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Enrico Bucci

Un orango si è curato con una pianta. Che cosa ci racconta sulle origini della medicina?

Nel giugno del 2022, nella foresta tropicale di Suaq Balimbing, sull’isola di Sumatra, un orango maschio di nome Rakus si ritrovò con una profonda ferita sulla guancia destra, probabilmente riportata durante uno scontro con un altro maschio. Tre giorni dopo, i ricercatori che lo seguivano assistettero a un comportamento sorprendente. Rakus raccolse le foglie di una pianta rampicante, Fibraurea tinctoria, le masticò e applicò ripetutamente il succo ottenuto sulla ferita, fino a ricoprirla con le foglie triturate. Cinque giorni più tardi la lesione si era chiusa, e nelle settimane successive guarì completamente.

La pianta, conosciuta localmente come akar kuning, contiene alcaloidi della famiglia delle protoberberine, sostanze che comprendono composti con attività antibatterica e antinfiammatoria. È impiegata anche nella medicina tradizionale del Sud-est asiatico. L’osservazione, pubblicata nel 2024 da Isabelle Laumer e dai suoi colleghi, costituisce il primo caso documentato sistematicamente di un animale selvatico che tratta una ferita applicandovi una pianta dalle proprietà farmacologiche conosciute. Non sappiamo se quelle sostanze abbiano effettivamente accelerato la guarigione di Rakus, perché manca naturalmente la possibilità di confrontare il decorso con quello della stessa ferita non trattata. Sappiamo però che l’orango aveva selezionato una pianta particolare e ne aveva applicato il succo proprio sulla parte ferita, con una sequenza di azioni difficilmente attribuibile a un normale comportamento alimentare.

Le protoberberine sono molecole caratterizzate da una struttura composta da più anelli di atomi di carbonio, alcuni dei quali contengono anche azoto. Appartengono alla stessa grande famiglia chimica della berberina, una sostanza vegetale studiata per la sua capacità di interferire con diverse funzioni cellulari. La particolare distribuzione delle cariche elettriche in queste molecole permette loro di interagire con componenti delle cellule, comprese proteine e acidi nucleici, modificandone in certe condizioni il funzionamento. Fibraurea tinctoria contiene anche furanoditerpenoidi, un’altra famiglia di composti vegetali dotati di attività biologiche. L’effetto di una preparazione ottenuta masticando le foglie dipende dalla quantità delle sostanze liberate, dalla loro capacità di penetrare nei tessuti e dalla concentrazione raggiunta presso le cellule interessate. Sono proprio questi i passaggi che restano da verificare per comprendere se la medicazione di Rakus abbia avuto un’efficacia farmacologica. L’osservazione suggerisce un impiego terapeutico, mentre la chimica della pianta ne rende plausibile il funzionamento.

L’episodio ha richiamato l’attenzione su una domanda che i naturalisti si pongono da molto tempo: gli altri animali conoscono e utilizzano sostanze capaci di curare le loro malattie? La risposta che emerge da decenni di osservazioni ed esperimenti è sorprendentemente ricca, perché la capacità di sfruttare sostanze medicinali compare in gruppi animali molto distanti tra loro e assume forme che vanno dalla cura di una ferita alla protezione di individui che devono ancora nascere.

Per ricostruire questa storia bisogna tornare agli anni Sessanta, quando Jane Goodall, studiando gli scimpanzé di Gombe, in Tanzania, notò la presenza di foglie intere nelle loro feci. La cosa appariva strana perché gli scimpanzé normalmente masticano il cibo, mentre quelle foglie avevano attraversato quasi intatte l’apparato digerente. Le osservazioni successive mostrarono che, in determinate circostanze, le scimmie selezionano foglie dalla superficie ruvida, le ripiegano e le inghiottono senza masticarle. La spiegazione più convincente emerse quando si osservò che il comportamento era associato alle infestazioni intestinali da vermi parassiti.

Le foglie portano sulla superficie minuscole strutture rigide, chiamate tricomi, che ne rendono difficile la digestione. Attraversando l’intestino, possono favorire il distacco e l’espulsione dei vermi, i quali vengono talvolta ritrovati insieme alle foglie nelle feci. Era un risultato importante: un animale poteva utilizzare una pianta per ottenere un beneficio sanitario indipendente dal suo valore nutritivo, sfruttandone in questo caso le proprietà fisiche.

L’azione di queste foglie permette di comprendere una distinzione fondamentale. Quando un farmaco agisce attraverso una molecola, il suo effetto dipende dall’interazione fra la struttura chimica del principio attivo e qualche componente dell’organismo. Nel caso delle foglie inghiottite dagli scimpanzé, entrano invece in gioco le proprietà della loro superficie. I tricomi possono contribuire a trattenere o trascinare i parassiti durante il passaggio intestinale, mentre il tessuto vegetale, scarsamente digeribile, viene eliminato abbastanza rapidamente. La selezione naturale può favorire comportamenti medicinali che sfruttano proprietà molto diverse delle sostanze presenti nell’ambiente.

Negli anni Ottanta, il primatologo Michael Huffman, impegnato nello studio degli scimpanzé dei monti Mahale, sempre in Tanzania, cominciò a indagare un comportamento ancora più interessante. Alcuni individui, soprattutto quando manifestavano disturbi intestinali, cercavano i giovani fusti di un arbusto chiamato Vernonia amygdalina, ne eliminavano la corteccia, masticavano la parte interna e ne inghiottivano il succo estremamente amaro, sputando le fibre residue. La pianta era disponibile durante tutto l’anno, eppure gli scimpanzé la consumavano raramente, con un uso concentrato nella  stagione delle piogge, quando aumentavano le infestazioni da parassiti intestinali. In due casi studiati dettagliatamente, gli animali mostrarono un miglioramento dei sintomi entro circa ventiquattr’ore, accompagnato, in uno di essi, da una riduzione delle uova di vermi presenti nelle feci.

Huffman volle sapere che cosa contenesse quel succo amarissimo. Le analisi chimiche rivelarono una serie di molecole appartenenti a due famiglie: i lattoni sesquiterpenici e i glucosidi steroidei. I primi sono composti vegetali spesso biologicamente attivi, alcuni dei quali possono risultare tossici anche per gli animali che li ingeriscono. I secondi possiedono uno scheletro molecolare simile a quello degli steroidi, al quale sono legate molecole di zucchero. Fra questi venne identificato il vernonioside B1, capace di esercitare attività antiparassitaria in laboratorio. Un altro composto, la vernodalina, risultò particolarmente attivo contro alcuni parassiti, ma anche molto tossico negli esperimenti sui mammiferi. La distribuzione delle sostanze nella pianta era interessante: la vernodalina si concentrava soprattutto nelle foglie e nella corteccia, mentre la parte interna del fusto, consumata dagli scimpanzé, conteneva quantità significative di glucosidi steroidei.

La selezione della parte della pianta assumeva così un possibile significato farmacologico, perché consentiva di ingerire una particolare combinazione di molecole evitando altre componenti più tossiche. L’effettivo contributo dei singoli principi attivi alla guarigione degli scimpanzé resta da determinare, ma le osservazioni di Huffman avevano aperto una nuova disciplina, oggi chiamata zoofarmacognosia, cioè lo studio delle sostanze medicinali utilizzate dagli animali.

La chimica di Vernonia amygdalina offre un esempio particolarmente interessante di come piccole differenze nella struttura delle molecole possano modificarne profondamente gli effetti biologici. Molti lattoni sesquiterpenici possiedono gruppi di atomi capaci di reagire con lo zolfo presente in particolari aminoacidi delle proteine, soprattutto la cisteina. Quando una di queste molecole si lega stabilmente a una proteina, può modificarne l’attività e interferire con le reazioni chimiche della cellula. Questa proprietà contribuisce a spiegare sia l’attività di alcuni lattoni contro i parassiti sia la loro potenziale tossicità per l’ospite, perché proteine dotate di gruppi chimici simili sono presenti in organismi differenti.

Nei glucosidi steroidei, invece, la presenza di uno zucchero legato alla parte principale della molecola ne modifica le proprietà chimiche, comprese la solubilità e la capacità di attraversare le membrane cellulari. La separazione dello zucchero, che può avvenire mediante reazioni catalizzate da enzimi, può modificare profondamente l’attività biologica del composto. Negli studi sulle sostanze di Vernonia, la rimozione degli zuccheri da alcuni glucosidi aumentava l’attività contro determinati parassiti. Questi risultati non dimostrano che le stesse trasformazioni avvengano nell’intestino degli scimpanzé, ma spiegano perché, per comprendere l’azione di un rimedio vegetale, sia necessario conoscere anche il destino delle sue molecole dopo l’ingestione.

Quarant’anni dopo, i ricercatori hanno cominciato a indagare sistematicamente le proprietà farmacologiche delle piante selezionate dagli scimpanzé. Nel 2024, un gruppo coordinato da Elodie Freymann e Fabien Schultz ha esaminato tredici specie vegetali consumate in circostanze particolari dagli scimpanzé della foresta di Budongo, in Uganda. Dalle parti utilizzate dagli animali sono stati preparati estratti chimici, successivamente sottoposti a prove di attività antibatterica e antinfiammatoria.

Molti estratti hanno inibito la crescita di batteri, compresi ceppi resistenti agli antibiotici. Altri hanno mostrato una forte capacità di inibire la cicloossigenasi-2, un enzima coinvolto nella produzione di sostanze che favoriscono l’infiammazione e sul quale agiscono anche comuni farmaci antinfiammatori umani. Fra le osservazioni più interessanti figurava quella di uno scimpanzé con una grave lesione alla mano, che si era allontanato dal gruppo per consumare le foglie di una felce, Christella parasitica, raramente mangiata dai suoi simili. Gli estratti della felce hanno successivamente mostrato una notevole attività antinfiammatoria in laboratorio.

La cicloossigenasi-2, spesso indicata con la sigla COX-2, partecipa a una reazione chimica attraverso la quale le cellule trasformano l’acido arachidonico, un acido grasso presente nelle membrane cellulari, in molecole da cui derivano le prostaglandine. Queste ultime sono sostanze di segnalazione che contribuiscono a regolare l’infiammazione, la sensibilità al dolore e numerose altre funzioni dell’organismo. Durante una lesione, l’aumento della produzione di alcune prostaglandine contribuisce alla comparsa dei sintomi infiammatori. Una molecola capace di inibire la COX-2 può ridurne la sintesi, attenuando determinate risposte cellulari.

Il risultato ottenuto con Christella parasitica diventa così particolarmente suggestivo, perché la felce consumata dall’animale ferito contiene sostanze capaci di interferire, almeno negli esperimenti di laboratorio, con uno dei processi molecolari che regolano l’infiammazione. La prova decisiva richiederebbe di identificare quelle sostanze, stabilire quanto ne venga assorbito durante la digestione e verificare se la loro concentrazione nell’organismo sia sufficiente a modificare l’attività dell’enzima.

Naturalmente, l’attività di un estratto ottenuto con solventi chimici non garantisce che la stessa sostanza, consumata dall’animale, raggiunga una concentrazione terapeutica nell’organismo. Gli esperimenti, tuttavia, identificano proprietà farmacologiche verificabili e suggeriscono quali osservazioni siano più promettenti per comprendere il comportamento degli animali.

La scoperta più sorprendente, però, è che comportamenti di automedicazione si trovano anche in animali il cui sistema nervoso è enormemente più semplice di quello di uno scimpanzé.

Il comune moscerino della frutta, Drosophila melanogaster, depone le uova sulla frutta in decomposizione, dove le larve si sviluppano nutrendosi dei microrganismi che vi proliferano. Durante la fermentazione degli zuccheri, i lieviti producono alcol etilico, una sostanza tossica per molti organismi, alla quale i moscerini della frutta hanno sviluppato una notevole tolleranza. Questa capacità ha un vantaggio inatteso.

Le larve di drosofila possono essere attaccate da piccole vespe parassitoidi, che depongono le proprie uova all’interno del loro corpo. Le larve delle vespe si sviluppano nutrendosi dei tessuti dell’ospite, fino a provocarne la morte. Nel 2012, un gruppo di ricercatori della Emory University dimostrò che le drosofile infestate da questi parassiti preferiscono alimentarsi su substrati contenenti etanolo. L’alcol ingerito aumenta la mortalità delle larve delle vespe, favorendo la sopravvivenza dei moscerini.

L’effetto dipende da una differenza fondamentale nella sensibilità all’etanolo: la drosofila riesce a tollerare concentrazioni che danneggiano gravemente il suo parassita. L’anno successivo gli stessi ricercatori scoprirono qualcosa di ancora più notevole. Le femmine adulte che vedono una vespa parassitoide modificano la scelta del luogo dove deporre le uova, preferendo substrati alcolici capaci di proteggere la futura prole. La risposta coinvolge anche il neuropeptide F, una molecola che partecipa alla regolazione dei comportamenti alimentari e motivazionali degli insetti.

La tolleranza della drosofila all’etanolo ha una componente biochimica ben conosciuta. Le sue cellule possiedono un enzima chiamato alcol deidrogenasi, che trasforma l’etanolo in acetaldeide. Quest’ultima, a sua volta, può essere trasformata in acetato grazie ad altri enzimi, fra cui l’aldeide deidrogenasi. Queste reazioni contribuiscono a impedire che l’alcol si accumuli nelle cellule fino a concentrazioni incompatibili con il loro funzionamento. Nelle popolazioni di drosofila sono state identificate varianti genetiche che modificano l’attività degli enzimi coinvolti in queste trasformazioni e contribuiscono alle differenze di tolleranza all’alcol.

Per una larva di vespa che cresce all’interno della drosofila, le condizioni chimiche sono differenti. L’etanolo che raggiunge il suo organismo può produrre danni maggiori, rendendo l’ambiente interno dell’ospite sfavorevole alla sopravvivenza del parassita. Il rapporto tra le due specie determina così una finestra di concentrazioni entro la quale l’alcol risulta abbastanza tollerabile per il moscerino e sufficientemente dannoso per la vespa. L’efficacia dell’automedicazione nasce da questa differenza fisiologica, che riflette adattamenti evolutivi diversi.

Il neuropeptide F aggiunge un ulteriore elemento molecolare alla storia. È una piccola proteina prodotta da particolari cellule nervose, che agisce legandosi a recettori presenti su altre cellule e modificandone l’attività. I recettori sono proteine capaci di riconoscere determinate molecole di segnalazione e di tradurne la presenza in una risposta cellulare. Nel caso delle drosofile adulte, il sistema del neuropeptide F contribuisce a collegare l’esposizione alle vespe parassitoidi alla modificazione delle preferenze di deposizione delle uova. Un’esperienza sensoriale produce dunque un cambiamento del comportamento alimentare della futura prole attraverso un circuito nervoso regolato da molecole identificabili.

Qui compare una caratteristica importante della farmacopea animale: la medicina può essere impiegata per prevenire una malattia in individui diversi da quelli che selezionano la sostanza protettiva.

Un caso particolarmente affascinante riguarda la farfalla monarca, Danaus plexippus, famosa per le sue lunghe migrazioni attraverso l’America settentrionale. I suoi bruchi si nutrono di piante del genere Asclepias, che producono sostanze chiamate cardenolidi. Si tratta di molecole tossiche capaci di inibire la pompa sodio-potassio, una proteina della membrana cellulare che mantiene le differenze di concentrazione degli ioni necessarie, fra l’altro, al funzionamento dei nervi e dei muscoli.

Le asclepiadi producono queste sostanze come difesa dagli erbivori, ma le monarca hanno sviluppato modificazioni della propria pompa sodio-potassio che ne riducono la sensibilità ai cardenolidi. Possono quindi alimentarsi su piante tossiche per molti altri insetti, accumulando parte delle molecole velenose nel proprio organismo.

La pompa sodio-potassio è una delle proteine più importanti delle cellule animali. Utilizza l’energia ricavata dall’ATP, la molecola che fornisce energia a gran parte delle reazioni cellulari, per trasportare continuamente tre ioni sodio fuori dalla cellula e due ioni potassio al suo interno. Questa attività mantiene una differenza di concentrazione e di carica elettrica fra i due lati della membrana cellulare. Senza di essa, le cellule nervose perderebbero progressivamente la capacità di generare gli impulsi elettrici attraverso i quali comunicano.

I cardenolidi possono legarsi alla pompa e impedirne il funzionamento. Nelle farfalle monarca, alcune modificazioni della sequenza degli aminoacidi che costituiscono la proteina ne hanno ridotto l’affinità per queste sostanze. In particolare, sostituzioni avvenute in posizioni specifiche della proteina, fra cui quelle numerate 111 e 122, contribuiscono a modificarne la sensibilità. Gli aminoacidi sono le unità costitutive delle proteine, e la sostituzione di uno di essi può alterare la disposizione locale degli atomi, cambiando le proprietà della regione con cui una molecola tossica interagisce.

Nel 2019, Marianthi Karageorgi e i suoi collaboratori hanno ricostruito sperimentalmente una parte di questa storia evolutiva, introducendo mediante modificazioni genetiche nel moscerino della frutta le mutazioni associate alla resistenza ai cardenolidi nelle farfalle monarca. Combinando opportunamente tre sostituzioni, hanno ottenuto moscerini la cui pompa sodio-potassio presentava una resistenza paragonabile a quella delle monarca. Gli esperimenti hanno mostrato anche che l’ordine delle mutazioni può essere importante, perché una sostituzione può modificare gli effetti delle altre e ridurne gli eventuali costi fisiologici.

Questo risultato permette di osservare direttamente come una serie di variazioni genetiche possa trasformare una proteina sensibile a una sostanza tossica in una proteina resistente, rendendo possibile un nuovo rapporto ecologico con le piante che la producono.

Le farfalle monarca sono però vulnerabili a un parassita protozoario, Ophryocystis elektroscirrha, che ne compromette lo sviluppo e la capacità riproduttiva. Nel 2010, Jacobus de Roode e i suoi collaboratori dimostrarono che le femmine infette preferiscono deporre le uova su specie di asclepiade ricche di cardenolidi, capaci di ridurre la crescita del parassita nei figli. La madre, ormai infetta, non guarisce grazie a quella scelta; il vantaggio compare nella generazione successiva, che risente meno dell’infezione.

Anche in questo caso la biochimica ha permesso di comprendere meglio il fenomeno. Esperimenti successivi, nei quali le quantità di cardenolidi presenti nella dieta dei bruchi venivano modificate direttamente, hanno confermato che queste sostanze possono ridurre la crescita del parassita. Nel 2023 è stato inoltre dimostrato che l’effetto dipende dalla composizione della miscela: combinazioni di cardenolidi differenti risultavano più efficaci dei singoli composti somministrati separatamente. L’effetto delle singole molecole sul parassita e sulle difese dell’ospite resta da chiarire, ma il risultato suggerisce che l’attività protettiva di una pianta possa dipendere dalle interazioni fra più sostanze chimiche.

Come può una farfalla possedere un comportamento tanto sofisticato? Non occorre immaginare che conosca l’esistenza del parassita e le proprietà chimiche della pianta. Nel corso dell’evoluzione, le varianti ereditarie che inducevano le femmine infette a preferire determinate asclepiadi potevano produrre un maggior numero di discendenti sopravvissuti, diventando progressivamente più frequenti nella popolazione. Le proprietà medicinali delle piante possono così favorire l’evoluzione di preferenze alimentari condizionate dallo stato fisiologico dell’animale. Nel caso delle drosofile, sappiamo persino che circuiti nervosi relativamente semplici sono sufficienti a collegare la percezione di un pericolo alla scelta di un ambiente chimicamente protettivo.

Questa relazione fra difesa chimica delle piante e protezione degli animali diventa ancora più interessante quando si passa agli insetti sociali, nei quali una sostanza farmacologicamente attiva può proteggere un’intera colonia.

Le formiche dei boschi appartenenti alla specie Formica paralugubris raccolgono piccole quantità di resina solidificata dalle conifere e le incorporano nel formicaio. La resina contiene una miscela complessa di composti organici, fra cui terpeni dotati di proprietà antimicrobiche. Nel 2007, Michel Chapuisat e i suoi collaboratori dimostrarono sperimentalmente che la presenza di resina aumenta la sopravvivenza delle formiche e delle loro larve quando sono esposte a determinati batteri e funghi patogeni.

Una scoperta successiva ha aggiunto un dettaglio chimico straordinario. Queste formiche producono acido formico nelle proprie ghiandole velenifere e possono depositarlo sui materiali presenti nel nido. Quando la resina entra in contatto con l’acido formico, la sua attività antifungina aumenta sensibilmente. Le formiche utilizzano dunque una combinazione di sostanze di origine diversa, ottenendo un’attività antimicrobica superiore a quella della resina non trattata. L’effetto è stato confermato anche applicando sperimentalmente acido formico alla resina raccolta dagli alberi.

La combinazione delle due sostanze è interessante dal punto di vista molecolare. L’acido formico è una molecola molto piccola, costituita da un solo atomo di carbonio, capace di modificare l’acidità dell’ambiente e di interferire con alcune funzioni cellulari dei microrganismi. La resina contiene invece una grande varietà di molecole, alcune delle quali possono alterare le membrane cellulari o ostacolare la crescita dei funghi. Un microrganismo esposto contemporaneamente a sostanze con proprietà differenti può subire un danno maggiore di quello provocato da ciascuna sostanza utilizzata separatamente. Negli esperimenti sulle formiche, l’aumento dell’attività antifungina della resina dopo il trattamento con acido formico è stato dimostrato direttamente, mentre i particolari meccanismi molecolari della loro interazione richiedono ulteriori studi.

Qualcosa di simile avviene nelle api domestiche, che raccolgono resine vegetali e le mescolano con altre sostanze, fra cui la cera, producendo la propoli. La composizione della propoli varia a seconda delle piante disponibili, ma comprende frequentemente molecole fenoliche e altre sostanze capaci di ostacolare la crescita dei microrganismi.

Nel 2012, Michael Simone-Finstrom e Marla Spivak dimostrarono che le colonie di api esposte al fungo Ascosphaera apis, responsabile di una malattia delle larve chiamata covata calcificata, aumentano la raccolta di resina. Negli esperimenti, le colonie arricchite artificialmente con resina mostravano livelli inferiori di infezione: il cambiamento del comportamento di una parte delle operaie produceva un beneficio sanitario collettivo, che comprende individui incapaci di procurarsi autonomamente la sostanza protettiva.

Le molecole fenoliche presenti nella propoli possiedono strutture chimiche capaci di interagire con le proteine e con le membrane dei microrganismi. Alcune possono alterare la permeabilità delle membrane cellulari, modificando la capacità delle cellule di controllare gli scambi con l’ambiente. Altre possono interferire con enzimi necessari alla crescita microbica. La diversità chimica della propoli dipende direttamente dalle piante che le api possono raggiungere, e colonie che vivono in ambienti diversi possono quindi disporre di miscele con proprietà biologiche differenti. L’ambiente vegetale contribuisce in questo modo alla composizione di una difesa sanitaria collettiva.

Si intravede così una continuità biologica che va dalla selezione individuale di una sostanza attiva al suo utilizzo come difesa condivisa. Un’altra forma di continuità riguarda la cura degli individui feriti da parte dei propri simili.

Nel 2025, uno studio condotto sugli scimpanzé di Budongo ha documentato quarantuno episodi di trattamento delle ferite o di comportamenti igienici, sette dei quali rivolti ad altri individui. Gli animali pulivano le lesioni e talvolta utilizzavano foglie per trattarle. In alcuni casi prestavano assistenza a individui con cui non avevano stretti legami di parentela. L’efficacia terapeutica dei singoli trattamenti rimane da stabilire, ma questi comportamenti mostrano che le azioni rivolte alla cura possono entrare nelle relazioni sociali fra primati.

Il campo delle possibili medicine animali, intanto, continua ad ampliarsi. Nel settembre del 2026 è stata pubblicata un’indagine sugli elefanti africani della regione del monte Elgon, in Kenya, realizzata raccogliendo le osservazioni di esperti locali della comunità Sabaot. Gli intervistati hanno descritto il consumo selettivo di numerose specie vegetali, alcune delle quali vengono utilizzate anche nella medicina tradizionale umana, e hanno riferito comportamenti che sembrerebbero associati a particolari condizioni di salute, compresi episodi nei quali le madri avrebbero fornito risorse vegetali ai piccoli. Si tratta di testimonianze interessanti, che richiedono ancora verifiche comportamentali e farmacologiche: una pianta utilizzata come medicina dagli esseri umani non diventa automaticamente una medicina per l’elefante che la mangia.

La difficoltà di distinguere la semplice alimentazione dall’automedicazione resta uno dei problemi fondamentali di questa disciplina. Per dimostrare che una sostanza svolge una funzione terapeutica bisogna conoscere le circostanze in cui viene assunta, identificarne le proprietà chimiche e verificare se il suo impiego produce un beneficio misurabile. L’osservazione del comportamento può essere particolarmente convincente, come nel caso di Rakus, mentre la dimostrazione farmacologica richiede ulteriori esperimenti. I lavori sulle drosofile e quelli sugli insetti sociali mostrano quanto sia importante collegare questi diversi livelli di prova.

Esiste però una questione ancora più profonda, che emerge proprio quando si confrontano animali tanto differenti. Da dove viene la straordinaria varietà delle sostanze utilizzate come medicine?

Le piante producono numerosissime molecole che interferiscono con la fisiologia degli animali e dei microrganismi. Molte si sono evolute come difese contro gli organismi che se ne nutrono o che le infettano. Gli animali, a loro volta, hanno sviluppato adattamenti che consentono di tollerare alcune di queste molecole, di riconoscerne la presenza attraverso il gusto e l’olfatto e, in determinate circostanze, di sfruttarne gli effetti su altri organismi.

La possibilità stessa di utilizzare una sostanza come medicina nasce dalla diversa sensibilità degli esseri viventi alle sue proprietà chimiche. L’etanolo danneggia il parassitoide più della drosofila che lo ingerisce; i cardenolidi sono tollerati dalle farfalle monarca grazie ad adattamenti molecolari che altri insetti non possiedono; la resina delle conifere ostacola alcuni microrganismi senza impedire alle formiche di utilizzarla come materiale del nido. In ciascuno di questi sistemi, la concentrazione della sostanza e il costo della sua esposizione determinano se il beneficio possa prevalere sulla tossicità.

È questo il principio che rende biologicamente possibile una farmacopea animale, e che spiega come possa evolversi anche in organismi privi delle capacità cognitive dei primati. La selezione naturale favorisce i comportamenti che permettono di sfruttare le differenze di sensibilità chimica tra gli organismi. Dove esistono memoria e apprendimento, l’esperienza individuale può aggiungersi alle predisposizioni ereditate, e negli animali sociali la trasmissione delle abitudini può conservare e diffondere comportamenti vantaggiosi.

Per comprendere quanto sia antica questa possibilità occorre considerare l’intero albero della vita. Molto prima della comparsa degli animali, i microrganismi avevano già sviluppato la capacità di produrre sostanze chimiche che modificavano la sopravvivenza degli organismi circostanti. I batteri del genere Streptomyces, diffusissimi nel suolo e responsabili della produzione naturale di numerosi antibiotici utilizzati anche nella medicina umana, possiedono gruppi di geni che codificano gli enzimi necessari a sintetizzare molecole capaci di ostacolare altri batteri. Alcune interferiscono con la costruzione della parete cellulare, altre impediscono la sintesi delle proteine o alterano funzioni indispensabili alla sopravvivenza microbica. La produzione di queste sostanze può favorire i microrganismi che competono per le stesse risorse, sebbene in natura molte molecole antibiotiche svolgano anche funzioni di segnalazione e interazione tra cellule.

La selezione naturale può agire sulla composizione di questi repertori chimici. Le mutazioni nei geni degli enzimi biosintetici possono modificare la struttura delle sostanze prodotte e quindi la loro attività biologica. Altre mutazioni possono cambiare la quantità di antibiotico sintetizzato o la sua regolazione in risposta alla presenza di organismi concorrenti. Nei batteri, inoltre, interi gruppi di geni possono essere trasferiti fra organismi diversi, permettendo la diffusione di capacità biosintetiche che altrimenti dovrebbero evolvere separatamente in ogni discendenza. Le molecole capaci di danneggiare i concorrenti favoriscono, in determinate condizioni ecologiche, la riproduzione delle cellule che le producono. I concorrenti possono a loro volta evolvere resistenza, modificando le strutture cellulari colpite o acquisendo enzimi capaci di inattivare le sostanze tossiche. Si sviluppano così interazioni evolutive nelle quali le proprietà chimiche di un organismo contribuiscono a determinare l’evoluzione dell’altro.

Anche le piante possiedono sistemi di difesa chimica che si attivano in risposta agli organismi patogeni. Quando riconoscono determinate componenti di un fungo o di un batterio, le loro cellule possono aumentare la produzione di sostanze antimicrobiche mediante segnali chimici come l’acido salicilico e l’acido jasmonico. Alcune molecole difensive, chiamate fitoalessine, vengono sintetizzate soprattutto in risposta all’infezione. La capacità di produrle dipende da geni che codificano enzimi specifici, e le varianti genetiche capaci di migliorare la resistenza agli agenti patogeni possono essere favorite dalla selezione naturale. Le piante partecipano dunque alla stessa storia evolutiva delle sostanze biologicamente attive che gli animali hanno successivamente imparato a sfruttare.

L’evoluzione può anche favorire associazioni fra specie che contribuiscono insieme a una difesa chimica. Un esempio straordinario si trova nelle formiche tagliafoglie, che coltivano funghi dei quali si nutrono. Alcune specie ospitano sulla superficie del proprio corpo batteri del genere Pseudonocardia, capaci di produrre sostanze antifungine che contribuiscono a proteggere le coltivazioni dagli organismi patogeni. Le formiche forniscono ai batteri un ambiente in cui vivere, mentre i composti prodotti dai microrganismi possono aumentare la sopravvivenza della colonia. Il fungo parassita Escovopsis, che minaccia queste coltivazioni, possiede a sua volta sostanze capaci di danneggiare i batteri protettivi e interferire con il comportamento delle formiche. In questa associazione, la composizione delle difese chimiche dipende dall’evoluzione di più specie, ciascuna sottoposta a pressioni selettive prodotte dalle altre.

Questi esempi permettono di comprendere come una farmacopea possa emergere per via darwiniana su scale biologiche profondamente diverse. Nei microrganismi può evolvere direttamente la capacità di sintetizzare molecole difensive; nelle piante, quella di produrre sostanze che ostacolano i parassiti o gli erbivori; negli animali, quella di utilizzare le sostanze prodotte da altri organismi. La produzione di una molecola e il comportamento che consente di sfruttarla possono avere storie evolutive indipendenti, perché ciascuno viene favorito dalle conseguenze che produce sulla sopravvivenza e sulla riproduzione dei propri portatori. La farmacopea che osserviamo negli animali nasce dall’incontro fra queste storie, spesso attraverso relazioni ecologiche che si sono sviluppate per milioni di anni.

Il carattere darwiniano di questo processo appare con particolare chiarezza considerando la distinzione fra l’origine delle varianti e la loro selezione. Una mutazione che modifica un enzima, un recettore nervoso o la sensibilità a una tossina compare senza alcuna conoscenza dei benefici che potrà produrre. Le sue conseguenze dipendono dall’ambiente in cui vive l’organismo e dalle altre specie con cui interagisce. Una modificazione genetica che rende possibile tollerare una pianta velenosa può inizialmente permettere di utilizzarla come alimento; successivamente, quella stessa tolleranza può rendere vantaggioso consumarla durante un’infestazione parassitaria. Se esistono varianti ereditarie che modificano la preferenza per quella pianta quando l’animale è infetto, la selezione naturale può favorirle. Nessuno dei passaggi richiede che l’organismo comprenda il rapporto fra la sostanza chimica e la malattia: è sufficiente che le differenze ereditarie producano conseguenze riproduttive differenti.

La selezione deve naturalmente confrontarsi con i costi delle sostanze utilizzate. Un composto tossico per un parassita può danneggiare anche l’ospite, e il vantaggio di assumerlo può dipendere dalla dose e dalle condizioni fisiologiche dell’animale. La preferenza per una sostanza medicinale può quindi evolvere insieme alla capacità di riconoscere quando utilizzarla. Una risposta che risulta vantaggiosa durante un’infezione potrebbe essere svantaggiosa in un individuo sano. Analogamente, la produzione continua di una sostanza difensiva può richiedere risorse che sarebbero altrimenti disponibili per la crescita o la riproduzione. Questi costi contribuiscono a determinare la composizione delle difese chimiche e le circostanze nelle quali vengono impiegate.

Si comprende allora perché comportamenti che ricordano l’uso dei medicinali siano comparsi indipendentemente in animali tanto lontani fra loro. Non occorre supporre che esistesse una farmacopea ancestrale trasmessa senza interruzioni dai primi animali fino ai primati moderni. Le diverse linee evolutive hanno incontrato ripetutamente sostanze capaci di modificare l’attività di organismi patogeni e hanno potuto sviluppare adattamenti che ne sfruttavano le proprietà. Le differenze nella struttura delle cellule e nella sensibilità delle proteine hanno fornito le condizioni chimiche necessarie; la selezione naturale ha favorito le varianti biologiche capaci di trarne un vantaggio.

L’apprendimento introduce in questo processo un’ulteriore possibilità. Negli animali dotati di sistemi nervosi sufficientemente complessi, il riconoscimento di una sostanza utile può dipendere dall’esperienza individuale, e nelle specie sociali può essere favorito dall’osservazione del comportamento altrui. Le predisposizioni ereditarie a riconoscere certe sostanze e la capacità di apprendere il loro impiego possono evolvere congiuntamente, perché entrambe influenzano il successo riproduttivo. La trasmissione sociale permette inoltre a un comportamento vantaggioso di diffondersi fra individui senza richiedere, per ciascuno di essi, una nuova mutazione genetica.

Resta infine una possibilità suggestiva. La storia della medicina umana potrebbe essere cominciata molto prima della nostra specie, quando gli antenati dei primati imparavano a riconoscere piante capaci di alleviare disturbi e a conservarne l’uso attraverso l’apprendimento sociale. La medicina praticata dagli esseri umani ha successivamente acquisito caratteristiche nuove, grazie alla possibilità di descrivere le malattie, trasmettere conoscenze e sottoporre i rimedi a verifiche sperimentali. Le sue radici biologiche potrebbero affondare in comportamenti assai più antichi.

Quando Rakus masticò le foglie di Fibraurea tinctoria per applicarle alla propria ferita, utilizzò una proprietà chimica che la sua specie poteva aver imparato a sfruttare. La storia di quella pianta, delle molecole che produce e degli organismi sui quali agiscono precede di molto la comparsa degli oranghi. E proprio in questa storia evolutiva delle relazioni chimiche fra gli esseri viventi si trova l’origine di una parte della nostra stessa medicina.