Un nuovo studio suggerisce che il DNA potrebbe non essere il materiale ereditario per la vita

Uno scienziato teorizza che il DNA sia solo l’elenco degli ingredienti, non l’insieme delle istruzioni

È generalmente accettato che gli esseri umani e quasi tutti gli altri organismi trasmettano l’eredità dal genitore alla prole attraverso le informazioni memorizzate nel suo DNA. Antony Jose, professore associato di biologia cellulare e genetica molecolare presso l’Università del Maryland, ha delineato un nuovo quadro teorico per l’ereditarietà, che è stato sviluppato attraverso 20 anni di ricerca sulla genetica e l’epigenetica.

In due articoli sottoposti a revisione paritaria, recentemente pubblicati sul Journal of Royal Society Interface e sulla rivista BioEssays, Jose propone che il DNA sia solo l’elenco degli ingredienti, non l’insieme delle istruzioni utilizzate per costruire e mantenere un organismo vivente.

Le istruzioni, dice, sono molto più complicate e sono immagazzinate nelle molecole che regolano il DNA di una cellula e altri sistemi funzionanti.

“Il DNA non può essere visto come il” progetto “per la vita”, ha detto Jose. “È nella migliore delle ipotesi un elenco di ingredienti sovrapposti e potenzialmente criptati che viene utilizzato in modo diverso da cellule diverse in momenti diversi.”

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Ad esempio, il gene per il colore degli occhi si verifica solo durante uno specifico stadio di sviluppo e solo nelle cellule che costituiscono la porzione colorata degli occhi. Quelle informazioni non sono memorizzate nel DNA.

Jose propone che le istruzioni non codificate nel DNA siano contenute nella disposizione delle molecole all’interno delle cellule e nelle loro interazioni tra loro.

Questa disposizione di molecole viene preservata e tramandata da una generazione alla successiva.

L’argomentazione di Jose suggerisce che gli scienziati potrebbero trascurare strade importanti per lo studio e il trattamento delle malattie ereditarie e che le attuali convinzioni sull’evoluzione potrebbero essere eccessivamente focalizzate sul ruolo del genoma, che contiene tutto il DNA di un organismo.

Do environmental effects that occur in cells have consequences for subsequent generations? Assistant Professor of Cell Biology and Molecular Genetics Antony Jose explores this question at Bioscience Day 2012 at University of Maryland.

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Inoltre, gli scienziati non sono in grado di determinare la forma complessa di un organo come un occhio, o che una creatura avrà gli occhi, leggendo il DNA della creatura. Questi aspetti fondamentali dell’anatomia sono dettati da qualcosa al di fuori del DNA.

Jose sostiene che questi aspetti dello sviluppo, che consentono a un uovo fecondato di crescere da una singola cellula in un organismo complesso, devono essere visti come parte integrante dell’ereditarietà. Il nuovo framework di Jose ripropone l’ereditarietà come un complesso sistema di informazioni in rete in cui tutte le molecole regolatrici che aiutano la cellula a funzionare possono costituire un archivio di informazioni ereditarie.

Michael Levin, professore di biologia e direttore del Tufts Center for Regenerative and Developmental Biology e dell’Allen Discovery Center dell’Università Tufts, ritiene che l’approccio di Jose potrebbe aiutare a rispondere a molte domande non affrontate dall’attuale visione della biologia basata sul genoma. Levin non è stato coinvolto in nessuno dei documenti pubblicati.

Nei suoi articoli, la struttura di Jose riformula l’eredità come effetti combinati di tre componenti: entità, sensori e proprietà.

Le entità includono il genoma e tutte le altre molecole all’interno di una cellula che sono necessarie per costruire un organismo. Le entità possono cambiare nel tempo, ma vengono ricreate con la loro struttura, disposizione e interazioni originali all’inizio di ogni generazione.

“Quell’aspetto dell’ereditarietà, che la disposizione delle molecole è simile tra le generazioni, è profondamente sottovalutato e porta a ogni sorta di incomprensioni su come funziona l’ereditarietà”, ha detto Jose.

I sensori sono entità specifiche che interagiscono e rispondono ad altre entità o al loro ambiente. I sensori rispondono a determinate proprietà, come la disposizione di una molecola, la sua concentrazione nella cellula o la sua vicinanza a un’altra molecola.

Insieme, entità, sensori e proprietà consentono a un organismo vivente di percepire o “conoscere” cose su se stesso e sul suo ambiente. Alcune di queste conoscenze vengono utilizzate insieme al genoma di ogni generazione per costruire un organismo.

La follia di mantenere una visione dell’eredità incentrata sul genoma, secondo Jose, è che agli scienziati potrebbero mancare opportunità per combattere le malattie ereditarie e comprendere i segreti dell’evoluzione.

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In evoluzione, la struttura di Jose suggerisce che gli organismi potrebbero evolversi attraverso cambiamenti nella disposizione delle molecole senza cambiamenti nella loro sequenza di DNA.

E nella scienza della conservazione, questo lavoro suggerisce che i tentativi di preservare le specie in via di estinzione attraverso le sole banche del DNA mancano di informazioni critiche archiviate in molecole non di DNA.

“La generalizzazione della memoria e della codifica di Antony Jose attraverso la struttura entità-sensore-proprietà getta nuove intuizioni sull’evoluzione e sulla complessità biologica e suggerisce importanti revisioni ai paradigmi esistenti in genetica, epigenetica e sviluppo”, ha detto Levin.

Riferimenti in questo articolo:

Antony Jose
Michael Levin
Journal of Royal Society Interface
BioEssays