Origini del “mondo a RNA”: adesso dubbi sulla ricostruzione primordiale
La ricostruzione della storia dell’evoluzione delle proteine che formano il ribosoma e l’RNA ribosomiale solleva dei dubbi sulla correttezza dell’ipotesi secondo cui le prime fasi di evoluzione molecolare avrebbero riguardato l’RNA e non le proteine e il DNA, che sarebbero emersi solo in seguito. La nuova ricerca solleva però a sua volta perplessità e obiezioni .
L’ipotesi del “mondo a RNA” – avanzata per la prima volta nel 1986 in un articolo sulla rivista “Nature” da Walter Gilbert, premio Nobel per la chimica nel 1980 per i suoi contributi alle tecniche di sequenziamento degli acidi nucleici – sostiene che le prime fasi di evoluzione molecolare abbiano riguardato l’RNA e non le proteine e il DNA, che sarebbero emersi solo in seguito.
Pur discussa, l’ipotesi continua a tenere banco e a essere una delle teorie più accreditate sulle prime fasi della vita. Ora però a contrastarla arriva un articolo pubblicato sulla rivista ion line “PLoS ONE” che ne contesta la validità sulla base di uno studio che ha cercato di ricotruire l’albero geneaologico delle proteine.
“Sono convinto che l’ipotesi del mondo a RNA non sia corretta”, dice Gustavo Caetano-Anollés, dell’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign, che ha condotto lo studio con Ajith Harish. “Quel mondo degli acidi nucleici non avrebbe potuto esistere se non legato alle proteine.”
Secondo Caetano-Anollés i sostenitori dell’ipotesi del mondo a RNA fanno delle ipotesi di base sulle origini evolutive del ribosoma prive di un adeguato supporto scientifico, e in particolare presuppongono che la parte del ribosoma che è responsabile della sintesi proteica, il sito attivo del centro della peptidil transferasi (PTC), sia la più antica. Considerato che il ribosoma è una “macchina ribonucleoproteica”, osserva l’autore, un complesso che può comprendere anche 80 proteine che interagicono con più molecole di RNA, è ragionevole pensare che questo assemblaggio sia il risultato di un lungo e complesso processo di graduale coevoluzione.
Caetano-Anollés e Harish hanno attentamente esaminato a livello molecolare numerosi componenti dei ribosomi e degli RNA ribosomiali, nel tentativo di ricavare dalla loro struttura quante più informazioni possibili relative alla storia evolutiva degli RNA ribosomiali, dei quali hanno anche analizzanto le proprietà termodinamiche, e delle proteine dell’organello.
Generati in modo indipendente, gli “alberi genealogici” delle proteine ribosomiali e dell’RNA ribosomiale mostrano – osservano gli autori – “una notevole congruenza”: le proteine che circondano il PTC, per esempio, sono altrettanto antiche degli RNA ribosomiale che formano quel sito. La linea temporale ottenuta indicherebbe che il PTC sia apparso molto dopo altre regioni del complesso proteina-RNA, e questo deporrebbe a favore dell’idea che le proteine fossero in circolazione prima che gli RNA ribosomiali venissero reclutati per contribuire a produrle, suggerendo peraltro anche che gli RNA ribosomiali potessero essere impegnati in qualche altro compito prima di diventare un cardine della sintesi proteica.
“Questo è il punto cruciale del puzzle,” Caetano-Anollés detto. “Se la costruzione evolutiva di proteine ribosomiali e RNA e le interazioni tra di essi si è realizzata gradualmente, passo-passo, l’origine del ribosoma non può essere il prodotto di un mondo a RNA. Piuttosto, deve essere il prodotto di un mondo a ribonucleoproteina, un antico mondo che ricorda il nostro. Sembra che gli elementi di base del macchinario della cellula siano stati sempre gli stessi dall’inizio della vita fino ad oggi: evoluzione e interazione fra proteine e molecole di RNA”.
Ovviamente lo studio ha subito suscitato obiezioni. Così, Russell Doolittle, dell’Università della California a San Diego, ha osservato: “E’ un articolo molto coinvolgente e provocatorio di uno dei ricercatori più innovativi e produttivi nel campo dell’evoluzione delle proteine”, tuttavia, lascia perplessi “l’idea che alcune delle prime proteine siano state prodotte prima dell’evoluzione del ribosoma come sistema di produzione delle proteine”: se le proteine fossero più antiche della macchina ribosomiale che oggi produce la maggior parte di esse, in che modo “le sequenze di amminoacidi di queste prime proteine sarebbero state state ‘ricordate’ e inserite nel nuovo sistema”?
