Le origini della vita restano un mistero, ma un team di ORIGINS a Monaco ha scoperto un meccanismo che potrebbe aver stabilizzato le prime molecole di RNA nella zuppa primordiale.
Combinando due filamenti di RNA, i ricercatori hanno aumentato significativamente la loro stabilità e durata di vita, il che potrebbe essere stato cruciale per lo sviluppo della stessa sulla Terra.
Nuovi approfondimenti sulle origini della vita
Le origini della vita continuano a essere un profondo mistero. Come si sono formate le molecole complesse e come sono rimaste stabili per lunghi periodi senza rompersi?
Un team di ORIGINS, un Cluster of Excellence con sede a Monaco, ha scoperto un meccanismo che potrebbe aver permesso alle prime molecole di RNA di stabilizzarsi nella zuppa primordiale. Essi hanno scoperto che quando due filamenti di RNA si combinano, la loro stabilità e durata di vita aumentano in modo significativo.
Con ogni probabilità, la vita sulla Terra ha avuto inizio nell’acqua, forse in una pozza di marea che era separata dall’acqua del mare durante la bassa marea ma inondata dalle onde durante l’alta marea. Nel corso di miliardi di anni, molecole complesse come DNA, RNA e proteine si sono formate in questo ambiente prima che, alla fine, emergessero le prime cellule. Finora, tuttavia, nessuno è stato in grado di spiegare esattamente come questo sia accaduto.
Job Boekhoven, Professore di chimica supramolecolare presso la Technical University of Munich (TUM), ha dichiarato: “Sappiamo quali molecole esistevano sulla Terra primordiale. La domanda è: possiamo usare questo per replicare le origini della vita in laboratorio? L’RNA è una molecola affascinante, può immagazzinare informazioni e anche catalizzare reazioni biochimiche”.
Gli scienziati ritengono quindi che l’RNA debba essere stata la prima di tutte le molecole complesse a formarsi.
Il problema, tuttavia, è che le molecole di RNA attive sono composte da centinaia o addirittura migliaia di basi e sono molto instabili. Quando vengono immerse in acqua, le catene di RNA si scompongono rapidamente nelle loro parti costituenti, un processo noto come idrolisi. Quindi, come avrebbe potuto l’RNA sopravvivere nella zuppa primordiale Come si sono formati i doppi filamenti nella zuppa primordiale?
Un passo avanti verso il mistero dell’origine della vita
Nei test di laboratorio, i ricercatori di TUM e LMU hanno utilizzato un sistema modello di basi di RNA che si uniscono più facilmente rispetto alle basi naturali presenti nelle nostre cellule oggi. Il team ha aggiunto queste basi di RNA a rapida unione in una soluzione acquosa, ha fornito una fonte di energia ed esaminato la lunghezza delle molecole di RNA che si sono formate. Le loro scoperte sono state sconfortanti, poiché i filamenti risultanti fino a cinque coppie di basi sono sopravvissuti solo per pochi minuti.
I risultati sono stati diversi quando i ricercatori hanno iniziato ad aggiungere brevi filamenti di RNA preformato. Le basi complementari libere si sono unite rapidamente a questo RNA in un processo chiamato ibridazione. Si sono formati doppi filamenti di tre o cinque coppie di basi di lunghezza che sono rimasti stabili per diverse ore.
Boekhoven ha spiegato: “La parte entusiasmante è che i doppi filamenti portano al ripiegamento dell’RNA, che può rendere lo stesso cataliticamente attivo”.
L’RNA a doppio filamento ha quindi due vantaggi: ha una durata di vita estesa nella zuppa primordiale e funge da base per l’RNA cataliticamente attivo.
Ma come avrebbe potuto formarsi un doppio filamento nella zuppa primordiale?
Boekhoven ha affermato: “Stiamo attualmente esplorando se è possibile per gli RNA formare il proprio filamento complementare. È concepibile che una molecola composta da tre basi si unisca a una molecola composta da tre basi complementari, il cui prodotto sarebbe un doppio filamento stabile. Grazie alla sua durata di vita prolungata, altre basi potrebbero unirsi a esso e il filamento crescerebbe”.
L’RNA a doppio filamento: la chiave per protocellule stabili e l’origine della vita
Un’altra caratteristica dell’RNA a doppio filamento potrebbe aver contribuito a determinare l’origine della vita. Innanzitutto è importante notare che le molecole di RNA possono anche formare protocellule. Queste sono minuscole goccioline con un interno completamente separato dal mondo esterno. Tuttavia, queste non hanno una membrana cellulare stabile e quindi si fondono facilmente con altre protocellule, il che fa sì che il loro contenuto si mescoli.
Questo non favorisce l’evoluzione perché impedisce alle singole protocellule di sviluppare un’identità unica. Tuttavia, se i confini delle stesse sono composti da DNA a doppio filamento, le cellule diventano più stabili e la fusione viene inibita.
In futuro, Job Boekhoven spera di migliorare ulteriormente la comprensione della formazione e della stabilizzazione delle prime molecole di RNA.
Egli ha concluso: “Alcune persone considerano questa ricerca una specie di hobby. Durante la pandemia di Covid-19, però, tutti hanno visto quanto importanti possano essere le molecole di RNA, anche per i vaccini. Quindi, mentre la nostra ricerca si sforza di rispondere a una delle domande più antiche della scienza, non è tutto: stiamo anche generando conoscenze sull’RNA che potrebbero essere utili a molte persone oggi”.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Chemistry.
