Riceviamo e pubblichiamo dalla newsletter Cina Rossa di Daniele Burgio, Massimo Leoni e Roberto Sidoli.
DNA: riproduzione genetica e riparazione dei suoi errori.
A (DNA) = A e, simultaneamente, non A.
Ossia in natura si trova un DNA certo da intendersi come una riproduzione identica e, simultaneamente, riparazione dei geni ma, allo stesso tempo, anche in qualità di un processo ininterrotto di riparazione degli errori che avvengono “continuamente durante la duplicazione cellulare” (Tomas Lindahl, premio Nobel per la chimica nel 2019).
L’acido desossiribonucleico, meglio conosciuto come DNA, costituisce sicuramente la molecola più importante per tutte le specie viventi.
Attraverso la divisione cellulare, infatti, sia gli organismi eucarioti unicellulari che quelli procarioti, e cioè senza nucleo cellulare, possono duplicarsi come cellule determinando un aumento della loro popolazione, mentre negli organismi pluricellulari come le piante e gli animali, sempre la divisione cellulare costituisce non solo il meccanismo che consente il processo di riproduzione degli organismi ma anche la sostituzione e riparazione dei tessuti danneggiati con cellule nuove e sane.
Anche se la dinamica di divisione può venire per via asessuata oppure sessuale a seconda del tipo di strutture organiche, prima della divisione delle cellule avviene sempre la duplicazione del DNA.
Requisito, questo, indispensabile affinché il materiale genetico di ciascun organismo vivente venga mantenuto (relativamente) stabile e immutato nel tempo: e tale duplicazione della doppia elica che costituisce la struttura del DNA avviene con il processo di separazione dei due filamenti dell’elica grazie all’intervento dell’enzima DNA elicasi che, svolgendo da una parte la doppia elica, crea dall’altra un superavvolgimento poi rilassato dall’azione dell’enzima DNA girasi.[1]
Ma il processo di assemblaggio e duplicazione si compie senza problemi, con una replicazione identica senza sosta nel tempo?
No.
Per niente.
Gli errori nella duplicazione della sequenza del DNA risultano infatti continui (A = A e non A, quindi), anche se continuamente vengono corretti quasi sempre con successo dagli enzimi di riparazione genetica, (A = A e non A, perciò, per una seconda e diversa volta), con enzimi che svolgono il ruolo indispensabile di “operai del DNA” quasi ininterrottamente in grado di evitare il caos di matrice chimica nella dinamica di riproduzione cellulare.
A tal proposito Tomas Lindahl, uno dei tre vincitori del premio Nobel per la chimica nel 2019, ha infatti sostenuto senza possibilità di smentite che “la cellula è una macchina che combatte contro i danni al DNA. Questi avvengono continuamente, durante la duplicazione cellulare, per esposizione alla luce, per ciò che mangiamo o per come viviamo. E gli errori nella sequenza del DNA, nell’appaiamento delle basi così come eventuali rotture della doppia elica sono all’origine di molte malattie ereditarie e non, ma in primo luogo della trasformazione tumorale della cellula.
Per fortuna l’evoluzione ci ha dotati di meccanismi di riparazione raffinatissimi ed efficienti, che rendono il cancro un evento tutto sommato raro se confrontato con il numero di danni e mutazioni che colpiscono le cellule del nostro organismo”.
La divisione cellulare inizia fin dalla fertilizzazione dell’ovulo: le due cellule, materna e paterna, si fondono e cominciano a dividersi fino a dar luogo a un individuo completo. A una settimana di vita un embrione consta di circa 128 cellule e contiene oltre 300 metri di DNA, una molecola costituita da quattro diversi tipi di basi azotate che, come le perline di una collana, si dispongono in sequenze che vengono “lette” dagli altri sistemi della cellula e costituiscono il nostro “libretto di istruzioni”. Non è difficile immaginare come, con così tante “fotocopie” dello stesso filamento originario di DNA, possano comparire errori ed imperfezioni, soprattutto perché, raggiunta l’età adulta, il numero delle divisioni cellulari (e quindi delle copie del DNA) arriva a qualche miliardo.
Gli enzimi di riparazione identificati da Lindahl e dagli altri vincitori del Nobel sono dei correttori di bozze: viaggiano lungo il DNA alla ricerca di errori di trascrizioni e li aggiustano.
“Dal punto di vista chimico, un numero così elevato di riproduzioni della stessa molecola sfiora l’impossibile” hanno scritto i membri del comitato dei Nobel nella motivazione al premio. “Tutti i processi chimici sono esposti a errori casuali. Inoltre, il DNA è sottoposto quotidianamente a fattori che lo danneggiano e all’azione di molecole in grado di reagire con lui. Di fatto, dovremmo essere un caos chimico ben prima di arrivare a svilupparci in forma di feto”.
Se il “caos chimico” non avviene, è proprio grazie ai meccanismi di riparazione del DNA.
Esiste però una situazione in cui la cellula sfrutta proprio questo caos e inibisce o rallenta i meccanismi di riparazione: è il cancro che ha bisogno di conservare le mutazioni che gli danno la capacità di invadere l’organismo. E lo sviluppo di farmaci in grado di riattivare o potenziare i meccanismi naturali di riparazione del DNA (o di eliminare selettivamente una cellula contenente uno specifico errore) potrebbe fare la differenza nella cura, come ha spiegato, dopo l’annuncio del premio, Bert Vogelstein, oncologo del Johns Hopkins Cancer Center”.[2]
Ancora una volta, la formula logica A = A e non A emerge dalla variegata ontologia cosmica e, più specificatamente, dal bioma terrestre.
[1] “Duplicazione del DNA”, in chimica-onli.it
[2] “Gli operai del DNA che evitano il caos chimico”, 23 gennaio 2020, in airc.it
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