Un team di chimici con sede a Monaco di Baviera ha dimostrato che l’alternanza di condizioni umide e secche sulla Terra sarebbe sufficiente per avviare la sintesi prebiotica dei nucleotidi di RNA presenti in tutti i domini della vita.
Mentre la nostra conoscenza delle condizioni della Terra primordiale cresce, l’evoluzione dell’RNA e del DNA di circa 4 miliardi di anni fa è ancora avvolta nel mistero.
Qual è stata l’origine delle strutture chimiche che costituiscono le sottounità di quelle che oggi conosciamo come “molecole ereditarie”, RNA e DNA?
Queste molecole collegate in lunghe catene che non solo codificavano l’informazione, ma la riproducevano e la trasmettevano: come è iniziato tutto questo?
Sono in corso ricerche per saperne di più sull’evoluzione chimica che ha preceduto le prime cellule biologiche.
La Ricerca
La ricerca condotta presso la Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) di Monaco di Baviera, Germania, in parte sostenuta dal progetto EPiR dell’UE, sta cercando di colmare questa affascinante lacuna nelle nostre conoscenze e le ultime scoperte del team sono state pubblicate su “Nature“.
Esponendo semplici sostanze chimiche ai tipi di condizioni fisiche fluttuanti che si sarebbero verificate nelle aree geotermicamente attive del nostro pianeta miliardi di anni fa, come quelle causate dall’attività vulcanica, i ricercatori hanno dimostrato la possibilità di formazione di nucleotidi in un processo continuo.
Un calderone di ingredienti che fa nascere la vita.
Sono partiti da una miscela di elementi che, in passato, hanno dimostrato di formare dei semplici precursori in condizioni probiotiche: acido formico, nitrito di sodio, acido acetico e alcuni composti contenenti azoto.
La miscela di reazione conteneva anche ferro e nichel, entrambi abbondanti nella crosta terrestre. Hanno poi sottoposto il tutto a fluttuazioni di temperatura, pH e umidità per imitare condizioni primordiali, come quelle dovute a temperature stagionali molto variabili.
Il team ha costruito sul lavoro svolto l’anno scorso, non solo partendo da semplici composti precursori, ma decidendo anche di replicare condizioni che dovrebbero prevalere in un contesto geologico plausibile, come le sorgenti idrotermali sulla terraferma.
Combinando questi ingredienti e sottoponendoli a condizioni che imitano la geologia e la meteorologia della Terra originale, il team ha scoperto che una serie di reazioni ha dato origine a composti chiamati formamidopirimidini.
Si tratta di una scoperta cruciale, poiché questi composti possono trasformarsi in adenosina e guanosina, entrambi componenti del DNA.
È stata anche sintetizzata tutta una serie di molecole correlate.
Il codice genetico
Come è stato sostenuto, “è ancora più sorprendente che tutte le modifiche osservate si verifichino nelle RNA di tutti e tre i domini della vita – Eucarioti (animali e piante), Batteri e Archeaea – e siano quindi componenti essenziali dei sistemi genetici funzionali“.
Sulla base dei risultati ottenuti, i ricercatori ritengono molto probabile che i composti fossero presenti nell’ultimo antenato comune di tutte le forme di vita.
Questo a sua volta, dicono, “(…) suggerisce che questi composti dovevano essere disponibili sulla Terra primordiale quando è iniziata l’evoluzione biologica.
EPiR spiega che il codice genetico è costituito da una sequenza definita di quattro nucleotidi canonici e che la sequenza di queste basi contiene la struttura di tutta la vita sulla terra.
È chiaro che questa sequenza di informazioni da sola non basta a spiegare come un organismo multicellulare possa generare cellule specializzate come i 200 tipi di cellule del corpo umano che conosciamo.
Questo, spiega EPiR, richiede un secondo livello di informazioni che, si è scoperto, si basa principalmente sulla chimica.
Sono noti più di 150 derivati chimici dei nucleotidi di RNA e ce ne sono ancora molti da scoprire.
Per questo motivo EPiR sta studiando le modifiche dell’RNA per decifrarne le funzioni.
Per ulteriori informazioni: CORDIS project website
