Dai frammenti di DNA una nuova chiave di lettura per spiegare il formarsi della vita sulla Terra

L’originale formarsi, nell’antichità del nostro pianeta, delle lunghe molecole di DNA e RNA che sono alla base della vita può essere spiegata con il fatto che i frammenti del DNA hanno, nell’acqua, la tendenza a formare cristalli liquidi, ovvero strutture molto ordinate nelle quali le molecole, pur mantenendo il loro carattere liquido, si equiorientano e si posizionano in modo regolare. È quanto emerge dai risultati di una ricerca condotta da un gruppo di ricercatori del laboratorio di Fluidi Complessi e Biofisica Molecolare dell’Università degli Studi di Milano, in collaborazione con il “Liquid Crystal Material Research Center” dell’Università del Colorado, pubblicati sulla rivista Science.

Il DNA, che contiene le informazioni genetiche necessarie per lo sviluppo e la sopravvivenza di ogni forma vivente, è formato da lunghissime molecole strutturate nella celeberrima doppia elica e costituite da sequenze di elementi primari (contenenti le “basi”) legati chimicamente tra loro. Anche negli organismi più semplici il DNA è formato dalla sequenza di almeno milioni di basi. Come sia stato possibile che sul pianeta Terra si siano formate molecole tanto complesse, è uno dei tanti quesiti ancora senza risposta.

“Abbiamo studiato segmenti molto corti di doppia elica, formati da 6 a 20 basi, li abbiamo concentrati in acqua, e abbiamo osservato che tendono ad aderire gli uni agli altri non chimicamente, ma con tenui interazioni attrattive di tipo fisico, che li portano ad impilarsi gli uni sugli altri” spiega il professor Tommaso Bellini, coordinatore italiano dello studio. “Le catene fisiche che si formano, più lunghe delle singole molecole, si ordinano orientandosi tutte nella medesima direzione e formando strutture analoghe ai cristalli liquidi, quei materiali ordinati ma soffici che si usano nella fabbricazione di molti display.”

I ricercatori hanno anche scoperto che mescolando frammenti di DNA in doppia elica con frammenti di DNA in singolo filamento, le doppie eliche si separano dal resto della miscela formando goccioline di cristallo liquido. “Questa scoperta è interessante per due motivi”, commenta il Prof. Bellini: “da un lato aumenta le nostre conoscenze circa le potenzialità di auto-organizzazione delle molecole. Dall’altro ci fornisce elementi utili a ipotizzare quello che potrebbe essere successo nella Terra primordiale. Se infatti i frammenti di DNA si concentrano spontaneamente per ragioni fisiche e si dispongono facendo aderire i loro estremi, come abbiamo osservato nei nostri esperimenti, questo facilita enormemente la formazione di legami chimici tra gli estremi a contatto. Ecco dunque una possibile spiegazione di come, nel mondo prebiotico, lunghe molecole si possano essere formate a partire da corti frammenti casuali di DNA”.