Il DNA: il materiale genetico (1di2)

 La continuità tra vita e non-vita

Se tra gli anni Venti e Trenta si era localizzato il genoma all’interno dei cromosomi, il ponte di comando della cellula, il punto da dove si dipartivano le istruzioni codificate, fino agli anni Quaranta nessuno ipotizzò che il DNA, a sua volta contenuto nei cromosomi, potesse rivestire un ruolo centrale nei meccanismi di replicazione della cellula.

Il “gene” rimaneva un concetto oscuro, di cui erano stati scontornati gli effetti, i punti cardinali, ma non il reale meccanismo, un po’ come era accaduto alla stessa idea di “evoluzione” prima che Darwin e i suoi eredi la sistematizzassero. La natura di tali meccanismi richiamava l’attenzione di fisici e chimici, che tentarono di inquadrarla con un approccio “extra-biologico”, ma vi erano anche alcuni distinguo da porre.

Da anni, infatti, era evidente come gli organismi biologici, anche quelli più semplici, si organizzassero sulla base di reazioni biochimiche complesse e stratificate. Non era insensato supporre che il meccanismo di “copiatura” rientrasse in una qualche procedura tecnologica naturalmente selezionata e perfezionata nel corso di miliardi di anni, e che richiedeva una spiegazione e un modello ad hoc.

Se la vita era riproduzione con variazione, era informazione e codice, e presentava un rapporto ambiguo anche con le leggi della termodinamica, ciò significava che comprendere il meccanismo-cardine della riproduzione e della variazione avrebbe richiesto una doppia torsione filosofica, oltre che metodologica.

In primo luogo, dopo aver abbattuto il confine ontologico tra mente e materia, e tra anima e corpo, stabilito da Platone e sistematizzato da Cartesio, era ora necessario ricucire lo strappo tra materia organica e inorganica, tra gli organismi biologici e l’universo senza vita. Era impossibile stabilire con precisione con che percentuale la vita fosse diffusa nel cosmo, ma si trattava in ogni caso di un evento possibile, verificatosi con certezza almeno una volta nella storia dell’universo conosciuto.

La rinuncia a una spiegazione miracolistica sanciva definitivamente la continuità tra la materia abiotica che popolava miliardi di pianeti e le forme di vita che occupavano la Terra. La vita si costituiva, insomma, come una peculiare forma di organizzazione chimico-fisica, formalmente distinguibile dalle altre, ma non ontologicamente stagna e separata.

Da un lato, una inaspettata continuità tra “essere” e “non essere”. Dall’altro lato, però, uno scarto disciplinare considerevole, che rendeva la biologia una scienza a sé stante, con uno scenario specifico. La vita presentava infatti alcune differenze significative rispetto agli altri sistemi fisici. Era capace di replicazione, di mutazione, di sostentamento. In qualche modo, la vita resisteva alla tendenza universale all’entropia, al caos e allo spreco, e allo stesso tempo se ne serviva per fronteggiare creativamente, per quanto ciecamente, i limiti della materia. Tutto questo era reso possibile non da un progetto divino, non da una propensione intenzionale della materia stessa, ma dall’anello di retroazione della selezione naturale.

 L’acido nucleico: la sede del materiale genetico?

La replicazione cellulare, insomma, non poteva essere trattata come un sistema fisico tradizionale, ma richiedeva studi multidisciplinari e insieme mirati. Nel corso degli anni, dalle ricerche sul nucleo delle cellule di forme di vita semplici e complesse emersero alcune informazioni ricorrenti e rilevanti.

Se l’abbondanza di acido nucleico nei nuclei cellulari di tutte le specie era stata rilevata già agli inizi del Novecento, gli studi del ventennio successivo avevano permesso di stabilire l’esistenza di quattro diverse basi azotate, le quali, unendosi a uno zucchero (pentosio) e a un gruppo fosfato, formavano il nucleotide, la tessera fondamentale della lunga catena chimica che compone l’acido nucleico.

Nell’acido nucleico chiamato desossiribonucleico, o DNA, contenuto nei cromosomi, le basi azotate sono l’Adenina, la Guanina, la Citosina e la Timina. Viceversa, nell’RNA (acido ribonucleico), che non si trova all’interno del nucleo ma nel citoplasma della cellula, al posto della Timina vi è l’Uracile; inoltre, come emerse già negli anni Venti, questa tipologia di acido nucleico differiva dal DNA anche per la tipologia di pentosio impiegata nel legame. Ancora non lo si sapeva, ma ciò avrebbe comportato differenze non indifferenti nei ruoli dei rispettivi acidi nucleici.

Fino agli anni Cinquanta, si riteneva che i quattro nucleotidi che componevano il DNA si ripetessero in sequenze ricorsive e meccaniche. Di conseguenza, era poco probabile che l’acido desossiribonucleico fosse abbastanza complesso e vario da costituire il fulcro dell’autoreplicazione cellulare.

Era più probabile che i geni fossero costituiti da proteine, presenti in abbondanza nel nucleo cellulare. Le proteine erano già ritenute, non a torto, i veri mattoncini della vita. Tuttavia, le ricerche di Avery prima e di Hershey e Chase poi, dimostrarono che, quando i virus batterici infettano altri batteri, a venire trasmessa non è la proteina del batterio, ma l’acido nucleico chiamato DNA.

I risultati di questi studi sconvolsero il mondo accademico. Dopo quasi un secolo dalle prime formulazioni mendeliane, il gene aveva finalmente un volto, anche se ancora in parte oscuro, come il lato in ombra della Luna. Se infatti era l’acido nucleico il vero depositario dell’informazione genetica e il responsabile della trasmissione ereditaria, qual era il suo meccanismo? 

 

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