All’origine dei ribosomi

C’è già chi parla di uno dei misteri delle origini della vita ormai risolto, ma, come al solito, bisognerebbe considerare i fatti per quello che sono. In questo caso, si parla di macromolecole, in particolare dei ribosomi, e si tratta di un’ipotesi, come, tra l’altro, indicato dalla sezione di Nature in cui si trova l’articolo (Hypothesis, appunto). Restringendo il campo,

C’è già chi parla di uno dei misteri delle origini della vita ormai risolto, ma, come al solito, bisognerebbe considerare i fatti per quello che sono. In questo caso, si parla di macromolecole, in particolare dei ribosomi, e si tratta di un’ipotesi, come, tra l’altro, indicato dalla sezione di Nature in cui si trova l’articolo (Hypothesis, appunto). Restringendo il campo, stiamo parlando di una nuova e suggestiva ipotesi che potrebbe (verbo condizionale, senza sensazionalismi…) spiegare l’origine dei ribosomi, molecole organiche che si ritrovano uguali, con solo alcune piccolissime variazioni, in tutte le forme di vita sulla terra.

L’origine dei ribosomi, molecole fondamentali nel processo di traduzione citoplasmatica degli RNA messaggeri (mRNA) in proteine, è stata senza dubbio una tappa fondamentale dell’evoluzione della vita sul nostro pianeta. Queste molecole sono costituite da numerose proteine, ma il core, fondamentale per le funzioni da esso svolte, è costituito dall’rRNA (o RNA ribosomiale). Non è dunque una forzatura ritenere che l’origine dei ribosomi riguardi l’origine del RNA ribosomiale. E’ parere comune, infatti, che i ribosomi siano dei prodotti complessi del cosiddetto “mondo a RNA”, quando ancora le proteine non esistevano e le reazioni chimiche erano catalizzate, con ogni probabilità, da molecole di RNA catalitico, o ribozimi.

Ma come si può capire l’origine di molecole tanto antiche e presenti in tutti e tre i domini della vita sulla terra? Data l’entità del tempo trascorso, non certo andando a confrontare le diverse strutture primarie, ovvero le sequenze nucleotidiche che codificano gli rRNA. L’approccio alternativo proposto su Nature si è focalizzato, invece, sulla struttura terziaria, che consiste nella dalla configurazione tridimensionale che una molecola assume nell’ambiente in cui si trova. In termini termodinamici, la struttura terziaria consiste nella disposizione più stabile delle molecole nello spazio.
 
Senza entrare nei dettagli, da un’approfondiata analisi della struttura trdimensionale dei ribosomi emerge come queste queste macromolecole siano costituite da una serie di strutture semplici, piccoli domini, che sembrano essersi aggregati ad un core centrale nel corso del tempo seguendo un preciso ordine. La nuova ipotesi sull’origine dei ribosomi è dunque questa: a partire da un piccolo proto-ribosoma, non in grado di svolgere le odierne funzioni ma dalla struttura terziaria stabile, si sono aggregate, a poco a poco, le varie componenti strutturali fino a formare la molecola che oggi conosciamo, mediante un processo che gli stessi autori definiscono aggrandizement (ingrandimento).

LO studio evidenzia come la subunità ribosomiale conosciuta come 23S possa essere privata consecutivamente di ben 59 elementi costitutivi senza che venga danneggiata o in alcun modo compromessa la stabilità della struttura tridimensionale della restante parte. Man mano che si aggiungevano componenti alla struttura, il proto-ribosoma acquisiva sempre maggiori capacità di sintesi. Ogni nuovo componente andava ad aggregarsi all’insieme precedente solo quando consentiva un miglioramento in termini di stabilità nella struttura o di efficienza. Nei primi stadi dell’evoluzione il ribosoma esisteva infatti solo sotto forma di RNA solo dopo aver raggiunto efficienza tale da produrre proteine, queste avrebbero acquisito importanza, oltre che sulla terra, anche nella struttura stessa.

Questa potrebbe essere stata la prima tappa del passaggio tra mondo a RNA e mondo a proteine, ma rimane solo un’ipotesi…

Andrea Romano


Riferimenti:
Konstantin Bokov & Sergey V. Steinberg. A hierarchical model for evolution of 23S ribosomal RNA. Nature 457: 977-980.