La molecola che associamo al riscaldamento globale fornisce il carbonio a ogni essere vivente. Per imparare a ridurla, la vita ha impiegato miliardi di anni e tre rivoluzioni biochimiche.
L’anidride carbonica entra quasi sempre nei nostri discorsi come una molecola sfavorevole. La associamo all’aumento della temperatura globale, alle emissioni prodotte dalla combustione di carbone, petrolio e gas, all’aria chiusa di una stanza in cui il respiro diventa pesante. La formula, CO₂, descrive una struttura molto semplice: ossigeno-carbonio-ossigeno, disposti in linea. Proprio questa molecola lineare, apparentemente povera di sorprese, è in realtà alla base dell’esplosione della vita sul nostro pianeta.
Ma cominciamo dall’impressione negativa che ne abbiamo, parziale, certo, ma non mal fondata. La luce del Sole attraversa in gran parte l’atmosfera e scalda la superficie terrestre che, a sua volta, restituisce energia verso lo spazio sotto forma di radiazione infrarossa, cioè radiazione elettromagnetica con lunghezze d’onda maggiori della luce visibile, percepibile come calore. Le molecole di CO₂ assorbono alcune di queste frequenze perché i loro legami chimici possono vibrare, cioè stirarsi, piegarsi o oscillare, se vogliamo usare una visualizzazione classica del legame chimico. Nel caso della CO₂, alcune vibrazioni modificano per un istante la distribuzione delle cariche elettriche nella molecola. Questo rende possibile l’assorbimento della radiazione infrarossa. Dopo l’assorbimento, l’energia viene riemessa in direzioni diverse. Una parte torna verso la superficie e rallenta la perdita di calore verso lo spazio. L’effetto serra naturale ha mantenuto la Terra entro temperature compatibili con acqua liquida e vita; l’aumento rapido della CO₂ dovuto alle attività umane rafforza questo meccanismo e sposta il clima verso condizioni nuove e pericolose, mantenendo parte del calore intrappolato e creando quindi le condizioni sia per una temperatura più alta sia per fenomeni climatici ad alta energia, cioè estremi.
A rafforzare questa immagine negativa della povera anidride carbonica ci sono i suoi effetti sulla nostra fisiologia. Durante la respirazione cellulare, le nostre cellule ossidano molecole organiche, soprattutto zuccheri e grassi, per ricavarne energia. Ossidare, in chimica, significa sottrarre elettroni a una molecola; nel metabolismo umano questo processo trasferisce elettroni all’ossigeno e produce acqua e CO₂. Il sangue trasporta poi la CO₂ ai polmoni, dove viene eliminata con l’espirazione. Quando la CO₂ si accumula, si scioglie nel plasma e nei globuli rossi, reagisce con l’acqua e forma acido carbonico, H₂CO₃. Ciò rende il sangue più acido, con effetti profondi sulle proteine che ci compongono, sulle reazioni catalizzate dai nostri enzimi, sui recettori nervosi, sulla funzione cardiaca e cerebrale. L’ipercapnia, cioè l’eccesso di CO₂ nel sangue, provoca quindi per reazione fame d’aria, cefalea, agitazione, confusione, alterazioni della coscienza. La CO₂ ad alte concentrazioni è quindi tossica perché interferisce con il nostro equilibrio acido-base e con il controllo del respiro.
Eppure, senza la massiccia quantità di CO₂ nell’atmosfera terrestre, noi non saremmo qui.
Ma partiamo dal principio: il carbonio è l’atomo che permette alla vita terrestre di costruire molecole grandi, stabili e variabili. Può formare quattro legami covalenti, ossia basati sulla condivisione di elettroni. Può unirsi ad altri atomi di carbonio generando catene, anelli e ramificazioni. Può legarsi a idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo. Da questa versatilità nascono zuccheri, lipidi, proteine, acidi nucleici, pigmenti, ormoni, membrane e, quindi, legno, amido, cellulosa, muscoli e ogni tessuto vivente. Ogni organismo vivente ha quindi davanti a sé un problema fondamentale: procurarsi carbonio, trasformarlo in molecole complesse e conservare il carbonio in questa forma per il tempo necessario a vivere e riprodursi.
In sostanza, possiamo dire che la prima necessità materiale perché si abbia vita, prima ancora della complessità e dell’evoluzione biologica in senso pieno, è la disponibilità di carbonio utilizzabile per costruire le macromolecole indispensabili. Prendere carbonio dall’ambiente è la soluzione ovvia, ma questo basta solo quando quel carbonio può entrare nelle reazioni giuste. La CO₂ contiene carbonio, però lo contiene in una forma molto ossidata. Per trasformare CO₂ in zuccheri, aminoacidi, lipidi o basi azotate bisogna allontanare innanzitutto l’ossigeno, formando legami principalmente con idrogeno, carbonio o azoto; bisogna cioè portare il carbonio a uno stato ridotto, che è l’opposto dello stato ossidato in cui si trova quando è legato con l’ossigeno. Ridurre una molecola significa fornirle elettroni. Questo richiede energia, catalizzatori e una sequenza di passaggi chimici capaci di evitare che l’energia venga dispersa senza produrre molecole utili.
E come si fa? Innanzitutto, la vita ha dovuto contare su reazioni che avvenivano spontaneamente fra la CO₂ ambientale e diversi composti presenti in ambienti particolari, in grado di produrre molecole organiche già parzialmente ridotte. Organico, in chimica, indica un composto fondato su legami del carbonio, spesso carbonio-carbonio o carbonio-idrogeno; il termine non implica necessariamente un’origine biologica. La Terra primitiva poteva produrre composti organici attraverso processi geologici, atmosferici ed extraterrestri. Quelle sorgenti fornivano carbonio prezioso perché già ridotto e pronto quindi per essere incorporato nelle biomolecole che costituiscono gli organismi viventi, però distribuito in modo locale, discontinuo e chimicamente eterogeneo.
Una delle sorgenti più importanti era geotermale, con ambienti caratterizzati dal calore proveniente dal mantello, dalla radioattività naturale delle rocce, dalla risalita di fluidi profondi e dall’attività vulcanica. Nei fondali oceanici, in particolare, l’acqua poteva penetrare nelle fratture della crosta, scaldarsi, reagire con le rocce e riemergere attraverso sorgenti idrotermali. Le sorgenti idrotermali sono sistemi in cui fluidi caldi, ricchi di sostanze disciolte, incontrano l’acqua marina più fredda. Nei loro pori, nelle loro pareti minerali e nei loro gradienti chimici si concentrano condizioni adatte a reazioni difficili in mare aperto.
Un processo centrale è la serpentinizzazione. Il nome deriva dalla serpentina, un gruppo di minerali idrati di magnesio e ferro che spesso hanno colore verdastro e aspetto venato e sinuoso (e per questo hanno ricordato i serpenti a chi li ha battezzati). La serpentinizzazione avviene quando l’acqua reagisce con rocce molto ricche di minerali contenenti magnesio e ferro e relativamente povere di silice, tipiche del mantello terrestre superiore e di alcune porzioni della crosta oceanica. Quando l’acqua altera questi minerali, una parte del ferro cambia stato di ossidazione. In questo passaggio si forma idrogeno molecolare, H₂, un potente agente riducente. In presenza di CO₂, H₂, superfici minerali e metalli, riducendo l’anidride carbonica si formano molecole a base di carbonio adatte a essere “mangiate” così come sono dagli organismi viventi e a fungere da fonte di carbonio ridotto. In particolare, da questa chimica ambientale spontanea potevano derivare molecole come formiato, acetato, metanolo e piruvato, su cui ancora oggi è costruito il nostro metabolismo centrale – le molecole in cui trasformiamo il nostro cibo, prima di riutilizzarle come mattoni per costruire noi stessi o ricavare energia. Un tempo assumevamo questi precursori dall’ambiente, che li formava spontaneamente; oggi li otteniamo dal nostro cibo, ma sono ancora lì, a ricordarci da dove siamo partiti.
Il limite di quelle sorgenti di carbonio ridotto e quindi di cibo era il loro radicamento in luoghi precisi. Un camino idrotermale poteva produrre certe molecole; una sorgente alcalina ne poteva produrre altre; una superficie ricca di solfuri metallici poteva trattenere alcuni reagenti e lasciarne sfuggire altri. Le molecole generate in quei siti potevano essere concentrate, protette, trasformate. Fuori da quei siti, il mare le diluiva. Il carbonio utilizzabile era quindi legato a microambienti, regioni piccole con proprietà chimiche proprie: un poro minerale, una fessura rocciosa, un film d’acqua su una superficie, una pozza che evapora e si riempie di nuovo.
Altre sorgenti di carbonio ridotto utile venivano dall’atmosfera. Scariche elettriche, radiazione ultravioletta, gas vulcanici e impatti potevano generare molecole reattive. La radiazione ultravioletta è luce con energia più alta della luce visibile; può rompere legami chimici e avviare reazioni. Fra i prodotti possibili ci sono formaldeide, acido cianidrico, formammide e nitrili. Lasciando perdere i dettagli chimici, qui importa ricordare che si tratta ancora una volta di piccole molecole in cui il carbonio è presente in forma ridotta, per di più spesso legato all’azoto: un ottimo materiale da costruzione per le biomolecole che ci compongono, come quello delle sorgenti idrotermali che abbiamo visto. Anche questa chimica atmosferica aveva bisogno di concentrazione. Molecole prodotte in piccole quantità e disperse in un oceano globale avrebbero avuto scarse probabilità di incontrarsi nelle combinazioni giuste. La concentrazione poteva avvenire in bacini poco profondi, pozze soggette a evaporazione, ghiaccio, superfici di argilla, aerosol, schiume, interfacce fra aria e acqua. Le argille sono minerali lamellari, cioè organizzati in fogli microscopici, capaci di adsorbire molecole. Il ghiaccio poteva concentrare soluti negli spazi liquidi fra i cristalli. L’evaporazione poteva aumentare la concentrazione dei reagenti e favorire reazioni di condensazione.
Una terza sorgente, per quanto probabilmente di minore interesse, era extraterrestre. Meteoriti carbonacee, comete e polvere interplanetaria hanno portato sulla Terra molecole organiche formate nello spazio o nei piccoli corpi del Sistema Solare. I meteoriti carbonacei sono ricchi di carbonio e composti organici; alcune condriti carbonacee contengono aminoacidi, acidi carbossilici, basi azotate, idrocarburi e molecole anfifiliche, capaci di formare membrane in acqua. Il contributo extraterrestre era prezioso perché consegnava molecole più elaborate, però arrivava come miscela e in maniera ovviamente idiosincrasica. Ogni meteorite portava una distribuzione propria di composti. Alcuni erano potenzialmente utili, altri chimicamente laterali, altri poco stabili nelle condizioni terrestri. Dopo l’arrivo, anche queste molecole dovevano concentrarsi, sopravvivere all’acqua, alla temperatura, ai raggi ultravioletti, alle superfici minerali, alle reazioni competitive. La Terra primitiva riceveva carbonio, lo produceva, lo trasformava; ogni sorgente aveva una propria geografia chimica.
Il quadro complessivo è quindi quello di una ricchezza frammentata. In un sistema idrotermale il carbonio poteva comparire come formiato e acetato. In un ambiente vulcanico potevano essere disponibili monossido di carbonio e metano. In una pozza esposta alla luce ultravioletta potevano formarsi formaldeide e nitrili. In un meteorite arrivavano aminoacidi e acidi carbossilici. Ogni sorgente offriva molecole diverse, in concentrazioni diverse, dentro ambienti diversi. La vita nascente poteva sfruttare questi depositi locali di carbonio, ma la crescita stabile di una biosfera richiedeva una sorgente più generale di carbonio utilizzabile.
Ed eccoci al punto. La CO₂ aveva esattamente quella qualità. Era diffusa nell’atmosfera e negli oceani, ovunque; offriva una riserva omogenea, rinnovabile, mobile. Però, per utilizzarla, il prezzo energetico necessario era ed è alto: bisognava ridurla.
Come fare?
Fra le soluzioni più antiche che l’evoluzione biologica ha prodotto si trova la cosiddetta via di Wood-Ljungdahl. È una sequenza di reazioni usata da alcuni batteri e archei anaerobi, cioè organismi che vivono in assenza di ossigeno. Batteri e archei sono due grandi gruppi di microrganismi cellulari privi di nucleo; gli archei possiedono membrane e macchine molecolari differenti da quelle batteriche e spesso vivono in ambienti estremi, anche se molti abitano ambienti comuni. Nella via di Wood-Ljungdahl, due molecole di CO₂ vengono ridotte e combinate fino a produrre un composto di base per tutta la biochimica detto acetil-CoA, ancora oggi centrale nel metabolismo di ogni organismo vivente: alimenta la sintesi dei lipidi, entra in cicli energetici, fornisce unità carboniose per molte altre biosintesi.
Questa via è affascinante perché usa enzimi con centri metallici contenenti nichel, ferro e zolfo. La somiglianza con la chimica minerale dei sistemi idrotermali è evidente: metalli, zolfo, CO₂, idrogeno, trasferimento di elettroni. La biochimica sembra avere incorporato e raffinato funzioni che la geochimica svolgeva in modo più grezzo.
In sostanza, l’evoluzione biologica ha prodotto cellule che hanno incorporato gli ingredienti degli ambienti geotermali che producevano la riduzione della CO₂, riproducendo al loro stesso interno le stesse reazioni, e così si è risolto il problema della eterogeneità e frammentarietà degli habitat che fornivano le molecole di carbonio ridotto utili alla vita: li si è trasportati ovunque, miniaturizzati dentro sé stessi.
“La formula, CO₂, descrive una struttura molto semplice: ossigeno-carbonio-ossigeno, disposti in linea. Proprio questa molecola lineare, apparentemente povera di sorprese, è in realtà alla base dell’esplosione della vita sul nostro pianeta”.
Esistono poi altre soluzioni e varianti, come il ciclo degli acidi tricarbossilici, quello dell’idrossipropionato e vie miste presenti in diversi microbi. La diversità di queste soluzioni mostra che la fissazione del carbonio è stata un problema evolutivo centrale, risolto più volte con architetture biochimiche diverse, così che la vita ha potuto diffondersi ovunque vi fosse CO₂ disponibile e condizioni anaerobie, invece di essere legata ai luoghi che producevano molecole organiche spontaneamente.
Fu qui che si innescò una seconda rivoluzione. Le vie anaerobie di fissazione avevano risolto un problema fondamentale: trasformare la CO₂, molecola stabile e ossidata, in carbonio organico. Però lo avevano fatto restando agganciate a una condizione precisa: la presenza nell’ambiente di sostanze capaci di fornire elettroni. L’idrogeno molecolare, H₂, prodotto dalla serpentinizzazione; l’idrogeno solforato, H₂S; il ferro ferroso, Fe²⁺; altri composti ridotti presenti in fluidi idrotermali, sedimenti o acque prive di ossigeno. La CO₂ era ormai una sorgente generale di carbonio, ma il lavoro chimico necessario per ridurla dipendeva ancora da serbatoi locali di potere riducente. La vita aveva imparato a usare una molecola diffusa, ma restava vincolata ai luoghi in cui il pianeta metteva a disposizione gli elettroni necessari.
La fotosintesi intervenne esattamente su questo vincolo. Cambiò la fonte dell’energia necessaria a compiere la riduzione della CO₂. Invece di dipendere soltanto dall’idrogeno, dai solfuri, dal ferro ridotto o da altri reagenti prodotti localmente dalla geologia, alcuni organismi cominciarono a usare la luce per sollevare elettroni a uno stato energetico più alto e renderli disponibili alla chimica della fissazione del carbonio. La luce divenne così il modo con cui la vita pagava il costo energetico dell’ingresso della CO₂ nella materia vivente, che poteva quindi essere alimentata da una fonte esterna, regolare e immensamente più estesa dei serbatoi geochimici locali di potere riducente. Dove arrivavano luce, acqua e carbonio inorganico, diventava possibile produrre nuova materia organica.
Di fatto, Le prime forme di fotosintesi continuarono a usare donatori di elettroni ambientali, come idrogeno solforato o ferro ferroso. Erano ancora legate alla disponibilità locale di composti ridotti. Ma poi i cianobatteri evolsero la fotosintesi ossigenica, cioè la capacità di estrarre elettroni dall’acqua sfruttando l’energia solare. L’acqua, H₂O, è abbondante ma chimicamente stabile; scinderla richiede una macchina molecolare complessa. Una volta acquisita quella capacità, la combinazione divenne potentissima: la luce forniva energia, l’acqua forniva elettroni, la CO₂ forniva carbonio. La vita non doveva più attendere che un camino idrotermale, un sedimento anossico o una sorgente ricca di solfuri offrissero i riducenti adatti. Poteva costruire carbonio organico a partire da una riserva planetaria.
Lo scarto prodotto da questa soluzione fu l’ossigeno. Quando l’acqua viene privata dei suoi elettroni nella fotosintesi ossigenica, il prodotto finale è ossigeno molecolare, O₂. Per un mondo costruito in gran parte su metabolismi anaerobi, l’O₂ rappresentò un inquinante letale. Molte delle vie antiche di fissazione della CO₂ dipendevano da enzimi contenenti metalli e cluster ferro-zolfo, piccoli aggregati di ferro e zolfo capaci di trasferire elettroni. Questi centri funzionano bene in ambienti poveri di ossigeno, dove gli elettroni possono essere gestiti senza interferenze ossidative. L’ossigeno, infatti, danneggia irreversibilmente quegli antichi enzimi, e vie come quella di Wood-Ljungdahl, che abbiamo visto prima, smettono di funzionare. L’ossigeno genera anche specie reattive dell’ossigeno, come superossido, O₂•⁻, perossido di idrogeno, H₂O₂, e radicale ossidrile, •OH. Sono forme dell’ossigeno ancora più aggressive della molecola O₂, perché reagiscono rapidamente con proteine, lipidi, acidi nucleici e cluster ferro-zolfo.
La crisi dell’ossigeno colpì quindi il cuore della chimica anaerobia: proprio i sistemi che avevano permesso di ridurre CO₂ in assenza di luce o prima dell’uso dell’acqua come donatore di elettroni.
La via d’uscita non fu unica.
Una parte della biosfera trovò riparo nei luoghi dove l’ossigeno restava assente o scarso. Sedimenti, fanghi, pori rocciosi, fondali profondi, acque stratificate, apparati digerenti e microambienti poveri di O₂ conservarono condizioni anaerobie, cioè prive di ossigeno libero. Lì poterono continuare a funzionare le vie più antiche di fissazione della CO₂, fondate su idrogeno, solfuri, ferro ridotto, CO₂, acetato e centri metallici vulnerabili all’ossidazione. Ancora oggi una parte enorme del metabolismo microbico terrestre appartiene a questa geografia nascosta, lontana dall’aria, dentro sedimenti, suoli saturi d’acqua, fanghi, sorgenti, intestini animali.
Ma la sopravvivenza in ambienti protetti non esaurì la risposta della vita alla nuova atmosfera. Alcuni organismi impararono a tollerare l’ossigeno e poi addirittura a usarlo. Il punto iniziale fu la difesa dal suo lato più distruttivo. La risposta fu biochimica e servì a neutralizzare le specie reattive che abbiamo già visto pocanzi. La superossido-dismutasi trasforma il superossido in ossigeno e perossido di idrogeno; la catalasi converte il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno; le perossidasi riducono i perossidi usando donatori di elettroni cellulari. Sono enzimi che anche le nostre cellule possiedono, come eredità funzionale di quella crisi antichissima. Grazie a queste difese, l’ossigeno cessò di essere una presenza immediatamente incompatibile con la vita cellulare. Restava una molecola aggressiva, capace di danneggiare le strutture più sensibili, ma le cellule potevano intercettarne i derivati più pericolosi, riparare una parte dei danni, mantenere attive le proprie macchine metaboliche in un ambiente ormai ossidante.
Da questa tolleranza nacque la terza rivoluzione, fondata sul processo opposto a quello seguito fin qui. Fino a questo punto abbiamo descritto processi che, usando energia, riducono la CO₂: una fonte di carbonio povera di elettroni viene cioè caricata di elettroni, trasformata in composti organici e inserita negli scheletri chimici della vita, molecole complesse con funzioni sofisticate. Ma il processo può avvenire anche all’inverso, con l’invenzione della digestione ossidativa. Un animale che mangia una pianta, un fungo che degrada legno, un batterio che consuma acetato, glucosio o altri composti disciolti ricevono carbonio già ridotto da altri organismi o da processi geochimici. Quel carbonio può essere incorporato nel corpo, ma può anche essere ossidato per ricavare energia. Quando una cellula ossida glucosio, acidi grassi o altri composti organici, smonta progressivamente i loro legami ossidando il carbonio come farebbe una fiamma, sottrae elettroni alla molecola che ossida e usa l’energia ricavata per alimentare i propri processi interni o la immagazzina sotto forma di molecole speciali, da utilizzare alla bisogna. In questo processo serve un “punto di consegna” per gli elettroni. Nei metabolismi anaerobi, questo ruolo era svolto da accettori finali disparati. Poteva essere CO₂ nella metanogenesi, dove la CO₂ viene ridotta a metano, CH₄. Poteva essere solfato, SO₄²⁻, una forma ossidata dello zolfo, ridotta a solfuro. Poteva essere nitrato, NO₃⁻, una forma ossidata dell’azoto. Poteva essere ferro ferrico, Fe³⁺, ridotto a ferro ferroso, Fe²⁺. Questi accettori permettevano di scaricare elettroni e ottenere energia, però legavano il metabolismo alla disponibilità locale di quelle sostanze.
Ma l’ossigeno, proprio quel veleno prodotto dalla fotosintesi da cui nel frattempo bisognava anche difendersi, ha sempre “fame” di elettroni, reagendo con i quali in presenza di idrogeno si trasforma in acqua, ed era divenuto disponibile in grande abbondanza. Questa proprietà lo rende pericoloso quando intercetta elettroni in modo disordinato, generando specie reattive dell’ossigeno, ma anche prezioso quando la cellula riesce a convogliare verso di lui gli elettroni provenienti dall’ossidazione del suo cibo attraverso una catena controllata. L’ossigeno libero, ricevendo elettroni in modo incompleto, produce infatti superossido, perossido di idrogeno e radicale ossidrile – le molecole reattive pericolose. L’ossigeno in una cellula viene invece ridotto in modo ordinato fino ad acqua da una sofisticata macchina molecolare che l’evoluzione ha prodotto. In parallelo, questa stessa macchina usa l’energia liberata nel processo per creare un gradiente elettrochimico, cioè una differenza di concentrazione e di carica elettrica fra i due lati della membrana, che è la forma di energia utile alla cellula.
Quando questa novità emerse, l’ossigeno dell’atmosfera divenne il terminale di una nuova economia energetica del carbonio. Le molecole organiche prodotte a partire dalla CO₂ potevano essere consumate con un rendimento molto superiore a ogni forma precedente di digestione. Il carbonio ridotto degli zuccheri, degli acidi grassi e di altri composti cedeva elettroni; gli elettroni attraversavano la catena respiratoria; l’ossigeno li riceveva alla fine del percorso; l’energia veniva conservata in ATP; il carbonio tornava nella forma ossidata di CO₂. La respirazione aerobica prosperò perché trasformò il veleno dell’atmosfera ossigenata nel più efficace accettore finale di elettroni disponibile su scala planetaria.
A questo punto il ciclo appare nella sua interezza. La CO₂ entra nella vita come carbonio ossidato. La fotosintesi usa l’energia solare per ridurla, cioè per fornirle elettroni, trasformandola in zuccheri e poi in tutte le grandi famiglie di molecole organiche: carboidrati, lipidi, aminoacidi, nucleotidi. Durante questo processo, l’acqua viene privata dei suoi elettroni e l’ossigeno viene liberato nell’ambiente. La luce alimenta quindi la costruzione della materia vivente: prende carbonio dall’aria e dall’acqua, lo porta dentro la chimica cellulare, lo dispone in molecole capaci di diventare membrane, pareti, enzimi, pigmenti, riserve, segnali, tessuti.
La respirazione percorre la direzione opposta. Le molecole organiche costruite a partire dalla CO₂ diventano cibo, riserva, combustibile biologico. Il loro carbonio ridotto viene ossidato; gli elettroni che esse contengono vengono trasferiti lungo catene respiratorie; l’ossigeno, liberato dalla fotosintesi, li riceve alla fine del percorso e viene ridotto ad acqua. L’energia che era stata conservata nei legami delle molecole organiche viene resa disponibile sotto forma di ATP. Il carbonio, dopo avere attraversato corpi, cellule, tessuti, alimenti e metabolismi, ritorna alla forma ossidata di CO₂.
Il circuito fondamentale della biosfera è qui: CO₂ ridotta usando energia solare; ossigeno liberato; carbonio organico costruito; carbonio organico ossidato per ricavare energia; ossigeno consumato; CO₂ restituita all’atmosfera e agli oceani. La stessa molecola sta all’ingresso e all’uscita del processo. Entra come materia prima povera di elettroni, esce come prodotto finale dell’ossidazione biologica, rientra di nuovo nella fotosintesi. Fra questi due stati, ridotto e ossidato, il carbonio alimenta la costruzione dei viventi e la loro richiesta continua di energia.
Da miliardi di anni la vita terrestre prospera dentro questa alternanza. La CO₂ fornisce il carbonio; la luce permette di ridurlo; l’ossigeno rende possibile estrarre energia dal carbonio ridotto; la respirazione restituisce CO₂. È il meccanismo che collega una foglia alla nostra respirazione, un’alga oceanica al muscolo di un animale, un cianobatterio antico all’ossigeno che usiamo per ossidare il cibo, il carbonio dell’aria alla sostanza dei corpi.Certo, la CO₂ è gas serra perché assorbe radiazione infrarossa e partecipa al bilancio termico del pianeta. È tossica per noi quando si accumula nel sangue e altera l’equilibrio acido-base. Ma è anche la forma atmosferica e oceanica attraverso cui il carbonio resta accessibile alla vita, in un ciclo eterno, in cui l’equilibrio dei flussi è cruciale perché tutto funzioni bene – ed è ora, quell’equilibrio, di ripristinarlo con una saggezza migliore di quella che sin qui abbiamo dimostrato.
