Abbiamo sempre pensato che l’RNA fosse troppo semplice per il lavoro pesante.
Questo presupposto è incrinato. Un nuovo studio suggerisce che l’RNA può costruire strutture massicce e sofisticate. Filamenti. Gabbie. Non si trattava semplicemente di un umile portatore genetico in attesa che le proteine comparissero e salvassero la situazione. L'”ipotesi del mondo dell’RNA” sostiene da tempo che l’RNA ha preceduto il DNA e le proteine, ma la saggezza prevalente diceva che quelle prime molecole potevano gestire solo piccole pieghe basilari. Questa visione potrebbe essere completamente sbagliata.
Il cambiamento è importante perché riscrive la storia delle origini.
Perché la complessità dell’RNA cambia la nostra visione dell’alba della vita
Per decenni il divario è stato evidente. Le proteine utilizzano venti aminoacidi diversi. Ciò dà loro una tavolozza enorme. L’RNA ha solo quattro nucleotidi. La logica era che l’RNA non avesse la varietà necessaria per trasformarsi in qualcosa di complesso. Non poteva costruire strutture. Non potrebbe catalizzare reazioni complesse senza aiuto. Le proteine sono intervenute, hanno preso il sopravvento e hanno bloccato il sistema biologico.
Ma questa logica presuppone che una varietà limitata equivalga a una struttura limitata.
Un recente articolo pubblicato su bioRxiv da Lin Huang dell’Università Sun Yat-Sen sostiene il contrario. Huang e il suo team hanno scoperto che l’RNA può fare cose mai viste prima. La ricerca non è ancora sottoposta a revisione paritaria, ma le immagini della microscopia crioelettronica sono sorprendenti. Mostrano l’assemblaggio dell’RNA in grandi complessi che rivaleggiano con le architetture basate sulle proteine.
Ciò mette direttamente in discussione il presupposto secondo cui solo le proteine possono costruire geometrie elaborate.
“Ciò suggerisce che all’origine dell’RNA il mondo potesse assemblarsi in tutti i tipi di forme”, ha detto Huang a WordsSideKick.com.
Quali meccanismi consentono all’RNA di costruire grandi strutture
Il segreto non sono più ingredienti. È il modo in cui i pezzi si uniscono.
I ricercatori si sono concentrati sul “baciare gli anelli dello stelo”. Immagina un laccio di scarpe legato ad anello. Se un altro anello del laccio preme contro di esso, si baciano. Restate uniti. Collegamento. Il team ha setacciato le sequenze di RNA e ha trovato famiglie di batteriofagi, virus che infettano i batteri, che utilizzavano questo esatto meccanismo.
Ecco cosa è successo quando l’hanno testato in laboratorio:
- Hanno purificato le molecole di RNA.
- Li lasciano riunire in un piatto.
- I fili corti (meno di 200 unità ciascuno) sono scattati in posizione.
Il risultato è stato immediato e robusto.
Alcuni formavano filamenti che assomigliavano molto al citoscheletro delle cellule moderne. Il citoscheletro muove le cose. Mantiene le cellule in forma. Se il primo RNA potesse farlo, la vita avrebbe potuto essere strutturale molto presto.
Altri formavano gabbie icosaedriche. Pensa a un pallone da calcio. Venti triangoli che formano una sfera. I moderni herpesvirus utilizzano gabbie proteiche (capsidi) per nascondere il loro DNA. L’antico RNA potrebbe aver costruito le proprie scatole delle dimensioni di un virus? È possibile. La geometria è verificata.
Dove si trovano queste strutture di RNA in natura
Ecco il problema. Le strutture formate in un piatto. Non si formano necessariamente all’interno dei batteri che ospitano i virus.
Il team di Huang non ha ancora visto ciò accadere in vivo. All’interno di una cellula reale, le proteine ovunque potrebbero interrompere questi collegamenti dell’RNA. O forse le proteine li aiutano? Non lo sappiamo. L’ambiente del laboratorio è pulito. Le cellule sono caotiche.
Anna Medvegy, una biologa evoluzionista non coinvolta nello studio, ha sollevato una preoccupazione diversa. Non è solo una questione di chimica. Riguarda l’ambiente.
“Sono assolutamente convinto che i parametri ambientali siano una Domanda”, ha scritto Medvegy. “Queste strutture possono formarsi nell’ambiente in cui esisteva l’ipotetico mondo a RNA?”
Se l’alba della Terra significasse calore bollente o pH basso, questi anelli di bacio sopravviverebbero? Forse. Ma se cucini l’RNA, va in pezzi. Ricreare quelle condizioni prebiotiche per testare l’integrità strutturale è il prossimo ostacolo.
I filamenti corti di RNA si rompono facilmente. Questo è un grosso problema per la longevità. Tuttavia, il fatto che pezzi brevi abbiano costruito grandi cose è promettente. Le lunghe catene si spezzano. Anche quelli corti scattano. Ma se quelli bassi si collegassero a reti o gabbie stabili, avrebbero potuto sopportare il caos della Terra primordiale meglio di quanto pensassimo.
L’RNA ha effettivamente fatto questo quattro miliardi di anni fa?
Non possiamo tornare indietro per controllare.
Abbiamo solo queste bellissime e fragili gabbie posizionate nelle piastre di Petri. Sono prova di capacità, non di storia. Ma la capacità conta. Vuol dire che gli strumenti c’erano. I progetti esistono nei virus che vediamo oggi. Forse all’inizio la vita non è stata così lenta e goffa come immaginavamo. Forse stava costruendo scheletri e scudi fin dal primo giorno.
O forse le condizioni erano semplicemente troppo calde.
Chi lo sa? Il laboratorio dice di sì. La terra dice aspetta e vedrai.
