Nelle cellule degli esseri viventi le proteine svolgono vari compiti, tra cui catalizzare le reazioni chimiche, e le istruzioni per farlo sono conservate nelle molecole a due filamenti del dna. L’Rna è un composto chimico simile al dna ma di solito esiste sotto forma di filamenti singoli.

Non è altrettanto abile a conservare le informazioni perché è meno stabile, però sa fare una cosa che al dna non riesce: ripiegarsi su se stesso per formare enzimi simili a proteine in grado di catalizzare le reazioni chimiche. Essendo capace sia di stoccare le informazioni sia di fungere da catalizzatore, negli anni sessanta si ipotizzò che forse la vita era cominciata proprio con molecole di Rna in grado di favorire la propria formazione.

Trovare queste molecole, però, si è rivelato molto difficile. I ricercatori pensavano che le molecole di Rna autoreplicante fossero relativamente grandi e complesse, ma sembra che per le molecole grandi dispiegarsi per replicarsi sia molto arduo.

Per di più, mentre è stato dimostrato che nelle giuste condizioni molecole di Rna relativamente corte possono formarsi spontaneamente, è molto improbabile che lo stesso valga per quelle di maggiori dimensioni. “Perciò abbiamo pensato che forse ci sbagliavamo, e che qualcosa di semplice e piccolo poteva svolgere questo processo”, spiega Holliger. “Così ci siamo messi a cercare e ne abbiamo trovata una”. Le molecole di Rna sono costituite da elementi chiamati nucleotidi. Il team è partito generando mille miliardi di sequenze casuali lunghe venti, trenta o quaranta nucleotidi per poi sceglierne tre capaci di effettuare reazioni, come unire i nucleotidi. Le tre combinazioni sono state collegate e sottoposte a diversi cicli di evoluzione, cambiando in modo casuale parti della sequenza e selezionando le varianti che davano i risultati migliori.

La molecola così ottenuta, detta Qt45, è lunga solo 45 nucleotidi. In acqua alcalina appena sopra il punto di congelamento è in grado di usare l’Rna come modello per creare filamenti complementari unendo brevi sequenze di due o tre nucleotidi, compresa una complementare alla propria. “Per ora è un processo lento e poco produttivo, ma questo non ci sorprende”, dice Holliger.

La molecola Qt45 è anche in grado di fare più copie di se stessa partendo dai filamenti complementari. “Per la prima volta siamo di fronte a un pezzo di Rna che replica se stesso e il suo filamento codificante, le due reazioni alla base dell’autoreplicazione”, spiega. Finora, però, il team non è riuscito a ottenere entrambe le reazioni nello stesso recipiente, per cui continuerà a sviluppare la molecola e cercherà di farlo in cicli di gelo-disgelo per vedere se le due reazioni si verificano insieme. “L’aspetto più elettrizzante è che quando il sistema comincia ad autoreplicarsi dovrebbe ottimizzarsi da solo”, spiega Holliger. A causa dei frequenti errori di copiatura il processo dovrebbe produrre molte variazioni, alcune delle quali funzionano meglio e quindi continuano a riprodursi.

Sulla Terra primordiale molecole simili a Qt45 potrebbero essere state capaci di autoreplicarsi in un ambiente paragonabile a quello dell’attuale Islanda, spiega Holliger, dove la compresenza di ghiaccio e di attività geotermica favorisce i cicli di gelo-disgelo e crea diversi gradienti di pH.

Per isolare gli elementi chiave è necessaria una qualche forma di separazione, ma secondo il ricercatore questo può succedere in diversi modi, dalle pozze di acqua di fusione nel ghiaccio alla formazione spontanea di vescicole simili a cellule a partire dagli acidi grassi. ◆ sdf