (COV, volatiliome) prodotti non solo dagli esseri umani stessi ma anche dai loro microabitanti benefici e patogeni.
Negli ultimi dieci anni è stato ben documentato che i microrganismi (funghi e batteri) sono in grado di emettere un'ampia gamma di COV attivi olfattivi [riassunti nel database mVOC (http://bioinformatics.charite.de/mvoc/)].
Durante l’infezione microbica, l’equilibrio tra l’uomo e il suo microbioma viene alterato, seguito da un cambiamento nel volatilima. Per diversi decenni, i medici hanno cercato di utilizzare questi cambiamenti nella composizione degli odori per sviluppare strumenti diagnostici rapidi ed efficienti, in particolare perché il rilevamento dei volatili è non invasivo e non distruttivo, il che rappresenterebbe una svolta in molte terapie. All'interno di questa revisione, discutiamo delle infezioni batteriche, comprese le infezioni gastrointestinali, respiratorie o polmonari e del sangue, concentrandoci sugli agenti patogeni e sui loro biomarcatori volatili corrispondenti noti. Inoltre, copriamo il ruolo potenziale del microbiota umano e della sua volatilità in alcune malattie come le malattie neurodegenerative. Riportiamo anche mVOC discreti che colpiscono gli esseri umani.
discutiamo delle infezioni batteriche, comprese le infezioni gastrointestinali, respiratorie o polmonari e del sangue, concentrandoci sugli agenti patogeni e sui biomarcatori volatili corrispondenti noti. Inoltre, copriamo il ruolo potenziale del microbiota umano e della sua volatilità in alcune malattie come le malattie neurodegenerative. Riportiamo anche mVOC discreti che colpiscono gli esseri umani. discutiamo delle infezioni batteriche, comprese le infezioni gastrointestinali, respiratorie o polmonari e del sangue, concentrandoci sugli agenti patogeni e sui biomarcatori volatili corrispondenti noti.

L'organismo umano è un ecosistema complesso che costituisce il paradigma dell'Olobionte

Il giornalista scientifico Roberto Manzocco nel Sole24Ore del 10 settembre 2023, a proposito del fatto che in ogni corpo umano vi siano più batteri che cellule umane, scrive:

Se poi aggiungiamo tutte le altre creature che vivono in noi abitualmente, a volte collaborando, a volte competendo, a volte approfittandosi di noi - funghi, batteri, virus - la cifra in questione raddoppia - il peso aggiuntivo non aumenta però più di tanto, un misero 0,3% in più. Perchè è questo che noi siamo, veri e propri ecosistemi che ospitano moltissime entità biologiche diverse. E per indicare queste strane entità multiple - piante, animali,esseri umani e relativi ospiti - la biologia ha coniato un termine: 'olobionte'. [...] Tutto parte dal concetto più celebre di "simbiosi" con il quale si indica organismi diversi che vivono assieme e collaborano in modo sistematico per sopravvivere. Mano a mano che la nostra conoscenza del mondo vivente si è estesa, si è capito - ed è questo il nuovo paradigma olobionico - che organismi ospitanti e ospitati formano assieme un'entità biologica complessa, con proprietà non riducibili alla somma di quelle delle sue singole parti, l'olobionte appunto. [...] E per quanto riguarda gli esseri umani? Per non parlare del sistema immunitario, aiutato dai batteri "buoni" del nostro intestino, che impediscono a quelli "cattivi" di replicarsi.. E uno squilibrio nel nostro microbioma sembrerebbe essere legato a obesità, diabete, pressione alta, aterosclerosi, asma, alcune patologie del fegato, alcuni tipi di tumori, autismo, Parkinson e depressione. Insomma il concetto di olobionte ci consentirebbe di capire meglio la salute umana, e forse di elaborare strategie per migliorarla.

(Cliccare per approfondire)

L'immunologo Daniel M. Davis scrive: "Oggi i bambini nascono regolarmente tramite fecondazione in vitro, i trapianti di organi sono diventati comuni e i tassi complessivi di sopravvivenza al cancro nel Regno Unito sono quasi raddoppiati negli ultimi anni, ma tutti questi risultati non sono nulla in confronto a ciò che sta arrivando. Come ho scritto in "The secret Body", il progresso nella biologia umana sta accelerando a un ritmo senza precedenti – non solo attraverso l’Atlante delle cellule umane ma anche in molte altre aree. L'analisi dei nostri geni offre una nuova comprensione di come differiamo; le azioni delle cellule cerebrali forniscono indizi su come funziona la nostra mente; nuove strutture trovate all'interno delle nostre cellule portano a nuove idee per la medicina; le proteine e altre molecole che circolano nel nostro sangue cambiano la nostra visione della salute mentale. Siamo già abituati all’idea che le nostre informazioni genetiche personali possano essere utilizzate per guidare la nostra salute. Ma è in corso anche una rivoluzione più silenziosa, quasi segreta, che potrebbe avere un impatto ancora maggiore sul futuro dell’assistenza sanitaria: l’analisi approfondita delle cellule del corpo umano."

Conclusioni (provvisorie): Le cellule umane sono eucariotiche, cioè respirano in presenza di ossigeno attraverso i mitocondri

per scaricare le conclusioni (in pdf):

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Bibliografia (chi fa delle buone letture è meno manipolabile)

Ursula Barth (2017), How Many Cells Are in Your Body? Probably More Than You Think! - Eppendorf Handling Solutions
Anna Naumova et al. (2014), Clinical imaging in regenerative medicine
Simone Petralia (2017), Lynn Margulis, la biologa eterodossa che ha teorizzato l’endosimbiosi - OggiScienza
Carl Zimmer (2013), How Many Cells Are In Your Body? - National Geographics
Ron Sender et al. (2016), Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body [4813 citazioni]
Daniel M. Davis (2022), The human body has 37 trillion cells. If we can work out what they all do, the results could revolutionise healthcare - The Conversation
Javier Suarez (2019), THE HOLOGENOME CONCEPT OF EVOLUTION: A PHILOSOPHICAL AND BIOLOGICAL STUDY (PDF)
Mariagrazia Portera, Mauro Mandrioli, Chi sono io? Forme dell’individuo tra filosofia e biologia (PDF)
Moamen Elmassry, Birgit Piechulla (2020), Volatilomes of Bacterial Infections in Humans - Research Gate
Giovanni Chetta (2021), Microbiota https://www.giovannichetta.it/microbiota.html
Giovanni Chetta (2021), Genetica, Epigenetica, Nutrigenetica, Nutrigenomica (PDF)

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Pagina aggiornata il 7 dicembre 2023