L’origine della vita sulla Terra finalmente svelata

Charles Darwin stabilì il famoso principio di “discendenza con variazione” (“descent with modification”), in base al quale l’informazione genetica, sotto forma di sequenze di DNA, viene copiata ed ereditata da una generazione all’altra.

Ma tale processo deve anche essere in qualche modo flessibile, così da permettere l’insorgere nel tempo di piccole variazioni genetiche, con conseguente introduzione di nuovi tratti nella popolazione.

Fin qui tutto ampiamente dimostrato, ma resta ancora irrisolta una questione fondamentale: come è iniziato tutto ciò? È ragionevole pensare che, prima ancora che emergessero cellule, proteine e DNA, una sorta di discendenza con variazione sia avvenuta anche su scala più semplice?

Negli anni 60 del secolo scorso scienziati come Leslie Orgel proposero l’ipotesi del mondo a RNA (RNA world), in base alla quale la vita sulla Terra sarebbe iniziata in un’epoca dominata da molecole di RNA, che avrebbero instaurato le dinamiche dell’evoluzione darwiniana.

Ora un nuovo studio, proveniente proprio dal Salk Institute for Biological Studies (California) a cui Orgel era associato, presenta prove convincenti in favore della suddetta ipotesi.

DNA, RNA ed enzimi

Il DNA (dall’inglese DeoxyriboNucleic Acid), grossa molecola dalla famosa struttura a doppia elica, è estremamente adatto per immagazzinare informazioni genetiche, con molti di questi geni che vengono poi “codificati” in forma di proteine, cioè molecole complesse che eseguono varie funzioni al fine di mantenere in vita le cellule.

Attraverso il DNA si può tracciare la storia dell’evoluzione della vita, a partire dalle moderne piante e animali fino ai primi organismi unicellulari; ciò che esisteva ancora prima, però, rimane incerto.

Ecco quindi che può venire in soccorso l’RNA (dall’inglese RiboNucleic Acid), molecola che è unica in quanto può svolgere un po’ entrambe le funzioni: come il DNA, è composta da lunghe sequenze di nucleotidi (componenti elementari degli acidi nucleici), ma può anche agire come se fosse un enzima, cioè un tipo di proteina.

Ed è proprio su questo concetto che si basa il succitato studio di cui è primo autore Nikolaos Papastavrou, ricercatore affiliato al laboratorio di Gerald Joyce, presidente del Salk Institute e altro autore.

I due, col supporto del collega David P. Horning, hanno infatti annunciato la scoperta di un enzima di RNA in grado di creare copie accurate di altri filamenti di RNA, al contempo permettendo anche l’insorgere di varianti col passare del tempo; insomma, come richiede la discendenza con variazione, ma stavolta su scala molecolare.

Riproduzione accurata del ribozima hammerhead

L’idea di per sé non è nuova: per anni gli scienziati si sono in particolare concentrati sui cosiddetti ribozimi (nome che combina acido ribonucleico ed enzima), cioè molecole di RNA capaci, tra l’altro, di eseguire copie di altri RNA.

Finora, però, tutti i test in laboratorio si erano scontrati con un problema bloccante: l’incapacità di effettuare copie sufficientemente accurate. Col passare delle generazioni, infatti, venivano introdotti talmente tanti errori nelle repliche che esse non assomigliavano più al filamento originale e non erano quindi in grado di svolgerne le funzioni.

Il gruppo di Papastavrou, invece, è riuscito a creare un ribozima mutato in grado di effettuare copie praticamente perfette di un altro ribozima detto “hammerhead” (letteralmente “testa di martello”), piccola molecola la cui funzione è quella di fare a pezzi altre molecole di RNA.

Non solo: per la sorpresa dei ricercatori, col passare delle generazioni sono iniziate ad emergere nuove versioni mutate di hammerhead, con funzionalità simili ma più facili da riprodurre, il che le ha portate ben presto a dominare sul resto della popolazione.

L’origine della vita in un mondo a RNA

Quest’importante risultato suggerisce che l’evoluzione della vita potrebbe essere avvenuta molto presto e inizialmente in maniera molto semplice, a livello di singole molecole, per poi passare gradualmente a cellule e organismi multicellulari.

Un elemento decisivo sembra essere l’accuratezza riproduttiva, che deve superare una certa soglia (via via più alta all’aumentare della complessità dell’RNA), per garantire che le informazioni genetiche siano efficacemente trasmesse da una generazione all’altra.

Ma Papastavrou e colleghi non si sono certo fermati qui: gli esperimenti in provetta continuano, applicando una pressione selettiva sempre maggiore, con l’obbiettivo finale di arrivare alla produzione di un ribozima in grado di replicare se stesso, il che segnerebbe l’inizio di vita RNA autonoma in laboratorio.

I ricercatori hanno anche intenzione di effettuare esperimenti più lunghi e con un numero maggiore di molecole di RNA, per scoprire se da ciò possano emergere nuove, impreviste funzionalità: che sia l’inizio di un affascinante progetto in grado di spiegare finalmente l’origine della vita sulla Terra e, magari, altrove nell’universo?

(Originariamente pubblicato su Storie Semplici. Il titolo dell’autore potrebbe essere modificato dalla redazione)

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