Vita e percezione della vita: riflessioni a partire dalle neuroscienze 4 – Il “miracolo” emoglobina

Un concetto che è stato introdotto per operare una distinzione tra i singoli processi fisico-chimici di un organismo vivente e l’organismo in quanto tale è il concetto di «emergenza». Martin Mahner (1958-…) e Mario Bunge (1919-…) (5) distinguono due tipi di emergenza: l’emergenza intrinseca (ovvero globale) e l’emergenza relazionale (ovvero contestuale). L’emergenza intrinseca è una proprietà globale del sistema che non si trova in nessuno dei suoi componenti. L’emergenza relazionale è la proprietà che acquista un componente quando diventa parte di un sistema. Secondo questa distinzione, solo l’emergenza intrinseca sarebbe dunque caratteristica di un organismo vivente, mentre l’emergenza relazionale può essere trovata anche al di fuori dei viventi, per esempio nelle macchine (naturali o artificiali), dove le singole parti acquistano una nuova efficacia. Un esempio di emergenza relazionale in una macchina è un orologio, nel quale gli ingranaggi opportunamente assemblati fanno funzionare l’orologio. Un esempio in biologia sono le proprietà che acquista il ferro quando entra a far parte di un composto macromolecolare quale l’emoglobina.
Il ferro ha una particolare capacità di legare l’ossigeno, un processo che prende il nome di ossidazione. Un atomo di ferro in un cristallo di ematite è legato all’ossigeno. Il nome «ematite» deriva dal colore rosso-sangue, assunto da questo minerale quando il ferro è legato all’ossigeno. La capacità del ferro di legare l’ossigeno viene sfruttata nell’emoglobina (Hb), una macromolecola biologica presente nei globuli rossi, che trasporta ossigeno nel sangue. Un atomo di ferro in un cristallo di ematite e in una molecola di Hb sono entrambi ferro, tuttavia quando l’atomo di Fe è incorporato all’interno di una struttura organica che si chiama eme, e l’eme è incorporato all’interno di quattro catene proteiche globulari, le globine, così da formare un complesso macromolecolare, l’atomo di Fe assume capacità totalmente nuove, che non possiede nella ematite. All’interno della molecola di Hb, il Fe diventa capace di legare oppure cedere O2 a seconda delle condizioni esterne: lega l’ossigeno nei polmoni e cede l’ossigeno nei tessuti. In tal modo l’Hb diventa un mezzo efficace per il trasporto dell’ossigeno. Si badi bene: al fine di essere un mezzo di trasporto efficiente di O2, non è sufficiente che il Fe leghi l’O2, deve anche essere in grado di cederlo; un altro pigmento simile all’Hb, la mioglobina, presente nei muscoli, lega l’O2 con una affinità 20 volte maggiore dell’Hb, ma non è in grado di cederlo in condizioni normali, per cui non serve come mezzo di trasporto di O2, ma solo come riserva di O2 in condizioni di ipossia. Una dimostrazione della complessità dei fattori che determinano le nuove proprietà del Fe nell’emoglobina, rispetto all’ematite, è che non è stato ancora possibile realizzare una «Hb artificiale», cioè una molecola organica capace di legare l’O2 in modo simile all’Hb e che sia quindi in grado di sostituire l’Hb del sangue.

NOTE
5. M. Mahner e M. Bunge, Foundations of Biophilosophy, Springer, Berlino, 1997, p. 31.