La molecola del DNA nel nucleo di ogni cellula è così efficace nel riparare e sostituire i propri componenti da sembrare quasi immortale, essendo passata per millenni da una generazione alla successiva. Inoltre ogni singola cellula del corpo umano è ben provvista di sistemi per riparare e sostituire le parti che la costituiscono in un processo apparentemente infinito. Nonostante questi meccanismi apparentemente non siano legati all'età, il corpo invecchia in modi piuttosto evidenti. La pelle avvizzisce, i capelli incanutiscono, i muscoli si atrofizzano e i legamenti perdono elasticità. Si manifestano malattie croniche e degenerative che peggiorano progressivamente.
Ma che cosa provoca questo progressivo diffondersi di disfunzioni?
In questo ultimo decennio lo studio sui radicali liberi ci ha aiutati a capire e almeno in parte, a risolvere questo mistero della malattia e dell'invecchiamento. L'idea che sta alla base è che l'ossigeno, la fonte atmosferica della vita, è anche fonte di degenerazione, malattia e, alla fine, morte. Viviamo circondati dall'ossigeno e ne siamo pervasi. Diamo per scontata la sua presenza, vi camminiamo in mezzo senza nemmeno pensarci e lo respiriamo, a volte con avidità. Siamo riusciti a comprendere che l'ossigeno è in grado di uccidere le cellule, i tessuti, e a lungo andare, il corpo umano. La duplice natura dell'ossigeno è nota come paradosso dell'ossigeno.
Da un lato l'ossigeno produce energia vitale. Senza ossigeno una cellula può ancora estrarre energia dalle molecole di glucosio attraverso il metabolismo anaerebico (senza aria o più precisamente, non in presenza di ossigeno), ma con l'ossigeno il corpo può estrarre sedici volte più energia dallo stesso numero di molecole di glucosio. Considerando le richieste di energia da parte del sistema umano, la differenza è tra la vita e la morte. I neuroni del cervello sono particolarmente sensibili all'energia e persino qualche minuto di carenza di ossigeno al cervello porta ad una rapida morte dei neuroni.
Per contro, se ci pensiamo, l'ossigeno è estremamente corrosivo. Una bella automobile nuova lasciata alla mercè dell'ossigeno, a lungo andare deperisce trasformandosi in un cumulo di polvere.
L'ossigeno fa marcire gli alimenti, fa irrancidire il burro e corrode persino il granito delle nostre montagne più maestose. Inoltre con una minima possibilità, l'ossigeno trasforma in cenere qualsiasi cosa infiammabile. L'idea essenziale che gravita intorno alla conoscenza sulla natura ed il comportamento dei radicali liberi, è che l'ossigeno, se nè ha la possibilità, distrugge i componenti molecolari del corpo allo stesso modo in cui fa deperire i metalli e brucia gli edifici. Nella sua forma più distruttiva, l'ossigeno si combina con l'idrogeno formando varie molecole di radicali liberi instabili e altamente reattive. In questa forme virulente, l'ossigeno distrugge sistematicamente il DNA, gli enzimi, le proteine e le membrane cellulari. Questo è il lato più oscuro dell'ossigeno.
In effetti, al limite estremo, l'ossigeno è un gas velenoso.
Chiunque respiri ossigeno puro per 48 ore, muore vittima del danneggiamento dei tessuti ai polmoni. Vivendo nell'atmosfera terrestre si continua a sopravvivere solo perchè l'azoto inerte diluisce l'ossigeno fino al 20 % dell'aria che respiriamo, e il corpo è progettato con dei meccanismi di compensazione per contrastare gli effetti distruttivi dell'ossigeno a livelli così bassi.
Ma l'ossigeno che satura le nostre cellule è anche una minaccia costante per il nostro fisico, conduce un attacco inesorabile che, a lungo andare, esaurisce le nostre difese e distrugge i nostri meccanismi biologici.
Perchè l'ossigeno è così necessario per la vita, ma anche così distruttivo?
L'idea centrale può essere espressa in termini semplici: l'ossigeno ha una fame elementare di elettroni. Gli elettroni sono particelle con carica negativa che ruotano rapidamente attorno al nucleo di ogni atomo. Quando due o più atomi si legano formando una molecola, alcuni degli elettroni divenuti comuni circumnavigano l'intera molecola. Certi atomi e molecole hanno gli elettroni ben bilanciati e dimostrano una grande stabilità nella loro struttura. Non tendono a reagire con altri atomi e molecole, ma se gli elettroni vengono configurati in un modo irregolare o non equilibrato gli atomi o le molecole, sono instabili e tendono a sottrarre gli elettroni circostanti per compensare i lori squilibri interni. Ecco i radicali liberi.
A tutti i radicali manca un elettrone e la loro tendenza a compensare questo squilibrio li porta ad attaccare freneticamente le molecole vicine.
Tali molecole possono diventare veri terroristi nel corpo. Possono attaccare il DNA provocando disfunzioni, mutazioni e cancro. Possono attaccare gli enzimi e le proteine sconvolgendo la normale attività delle cellule. Possono attaccare la membrana cellulare producendo una reazione a catena distruttiva.
Il danneggiamento della membrana delle cellule che rivestono ad esempio i vasi sanguigni può provocare un indurimento e un inspessimento delle arterie causando con il tempo infarti e ictus. Gli attacchi dei radicali alla proteina del collagene può portare alla formazione di legami incrociati delle molecole della proteina e un conseguente irrigidimento del corpo.