Gli scienziati sostengono da tempo che, prima del DNA, sia stato l'RNA l'acido nucleico fondamentale per la vita sul nostro Pianeta. Ma un nuovo studio getta un'ombra su quest'ultima ipotesi e un'altra molecola, chiamata AEG e molto presente nei cianobatteri, potrebbe essere alla base delle forme di vita primitive.
Il codice genetico delle prime forme di vita del nostro pianeta potrebbe essere stato racchiuso in una molecola diversa dal DNA. Prima del DNA (e anche dell'RNA) sarebbe stata un’altra molecola – la N-(2-aminoetil)glicina o AEG – a permettere agli organismi più arcaici di trasmettere alle generazioni successive informazioni genetiche. Un recente studio dimostra per la prima volta che l’AEG è diffusissimo nei cianobatteri, che sono guarda caso le forme di vita più primitive presenti sulla Terra.
Una coltura di cianobatteri cresciuti in laboratorio (Foto: Wikimedia Commons)
Codice genetico: quante sono le molecole della vita?
In principio era il DNA. Poi gli scienziati si sono accorti che la molecola di DNA era, chimicamente parlando, un po’ troppo complessa per essere stata la prima depositaria del codice genetico della vita sulla Terra. Sulla scorta di questi dubbi (ma anche di numerosi studi in materia), si è giunti quindi a formulare l’ipotesi del “mondo ad RNA”: una versione di vita ancestrale in cui a farla da padrone nella trasmissione delle informazioni genetiche erano molecole di RNA, anziché di DNA.
Sebbene l’acido nucleico RNA sia più semplice del cugino DNA, a ben guardare la differenza non è così drastica. Non abbastanza, almeno, per convincere gli scienziati che l’RNA sia davvero stata la prima molecola a racchiudere le informazioni del codice genetico.
Già all’inizio di quest’anno un gruppo di ricercatori della Arizona State University aveva suggerito che fosse stato l’acido treonucleico o TNA ad aver dato l'avvio alla vita sul nostro Pianeta circa tre miliardi e mezzo di anni fa, come avevamo già raccontato qui su archivioscienze. Il TNA rappresenta una forma molto semplice di acido nucleico, in cui lo scheletro di zuccheri è costituito da treosio (invece che da acido ribonucleico o desossiribonucleico, come avviene rispettivamente per l’RNA e il DNA). Nonostante la sua forma molto elementare, però, forse c’è stato qualcosa che ha preceduto il TNA stesso.
Un passo indietro nel tempo: c’era una volta l’AEG (e c'è anche adesso!)
Studiando i cianobatteri, i ricercatori si sono accorti che questi procarioti producono una molecola che i biochimici chiamano N-(2-aminoetil)glicina e tutti gli altri chiamano AEG. Questa molecola ha una peculiarità: può fare da “scheletro” per la formazione di acidi nucleici peptidici (o PNA, peptidic nucleic acids). I PNA hanno una struttura polimerica molto simile a quella del DNA o dell’RNA, ma con una differenza fondamentale: mentre nel DNA e nell’RNA è la ripetizione di molecole di desossiribosio e ribosio a dare origine allo scheletro della molecola, nei PNA la struttura polimerica è data dalla ripetizione in sequenza di molecole di AEG, unite tra di loro da legami peptidici (gli stessi che formano le proteine). A questo scheletro peptidico si legano poi le basi azotate, sia purine che pirimidine.
Una molecola di PNA (peptidic nucleic acid): lo scheletro della molecola è costituito dalla sequenza di molecole di N-(2-aminoetil)glicina, detta anche AEG. I PNA non sono presenti in natura, ma la molecola di AEG è stata rinvenuta in molte specie di cianobatteri (Immagine: Wikimedia Commons)
Uno degli istituti di ricerca in cui è stato condotto lo studio, l’Institute for Ethnomedicine, si trova a Jackson Hole, a pochi chilometri dal Parco di Yallowstone: qui si trovano tra le più vaste colonie di cianobatteri, la cui presenza contribusce al caratteristico colore di alcuni dei bacini d’acqua presenti nel parco.
Il Porcelain Basin del Parco Nazionale di Yellowstone: qui si trovano vaste colonie di cianobatteri. In particolare, la specie Phormidium è responsabile del caratteristico color ruggine che l'acqua assume in alcune zone del bacino.(Foto: Wikimedia Commons)
AEG: una molecola con un grande passato e un brillante futuro?
In ambito farmacologico, la molecola AEG e i PNA sono una vecchia conoscenza: grazie alla loro capacità di legarsi al DNA in modo molto stabile, i ricercatori le studiano da tempo come potenziali inibitori dell’espressione di specifici geni. Tuttavia, fino ad ora nessuno era mai riuscito a dimostrare che questa molecola avesse un ruolo anche in natura. Grazie agli sforzi congiunti dei ricercatori statunitensi e svedesi, oggi sappiamo che questa molecola è in realtà molto diffusa: in natura la si può trovare in molti ceppi diversi di cianobatteri presenti in varie parti del mondo. Per chiarire in modo definitivo quale ruolo l’AEG abbia giocato nell’evoluzione del codice genetico, come sottolineato da Paul Alan Cox, lo scienziato a capo del team che ha condotto lo studio, «i dati a nostra disposizione sono ancora insufficienti». L’interesse delle case farmaceutiche per i polimeri sintetici di AEG rimane però alto e, nelle speranze di Cox, questo dovrebbe dare benzina alla ricerca di questo settore, portandoci negli anni a venire un po’ più vicini a capire se davvero l’AEG rappresenti uno dei più antichi “marchi di fabbrica” della vita sulla Terra.