“[…] la distinzione tra passato, presente e futuro č soltanto un’illusione, anche se ostinata”. Einstein
Una nuova logica alla base della vita
Lo studio delle funzioni del DNA sta cambiando radicalmente la visione del funzionamento cellulare.
La rivoluzione, nelle scienze della vita, è iniziata il 25 aprile 1953, quando James Watson e Francis Crick pubblicarono su «Nature» un sintetico articolo intitolato "La struttura molecolare degli acidi nucleici: una struttura per l’acido desossiribonucleico". Si apriva con la frase: «Vogliamo suggerire una struttura per il sale dell’acido desossiribonucleico (DNA). Questa struttura ha caratteristiche che sono di notevole interesse biologico». Ed era accompagnato da altri due articoli molto più tecnici che descrivevano i metodi di cristallografia con cui si era arrivati a quella conclusione grazie soprattutto al misconosciuto lavoro di Rosalind Franklin.
La doppia elica del DNA era il sottile, aggrovigliato filo che saldava le due grandi teorie della vita elaborate negli stessi anni, poco dopo la metà dell’Ottocento, da Charles Darwin e Gregor Mendel: l’evoluzione per variazione e selezione naturale e la trasmissione dei caratteri ereditari. Mezzo secolo più tardi, con la conclusione ufficiale del Progetto genoma umano, sembrava che i segreti dell’informazione per costruire una persona a partire da un’unica cellula fossero a portata di mano. A quel punto, si trattava di imparare a leggerlo, il codice della vita.
Ed è lì che sono cominciati i problemi. La prima sorpresa è stata scoprire che i geni che codificano per la produzione di proteine nel corpo umano erano molti meno di quanti si credesse. Appena 20.000, circondati da sterminate sequenze di quello che sulle prime fu chiamato junk DNA, DNA spazzatura. Presto però, rovistando tra quei rifiuti, si è cominciato a capire che una parte di quelle sequenze non codificanti aveva un ruolo di regolazione dell’espressione genica. In altre parole, quelle sequenze accendono e spengono i geni.
Poi, nel 2012, sono stati pubblicati i risultati del progetto ENCODE, acronimo per Encyclopedia of DNA Elements, un progetto che si proponeva di individuare le funzioni lungo tutti gli oltre tre miliardi di coppie di basi del nostro DNA. E come racconta Philip Ball (Il nuovo codice della vita - Le scienze agosto 2024) è arrivata un’altra doccia fredda: «Prima o poi, almeno il 75 per cento del genoma viene trascritto in RNA». L’annuncio suscitò scalpore e scetticismo tra gli esperti, ma oggi sappiamo che gran parte del nostro DNA produce RNA che non codifica per proteine «bensì interagisce con altre molecole per svolgere funzioni biochimiche di qualche genere». Stabilire quali siano queste funzioni è spesso complicato, ma una cosa è chiara: gli RNA non codificanti «sembrano indicare che alla base della vita ci sia una logica fuzzy, collettiva». Complessa.
A proposito di complessità, un altro articolo, a firma di Roberto Benzi, Giorgio Parisi e Angelo Vulpiani, illustra il singolare ruolo delle fluttuazioni nei sistemi complessi attraverso il meccanismo della risonanza stocastica, uno dei lavori che sono valsi a Parisi il premio Nobel per la fisica. Un meccanismo della dinamica dei sistemi complessi che racconta moltissimo dei fenomeni naturali e del modo in cui proviamo a spiegarli. Il nostro cervello si è perfezionato per ridurre la complessità a interpretazioni semplici per i suoi vincoli di calcolo. Col tempo, poi, abbiamo elaborato strumenti per renderle più aderenti a quella realtà.
Marco Cattaneo
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Struttura a doppia elica del DNA. Sono messi in evidenza gli accoppiamenti tra le quattro basi azotate.
Eugenio Caruso - 11 ottobre 2024
Tratto da le scienze
