La risposta, secondo il loro nuovo lavoro, è probabilmente sì.
"Ora abbiamo un percorso che va più o meno dai semplicissimi materiali di partenza disponibili nella Terra primordiale alle complesse molecole prebiotiche necessarie per l'origine della vita", ha affermato Ramanarayanan Krishnamurthy, professore del TSRI e membro dello Skaggs Institute for Biologia chimica.
Per decenni, gli scienziati hanno cercato di capire come la prima cellula abbia avuto origine dalla materia inanimata, un concetto spesso definito "l'origine della vita". Molti biologi ritengono che la molecola di RNA, che ha sia la capacità di immagazzinare informazioni (come il DNA) sia di svolgere attività (come le proteine), potrebbe essere stata l’antenato molecolare originale che alla fine portò al primo organismo vivente. L’RNA, tuttavia, è costituito da elementi costitutivi piuttosto difficili da trovare.
Ma in un rapporto pubblicato sulla rivista Nature Chemistry, il team di Krishnamurthy presenta nuove intuizioni che potrebbero cambiare la visione su come si è formata la prima molecola replicatrice.
Il laboratorio di Krishnamurthy, insieme a quello del professor Matthew Disney del TSRI e dell'ex postdoc del TSRI e attuale professore dell'Università della Carolina del Sud, Andrew Ellington, ha studiato il concetto secondo cui il codice genetico potrebbe essere emerso naturalmente da una miscela molto complessa di elementi costitutivi. Ma ciò di cui avevano veramente bisogno era una spiegazione semplice e realistica di come si sarebbero potuti formare quegli elementi costitutivi originali.
"Non si può iniziare a parlare dell'origine della vita senza prima considerare l'origine dei giusti elementi costitutivi", ha detto il primo autore e studente laureato del TSRI Yunwei Mao. "Fortunatamente, abbiamo un paio di decenni di lavoro che ci dicono quali semplici elementi costitutivi sono necessari per creare filamenti di RNA."
Uno di questi semplici elementi costitutivi è la molecola isocitosina, che in precedenti ricerche gli scienziati del TSRI hanno dimostrato può assemblarsi spontaneamente per formare gli elementi costitutivi essenziali delle molecole genetiche, note come nucleotidi.
Lavorando a stretto contatto con Krishnamurthy, Disney ed Ellington, Mao e i suoi colleghi hanno ora identificato una spiegazione molto plausibile di come l'isocitosina potrebbe essersi formata sulla Terra primordiale. Hanno iniziato identificando l’insieme più semplice di condizioni che avrebbero consentito la formazione dell’isocitosina mescolando componenti semplici come l’acido cianidrico in acqua e sottoponendolo alla luce ultravioletta (UV). Attraverso una serie di esperimenti, hanno potuto dimostrare che la reazione chiave è catalizzata naturalmente:in sostanza, la reazione si innesca dopo l'esposizione iniziale alla luce UV e può continuare a generare isocitosina in tempi relativamente rapidi.
Le implicazioni di questa scoperta, ha detto Krishnamurthy, sono profonde:"Significa che gli elementi costitutivi necessari per avviare un sistema genetico possono, infatti, sorgere in condizioni abbastanza semplici e realistiche sulla Terra primordiale. Ora possiamo immaginare uno scenario in cui il La chimica molto semplice che vediamo nelle nubi interstellari dà origine alla complessità che vediamo nella biologia sulla Terra."
I ricercatori sottolineano, tuttavia, che è necessario elaborare ulteriori passaggi prima che la loro teoria possa essere considerata completa. Ad esempio, devono scoprire come le molecole di isocitosina che hanno generato possano essere trasformate nei ribonucleotidi, gli elementi costitutivi dell’RNA. Inoltre, vogliono comprendere il meccanismo molecolare dettagliato che consente la formazione spontanea di informazioni genetiche da una miscela complessa o da molecole organiche.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla sovvenzione W911NF-13-C-0043 della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) e dalla sovvenzione R01GM078401 del National Institutes of Health.
