La biologia codifica le informazioni nel DNA e nell’RNA. Usando metodi computazionali, alcuni ricercatori hanno esplorato un vasto universo chimico di milioni di molecole genetiche alternative.
di Lisa Ovi
Alcuni scienziati credono che la vita, nelle forme a noi note, non possa essere esistita prima della comparsa degli acidi nucleici. Comprendere come abbiano fatto la loro comparsa sulla Terra primordiale è un obbiettivo fondamentale della ricerca.
Il ruolo centrale degli acidi nucleici nel flusso di informazioni biologiche li rende interessanti, ad esempio, per la ricerca farmaceutica e le molecole sintetiche che imitano gli acidi nucleici sono alla base di molti trattamenti per malattie virali. Alcuni scienziati si sono domandati se DNA ed RNA siano l’unico modo possibile per archiviare informazioni molecolari ereditarie.
Utilizzando sofisticati metodi computazionali, scienziati del Tokyo Institute of Technology, del German Aerospace Center (DLR) e della Emory University hanno esplorato il mondo chimico degli analoghi dell’acido nucleico, individuando ben oltre un milione di varianti, un vasto universo inesplorato di molecole che potrebbero risultare rilevanti per la farmacologia, la biochimica e lo studio delle origini della vita. La ricerca è stata pubblicata dal Journal of Chemical Information and Modeling.
L’identificazione degli acidi nucleici risale al XIX secolo, la loro composizione e la loro funznione vennero compresi solo nel XX secolo. La scoperta della struttura a doppia elica del DNA da parte di Watson e Crick nel 1953 rivelò che gli esseri viventi del pianeta Terra immagazzinano informazioni nel DNA, due filamenti di polimeri complementari avvolti tra loro a spirale. Questi polimeri sono composti da una sequenza di “lettere”, le basi adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T), e gli organismi viventi hanno sviluppato metodi che assicurano una riproduzione esatta della sequenza del DNA.
Durante la riproduzione del DNA possono verificarsi piccoli errori, mentre altri vengono talvolta introdotti da mutageni ambientali. Da questi piccoli errori prende a volte spunto la selezione naturale, mentre altri si dimostrano talvolta letali.
Il fatto notevole è che, tra l’incredibile varietà di organismi sulla Terra, le molecole di DNA e RNA sono essenzialmente le uniche utilizzate dalle forme di vita del pianeta. Biologi e chimici si chiedono da tempo come mai. È perchè sono le uniche molecole che possano svolgere la loro funzione? O sono quelle risultate più efficienti?
Poiché la maggior parte degli scienziati crede che la base della biologia sia l’informazione ereditaria, senza la quale la selezione naturale sarebbe impossibile, gli scienziati evoluzionisti che studiano le origini della vita si sono anche concentrati su come riprodurre molecole di DNA o RNA da semplici sostanze chimiche per studiare i possibili problemi dell’ereditarietà sin dalla loro origine.
Studiare possibili sistemi genetici alternativi significa analizzare come la vita potrebbe evolvere in in ambienti diversi, addirittura su altri pianeti o satelliti del nostro sistema solare. Questi sistemi genetici alternativi potrebbero espandere la nostra concezione del “dogma centrale” della biologia in nuove direzioni evolutive, in risposta ad ambienti differenti da quelli della Terra.
Immagine: Thorwald, Wikimedia Commons
(lo)
