Reconciling the No Decoupling Approach and the Inbetweenness Approach to Constitutive Relevance Relation

Nelle scienze biologiche, il modo più potente per spiegare come funziona qualcosa è descrivere la macchina che ci sta dietro. Gli scienziati non si limitano a dire che un uccello vola; spiegano il volo descrivendo il cuore che batte, i muscoli che si contraggono e i nervi che si attivano per farlo accadere. Questo è noto come spiegazione meccanicistica. Ma affinché questa spiegazione sia vera, ogni parte menzionata deve appartenere effettivamente alla macchina. Se un ricercatore indica una foglia casuale su un albero e sostiene che faccia parte del meccanismo di volo dell'uccello, la spiegazione fallisce. I filosofi della scienza lottano da tempo per definire esattamente cosa renda una parte "rilevante" per l'insieme. Si chiedono: come facciamo a sapere con certezza che un componente specifico è un pezzo necessario del puzzle, piuttosto che qualcosa che si trova semplicemente nelle vicinanze?

Per anni, due diverse scuole di pensiero hanno sostenuto che il modo migliore per trovare questi componenti fosse osservare il fenomeno come un evento singolo e indivisibile e vedere se il cambiamento di una parte cambia l'intero. L'altro gruppo sostiene che si debba vedere il fenomeno come una catena di eventi, che parte da un innesco e termina con un risultato, e cercare le parti che si trovano nel mezzo di quella catena. Questi due punti di vista sono stati trattati come rivali, con scienziati e filosofi che dibattono su quale sia la risposta corretta. Tuttavia, un nuovo'analisi suggerisce che questo dibattito si basi su un malinteso. I due approcci non stanno combattendo per la verità; sono semplicemente strumenti diversi progettati per diversi momenti nel percorso della scoperta.

L'articolo, scritto da Yichu Fan dell'Università di Edimburgo, propone che questi due metodi siano in realtà compatibili e complementari. L'autore sostiene che il disaccordo derivi da come gli scienziati scelgono di descrivere il fenomeno che stanno studiando. A volte, uno scienziato osserva un complesso ritmo biologico, come il ciclo sonno-veglia quotidiano di una moscerina della frutta, e tratta l'intero ciclo come un unico grande evento. In questa visione, il fenomeno è rappresentato da una singola variabile. Quando i ricercatori utilizzano questa immagine a "singola variabile", il metodo che funziona meglio è l'approccio del "non disaccoppiamento" (no decoupling). Questo metodo verifica se una parte specifica è così strettamente legata all'insieme da non poter cambiare la parte senza cambiare l'intero. Se il legame è inscindibile, quella parte è un componente genuino del meccanismo.

Altre volte, lo stesso scienziato può concentrarsi su un passaggio specifico all'interno di quel ciclo, come il modo in cui una proteina impedisce a un'altra di funzionare. Qui, il fenomeno non è più visto come un blocco unico, ma come un processo con un inizio chiaro e una fine chiara. Il ricercatore vede un input, una catena di eventi e un output. Quando il fenomeno viene visto in questo modo, come una "catena di nodi", l'approccio dell' "intermezzo" (inbetweenness) diventa lo strumento più utile. Questo metodo cerca le parti che si trovano causalmente tra l'inizio e la fine. Se un componente viene trovato essere il ponte che collega l'input all'output, viene confermato come una parte rilevante del meccanismo.

Fan dimostra che questi due approcci non si contraddicono; semplicemente si applicano a modi diversi di guardare la stessa realtà. Se un ricercatore passa dal vedere un fenomeno come un evento singolo a vederlo come una catena, non sta cambiando i fatti della biologia, ma solo la lente attraverso la quale lo esamina. L'articolo mostra che quando entrambi i metodi vengono applicati correttamente allo stesso sistema biologico, indicano sempre gli stessi componenti. Concordano su ciò che è essenziale, anche se usano una logica diversa per arrivarci.

Per dimostrare questo, l'autore si rivolge alla storia reale di come gli scienziati hanno scoperto il meccanismo dietro l'orologio circadiano nelle moscerine della frutta. Questo orologio è il timer interno che dice alla moscerina quando essere attiva e quando riposare, un ritmo che si ripete approssimativamente ogni ventiquattro ore. La scoperta di come funziona questo orologio non è avvenuta tutta in una volta; è avvenuta in due fasi distinte, ciascuna delle quali richiedeva un diverso strumento concettuale.

La prima fase è stata la fase di "localizzazione". Nei primi giorni di questa ricerca, gli scienziati sapevano che le moscerine avevano un orologio interno, ma non sapevano dove fosse o di cosa fosse fatto. Trattavano l'intero ritmo quotidiano della moscerina come un fenomeno singolo e misterioso. Non potevano facilmente indicare un "inizio" o una "fine" specifica per il ritmo perché era un ciclo continuo e autosostenuto. In questo contesto, l'approccio del "non disaccoppiamento" era la guida perfetta. I ricercatori manipolavano una parte specifica della moscerina, come una ghiandola o un gene, e vedevano se il ritmo quotidiano si interrompeva o cambiava. Se il ritmo rimaneva invariato, quella parte non era essenziale. Se il ritmo si rompeva, la parte era una candidata per essere un componente centrale. Questo metodo ha aiutato gli scienziati a restringere la ricerca finché non hanno trovato il gene period, un pezzo specifico di DNA essenziale affinché il ritmo esistesse. A questo stadio, il fenomeno era troppo ampio per essere visto come una catena, quindi l'approccio a singola variabile era l'unico modo per trovare la fonte.

Una volta trovato il gene period, la ricerca è entrata nella seconda fase: la fase di "arricchimento". Gli scienziati sapevano ora di avere una parte della macchina, ma non sapevano come funzionasse. Dovevano riempire i vuoti del meccanismo. Iniziarono a guardare alle specifiche interazioni tra le proteine prodotte dal gene. Qui, il fenomeno è cambiato. Invece di guardare l'intera giornata, guardavano un'interazione specifica: come la proteina prodotta dal gene period impedisce al gene stesso di produrre altro di sé. Questa interazione aveva un inizio chiaro (la produzione della proteina) e una fine chiara (l'arresto dell'attività del gene). Poiché c'era un inizio e una fine definiti, l'approccio dell' "intermezzo" divenne lo strumento ideale. I ricercatori potevano ora chiedere: cosa si trova tra la proteina e il gene? Testarono altre proteine, come TIM e dCLOCK, per vedere se agissero da ponti in questa catena. Confermando che queste proteine sedevano causalmente tra l'inizio e la fine dell'interazione, gli scienziati furono in grado di mappare l'intero ciclo di feedback che guida l'orologio.

L'articolo conclude che la storia di questa scoperta dimostra che i due approcci non sono rivali in lotta per il titolo di "verità". Invece, sono una cassetta degli attrezzi. Quando uno scienziato sta cercando di trovare la posizione di un meccanismo in un sistema complesso, l'approccio del "non discollegamento" è lo strumento giusto. Quando lo scienziato ha trovato la posizione e ha bisogno di comprendere le connessioni interne, l'approccio dell' "intermezzo" prende il sopravvento. L'autore suggerisce che questo schema si applichi probabilmente a molte altre aree della biologia, non solo all'orologio della moscerina della frutta. Accettando che diverse fasi della scoperta richiedano diversi strumenti concettuali, gli scienziati possono evitare di incagliarsi in discussioni teoriche e concentrarsi sul lavoro effettivo di scoprire come funziona la vita. L'articolo non pretende di aver risolto ogni mistero su come funzionano i meccanismi, ma apre la strada a un modo di pensare più pratico e flessibile, permettendo ai ricercatori di scegliere il metodo giusto per la specifica domanda che stanno ponendo in quel momento.