Nonostante la straordinaria diversità, quasi ogni forma di vita, dai batteri alle balene blu, condivide lo stesso codice genetico. Come e quando è nato questo codice è stato oggetto di molte controversie scientifiche.
Adottando un approccio nuovo a un vecchio problema, Sawsan Wehbi, uno studente di dottorato nel programma interdisciplinare di specializzazione in genetica presso l’Università dell’Arizona, ha scoperto prove evidenti che la versione da manuale di come si è evoluto il codice genetico universale necessita di una revisione. Wehbi è il primo autore di uno studio pubblicato sulla rivista PNAS suggerendo l’ordine con cui gli amminoacidi – gli elementi costitutivi del codice –
sono stati reclutati è in contrasto con quello che è ampiamente considerato il “consenso” dell’evoluzione del codice genetico.
“Il codice genetico è questa cosa sorprendente in cui una stringa di DNA o RNA contenente sequenze di quattro nucleotidi viene tradotta in sequenze proteiche utilizzando 20 diversi aminoacidi”, ha affermato Joanna Masel, autrice senior dello studio e professoressa di ecologia e biologia evoluzionistica presso l’Università di Los Angeles. U of A. “È un processo incredibilmente complicato e il nostro codice è sorprendentemente buono. È quasi ottimale per un sacco di cose e deve essersi evoluto per fasi.”
Lo studio ha rivelato che i primi anni di vita preferivano molecole di amminoacidi più piccole rispetto a quelle più grandi e complesse, che venivano aggiunte in seguito, mentre gli amminoacidi che si legano ai metalli si univano molto prima di quanto si pensasse in precedenza. Alla fine, il team ha scoperto che il codice genetico odierno probabilmente è venuto dopo altri codici che da allora si sono estinti.
Gli autori sostengono che l’attuale comprensione di come si è evoluto il codice è errata perché si basa su esperimenti di laboratorio fuorvianti piuttosto che su prove evolutive. Ad esempio, uno dei capisaldi della visione convenzionale dell’evoluzione del codice genetico si basa sul famoso esperimento Urey-Miller del 1952, che tentò di simulare le condizioni sulla Terra primordiale che probabilmente furono testimoni dell’origine della vita.
Sebbene utile nel dimostrare che la materia non vivente potrebbe dare origine agli elementi costitutivi della vita, compresi gli amminoacidi, attraverso semplici reazioni chimiche, le implicazioni dell’esperimento sono state messe in discussione. Ad esempio, non ha prodotto alcun amminoacido contenente zolfo, nonostante l’elemento fosse abbondante sulla Terra primordiale. Di conseguenza, si ritiene che gli amminoacidi solforici siano entrati a far parte del codice molto più tardi. Tuttavia, il risultato non sorprende, considerando che lo zolfo non era presente negli ingredienti dell’esperimento.
Secondo il coautore Dante Lauretta, professore ordinario di scienze planetarie e cosmochimica presso l’U of A Lunar and Planetary Laboratory, la natura ricca di zolfo dei primi anni di vita offre spunti per l’astrobiologia, in particolare per comprendere la potenziale abitabilità e le biofirme degli ambienti extraterrestri.
“Su mondi come Marte, Encelado ed Europa, dove i composti dello zolfo sono prevalenti, questo potrebbe informare la nostra ricerca della vita evidenziando cicli biogeochimici o metabolici microbici analoghi”, ha affermato. “Tali intuizioni potrebbero perfezionare ciò che cerchiamo nelle biofirme, aiutando l’individuazione di forme di vita che prosperano in sostanze chimiche ricche di zolfo o analoghe oltre la Terra.”
Il team ha utilizzato un nuovo metodo per analizzare sequenze di amminoacidi lungo l’albero della vita, fino all’ultimo antenato comune universale, o LUCA, un’ipotizzata popolazione di organismi vissuta circa 4 miliardi di anni fa e che rappresenta l’antenato condiviso di tutti vita sulla Terra oggi. A differenza degli studi precedenti, che utilizzavano sequenze proteiche a lunghezza intera, Wehbi e il suo gruppo si sono concentrati sui domini proteici, tratti più brevi di aminoacidi.
“Se pensi che la proteina sia un’auto, un dominio è come una ruota”, ha detto Wehbi. “È una parte che può essere utilizzata in molte auto diverse e le ruote esistono da molto più tempo delle automobili.”
Per capire quando probabilmente un amminoacido specifico è stato reclutato nel codice genetico, i ricercatori hanno utilizzato strumenti di analisi statistica dei dati per confrontare l’arricchimento di ogni singolo amminoacido in sequenze proteiche risalenti a LUCA e anche più indietro nel tempo. Un amminoacido che compare preferenzialmente nelle sequenze antiche è stato probabilmente incorporato nella fase iniziale. Al contrario, le sequenze di LUCA sono esaurite per gli amminoacidi che sono stati reclutati successivamente ma che sono diventati disponibili nel momento in cui sono emerse sequenze proteiche meno antiche.
Il team ha identificato più di 400 famiglie di sequenze risalenti a LUCA. Più di 100 di loro hanno avuto origine anche prima e si erano già diversificati prima di LUCA. Si è scoperto che questi contenevano più amminoacidi con strutture ad anello aromatico, come triptofano e tirosina, nonostante questi amminoacidi fossero aggiunti tardi al nostro codice.
“Questo fornisce indizi su altri codici genetici che sono venuti prima del nostro e che da allora sono scomparsi nell’abisso del tempo geologico”, ha detto Masel. “Sembra che nei primi anni di vita gli piacessero gli anelli.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
