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Dalle energie chimiche della materia agli esseri viventi Dalle energie chimiche della materia agli esseri viventi Gli scienziati che dirigono gli esperimenti per la «creazione» della vita in laboratorio: da sinistra, Mehran Goulian, Arthur Kornberg e Robert Sinsheimer (Tel. A.P.) La notizia che Arthur Kornberg e Mehran Goulian ed i loro collaboratori sono riusciti a sintetizzare in laboratorio l'acido desossiri bonucleinico (DNA) di un batterio/ago allo stato attivo, cioè di un virus capace di parassitare le cellule batteri che e di riprodurvisi, fa sensazione, anche se era ormai attesa. Infatti, la serie di ricerche che Kornberg ha intrapreso ormai da molti anni e di cui l'autore ha via via dato notizia, lasciava presagire questa logica conclusione. Nel 1959 Kornberg aveva ottenuto il premio Nobel per essere riuscito a sintetizzare in vitro le prime sequenze di polinucleotidi, cioè le prime sostanze sintetiche che, sia pure diverse dagli acidi nucleinici per la grandezza molecolare, fossero loro simili per il modo con cui sono costruite. Oggi Kornberg e Goulian, proseguendo nel loro delicato lavoro, sono riusciti ad andare molto più in là: non- solo, infatti, sono riusciti a mettere insieme tutti i nucleotidi così come sono disposti in un virus, ma hanno dimostrato che il composto da loro sintetizzato è il virus, in quanto è perfettamente attivo ed indistinguibile da quello naturale. L'acido desossiribonucleinico, o meglio, gli acidi desossiribonucleinici, in quanto ne esistono in gran numero, sono vere e proprie meraviglie della natura; insieme con gli acidi ribonucleinici, che hanno una struttura leggermente diversa e sostanzialmente più semplice, essi sono dotati della capacità di autoduplicarsi, cioè di riprodursi. E' grazie a questa capacità che avviene la riproduzione delle cellule e degli organismi; in altre parole, è su essa che è basata la vita. Chimicamente, gli acidi desossiribonucleinici sono formati dal succedersi ordinato di vari nucleotidi, cioè di molecole relativamente semplici formate da una base purinica (adenina, guanina) o pirimidinica (timina, citasina), da uno zucchero (il 2deossiribosio ) e da acido fosforico: In ogni molecola di DNA, ogni nucleotide è ripetuto molte volte, e tutti e quattro sono presenti; quasi sempre, la molecola del DNA risulta dalla successione di aggruppamenti tetranucleotidici, cioè di strutture formate dai 4 composti suddetti; i vari nucleotidi sono ordinati in modo di volta in volta differente, così che ne risulta la possibilità dell'esistenza di un numero infinito di combinazioni. Queste combinazioni differenti sono, ciascuna per suo conto, eccezionalmente costanti; dalla loro costanza dipende il ripetersi dei caratteri nella discendenza. Se qualcosa nella loro struttura viene a modificarsi per un motivo o per l'altro, la nuova struttura verrà a sua volta perpetuata nella discendenza: prendono così origine strutture prima inesistenti. Questo fenomeno sta alla base dell'evoluzione, che è avvenuta per successive modificazioni della struttura dei vari DNA, cioè per le ben note mutazioni Le molecole del DNA non sono formate da una sequen za singola di nucleotidi. o. per esprimersi semplicemente, da un unico « nastro »; esse contengono invece due nastri, legati l'uno all'altro per mezzo di legami di idrogeno, tesi appunto fra gli atomi di idrogeno delle basi di ciascuno di essi. Le basi puriniche e pirimidiniche, inoltre, hanno una caratteristica che è essenziale per spiegare la loro funzione duplicativa, e cioè la tendenza ad unirsi a due a due in coppie. Per lo più, la adenina fa coppia con la timina e la guanina con la citosina. La formazione delle coppie di basi, ciascuna delle quali è ospitata in uno dei due nastri, è motivo di stabilizzazione strutturale della molecola. I due nastri, poi, non sono disposti, in linea diretta, mà hanno un andamento a spirale: per questo si parla di doppie eliche del DNA. Nei disegni degli schemi di struttura del DNA la adenina è indicata con A, la timina con T. la citosina con C e la guanina con G. I batteriofagi studiati da Kornberg sono virus capaci di vivere e di riprodursi nell'interno di batteri: sono costituiti da DNA legato con proteine, ma è solo il DNA la molecola importante per la riproduzione. Questa avviene proprio per la virtù che hanno le varie basi nucleotidiche di legarsi a due a due, ciascuna con la sua complementare; ogni nastro della doppia elica, in questo modo, risintetizza quello con luì compie mentore, fino ad ottenere, in definitiva, due nastri uguali I DNA dei batteriofagi sono relativamente semplici rispet to ad altri DNA prodotti da cellule superiori; per questo motivo Kornberg e colleghi si sono dedicati allo studio di questi, piuttosto che di altri DNA. La sintesi del batteriofogo rappresenta quindi un altro gradino nella scala percorsa da Kornberg, ma si può già dire fin da ora che con tutta probabilità non sarà l'ultimo. Si può infatti prevedere che. così come è stato possibile sintetizzare il DNA di un batteriofago. si potrà in un futuro più o meno prossimo arrivare alla sintesi di altri DNA più complessi. Gli orizzonti che sono aperti da questa scoperta sono certamente molto vasti, tali da non vederne per il momento la fine. Se il DNA virale sintetizzato da Kornberg si comporta come un virus attivo naturale ed entra nelle cellule, è da prevedere che con tutta probabilità si riuscirà, in un futuro, a produrre per sintesi anche il DNA dei geni, cioè delle strutture cellulari da cui dipende il realizzarsi nella discendenza di determinati caratteri. Esistono molte malattie ereditarie che dipendono dalla mancanza nelle cellule del gene normale capace di determinare un particolare carattere, oppure dalla presenza, al suo posto, di un gene sbagliato; ne sono esempi l'emofilia e il favismo. Anche il cancro è con tutta probabilità in rapporto con una mutazione delle cellule; in certi casi, essa dipende dall'inserirsi tra i geni delle cellule colpite, del DNA o dell'RNA di un virus, nella specie umana, mancano per ora esempi sicuri dì tumori maligni di orìgine virale, ma il fatto che he esistano negli animali lascia ampio adito per accettare questa possibilità. Un possìbile sviluppo della scoperta di Kornberg potrebbe essere quello di poter trattare le cellule « sbagliate » con un DNA « giusto » e riportarle sulla retta via. Una microfoto elettronica ripresa all'Università di Stanford: mostra il DNA che presiede alla riproduzione delle cellule e trasmette il fattore ereditario (Tel. Ansa) Un'altra eventuale possibilità è quella di poter cambiare in qualche modo la struttura di determinati virus patogeni per l'uomo, in modo da renderli incapaci di dare lesioni sostanziali. In questo modo si potrebbe avere un mezzo biologico efficacissimo per la produzione di vaccini. In natura esistono esempi di vaccini costituiti da virus attivi ed infettanti, incapaci di per sé di dare malattie gravi, ma capaci invece di con ferire immunità duratura verso l'infezione con virus altamente patogeni, ai quali essi assomigliano strutturalmente. E' il caso, per esempio, del virus del vaiolo delle vacche (vaccino), che è poco patogeno per l'uomo, ma, una volta che lo abbia colpito, impedisce il successivo attecchimento del virus del vaiolo umano, di esso estremamente più pericoloso. La scoperta di Kornberg potrebbe permettere di riprodurre in laboratorio, e per altre malattie, questo esempio della natura. La scoperta di Kornberg porta a porsi un'altra volta il problema: è riuscito o no il biologo a sintetizzare la vita? Kornberg dice che né lui né Goulian si sono mai posti questa domanda durante le loro ricerche. E' certo, però, che anche loro se la sono posta, senza risolverla. Se si intende per vita non solo la possibilità di moltiplicarsi, ma il possedere un atteggiamento autonomo, con capacità di movimento e di metabolismo attivo, la risposta è che per ora il biologo non ha sintetizzato la vita, fi virus di Kornberg, infatti, si riproduce solo dentro le cellule batteriche, le quali gli forniscono l'energia necessaria: in altre parole, il virus è solo lo stampo, mentre tutto il resto (materiali e mezzi) proviene dal batterio. I DNA. però, hanno la capacità dì dirigere, oltre che la propria sintesi, anche quella delle proteine, e tra queste ci sono gli enzimi. In linea teorica, è possibile prevedere che, mettendo assieme vari DNA, si potrà riuscire, prima o poi, anche a costituire un vero e proprio organismo, capace di vita vera e propria. Anche se per ora, quindi, non si può parlare di sintesi di vita in provetta, le basi per arrivare a questa conclusione ci sono. Ciò non può. però, destare meraviglie né perplessità di alcun genere. La storia della chimica e della medicina ci dimostra come le barriere non esistono in natura. Nel secolo scorso, la barriera fra vita e non vita veniva fatta coincidere con quella fra chimica organica e chimica inorganica, ed oggi nulla più resta di questa barriera. Personalmente, non vedo come un evento del genere debba impressionare anche sul piano metafisico. Le leggi naturali ci dimostrano come alla base di ogni cosa e di ogni forza stia l'energia, che è la vera e sola entità che non si crea né si distrugge, ma si trasforma. E la trasformazione è vita. prof. Mario U. Dianzani Direttore Istituto Patologia Generale Università di Torino