Gli scienziati hanno proposto un nuovo modello che descrive come le antiche molecole di RNA potrebbero aver acquisito la capacità di tagliarsi. Questa capacità di auto-taglio, o auto-scissione, è considerata cruciale per l’evoluzione della vita basata sull’RNA prima dell’emergere delle proteine ​​e del DNA. Il modello, presentato sulla rivista Nature Chemistry, fa luce sui processi chimici che potrebbero aver portato all'origine e alla diversità dei ribozimi, molecole di RNA che possono fungere da catalizzatori.

I ribozimi sono componenti essenziali dell'ipotesi del mondo dell'RNA, la quale suggerisce che l'RNA ha preceduto le proteine ​​come molecole primarie che trasportano le informazioni e come molecole catalitiche nei primi anni di vita. Queste molecole di RNA avrebbero avuto bisogno della capacità di auto-cliccarsi in posizioni precise per regolare la propria replicazione, elaborazione e funzione.

Il nuovo modello, sviluppato dai ricercatori dell’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) in Giappone, propone che l’auto-scissione potrebbe essere emersa dall’interazione tra molecole di RNA e specie chimiche semplici, come ioni metallici e piccole molecole organiche , in un ambiente prebiotico.

"Proponiamo che l'auto-scissione dell'RNA potrebbe aver avuto origine da reazioni non enzimatiche, guidate dalla reattività chimica dell'RNA stesso, accoppiata con l'aiuto di ioni metallici e altre piccole molecole che erano abbondanti nella Terra prebiotica", ha spiegato l'autore corrispondente Dr. Ryuichi Masui, caposquadra dell'Unità di chimica preliminare dell'OIST.

Il modello suggerisce che alcune sequenze di RNA, chiamate ribozimi a forcina, potrebbero essersi auto-cliccate attraverso una reazione chimica specifica chiamata reazione di transesterificazione. Questa reazione comporta il trasferimento di un gruppo fosfato da una molecola di RNA a un'altra, con conseguente scissione della struttura portante dell'RNA.

I ricercatori hanno testato il loro modello utilizzando molecole di RNA sintetiche e hanno scoperto che la presenza di ioni metallici, come magnesio o calcio, aumentava significativamente il tasso di auto-scissione nei ribozimi a forcina. Hanno inoltre identificato una piccola molecola organica, l'imidazolo, che ha ulteriormente accelerato la reazione di auto-scissione.

Secondo il modello, queste specie chimiche prebiotiche avrebbero potuto agire da catalizzatori, promuovendo l’auto-scissione delle molecole di RNA e facilitando l’evoluzione di ribozimi più complessi e diversificati.

I risultati forniscono nuove informazioni sull’origine delle molecole di RNA catalitiche e offrono supporto all’ipotesi del mondo a RNA. Lo studio evidenzia il ruolo potenziale delle reazioni non enzimatiche, degli ioni metallici e delle piccole molecole organiche nell'emergere di sistemi di RNA autoreplicanti e funzionali nelle prime fasi dell'evoluzione della vita.

"Il nostro modello suggerisce che l'auto-scissione dell'RNA potrebbe essere derivata da semplici processi chimici, ponendo le basi per l'emergere di molecole di RNA più complesse e portando infine all'origine della vita", ha concluso il dottor Masui.