MassiveMolecule ha scritto:
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Degli stoici ricercatori dell'MIT, sotto la guida dell'inossidabile David Bartel, hanno preso micropipetta e camice, e hanno costruito OLTRE UN MILIONE DI MILIONI (>1,000,000,000,000) di sequenze casuali di RNA. Quindi hanno preso la frazione di esse che avevano capacità catalitica, e le hanno cominciate a copiare. Copiatura imperfetta, inevitabilmente: e quindi in queste sequenze catalitiche c'erano mutazioni, che potevano farle funzionare meglio, o peggio. In questo modo, sono riusciti a creare RNA in grado di catalizzare la sintesi di altre catene di RNA. Sfortunatamente, per riuscire a copiare loro stesse, queste catene di RNA hanno bisogno di avere in soluzione già altre catene di RNA, troppo lunghe per essersi accumulate spontaneamente. Nonostante ciò, questi esperimenti suggeriscono che l'RNA è in grado di catalizzare la sua stessa replicazione, la prima condizione necessaria per creare vita. Siamo ancora lontani da qualcosa che ricordi anche solo vagamente una cellula moderna, ma abbiamo qualcosa che, con un po' di immaginazione, possiamo chiamare proto-vita.
(continua...)
Ora, facendo per un momento finta che siamo realmente arrivati a RNA in grado di replicarsi da solo, abbiamo ancora un bel pezzo di strada da fare per arrivare a qualcosa che possa essere una protocellula, l'antenato comune di tutte le forme di vita esistenti. Per fare una cellula ci serve qualcosa che stabilisca un confine tra l'ambiente interno e l'ambiente esterno: la membrana cellulare. Nelle cellule moderne la membrana cellulare è composta da un doppio strato di fosfolipidi e altre molecole oleose come il colesterolo, che creano una barriera quasi impenetrabile a molecole grosse: tanto che, le membrane moderne hanno bisogno di tutta una serie di proteine di membrana che funzionino come pompe e cancelli per entrare ed uscire dalla cellula. Ma la nostra proto-vita non sa ancora cosa siano le proteine, e quindi dobbiamo partire da qualcosa di ancora più semplice.
Le membrane primitive erano probabilmente composte da più semplici acidi grassi, molecole più piccole che sono tra i componenti dei fosfolipidi, che hanno la tendenza spontanea a formare vescicole, perché, normalmente, hanno un estremità polare e una apolare, il che significa che hanno un lato preferito da rivolgere in acqua. Queste membrane cominciano come sfere, e poi si allungano in filamenti quando assorbono altri acidi grassi vicini assemblandosi in delle vescicole allungate, stile cannucce.
Le membrane sbarazzine che fagocitano i vicini al microscopio
Ora, queste membrane sono abbastanza penetrabili da far entrare dei nucleotidi, al contrario delle loro controparti moderne. Ma per avere veramente una protocellula, questa deve essere capace di dividersi, mentre questa, invece, si ingrossa continuamente... Ma più diventa lunga e grossa, più diventa fragile, tanto che anche una piccola agitazione meccanica è in grado di sbriciolarle. Ma quando si sbriciola, non tornan ad essere acidi grassi disciolti, ma altre vescicole sferiche come quelle da cui siamo partiti, grossomodo tutte della stessa dimensione. Questo ci suggerisce che le prime protocellule potevano formarsi e duplicarsi senza bisogno di complessi apparati, ma con un piccolo aiuto esterno.
Uno scenario abbastanza accreditato è questo: immaginiamo, da qualche parte sulla terra primordiale, una regione vulcanica. L'attività vulcanica della terra primordiale era enorme, e ciò è un bene, perché il sole ci scaldava molto meno quei quattro miliardi di anni fa, e noi abbiamo bisogno di un gradiente termico. In una pozza d'acqua in questa regione, si forma una corrente convettiva, che non solo muove l'acqua, ma da anche quel quid di energia extra utile a favorire alcune reazioni. Sul lato freddo, un filamento di RNA viene intrappolato in una vescicola. Così protetto, non degrada quando la corrente convettiva lo porta sul lato caldo, ma anzi raccoglie con il suo movimento nucleotidi complementari, diventano un doppio filamento di RNA. Il doppio filamento si lega saldamente, tanto che quando la sacca di lipidi con dentro l'RNA è sul lato freddo della cella convettiva, la protocellula è totalmente stabile, e mangia altri acidi grassi maturando ed aumentando di dimensioni. Una volta tornati sul lato caldo, l'energia extra divide il doppio filamento in due filamenti separati. Se la cellula ha raggiunto dimensioni sufficienti, la corrente stessa la sbriciolerà in tante vescicole sferiche di acidi grassi. In due di quelle vescicole, ci saranno due filamenti di RNA. Nel momento in cui scatta questo ciclo, scatta anche un primo meccanismo evolutivo.
La copiatura dell'RNA non è ancora fedele come quella moderna, e una quantità notevole di varianti viene messa al vaglio della selezione naturale. Le sequenze in grado di piegarsi in modo tale da separarsi più facilmente al caldo, ad esempio, saranno copiate più volte di quelle che fanno una fatica boia a separarsi. Finché, un giorno, una sequenza di RNA diventa in grado di catalizzare la duplicazione di se stessa. Nasce il primo ribosoma, e, vista la definizione che abbiamo dato all'inizio, nasce veramente la vita. L'evoluzione parte ad una velocità impressionante, perché le risorse sono poche, le innovazioni possibili pressoché infinite, e le mutazioni molteplici. Nulla deve essere sprecato: se nell'ambiente ci sono un sacco di aminoacidi, o precursori di aminoacidi, una protocellula in grado di sfruttarli avrebbe un vantaggio sconvolgente. Questo passo, quando le prime protocellulle hanno imparato a usare le proteine, è uno di quelli su cui si concentra di più la ricerca attuale.
Sistemi complessi di catalizzatori RNA creano le prime proteine. Queste sono infinitamente più versatili e le loro materie prime reciclabili e diffusissime. Nel giro di poche centinaia di migliaia di anni, le proteine prendono il controllo. Gli enzimi, catalizzatori su base proteica e non più nucleica, prendono il controllo. Nascono le prime proteine di membrana, che si fa più solida e impenetrabile. Una membrana più impenetrabile, però, significa meno nucleotidi liberi che entrano nella protocellula. L'RNA viene quindi lentamente scartato come depositario del materiale genetico della cellula, ruolo che viene assunto dall'appena inventato DNA, lasciando all'RNA il ruolo di tramite tra DNA e Proteine. Quello che abbiamo ora è sostanzialmente un primitivo procariota, la prima cellula, l'antenato di tutte le forme di vita sulla terra. Il mondo a RNA ha lasciato spazio al mondo a DNA, e la vita come la conosciamo ha inizio. Basta aspettare un mezzo miliardo di anni, e viene inventata la fotosintesi; un altro miliardino e abbiamo i primi eucarioti; E, soltanto un miliardo di anni fa, certi organismi decidono che l'unione fa la forza, e diventano multicellulari.
Da loro a noi, è tutto in discesa.