I geni ancestrali stanno rivelando una realtà sorprendente: l’esistenza biologica sul nostro pianeta potrebbe aver avuto inizio molto tempo prima rispetto alle nostre stime attuali. Determinati geni, oggi riscontrabili nella quasi totalità degli esseri viventi, erano già presenti – e avevano subito duplicazioni – ancor prima dell’emergere del progenitore universale dal quale discendiamo.
Si tratta di una rivelazione che va oltre la semplice evoluzione biologica, toccando un interrogativo fondamentale: quali furono le origini dell’esistenza? E ancora più affascinante, cosa precedeva quel momento?
Le prime capacità cellulari emerse miliardi di anni or sono
Qualsiasi organismo vivente contemporaneo, dai microrganismi batterici alle specie vegetali, fino agli esseri umani, condivide un progenitore vissuto approssimativamente quattro miliardi di anni fa. La comunità scientifica lo definisce “ultimo progenitore comune universale”: rappresenta il punto temporale più lontano che possiamo investigare mediante gli strumenti evolutivi disponibili.
Tuttavia, emerge un elemento che modifica radicalmente la prospettiva. Nel momento in cui questo progenitore era in vita, numerose caratteristiche essenziali erano già sviluppate: le strutture cellulari possedevano membrane ben definite e il materiale genetico era conservato nel DNA. In sintesi, l’esistenza biologica non era più “in fase di assemblaggio”, ma mostrava già un’organizzazione straordinariamente complessa. Per comprendere autenticamente l’inizio di tutto, occorre retrocedere ulteriormente nel tempo.
Una ricerca pubblicata su Cell Genomics, realizzata da Aaron Goldman dell’Oberlin College, Greg Fournier del Massachusetts Institute of Technology e Betül Kaçar dell’University of Wisconsin-Madison, ha identificato un indizio concreto: seguire le impronte di determinati geni estremamente rari, antichissimi, sopravvissuti fino all’epoca attuale.
Goldman lo chiarisce esplicitamente: sebbene il progenitore comune universale rappresenti l’organismo più antico analizzabile con le metodologie contemporanee, alcuni dei geni presenti nel suo patrimonio genetico erano notevolmente più antichi. Ed è precisamente qui che emergono i geni ancestrali.
Paraloghi universali
Gli studiosi si focalizzano su un insieme particolare di geni denominati “paraloghi universali”. In ambito biologico, un paralogo rappresenta un gene che ha subito duplicazione nel corso del tempo all’interno del medesimo patrimonio genetico. È un fenomeno ricorrente: piccole imperfezioni nella replicazione generano versioni molteplici di un identico gene, che successivamente si differenziano. Un esempio immediato: negli esseri umani esistono otto geni dell’emoglobina, tutti originati da un singolo gene ancestrale emerso circa 800 milioni di anni fa. Nel corso delle ere, ciascuna copia ha sviluppato una funzionalità lievemente differente.
I paraloghi universali, tuttavia, costituiscono un caso diverso. Sono famiglie genetiche riscontrabili in almeno due copie nei patrimoni genetici della quasi totalità degli organismi esistenti. Questo implica che la loro duplicazione è avvenuta anteriormente alla nascita del progenitore comune universale. Anteriormente a quattro miliardi di anni fa.
In altri termini, questi geni rappresentano testimoni di un’era che ritenevamo inaccessibile. Ed è proprio mediante le tecnologie innovative, come gli strumenti computazionali avanzati, l’intelligenza artificiale, gli hardware ottimizzati per l’analisi genetica, che attualmente possiamo ricostruire quella narrazione invisibile. I ricercatori hanno esaminato tutti i paraloghi universali finora conosciuti e hanno scoperto un aspetto straordinario: tutti partecipano alla sintesi di proteine o al trasferimento di molecole attraverso le membrane cellulari.
Non si tratta di un particolare marginale. Indica che tra le primissime capacità biologiche emerse sul pianeta vi sarebbero state la produzione proteica e il trasferimento attraverso membrane primitive. Le fondamenta stesse dell’esistenza cellulare.
In uno studio parallelo, il gruppo di ricerca ha persino ricreato in laboratorio la versione ancestrale di una di queste proteine. Non un’ipotesi teorica, ma una proteina autentica, ottenuta combinando evoluzione biologica e biologia computazionale. E il risultato è stato straordinario: anche nella sua configurazione più elementare, questa proteina era capace di aderire alle membrane e interagire con il sistema produttore di proteine. Quindi, le cellule primordiali, per quanto rudimentali, erano già operative. Non aggregati casuali di molecole, ma sistemi capaci di auto-organizzarsi.
Secondo Betül Kaçar, tracciare le impronte dei geni ancestrali significa connettere i primissimi passi dell’esistenza biologica agli strumenti scientifici più moderni. È un metodo per trasformare gli interrogativi più profondi dell’evoluzione in ipotesi verificabili. E probabilmente, in futuro, l’identificazione di nuovi paraloghi universali ci consentirà di spingerci ancora oltre, ricostruendo un capitolo della storia terrestre che finora è rimasto nell’oscurità.
Perché comprendere l’origine dell’esistenza non è semplicemente una questione accademica. È un modo per afferrare quanto fragile, rara e preziosa sia la complessità biologica che oggi consideriamo scontata. E i geni ancestrali, silenziosi e tenaci, stanno cominciando a rivelarcelo.
Fonte: Cell Genomics