Gli scienziati devono ancora capire e spiegare come le molecole informative della vita – proteine, DNA e RNA – siano nate da sostanze chimiche più semplici quando la vita sulla terra è emersa circa quattro miliardi di anni fa. Ora un gruppo di ricerca del Laufer Center for Physical and Quantitative Biology della Stony Brook University e del Lawrence Berkeley National Laboratory crede di avere la risposta. Hanno sviluppato un modello computazionale che spiega come determinate molecole si piegano e si legano insieme per crescere più lunghe e più complesse, che portano da semplici sostanze chimiche a molecole biologiche primitive. I risultati sono riportati presto online in PNAS .

In precedenza gli scienziati avevano appreso che la Terra primordiale probabilmente conteneva i mattoni chimici di base, e reazioni chimiche spontanee sostenute che potrebbero mettere insieme brevi catene di unità chimiche. Ma è rimasto un mistero quali azioni potrebbero quindi indurre brevi catene polimeriche chimiche a svilupparsi in catene molto più lunghe in grado di codificare informazioni utili sulle proteine. Il nuovo modello computazionale può aiutare a spiegare questa lacuna nell'evoluzione della chimica in biologia.

"Abbiamo creato un modello computazionale che illustra un meccanismo di piega e catalizza che amplifica le sequenze di polimeri e porta a miglioramenti incontrollati nei polimeri, "ha detto Ken Dill, autore principale, Illustre Professore e Direttore del Centro Laufer. "Lo studio teorico aiuta a comprendere un anello mancante nell'evoluzione della chimica in biologia e come potrebbe una popolazione di elementi costitutivi molecolari, col tempo, provocare l'emergere di sequenze catalitiche essenziali per la vita biologica."

Nella carta, intitolato "L'ipotesi Foldamer per la crescita e la differenziazione in sequenza di polimeri prebiotici, " i ricercatori hanno utilizzato simulazioni al computer per studiare come sequenze casuali di amanti dell'acqua, o polare, e avversione per l'acqua, o idrofobico, i polimeri si piegano e si legano insieme. Hanno scoperto che queste catene di sequenza casuale di entrambi i tipi di polimeri possono collassare e piegarsi in specifiche conformazioni compatte che espongono superfici idrofobiche, fungendo così da catalizzatori per l'allungamento di altri polimeri. Queste particolari catene polimeriche, denominati catalizzatori "foldamer", possono lavorare insieme in coppia per allungarsi e sviluppare più sequenze informative.

Questo processo, secondo gli autori, fornisce una base per spiegare come i processi chimici casuali potrebbero aver prodotto precursori simili a proteine ​​per la vita biologica. Fornisce un'ipotesi verificabile sui primi polimeri prebiotici e sulla loro evoluzione.

"Mostrando come i polimeri prebiotici avrebbero potuto diventare "foldamers" informativi, speriamo di aver rivelato un passaggio chiave per comprendere come la vita abbia iniziato a formarsi sulla terra miliardi di anni fa, " ha spiegato il professor Dill.