Per milioni di anni i compiti di replicazione, trasmissione ed evoluzione dell'informazione genetica sono stati affidati a due "polimeri-impalcatura" naturali fatti di gruppi fosfato e di due zuccheri: il desossiriboso (l'acido desossiribonucleico, il Dna) e il riboso (l'acido ribonucleico, l'Rna). Dal 20 aprile, data di pubblicazione sulla rivista Science della ricerca di Vitor Pinheiro e del gruppo di Philpp Holliger del Medical Research Council di Cambridge, in Inghilterra, si sono aggiunte altre sei impalcature chiamate Xna in cui "na" sta per acido nucleico e X si riferisce agli zuccheri di sostituzione.
Dall'alambicco dei biologi molecolari sono usciti 6 nuovi polimeri-impalcatura sintetici capaci (seppure con qualche espediente) di replicarsi, e quindi di trasmettere l'informazione in modo più o meno fedele, e di evolvere. Con una carta in più rispetto a Dna e Rna: resistono alla degradazione degli enzimi naturali (nucleasi).
I polimeri sintetici si chiamano: Ana, Fana, Lna, Tna, CeNa e Hna. Tutte queste molecole Xna si legano a Dna e Rna complementari. Non si tratta di sistemi genetici sintetici, ma di polimeri genetici: gli Xna infatti non sono autonomi e per essere trascritti e amplificati, ossia "per funzionare", hanno ancora bisogno della stampella del Dna.
Per poter usare la via del Dna, i ricercatori hanno costruito enzimi (polimerasi, Pcr) capaci di sintetizzare Xna da un filamento stampo di Dna e altri enzimi capaci di trascrivere inversamente da Xna a Dna. Questi enzimi sono necessari per replicare, e quindi trasmettere e far evolvere, le informazioni codificate dagli Xna: il filamento di Xna viene quindi inversamente trascritto in Dna, amplificato grazie alla Pcr e successivamente ritrascritto in Xna.
«Sono 20 anni che i ricercatori studiano alternative alle impalcature esistenti in natura e si ipotizzava che alcune sarebbero state in grado di replicarsi. Il vero passo avanti di questa ricerca sono gli enzimi capaci di farlo», ha detto Eric Kool, della Stanford University (California), alla rivista The Scientist.
Nella sua revisione, Gerald Joyce, dello Scripps Research Institute di La Jolla (California), spiega che la biologia sintetica dell'Xna è molto arretrata, ha molti meno strumenti della biologia molecolare che si basa sull'Rna. E d'altra parte la resistenza alla degradazione delle molecole di Xna ad opera degli enzimi naturali potrebbe aprire varie applicazione nella scienza dei materiali, nella diagnostica molecolare e in alcune terapie.
«Speriamo di sviluppare aptameri di Xna (dal latino aptus = capace, e dal greco meros = regione, cioè molecole capaci di legarsi a specifiche regioni dell'Xna, NdA) interessanti dal punto di vista medico.
Questo legame infatti inibisce la funzione. I ricercatori stanno già creando aptameri di Dna e Rna, ma il loro uso in vivo è limitato: le nucleasi, cioè gli enzimi presenti nel nucleo delle cellule (ribonucleasi, desossiribonucleasi), sono infatti deputate a tagliare i legami che tengono insieme i nucleotidi e quindi degradano velocemente gli aptameri naturali. Gli aptameri di Xna invece non sono naturali e quindi non sono suscettibili neppure alle nucleasi», spiega Joyce.
Lontane invece le forme di vita sintetica: prima bisogna mettere gli Xna in grado di catalizzare la loro replicazione senza l'aiuto di molecole biologiche (Dna e Rna) e quindi di evolvere autonomamente in modo darwiniano. Il prossimo passo prevedibile è la costruzione di un Xnazima, cioè un enzima fatto non di proteine e acidi nucleici naturali, ma di Xna per applicazioni in scienze dei materiali.
Ma, avverte Gerald Joyce, «non abbiamo carte geografiche per muoverci nelle acque ignote della biochimica degli Xna». E ricorda le parole di Arthur C. Clarke in Odissea nello Spazio: «HAL, il computer, dice all'umanità: "tutti questi mondi sono vostri". Ma, avverte, "eccetto Europa: non tentate atterraggi lì". I biologi sintetici stanno cominciando a giocare con la genetica alternativa, ma non devono invadere le aree che possono potenzialmente danneggiare la nostra biologia».
