C'è un'altra vita nell'universo? Questione di bit

dal sito: www.lescienze.it

Un studio delinea le caratteristiche che dovrebbe avere una forma di vita extraterrestre perché noi possiamo riconoscerla in quanto tale. Potrebbe avere origine da altre forme biologiche - in grado di autoriprodursi e trasmettere bit d'informazione alla progenie - oppure scaturire da una chimica diversa. In entrambi i casi, le probabilità di scoperta sono limitate dalla conoscenza di un'unica forma di vita: la nostra (red)

Che cosa s'intende realmente quando si parla di “vita nell'universo”? E quale probabilità abbiamo di scoprirne nuove forme? Sono questi gli interrogativi alla base di un articolo apparso sulla rivista “PLoS Biology” a firma di Gerald Joyce, dello Scripps Research Institute di La Jolla in California.

Grazie ai progressi delle tecniche di osservazione astronomica, negli ultimi anni si sono moltiplicate le scoperte di pianeti extrasolari, alcuni dei quali sono stati classificati come orbitanti in “zone di abitabilità”, cioè a una distanza dalla loro stella che rende le temperature favorevoli allo sviluppo della vita, o come pianeti “di tipo terrestre”, in cui le condizioni sarebbero ancora più simili a quelle del nostro pianeta. Questo ha portato molti, tra gli scienziati come nel grande pubblico, a ritenere più vicina la scoperta di forme biologiche aliene, o almeno più concreta la possibilità di verificare in modo sperimentale alcune ipotesi.

© Stocktrek Images/Corbis

Ma quante sono le reali probabilità che un pianeta roccioso dal clima temperato generi forme viventi? “La vita si autoriproduce, trasmette informazione ereditabile alla progenie e segue le leggi dell'evoluzione darwiniana basata sulla selezione naturale”, scrive Joyce, elencando le caratteristiche fondamentali della vita come la conosciamo.

Se però si vuole uscire da questo schema per concepire la possibilità di forme alternative, occorre approdare a un concetto più astratto, considerando la trasmissione tra le generazioni di bit d’informazione ereditabile e l’origine di questo processo.

Secondo Joyce, una nuova forma vivente può emergere in due modi: da una già esistente oppure da una chimica di base. In questo secondo caso, una forma di vita si autorganizzerebbe in un “sistema in grado di generare bit”, così come è avvenuto sulla Terra, in cui da una zuppa primordiale di composti chimici in un ambiente acquoso si formarono molecole autoreplicanti che poi mutarono ed evolsero.

A questo punto, si pone un’altra domanda: qual è il numero minimo di bit necessari per dare origine all’ereditabilità e alla possibilità di accrescere il pool di bit disponibili? Dipende dalla natura del sistema che evolve e dall’ambiente in cui è inserito.

Per verificare sperimentalmente queste ipotesi, il laboratorio di Joyce recentemente ha realizzato e descritto un sistema chimico non biologico che evolve secondo le leggi darwiniane in modo autosostenuto (ovvero: tutti i bit d’informazione necessari all’evoluzione sono parte del sistema che evolve).

© Pulse/Corbis

Si tratta di coppie di enzimi a RNA, in cui ogni membro di una coppia sintetizza la sintesi dell’altro legando tra loro coppie di substrati oligonucleotidici: poiché ciascuno di questi elementi può adottare migliaia di diverse composizioni potenziali, il loro legame può dare vita a milioni di combinazioni differenti. A loro volta, queste combinazioni possono autoreplicarsi e trasmettere informazioni alla propria progenie. Le varianti che si replicano in modo più efficiente dominano la popolazione finché non nascono nuove e più vantaggiose varianti che soppiantano i predecessori in una battaglia darwiniana senza fine per la sopravvivenza.

La popolazione di enzimi a RNA costituisce un sistema genetico di sintesi ma non è una nuova forma di vita, sottolinea Joyce: essa infatti evolve sulla base di 84 bit totali solo un quarto circa dei quali rappresenta la sua “memoria molecolare” mentre i bit restanti – la maggioranza – sono presi a prestito. Potrebbe essere quindi questo rapporto a definire la “vera” vita: un rapporto almeno 50-50 tra i bit ereditabili e quelli richiesti per una piena funzionalità del sistema.

"Io penso che gli esseri umani si sentano soli, e desiderino altre forme viventi nell'universo," conclude Joyce, "ma il desiderio non basta. Forse la prima vera alternativa alla biologia terrestre sarà scoperta in un pianeta extraterrestre o in una roccia marziana. Più probabilmente, sarà il prodotto di una specie intelligente che ha scoperto i principi dell'evoluzione darwiniana e imparato a progettare sistemi chimici capaci di generare autonomamente bit". Una specie, insomma, come la specie umana.

Dalle estremità dei cromosomi il segreto su quanto vivremo

dal sito: repubblica.it

Studio scozzese sui Pnas basato sull'analisi delle cellule del sangue nei fringuelli zebrati. I telomeri, grazie ai quali nessuna informazione genetica viene dispersa, sarebbero in grado di determinare l'aspettativa di vita di un individuo

 

LE estremità dei cromosomi celano il segreto di quanto vivremo, permettendo di creare una sorta di "oroscopo" genetico capace di darci indicazioni per il futuro. Lo sostiene una ricerca dell'Università britannica di Glasgow.

Lo studio pubblicato sulla rivista dell'Accademia delle Scienze degli Stati Uniti, i Pnas, dimostra che le aspettative di vita di un individuo possono essere determinate misurando da piccoli la lunghezza delle strutture molecolari poste alle estremità dei cromosomi, i telomeri: una sorta di "cappuccio" protettivo che aiuta i pacchetti di informazione genetica a non logorarsi ogni volta che la cellula si divide. Grazie ai telomeri, quindi, nessuna informazione genetica viene dispersa.

La correlazione fra i telomeri e la longevità è nota da tempo, ma lo studio dei ricercatori scozzesi è il primo a misurare la lunghezza di questi complessi molecolari negli stessi individui dai primi giorni di vita e successivamente, a intervalli regolari. I loro risultati mostrano che la lunghezza dei telomeri nelle prime fasi dopo la nascita è in grado di predire la durata della vita.

Lo studio si basa sull'analisi delle cellule del sangue di un gruppo di fringuelli zebrati ed ha verificato che gli esemplari più longevi presentavano telomeri più lunghi rispetto ai propri simili già 25 giorni dopo la nascita e in tutte le successive misurazioni.

(10 gennaio 2012)

ROBERT HORVITZ QUANDO LA CELLULA SPIEGA LA FILOSOFIA DELLA NOSTRA VITA

da Repubblica.it

27 agosto 2010 —   pagina 53   sezione: CULTURA

La morte costituisce una delle tematiche preferite di letterati, teologi e filosofi, che per millenni ne hanno potuto parlare impunemente. Fino a quando, cioè, della morte nessuno sapeva niente, a parte il fatto che esiste, e chiunque poteva dunque dirne qualunque cosa. Anche in questo campo, però, la scienza sta scompaginando le carte. In particolare, nel 2002 il premio Nobel per la medicina è stato assegnato a Sydney Brenner, Robert Horvitz e John Sulston «per le loro scoperte sulla regolazione genetica dello sviluppo degli organi e della morte cellulare programmata». Abbiamo chiesto a Horvitz di aiutarci a capire come queste scoperte rivoluzionino la nostra visione della morte, e ce la presentino in una maniera meno banale e più affascinante di quanto abbia saputo o potuto fare qualunque romanzo, libro sacro o manuale teoretico. Cos' ha scoperto la biologia, a proposito della morte? «Una cosa per niente intuitiva. Che il processo di formazione degli organismi, per divisioni successive a partire da un' unica cellula-uovo fertilizzata, si basa sulla morte di un gran numero di cellule. L' intero processo è diffuso e fondamentale: ad esempio, muoiono l' 85 per cento delle nostre cellule cerebrali, e il 15 per cento di quelle immunitarie. E in molti casi queste cellule muoiono prima di aver potuto fare qualunque cosa». Nascono per morire? «Letteralmente. Ma la loro morte ha un' importanza vitale: ad esempio, un topo in cui la morte cellulare viene bloccata, si sviluppa in maniera fortemente anormale e non sopravvive a lungo». La morte cellulare è un processo casuale? «Per niente. Infatti la si chiama "programmata", ed è una parte fondamentale del programma genetico dello sviluppo. E, più in generale, della vita animale». Qual è lo scopo di questa programmazione? «Bisogna stare attenti a non farsi fuorviare dalla parola: la morte cellulare è programmata per le cellule, ma non è stata programmata da nessuno! Nella Natura niente è stato programmato: tutto siè semplicemente evoluto, senza alcuno scopo». Diciamo meglio, allora: qual è il vantaggio evolutivo della morte programmata? «Il fatto che permette di "scolpire" e raffinare l' organismo in maniera sofisticata e potente, eliminando alcune cellule che sono già state generate. Quali cellule eliminare, e come, cambia a seconda dell' organismo. E l' intero meccanismo non è ancora stato completamente compreso». La morte programmata interessa solo le cellule di organismi complessi, o anche quelle individuali? «Anche quelle individuali, ma con un meccanismo diverso da quello di cui stiamo parlando. E' stato scoperto da Elizabeth Blackburn, Carol Greidere Jack Szostak, che hanno per questo ottenuto il premio Nobel per la medicina nel 2009». Come funziona? «Quando una cellula si divide, il suo Dna viene duplicato, ma non completamente. A ogni duplicazione si perde per strada qualcuno dei telomeri, che costituiscono una specie di appendice ai suoi cromosomi. E quando tutti i telomeri si sono persi, la cellula non può più duplicarsi. Dunque, tutte le cellule devono morire, e nessuna può vivere all' infinito». Prima ha parlato di "scultura" di un organismo. Può fare un esempio? «Alcune specie di uccelli hanno i piedi palmati, altre no. Questo fa una gran differenza, ad esempio per quanto riguarda l' abilità nel nuotare. E dipende appunto dalla morte cellulare programmata: se questa avviene, le dita si separano, altrimenti no. Tra l' altro, anche i bambini, nell' utero, hanno le mani e i piedi palmati. Queste cellule sono poi rimosse, a meno di un difetto genetico del programma di morte cellulare, che si traduce in due o più dita attaccate fra loro. La cosa ha poca importanza per gli umani, ma può fare la differenza tra la vita e la morte per gli uccelli». Cosa può fare la differenza, invece, per noi? «La prima malattia che viene in mente, legata a un funzionamento anomalo della morte cellulare, è il cancro. Ma il collegamento non è banale, del tipo "morte cellulare - morte dell' individuo". Al contrario, il problema è che le cellule cancerogene si dividono all' impazzata, e rifiutano di morire». La morte dell' organismo può essere causata da un eccesso di vita delle sue componenti? «Esatto. In generale, il numero di cellule in un tessuto è determinato da un equilibrio tra due processi opposti: la divisione cellulare, che aggiunge cellule, e la morte cellulare, che le sottrae. Una crescita eccessiva può dunque essere provocata da due fattori contrapposti: un eccesso di vita delle cellule, o un loro difetto di morte». L' eccesso di vita e il difetto di morte non sono, però, solo due facce di una stessa medaglia? «Lo sono, ma bisogna vedere quale dei due causa l' altro. Nel cancro ci sono esempi di entrambe le cause. Ma nella maggioranza dei tipi di cancro è presente una disfunzione o una disattivazione del programma di morte. E molte terapie, come la chemio o la radio, costringono appunto le cellule tumorali ad attivarlo: non le ammazzano, come si potrebbe pensare, ma le fanno suicidare». Quindi è il suicidio cellulare a essere benefico e necessario. «Direi, anzitutto, che beneficoe necessario è l' equilibrio tra vita e morte. Perché se è vero che nel cancro, ma anche nelle infezioni virali e nelle malattie autoimmuni, il problema è un difetto di morte cellulare, in altre malattie, quali l' Alzheimer o l' Aids, il problema è l' opposto, cioè un suo eccesso. E poi, non è che una cellula abbia solo la scelta tra vivere o suicidarsi. Le cose sono complicate, e l' attivazione o l' inibizione del meccanismo di suicidio possono essere raggiunte in vari modi. Ad esempio, una cellula può suicidarsi direttamente, perché viene attivato questo meccanismo. Oppure può suicidarsi indirettamente, perché viene inibito un altro meccanismo che inibisce il meccanismo di suicidio,e così via. Sappiamo molto di questi vari meccanismi, ma poco di come sono integrati fra loro». Cosa si deduce da tutti questi discorsi, se si paragonano le cellule individuali agli individui e l' organismo a una società? «Una volta l' Università di Berna mi ha dato un premio. Nel comitato per l' assegnazione c' era un teologo, che mi disse di essere rimasto molto colpito dal fatto che il suicidio giocasse un ruolo così grande nella biologia. L' idea che la morte di una parte fosse non solo la manifestazione di un processo naturale, ma anche qualcosa di utile per l' intero organismo, l' aveva costretto a rivedere il suo pensiero teologico». Ma lei, cosa pensa al proposito? « Io sono un biologo, e il mio compito è di scoprire i fatti. Preferisco lasciare ai teologi e ai filosofi il compito di tirare le conclusioni che ne derivano: non ho una religione personale, che mi spinga a generalizzare dalla biologia alla sociologia». - PIERGIORGIO ODIFREDDI