Gli scienziati hanno a lungo dibattuto su quale vettore di informazioni genetiche - DNA o RNA - abbia iniziato la vita sulla Terra, ma un nuovo studio suggerisce che la vita avrebbe potuto iniziare con un po' di entrambi. La ricerca, guidato da scienziati del Medical Research Council (MRC) Laboratory of Molecular Biology (LMB), a Cambridge, mostra per la prima volta come alcuni degli elementi costitutivi del DNA e dell'RNA potrebbero essersi formati e coesistere spontaneamente nella "zuppa primordiale" sulla Terra.

Il lavoro sfida una delle ipotesi principali per l'avvento della vita:la teoria del "mondo a RNA", che è sorto negli anni '60 e ha ottenuto un ampio consenso.

Oggi, tutti gli organismi viventi conosciuti usano le stesse molecole genetiche, chiamate acidi nucleici, per immagazzinare informazioni. Esistono due tipi di acidi nucleici:DNA e RNA. Il DNA codifica le istruzioni nei geni. I geni vengono trasformati in messaggi usando l'RNA, che trasporta le istruzioni per produrre proteine. Le proteine ​​possono creare strutture e agire come macchine molecolari.

Nella teoria del "mondo a RNA", la vita è iniziata con le molecole di RNA, che può sia immagazzinare istruzioni che fungere da modesta macchina, potenzialmente consentendo loro di auto-replicarsi. Propone che attraverso l'evoluzione, la vita nel mondo dell'RNA lasciò il posto all'era del DNA e delle proteine, perché il DNA è più stabile e durevole dell'RNA.

Nello studio attuale, pubblicato in Natura , i ricercatori hanno simulato le condizioni su una Terra rocciosa primordiale con stagni poco profondi in laboratorio. Hanno sciolto le sostanze chimiche che formano l'RNA in acqua, poi asciugateli e scaldateli, poi hanno simulato i primi raggi del sole esponendoli ai raggi UV.

In questa ricreazione della prima geochimica della Terra, anche gli intermedi nella sintesi di due dei mattoni dell'RNA sono stati convertiti simultaneamente in due dei mattoni del DNA.

È la prima dimostrazione che quantità ragionevoli di un alfabeto genetico composto da quattro elementi costitutivi, due per l'RNA e due per il DNA, potenzialmente sufficienti per aver codificato i primi anni di vita, che era molto meno complesso della vita odierna, potrebbe essere stato disponibile sulla Terra primordiale.

Professor John Sutherland del Laboratorio MRC di Biologia Molecolare, che ha condotto i lavori, dice:"L'ipotesi del mondo a RNA suggerisce che la vita sia iniziata con l'RNA, prima che si verificasse un'acquisizione genetica che coinvolgeva macchinari biosintetici primitivi e selezione naturale per provocare il DNA".

"Il nostro lavoro suggerisce che in condizioni coerenti con stagni e rivoli primordiali poco profondi c'era un sistema genetico misto con elementi costitutivi di RNA e DNA che coesistevano agli albori della vita. Questo soddisfa ciò che molte persone pensano sia una precondizione chiave per l'emergere spontaneo di vita sulla Terra."

Gli esperimenti del team per simulare la geochimica della Terra primitiva hanno mostrato che quattro degli elementi costitutivi del DNA e dell'RNA possono derivare dagli stessi reagenti e condizioni. Hanno prodotto citidina e uridina, due degli elementi costitutivi dell'RNA, e deossiadenosina, che è uno di quelli del DNA. La deossiadenosina è stata parzialmente convertita in deossiinosina, che può assumere il ruolo di un altro elemento costitutivo del DNA.

Credono che questi quattro elementi costitutivi possano coesistere prima che la vita si evolvesse e fossero l'inizio di un alfabeto genetico primitivo.

Il professor Sutherland aggiunge:"Gli acidi nucleici, RNA e DNA, sono chiaramente correlati e questo lavoro suggerisce che entrambi derivino da un antenato ibrido, piuttosto che uno che precede l'altro."

"Poiché le informazioni genetiche fluiscono sempre dagli acidi nucleici alle proteine, e mai al contrario - un principio chiamato "dogma centrale" della biologia molecolare da Francis Crick - ora dobbiamo scoprire come le informazioni che possono essere immagazzinate e fornite da questi acidi nucleici avrebbero potuto essere utilizzate per la prima volta per produrre proteine".

Comprendere le origini chimiche della vita è un aspetto fondamentale delle scienze naturali, e può informare la progettazione della futura biologia sintetica.

Dottoressa Megan Dowie, Il capo della medicina molecolare e cellulare presso l'MRC ha commentato:"Questo studio mostra che la ricerca sui cieli blu può rivelare intuizioni affascinanti su come potrebbero essere emersi gli inizi della vita, e dimostra l'importanza di sostenere la ricerca fondamentale. Queste scoperte fondamentali nelle scienze della vita potrebbero consentire strategie future entusiasmanti per la biologia artificiale».