Simmetria

Simmetria

Simmetria (dal greco σύν, "con", e μέτρον, "misura") è un termine di uso non specialistico che viene applicato a campi diversi dell'esperienza e del ragionamento scientifico. Se si sottopone a verifica il significato che assume in ciascuno di essi per trovare delle corrispondenze, si deve concludere che ben diverso è il concetto di simmetria nel linguaggio ordinario, nell'arte, oppure in discipline come la fisica teorica, la cristallografia, la chimica, la biologia, la psicologia. L'originaria accezione della parola e del concetto si è tradotta in analogie sempre meno immediate, tanto da sembrare accantonata. Una ricerca più approfondita giustifica, invece, l'affermazione che l'unicità del primitivo significato non solo non sia andata perduta, ma si ritrovi arricchita. Nello stesso tempo anche la rottura delle simmetrie è divenuta oggetto di riflessione e di sperimentazione, quale evento creatore di novità. Nel mondo della natura vivente, si può dire che tutti gli animali, sia nella loro forma complessiva sia nei singoli organi, presentano simmetrie, peraltro non perfette. Alcuni autori estendono il concetto di simmetria, considerando tale non solo la simmetria originata dalla disposizione di parti specularmente uguali rispetto a un punto, a un asse o a un piano, ma anche quella che si determina con la ripetizione di una struttura lungo l'asse del corpo e, financo, di un evento nel corso del tempo. Si può riconoscere una simmetria da ripetizione di struttura nella successione di concamerazioni del guscio di alcuni Protozoi foraminiferi, nelle proglottidi delle Tenie, nello strobilo dei Celenterati, nei metameri di molti altri Metazoi. Tale prospettiva serve a unificare, dal punto di vista della forma, il concetto di metameria e quello più generico di sequenza di parti. Più propriamente la metameria è la condizione riscontrabile in alcuni Metazoi, come gli Anellidi, il cui corpo è costituito da una successione di segmenti, in ciascuno dei quali si ripetono strutture e apparati. Pure nel corpo umano una metameria è presente nel sistema circolatorio embrionale, in nervi e vertebre della colonna dorsale dell'adulto. La ripetizione di eventi a intervalli costanti nel tempo costituisce quel fenomeno che riconosciamo come ritmo o periodicità, presente nei mutamenti stagionali, nella sintesi clorofilliana, nel sonno e nella veglia, nelle migrazioni e nei cosiddetti bioritmi (v. ritmo biologico). Le cause possono essere individuate nel ripetersi di particolari condizioni del protoplasma, costituito com'è da grande varietà di molecole complesse, termodinamicamente aperto e soggetto a mutamenti continui per i processi chimici e fisici, che comportano scambi di energia con l'ambiente.

Si è cercato di stabilire l'origine e le cause dell'organizzazione simmetrica negli animali, di conoscere le ragioni della sua necessità o quanto meno della sua opportunità. I Metazoi sono perlopiù organizzati secondo una simmetria bilaterale semplice. In essi il corpo è divisibile, mediante un piano sagittale, in due metà specularmente uguali, gli antimeri, corrispondenti alla parte destra e sinistra. Si può supporre che la simmetria bilaterale sia comparsa quando un organismo primordiale, strisciando sul fondo marino, giunse a differenziare una faccia ventrale e una dorsale e, allungando il corpo nella direzione del movimento, differenziò anche due estremità diverse, avviando in tal modo il processo di cefalizzazione. La disposizione simmetrica della parti rispetto a un piano mediano, inoltre, avrebbe assicurato al corpo un migliore equilibrio meccanico e permesso una eguale capacità percettiva e motoria dai due lati. Il corpo di alcuni Protozoi, come i Radiolari e gli Eliozoi, è simmetrico rispetto a un centro, così che qualunque piano passante per esso divide il corpo in due metà simmetriche, e realizza una simmetria sferica. In questo caso l'organismo, dotato di struttura omogenea e immerso in un liquido, si organizzerebbe secondo la forma che permette il minimo di superficie per un massimo volume. Il corpo dei Celenterati, degli Echinodermi e di alcuni Poriferi, divisibile in spicchi uguali (ciclomeri) da un piano passante per l'asse bipolare, presenta una simmetria raggiata, quella che assicura a un corpo immerso nell'acqua equilibrio e uniformità di contatti con l'ambiente esterno. Sulle ragioni dell'organizzazione simmetrica degli organismi viventi è necessario limitarsi a congetture, pur essendo possibile osservarne l'inizio nello sviluppo embrionale. La cellula uovo, che a un'impressione macroscopica sembrerebbe strutturata in modo omogeneo con il nucleo al centro di un complesso di organuli e di sostanze distribuiti in direzione radiale verso la periferia, a livello microscopico e fisiologico mostra un protoplasma stratificato secondo determinati assi di simmetria e prefigura così una struttura con parti equivalenti opposte, che s'influenzano reciprocamente e si differenziano in modo specularmente simmetrico. I processi relativi alla prima divisione cellulare vengono influenzati dal campo gravitazionale, dato che il piano di divisione passa per un asse verticale ai cui estremi si dispongono i due centrioli. Le cellule che ne derivano, una a destra e una a sinistra, sono eguali ed equivalenti per corredo genetico. Esse esercitano l'una sull'altra un'eguale, reciproca influenza differenziandosi secondo una simmetria bilaterale. Questa perciò sarebbe primaria, nonostante sia mascherata dall'apparente simmetria radiale dell'uovo.

Da tali processi, all'inizio dello sviluppo, si può ritenere che tragga origine ogni simmetria, dovendo considerarsi ormai certo che la simmetria raggiata di quasi tutti gli organismi derivi da una precedente simmetria bilaterale e che da quest'ultima derivino anche tutte le divergenze formali: molti infatti sono i fattori ipotizzabili per l'ineguaglianza dei sistemi chimici e fisici delle due parti in sviluppo. Quando nell'animale adulto si passa a considerare non più la morfologia esterna, ma la disposizione degli organi nel corpo, si constata spesso una dissimmetria che coinvolge tutti gli organismi: quelli raggiati, come gli Echinodermi, nascondono un'originaria fondamentale simmetria bilaterale, e i bilateri sono tali in modo assai impreciso. I Gasteropodi e i Paguri mostrano, per es., un'accentuata torsione del corpo, i Mammiferi possiedono solo un arco aortico, quello sinistro, mentre gli Uccelli solo l'arco aortico destro e una sola gonade sviluppata. Alcuni animali sono asimmetrici per asimmetrie sempre presenti, costituzionali, tipiche e costanti per ciascuna specie, mentre altri lo sono occasionalmente per variabilità individuale. Solo pochi gruppi animali, come le Amebe e le Spugne, non hanno forma fissa e costante e risultano perciò privi di qualsiasi simmetria.

Nel corpo umano vi sono sistemi simmetrici ‒ scheletrico, muscolare, nervoso, respiratorio e urogenitale ‒ e altri asimmetrici ‒ il digerente, il circolatorio e il cervello ‒. Nei sistemi digerente e circolatorio l'asimmetria è relativa sia alla posizione reciproca degli organi sia alla loro forma e funzione. In alcuni casi si riscontra una congenita anomalia nella disposizione degli organi interni, detta situs inversus viscerum, che consiste nella localizzazione a sinistra degli organi normalmente posti a destra e viceversa. Un carattere che si direbbe specificamente umano è l'asimmetria funzionale che, a sua volta, influenza la morfologia degli organi. La mano destra, nel destrimane, è più forte e più grande e così anche il cranio, che mostra prevalenza della parte sinistra. In particolare sono asimmetrici gli emisferi cerebrali: il sinistro è più voluminoso e pesante del destro, carattere già presente nei primi Ominidi, come si desume dai crani fossili. L'asimmetria del cervello è essenzialmente di ordine funzionale, in quanto gli emisferi non sono equipotenziali. All'emisfero sinistro si attribuisce un ruolo preminente nelle funzioni di espressione e ricezione verbale: infatti, trovandosi il centro nervoso per l'articolazione verbale in fondo alla terza circonvoluzione frontale sinistra, si può rilevare la lateralizzazione cerebrale della funzione fasica. In passato si attribuiva una funzione dominante a uno degli emisferi in base ai centri specializzati che vi sarebbero localizzati. Successive osservazioni infirmerebbero questo principio, tanto nelle afasie quanto nelle gnosie, e indurrebbero a sostituire il concetto di dominanza assoluta con quello di prevalenza funzionale di un emisfero. Si ammette anche un'asimmetria determinata dall'atteggiamento dell'individuo, che nello scrivere tende a privilegiare la parte destra del corpo e dello spazio. Tutta la nostra attività motoria costruttiva e gnosica si concentra sul lato destro del corpo e sulla parte di spazio che gli corrisponde. Il problema della lateralizzazione cerebrale è stato affrontato sotto tre aspetti essenziali: i motivi della dominanza statistica di un emisfero, le ragioni per cui l'emisfero dominante è il sinistro e la possibilità di un legame tra dominanza e lateralizzazione. Un ulteriore punto riguarda la possibilità che il fenomeno della dominanza statistica di un emisfero sia presente anche in altre specie: i Mammiferi in genere sembrerebbero - il termine è palesemente antropomorfo - o tutti ambidestri o ripartiti in classi equivalenti di mancini e destrimani. Infine, la ricerca di simmetria nel mondo vivente è stata estesa al livello strutturale delle molecole biologiche e, in questo campo, si è giunti a riscontrare una totale asimmetria. Alla base dei costituenti elementari del nostro organismo vi sono sostanze chimiche con struttura molecolare riconducibile a disposizione simmetrica. Alcune si presentano appaiate, come gli zuccheri e gli aminoacidi. Ma, negli organismi viventi, è presente solo una delle due forme possibili di aminoacidi otticamente attive, quella levogira degli L-aminoacidi, con proprietà diverse dai D-aminoacidi: ciò significa che le trasformazioni chimiche dell'organismo umano possono coinvolgere solo una delle due classi di forme simmetriche. La simmetria dissimula pertanto elementi asimmetrici, che riappaiono poi nella totalità dell'individuo vivente, finendo con il determinare la sua unicità: il genetista inglese P.B. Medawar non a caso ha potuto intitolare un suo saggio The uniqueness of the individual (1957). Se consideriamo i due fattori, la simmetria e l'asimmetria, paradossalmente notiamo che è più importante l'asimmetria, già presente all'interno dell'individuo in strutture quali il cuore o il fegato, che rivestono un ruolo fondamentale per la genesi della vita. Alla fine il principio che diventa informatore della vita è l'asimmetria, malgrado la maggior visibilità della simmetria, che garantisce pur sempre la complementarità funzionale e l'ottimale esecuzione delle funzioni. Ma nella conclusiva impostazione degli organismi viventi sembra di potersi attribuire la prevalenza a un'asimmetria intesa come peculiarità del gruppo e unicità dell'individuo. Simmetrie causali, come i ritmi, sono corrispondenze presenti nella temporalità anche all'interno di quadri diversi uno dall'altro. Nella successione la simmetria rispecchia la causa: la simmetria è l'osservabilità del fattore causale. La ripetizione può essere variata, perché non sempre le simmetrie sono speculari. Simmetria come rafforzamento è duplicità nell'unità dell'organismo, duplicazione che ha come effetto un notevole rinforzo funzionale. Dietro la simmetria operano fattori causali che giocano molto a suo favore, ma quando la causa è invece la vita essa si esprime nell'asimmetria, cioè nell'unicità dell'individuo vivente: la vita si esprime con variabilità sconfinata di cui la biologia molecolare ha dato prova.

bibliografia

m. ageno, Simmetrie in biologia, in Enciclopedia del Novecento, 6° vol., Roma, Istituto della Enciclopedia Italiana, 1982, pp. 567-76.

Main droite et main gauche, éd. R. Kourilisky, P. Grapin, Paris, PUF, 1968.

La simmetria, Seminari interdisciplinari di Venezia: Venezia 12-19 aprile 1970, a cura di E. Agazzi, Bologna, Il Mulino, 1973.