La vita è emersa nella “zuppa primordiale” tramite DNA o RNA?

Una ricerca, condotta da scienziati del Laboratory of Molecular Biology (LMB) del Medical Research Council (LMB), a Cambridge, mostra per la prima volta come alcuni dei mattoni del DNA e dell’RNA potrebbero essersi formati spontaneamente e coesistere nella “zuppa primordiale” che ha dato il via alla vita. Il lavoro mette quindi in discussione “l’ipotesi del mondo a RNA“, nata negli anni ’60 e che ha ottenuto ampia accettazione.

Oggi, tutti gli organismi viventi conosciuti usano le stesse molecole genetiche – chiamate acidi nucleici – per immagazzinare informazioni. Esistono due tipi di acidi nucleici: DNA e RNA. Il primo codifica le istruzioni nei geni. I geni vengono trasformati in messaggi usando l’RNA, che contiene le istruzioni per produrre proteine. Le proteine, a loro volta, possono creare strutture e agire come macchine molecolari.
Nell’ipotesi sino ad ora più accreditata, la vita è cominciata con le molecole di RNA, che possono sia memorizzare le istruzioni, sia agire come una macchina modesta che consente loro di auto-replicarsi. La teoria propone che attraverso l’evoluzione, la vita nel mondo dell’RNA abbia lasciato il posto all’era del DNA e delle proteine, perché il DNA è più stabile e durevole.
In questo studio pubblicato su Nature, i ricercatori hanno simulato in laboratorio le condizioni su una Terra rocciosa primordiale con stagni poco profondi. In questa ricreazione della geochimica della Terra antica, gli intermedi nella sintesi di due dei mattoni dell’RNA sono stati simultaneamente convertiti in due dei mattoni del DNA.
È di fatto la prima dimostrazione che quantità ragionevoli di un alfabeto genetico composto da quattro elementi costitutivi, due per l’RNA e due per il DNA – potenzialmente sufficienti per codificare la prima forma di vita molto meno complessa della vita di oggi – potrebbero essere disponibili su una terra primordiale.

Il professor John Sutherland del MRC Laboratory of Molecular Biology, che ha guidato il lavoro, afferma: “L’ipotesi più accreditata suggerisce che la vita sia cominciata con l’RNA, prima che si verificasse un’acquisizione genetica che coinvolgesse macchinari biosintetici primitivi e selezione naturale per produrre DNA, ma il  nostro lavoro suggerisce che in condizioni coerenti con stagni e rivoli primordiali poco profondi esisteva un sistema genetico misto con RNA ed elementi costitutivi di DNA coesistenti agli albori della vita. Questo soddisfa ciò che molte persone pensano, ossia un presupposto chiave per l’emergenza spontanea di vita sulla Terra.“

Gli esperimenti del team per simulare la geochimica terrestre precoce hanno mostrato che quattro dei mattoni di DNA e RNA possono derivare dagli stessi reagenti e condizioni. Hanno prodotto citidina e uridina, due dei mattoni dell’RNA e desossiadenosina, del DNA. La deossiadenosina è stata in parte convertita in desossinossina, che può assumere il ruolo di un altro blocco di costruzione.

E’ possibile che questi quattro elementi possano essere coesistiti prima che la vita si evolvesse e fossero gli inizi di un primitivo alfabeto genetico. Il professor Sutherland aggiunge: “Gli acidi nucleici sono chiaramente correlati e questo lavoro suggerisce che entrambi derivino da un antenato ibrido, piuttosto che uno precedente all’altro. Poiché le informazioni genetiche fluiscono sempre dagli acidi nucleici alle proteine, e mai al contrario – un principio chiamato “dogma centrale” della biologia molecolare di Francis Crick – ora dobbiamo scoprire come le informazioni che possono essere immagazzinate e fornite da questi acidi nucleici avrebbero potuto essere usati per la prima volta per produrre proteine”.

Comprendere le origini chimiche della vita è un aspetto fondamentale della scienza naturale e può informare la progettazione della futura biologia sintetica. Questo studio può rivelare affascinanti intuizioni su come possano essere emersi gli inizi della vita e dimostra l’importanza di sostenere la ricerca. Le scoperte nelle scienze della vita potrebbero consentire interessanti strategie future per la biologia artificiale.