Il mondo a rna

[peppe]

Abbiamo visto, discussioni fà, come la cellula attuale abbia un complesso macchinario per crescere e riprodursi, il quale viene spiegato dal cosiddetto dogma della biologia. Riassumendo, ci sono tre tipi di protagonisti, dna, rna e proteine, che, grazie alla loro interazione e coordinazione delle loro funzioni, permettono la sopravvivenza della cellula (i dettagli si trovano nell'apposita discussione).

Questo macchinario è già piuttosto complesso ma, per quello che si sa, era già presente sin da gli inizi della vita o poco tempo dopo (milioni di anni?).
La sua complessità ha fatto ipotizzare, infatti, che potesse esserci stato un macchinario più semplice per far sopravvivere la cellula e, solo dopo, questo si sarebbe evoluto nel macchinario del dogma della biologia attuale.

Da qui nasce l'ipotesi del mondo a rna che prevede che, all'inizio, ci fosse solo rna a fare "il lavoro sporco", da una parte quello di codice genetico e dall'altra il ruolo di proteine, o meglio enzimi, predisposte alla replicazione della cellula.

Questa ipotesi nasce per la stretta interdipendenza tra dna e proteine. Se è vero che il dna serve per costruire le proteine, anche le proteine servono per costruire il dna. Questa è la classica domanda: chi viene prima? L’uovo o la gallina?
La questione però potrebbe essere più semplice perché l’rna potrebbe, come detto prima, aver ricoperto entrambi i ruoli all’inizio. L’rna potevano agire da enzimi nelle reazioni implicate nella loro stessa formazione. Quindi l’rna sembra poter essere stato il primo gene ed enzima che ha permesso a questa molecola di autoreplicarsi.

Tutto sarebbe iniziato con la formazione casuale di una molecola di rna capace di creare copie di se stessa identiche. Probabilmente questa replicazione non era perfetta e poteva incorrere ad errori. Il risultato fu la formazione di varianti di rna, alcune delle quali avrebbero potuto essere in grado di replicarsi meglio. In sostanza, si pensa, ci fu una sorta di evoluzione del rna.

Le varie tipologie di rna autoreplicanti entrarono in competizione per i nucleotidi , i mattoni di base dell’rna, per poter costruire copie di loro stesse. Chi riusciva ad accaparrarseli con maggior efficienza prevaleva sulle altre. La pena fu l’eliminazione delle molecole con minore efficienza.
Queste nuove molecole di rna avrebbero avuto la capacità di costruire piccole proteine, che inizialmente rinforzarono la capacità di replicarsi del rna poiché assunsero un ruolo nella costruzione del materiale genetico.

Questo produsse un sistema sempre più efficiente. Infine a questo sistema si affiancò il dna producendo una divisione di ruoli fondamentale: dna, che conserva l’informazione genetica, rna, che poterono concentrarsi meglio nella trasmettere l’informazione alle proteine che divennero ottimi enzimi o svolgenti altri ruoli fondamentali per la crescità e sopravvivenza della cellula.

Questo è quello che potrebbe essere successo. Quest’ipotesi, secondo me, è rinforzata dal fatto che il sistema di formazione del macchinario necessario alla sopravvivenza della cellula descritto dal mondo a rna è piuttosto semplice. Si sa che si va sempre dal semplice al complesso nella storia della vita. Perciò…..
Magari le cose sono andate ancora più diversamente…aspettiamo ulteriori prove.

Bisogna capire se l’rna è abbastanza facile da montare senza il supporto delle proteine per rendere più probabile la sua formazione. Mi fermo qui con questo argomento, altrimenti umanizziamo troppo la ricerca di vita altrove. Potrebbero esserci, infatti, molecole simili capaci di autoreplicazione diverse dalle nostre.

[Danilo]

Ottimo Peppe, grazie per l'articolo!
Mi sorge spontaneo un dubbio: noi quando ci riferiamo a selezione naturale, pensiamo a esseri viventi che hanno come comune denominatore il fatto di essere macchine biologiche, il cui funzionamento si fonda sul dogma centrale della biologia.
L'ipotesi di un'evoluzione del macchinario biologico stesso mi sembra, quantomeno, unica nella storia dell'evoluzione sulla Terra. Infatti noi pensiamo a mutazioni genetiche generazione dopo migliaia di generazioni ad una molecola della vita che venga sostituita da una più efficiente. Questo è fondamentale: l'evoluzione consiste in mutazioni del DNA che non replica perfettamente sé stesso, giusto? Qui stiamo parlando di una molecola della vita che sostituisce un'altra, la quale si occupa dell'intermediazione delle informazioni necessarie.
Sicuramente questa del mondo a RNA è un'ipotesi stuzzicante e hai ragione, secondo me, quando dici che "Questo macchinario è già piuttosto complesso ma, per quello che si sa, era già presente sin da gli inizi della vita o poco tempo dopo (milioni di anni?).
La sua complessità ha fatto ipotizzare, infatti, che potesse esserci stato un macchinario più semplice per far sopravvivere la cellula e, solo dopo, questo si sarebbe evoluto nel macchinario del dogma della biologia attuale."

E' quello che ho sempre pensato..una macchina del genere nata in un brodo di nucleotidi, davvero difficile da immaginare... quindi l'ipotesi di una macchina più semplice, nelle fasi iniziali , non è affatto una sciocchezza!

[peppe]

Ottimo Peppe, grazie per l'articolo!
Mi sorge spontaneo un dubbio: noi quando ci riferiamo a selezione naturale, pensiamo a esseri viventi che hanno come comune denominatore il fatto di essere macchine biologiche, il cui funzionamento si fonda sul dogma centrale della biologia.
L'ipotesi di un'evoluzione del macchinario biologico stesso mi sembra, quantomeno, unica nella storia dell'evoluzione sulla Terra. Infatti noi pensiamo a mutazioni genetiche generazione dopo migliaia di generazioni ad una molecola della vita che venga sostituita da una più efficiente. Questo è fondamentale: l'evoluzione consiste in mutazioni del DNA che non replica perfettamente sé stesso, giusto? Qui stiamo parlando di una molecola della vita che sostituisce un'altra, la quale si occupa dell'intermediazione delle informazioni necessarie.
Sicuramente questa del mondo a RNA è un'ipotesi stuzzicante e hai ragione, secondo me, quando dici che "Questo macchinario è già piuttosto complesso ma, per quello che si sa, era già presente sin da gli inizi della vita o poco tempo dopo (milioni di anni?).
La sua complessità ha fatto ipotizzare, infatti, che potesse esserci stato un macchinario più semplice per far sopravvivere la cellula e, solo dopo, questo si sarebbe evoluto nel macchinario del dogma della biologia attuale."

E' quello che ho sempre pensato..una macchina del genere nata in un brodo di nucleotidi, davvero difficile da immaginare... quindi l'ipotesi di una macchina più semplice, nelle fasi iniziali , non è affatto una sciocchezza!

considera che le mutazioni per una cellula semplice, come può essere quella batterica, sono facili ad avvenire. i batteri, per esempio, si replicano ogni 20 minuti. pensa quante generazioni passano nei milioni di anni e quindi quante possibili mutazioni possono avvenire in questo tempo.
poi si parla di mutazioni come qualcosa di negativo ma a volte le mutazioni portano anche vantaggi che portano a loro volta a far evolvere le specie

Aggiungerei che le cellule attuali hanno sistemi difensivi per difendersi dalle mutazioni ma anche questi non sono perfetti e ogni tanto qualcosa scappa. si pensa che ai primordi sistemi difensivi non ce ne fossero e le mutazioni potevano avvenire più facilmente.

Come nel caso dell'evoluzione, quando uno strumento funziona meglio finisce per prevalere a discapito di un altro. cosi sarebbe successo anche per quanto riguarda l'evoluzione dell rna. qui però si parla di evoluzione chimica.