La vita a DNA degli esordi

La comparsa della vita sulla Terra è uno dei grandi misteri della biologia. Su questo argomento sono fiorite e nascono tuttora molte teorie, e ciò significa che nessuno sa esattamente quando e come sia avvenuta. Dagli oceani trasformati in brodo primordiale o dalle placide pozze di marea si passa all’origine extraterrestre, a bordo di meteoriti precipitati sul nostro pianeta, per finire nell’incubatrice infernale delle sorgenti idrotermali, in fondo agli abissi.

Cosa c’era prima dei primi fossili?
L’ultima ipotesi, pubblicata su Nature Communications da un team internazionale guidato da ricercatori dell’Università degli Studi di Milano, suggerisce un nuovo scenario per l’origine non biologica degli acidi nucleici (RNA e DNA), che sono elementi costitutivi essenziali per tutti i viventi. I primi organismi di cui abbiamo traccia sono procarioti che risalgono a 3,5 – 3,8 miliardi di anni fa – solo mezzo miliardo di anni dopo la solidificazione della crosta terrestre – ma prima di loro dovevano esistere forme di vita elementari capaci di dividersi, di cui non sappiamo nulla. Sappiamo però che dovevano contenere una molecola di acido nucleico abbastanza lunga da codificare per tutte le proteine necessarie e in grado di autoduplicarsi. Una tale complessità può essersi generata spontaneamente? Sì, secondo i ricercatori.

Un mondo a RNA sempre più lontano
La scoperta nel 1980 delle proprietà enzimatiche dell’RNA favorì l’ipotesi del “mondo a RNA”, in cui la vita primordiale era un pool di catene di RNA capaci di sintetizzare altre catene partendo da molecole più semplici disponibili nell’ambiente. Oggi tuttavia gran parte dei ricercatori sull’origine della vita ritiene che le catene di RNA siano troppo specializzate per essere frutto di reazioni chimiche casuali. I nuovi risultati però suggeriscono una valida alternativa.

cristalli liquidi

Una gocciolina di nano-DNA condensato con all’interno gocce più piccole (visibili a sinistra in luce polarizzata) in cui il DNA si trova nella fase di cristallo liquido. Le gocce di cristalli liquidi agiscono come “micro-reattori” per l’assemblaggio di catene più lunghe (immagine: Noel Clark, University of Colorado)

Basta un poco di chimica
La nuova ricerca dimostra che l’auto-assemblaggio spontaneo di frammenti di DNA di pochi nanometri di lunghezza in ordinati cristalli liquidi può guidare la formazione di legami chimici che collegano insieme le catene corte di DNA per formare catene più lunghe, senza l’ausilio di meccanismi biologici. I cristalli liquidi sono una forma di materia che ha proprietà intermedie tra quelle dei liquidi convenzionali e quelle di un cristallo solido – per esempio un cristallo liquido può fluire come un liquido, ma le sue molecole possono essere orientate in modo più simile a un cristallo.

Nascita di un acido nucleico
Le osservazioni dei ricercatori suggeriscono che ciò possa essere accaduto sulla Terra primordiale. In presenza di opportune condizioni chimiche, l’autoassemblaggio spontaneo di piccoli frammenti di DNA a doppio filamento può portare alla formazione di polimeri più lunghi costituiti da unità ripetitive.

Non sappiamo con certezza se le cose siano andate così, ma la vita ha trovato soluzioni a problemi che sembrerebbero impossibili da superare. Un mondo pre-RNA dominato da frammenti simili a DNA è ora l’ipotesi più plausibile. Fino alla prossima rivoluzionaria scoperta.

 

Immagine banner in evidenza: Nature.com

Immagine box in home page: Noel Clark, University of Colorado

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