Appendice A

La vita: Un lavoro di squadra

La vita sulla terra non potrebbe esistere senza la collaborazione, all’interno delle cellule viventi, tra le molecole proteiche e quelle degli acidi nucleici (DNA e RNA). Rivediamo brevemente alcuni aspetti di questo affascinante lavoro di squadra a livello molecolare, perché è a motivo d’essi che molti trovano difficile credere che le cellule viventi siano comparse in maniera casuale.

Se scrutiamo dentro il corpo umano, fino al livello delle microscopiche cellule e anche all’interno d’esse, scopriamo che siamo fatti primariamente di proteine. Queste molecole consistono quasi tutte in catene nastriformi di amminoacidi piegate e contorte in modo da assumere varie forme. Alcune sono ripiegate su se stesse a formare una palla, mentre altre sono a fisarmonica.

Alcune proteine, insieme a molecole di grassi, formano le membrane cellulari. Altre aiutano a trasportare l’ossigeno dai polmoni al resto del corpo. Certe proteine agiscono da enzimi (catalizzatori) nella digestione, scindendo in amminoacidi le proteine contenute negli alimenti. E queste sono solo alcune delle migliaia di funzioni svolte dalle proteine. Si può ben dire che le proteine sono gli operai specializzati della vita; senza di esse la vita non esisterebbe. A loro volta, le proteine non esisterebbero se non fosse per il loro legame con il DNA. Ma che cos’è il DNA? Com’è fatto? Che relazione ha con le proteine? Brillanti scienziati hanno vinto il Premio Nobel per aver scoperto le risposte a queste domande. Ma non occorre essere esperti biologi per capire i concetti fondamentali.

La molecola che comanda

Le cellule sono fatte in gran parte di proteine, per cui c’è sempre bisogno di nuove proteine per riparare le cellule, per crearne di nuove e per facilitare le reazioni chimiche al loro interno. Le istruzioni necessarie per produrre le proteine si trovano nelle molecole di DNA (acido desossiribonucleico). Per capire meglio come si formano le proteine, osserviamo più da vicino il DNA.

Le molecole di DNA si trovano nel nucleo della cellula. Oltre a contenere le istruzioni necessarie per produrre le proteine, il DNA conserva l’informazione genetica e la trasmette da una generazione di cellule alla successiva. La forma delle molecole di DNA ricorda una scala a pioli ritorta a spirale (la cosiddetta “doppia elica”). Ciascuno dei due filamenti che formano i montanti della “scala” del DNA consiste di un numero enorme di unità più piccole dette nucleotidi, che possono essere di quattro tipi: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Le lettere di questo “alfabeto” del DNA si possono accoppiare — A con T oppure G con C — e ogni coppia forma un piolo della “scala” a doppia elica. Questa “scala” contiene migliaia di geni, le unità fondamentali dell’ereditarietà.

Un gene contiene tutta l’informazione necessaria per fabbricare una proteina. La sequenza di lettere presenti nel gene forma un messaggio in codice, un progetto, che specifica quale tipo di proteina fabbricare. Pertanto il DNA, con tutte le sue sottounità, è la molecola che comanda la vita. Senza le sue istruzioni in codice non potrebbero esistere le varie proteine, e quindi non esisterebbe la vita.

Gli intermediari

Tuttavia, dal momento che il progetto per fabbricare una proteina è conservato nel nucleo della cellula e il “cantiere” vero e proprio in cui le proteine vengono fabbricate sta fuori del nucleo, c’è bisogno che qualcuno porti il progetto in codice dal nucleo al “cantiere”. Questo compito è assolto dalle molecole di RNA (acido ribonucleico). Le molecole di RNA sono simili, dal punto di vista chimico, a quelle di DNA, e ne sono necessari diversi tipi. Esaminiamo un po’ più da vicino questi processi estremamente complessi che servono a produrre le proteine, essenziali per la vita, con l’aiuto dell’RNA.

Tutto comincia nel nucleo della cellula, dove un tratto della “scala” del DNA si apre, a mo’ di cerniera lampo. Questo permette alle lettere dell’RNA di legarsi a quelle del DNA rimaste esposte su uno dei due filamenti del DNA. Un enzima poi si muove lungo le lettere dell’RNA e le unisce in un filamento. In questo modo le lettere del DNA vengono trascritte in lettere dell’RNA, che costituiscono una specie di “dialetto” del DNA. A questo punto la catena di RNA appena formata si stacca e la “scala” del DNA si richiude.

Dopo ulteriori modificazioni, questo particolare tipo di RNA “messaggero” è pronto. Esce dal nucleo e si dirige verso il luogo in cui vengono fabbricate le proteine, dove le lettere dell’RNA vengono decodificate. Ogni gruppo di tre lettere dell’RNA forma una “parola” che indica uno specifico amminoacido. Un altro tipo di RNA cerca quel particolare amminoacido, lo afferra con l’aiuto di un enzima, e lo trasporta nel “cantiere”. Man mano che la sequenza di parole dell’RNA viene letta e tradotta, si produce una catena di amminoacidi sempre più lunga. Questa si avvolge e si ripiega su se stessa assumendo una forma caratteristica, e diventa così un determinato tipo di proteina. Nel nostro organismo ci possono essere ben più di 50.000 tipi diversi di proteine!

Persino questo processo di ripiegamento delle proteine è significativo. Nel 1996 scienziati di tutto il mondo, “armati dei migliori programmi per computer, si sono cimentati per risolvere uno dei problemi più complessi della biologia: in che modo una singola proteina, formata da una lunga catena di amminoacidi, si ripiega su se stessa fino ad assumere la forma intricata che ne determina il ruolo biologico. . . . Il risultato, per farla breve, è stato questo: i computer hanno perso e le proteine hanno vinto. . . . Gli scienziati hanno calcolato che nel caso di una proteina di medie dimensioni, costituita da 100 amminoacidi, per risolvere il problema del ripiegamento esaminando ogni possibilità ci vorrebbero 10²⁷ anni (un miliardo di miliardi di miliardi di anni)”. — The New York Times.

La nostra non è stata che una descrizione molto sommaria di come si forma una proteina, tuttavia si riesce ugualmente a intuire l’incredibile complessità di questo processo. Avete idea di quanto tempo ci vuole perché si formi una catena di 20 amminoacidi? Circa un secondo! E questo processo è sempre all’opera nelle cellule del nostro corpo, dalla cima della testa alla punta dei piedi.

Cosa significa tutto questo? Anche se sono implicati altri fattori troppo numerosi per essere menzionati, il lavoro di squadra necessario per produrre e sostenere la vita è prodigioso. E l’espressione “lavoro di squadra” non rende giustizia ai sofisticati meccanismi necessari per produrre una molecola proteica, dato che una proteina ha bisogno delle informazioni contenute nelle molecole di DNA, e il DNA ha bisogno di vari tipi di molecole di RNA specializzate. Né possiamo ignorare i vari enzimi, ciascuno dei quali svolge un compito specifico ed essenziale. Man mano che il nostro corpo fabbrica nuove cellule, il che succede miliardi di volte al giorno e senza che ce ne rendiamo nemmeno conto, ha bisogno di copie di tutti e tre questi componenti: DNA, RNA e proteine. Potete capire perché la rivista New Scientist commenta: “Basta togliere uno qualsiasi dei tre elementi e la vita si ferma”. Ma si può dire di più. Senza una “squadra” completa e funzionante, la vita non sarebbe mai potuta nascere.

È ragionevole pensare che ciascuno dei tre componenti di questa “squadra” molecolare sia sorto spontaneamente nello stesso tempo, nello stesso luogo, e così ben coordinato con gli altri da poter compiere insieme i loro prodigi?

Eppure esiste una spiegazione alternativa di come è nata la vita sulla terra. Molti sono giunti alla conclusione che la vita è il prodotto consapevole di un Progettista sommamente intelligente.

Appendice B

Dal ‘mondo a RNA’? O forse da un altro mondo?

Viste le difficoltà nello spiegare la collaborazione tra DNA, RNA e proteine, alcuni ricercatori hanno proposto la teoria del “mondo a RNA”. Di che si tratta? Anziché sostenere che DNA, RNA e proteine siano comparsi simultaneamente per produrre la vita, dicono che fu l’RNA stesso la prima scintilla di vita. È una teoria che regge?

Negli anni ’80 alcuni ricercatori scoprirono in laboratorio che certe molecole di RNA potevano agire da enzimi nei confronti di se stesse dividendosi in due per poi ricucirsi. Si ipotizzò dunque che fosse stato l’RNA la prima molecola in grado di autoreplicarsi. Con il tempo queste molecole di RNA avrebbero imparato a formare membrane cellulari e alla fine l’organismo a RNA avrebbe dato origine al DNA. “Gli apostoli del mondo a RNA”, scrive Phil Cohen su New Scientist, “ritengono che la loro teoria debba essere considerata, se non come vangelo, perlomeno come la cosa che più si avvicina alla verità”.

Non tutti gli scienziati, però, accettano questo scenario. Gli scettici, osserva Cohen, “hanno obiettato che dal dimostrare che due molecole di RNA avevano compiuto una sorta di automutilazione in una provetta al sostenere che l’RNA fosse in grado di far funzionare da solo una cellula e di far emergere la vita sulla Terra il passo era troppo grande”.

Ci sono anche altre difficoltà. Il biologo Carl Woese sostiene che “la teoria del mondo a RNA . . . contiene un difetto che le è fatale in quanto non spiega da dove è venuta l’energia per alimentare la produzione delle prime molecole di RNA”. E nessun ricercatore ha mai trovato un pezzo di RNA capace di replicarsi partendo da zero. C’è poi da spiegare come si è formato l’RNA. Anche se la teoria del “mondo a RNA” compare in molti libri di testo, il ricercatore Gary Olsen dice che in massima parte “si tratta di ottimismo speculativo”.

Un’altra teoria che alcuni scienziati hanno abbracciato è che il nostro pianeta sia stato inseminato con vita proveniente dallo spazio. Questa teoria, però, non dà una vera risposta alla domanda: Cosa ha dato origine alla vita? Dicendo che la vita proviene dallo spazio, osserva il divulgatore scientifico Boyce Rensberger, “non si fa che spostare il mistero”. Non si spiega l’origine della vita. Ci si limita ad aggirare il problema trasferendo tale origine in un altro sistema solare o in un’altra galassia. Il vero problema rimane.