I ricercatori hanno scoperto una molecola di RNA, denominata QT45, che esegue quasi tutti i passaggi necessari per l’autoreplicazione, un processo cruciale nella teoria principale su come ha avuto inizio la vita. Questa svolta fornisce una forte prova a sostegno dell’ipotesi del “mondo dell’RNA”, che presuppone che l’RNA, e non il DNA, fosse il materiale genetico primario nei primi anni di vita. La scoperta è significativa perché dimostra che una molecola relativamente semplice può catalizzare le reazioni necessarie per copiarsi, anche se non simultaneamente negli esperimenti attuali.
L’ipotesi del mondo a RNA e la sfida dell’auto-replicazione
Per decenni gli scienziati hanno teorizzato che la vita abbia avuto origine da molecole di RNA capaci di autoreplicarsi. L’RNA, a differenza del DNA, può immagazzinare informazioni genetiche e agire come un enzima, catalizzando le reazioni chimiche. Questa duplice funzione lo rende un ottimo candidato per le prime forme di vita. Tuttavia, trovare una molecola di RNA che si autoreplichi in modo affidabile è stato un grosso ostacolo. I tentativi precedenti richiedevano strutture di RNA grandi e complesse che difficilmente si sarebbero formate spontaneamente sulla Terra primordiale.
QT45: una svolta nella semplicità
Il gruppo di ricerca, guidato da Philipp Holliger presso il Laboratorio di Biologia Molecolare dell’MRC, ha aggirato questa complessità cercando sequenze di RNA più piccole e più semplici. Partendo da un trilione di sequenze casuali di 20-40 nucleotidi, ne hanno identificati tre che potrebbero collegare insieme i nucleotidi. Attraverso ripetuti cicli di mutazione e selezione, li hanno evoluti in una molecola di 45 nucleotidi (QT45) che ora può catalizzare la creazione di filamenti di RNA complementari, comprese sequenze che rispecchiano il proprio.
Risultati principali:
- QT45 può assemblare brevi catene di nucleotidi, copiando efficacemente i modelli di RNA.
- La molecola può riprodurre se stessa a partire da questi filamenti complementari.
- Sebbene la completa auto-replicazione (entrambe le reazioni avvengano simultaneamente) non è stata ancora raggiunta, è a portata di mano.
Perché è importante: condizioni sulla Terra primordiale
Le condizioni necessarie affinché il QT45 funzioni – acqua alcalina appena sopra lo zero – ricordano da vicino gli ambienti che esistevano sulla Terra primordiale, come le regioni simili all’Islanda con attività idrotermale e cicli di gelo-disgelo. Questi cicli avrebbero fornito l’energia necessaria per guidare le reazioni, mentre sacche di acqua di fusione o vescicole di acidi grassi avrebbero potuto contenere i componenti necessari.
La scoperta del QT45 non riguarda solo la replicazione dell’RNA in laboratorio; rivela come un sistema auto-ottimizzante avrebbe potuto evolversi naturalmente. Poiché il processo introduce errori, alcune variazioni inevitabilmente funzioneranno meglio, portando alla replicazione esponenziale dei filamenti di maggior successo.
“La cosa più interessante è che, una volta che il sistema inizia ad auto-replicarsi, dovrebbe auto-ottimizzarsi”, afferma Holliger.
Passi futuri e convalida da parte degli esperti
Il team prevede di evolvere ulteriormente QT45 ed esplorare le condizioni che consentono la replicazione simultanea. Gli esperti concordano che si tratta di un progresso significativo. Sabine Müller dell’Università di Greifswald nota che i risultati sono “eccezionali”, mentre Zachary Adam dell’Università del Wisconsin-Madison sottolinea l’improbabilità di trovare QT45 in un numero “inimmaginabilmente grande” di possibili sequenze.
La scoperta del QT45 segna un momento cruciale nella comprensione delle origini della vita, dimostrando che l’autoreplicazione tramite RNA non è solo teorica ma chiaramente realizzabile con strutture molecolari relativamente semplici.
