“Chiamatemi per una riscrittura,” gridavano i giornalisti al telefono quando chiamavano in redazione con informazioni in evoluzione. Ora gli scienziati potrebbero voler urlare la stessa cosa, ma riguardo a come è nato il nostro codice genetico esistente, secondo uno studio pubblicato su PNAS. Questa riscrittura potrebbe cambiare la nostra comprensione di come la vita si sia evoluta sulla Terra dalle sue forme più semplici e di come potrebbe apparire su altri pianeti.
Come Funziona il Codice Genetico
Quel codice è sia ingannevolmente semplice nell’aspetto, ma incredibilmente complicato nella funzione. La sua base è costituita da quattro lettere molecolari che si accoppiano sempre in modi particolari (“codice” è diverso da “sequenza,” che è l’ordine in cui tutte quelle lettere sono disposte). Successivamente, tre set di quelle lettere (chiamati codoni) lavorano insieme per formare uno dei 20 amminoacidi. Questi, a loro volta, creano proteine, che sono elementi costitutivi essenziali della vita. Questo codice ha creato una straordinaria diversità nel corso di milioni di anni. Ma non è stato scritto tutto in una volta, probabilmente è cambiato nel tempo e potrebbe aver lasciato versioni precedenti nella polvere dello sviluppo, secondo lo studio.
Una delle cose più sorprendenti del nuovo sguardo del gruppo al vecchio codice è quanto poco molte delle sue parole siano cambiate nel corso di miliardi di anni. Ciò indica che un processo complicato e lungo ha portato a un codice robusto. “Ci sono cose che sono cambiate così poco in 4 miliardi di anni che possiamo triangolare e capire un po’ com’era la vita 4 miliardi di anni fa,” dice Joanna Masel, autrice senior del documento e professoressa all’Università dell’Arizona. “Mi lascia senza parole.”
Guardando Indietro
Masel ha guidato un team di scienziati nel ripercorrere come e quando nuove parole di amminoacidi sono emerse nel tempo. Hanno scoperto che amminoacidi più piccoli e semplici probabilmente sono venuti per primi, con quelli più grandi e complessi arrivati successivamente. Hanno anche scoperto che gli amminoacidi che si legano ai metalli si sono uniti al libro delle regole prima di quanto si pensasse. E, ipotizzano che il codice genetico esistente possa essere sorto da altri libri delle regole chimiche ora estinti.
Quindi, come è arrivato il team a queste conclusioni? Masel, paradossalmente, ha ideato la tecnica analitica mentre studiava come nuovi geni emergono da DNA apparentemente casuale. Stava essenzialmente guardando avanti. Facendo ciò, continuava a vedere comunanze di amminoacidi, così ha deciso di vedere quanto indietro potevano essere tracciati. La risposta, si scopre, è miliardi di anni. Il suo gruppo ha analizzato le sequenze di amminoacidi presenti nella vita in diversi periodi di tempo, incluso un “ultimo antenato comune universale” (LUCA). LUCA rappresenta una popolazione teorica di organismi che vivevano quattro miliardi di anni fa e da cui è emersa tutta la vita successiva.
Facendo ciò, hanno adottato un approccio innovativo. Studi precedenti guardavano all’insieme completo di amminoacidi che compone ogni proteina. Questo gruppo invece si è affidato a “domini” proteici più brevi. “Se pensi alla proteina come a un’auto, un dominio è come una ruota,” ha detto Sawsan Wehbi, uno studente laureato all’Università dell’Arizona, in un comunicato stampa. “È una parte che può essere utilizzata in molte auto diverse, e le ruote esistono da molto più tempo delle auto.”
Il team ha utilizzato l’analisi statistica per determinare quando ogni amminoacido è probabilmente entrato nel codice genetico. Hanno impiegato l’assunzione che specifici amminoacidi che compaiono più frequentemente nelle sequenze più antiche lo facciano perché sono stati aggiunti al libro delle regole prima, e viceversa. Il team ha infine identificato circa 400 famiglie di sequenze risalenti a LUCA, con circa 100 che probabilmente sono emerse prima di quanto si pensasse.
Sfida alle Assunzioni
Gli autori sostengono che l’attuale assunzione di come il codice si sia evoluto è imperfetta perché è parzialmente basata su esperimenti di laboratorio fuorvianti. Ad esempio, l’esperimento di Urey-Miller del 1952 ha cercato di simulare l’emergere della vita sulla Terra antica. Ha dimostrato che la vita potrebbe sorgere dalla materia non vivente, inclusi gli amminoacidi, attraverso reazioni chimiche. Ma quegli esperimenti non includevano zolfo, anche se l’elemento era abbondante sulla Terra primordiale — un’omissione che Masel definisce “bizzarra,” perché, in retrospettiva, sembra ovvia.