La macchina di Darwin

La teoria evoluzionistica di Darwin diventa un sistema automatizzato. Almeno nell’esperimento di Brian Paegel e Gerald Joyce del Scripps Research Institute, in California. Come riportato in un articolo pubblicato su Plos Biology, i due ricercatori hanno creato una “macchina” controllata da computer in cui gli enzimi a Rna (dei catalizzatori biologici, ovvero proteine che accelerano le reazioni) evolvono naturalmente, senza l’intervento umano. Il sistema infatti, una volta innescato, progredisce autonomamente: le mutazioni casuali e la pressione selettiva (rappresentata dai reagenti utilizzati come substrato e da altri enzimi presenti) agiscono come in natura, e alla fine il catalizzatore più adatto all’ambiente risulta essere anche il più numeroso.

Quando in una popolazione si presenta – casualmente – una variazione trasmissibile alla prole (quindi genetica) che conferisce un vantaggio agli individui che ne sono portatori, allora si ha evoluzione: questi individui hanno infatti più probabilità di riprodursi e, col passare delle generazioni, la maggior parte della popolazione presenterà quella mutazione che si dimostra vincente per quel determinato ambiente e in quel particolare momento.

Nella macchina di Paegel e Joyce avviene lo stessa cosa: il sistema parte da un gruppo di enzimi a Rna tra loro molto simili. Quelli che fanno reagire le sostanze presenti con maggior successo hanno “in premio” la possibilità di “riprodursi”, grazie a un promoter biologico che si lega agli enzimi stessi. Altre proteine presenti nella macchina, infatti, hanno il compito di riconoscere gli enzimi con il promoter e di indurli a replicarsi, in maniera tale che gli enzimi ad Rna più adatti per il substrato diventino sempre più numerosi.

Sia il substrato reagente che i promoter, però, diminuiscono a ogni generazione e, in perfetto accordo con la teoria selettiva, la macchina finisce per generare l'”enzima migliore”, che lavora più velocemente e con concentrazioni di substrato più basse degli enzimi di partenza. Nell’esperimento riportato l’enzima finale ha subito 11 mutazioni che lo hanno fatto diventare 90 volte più efficiente del suo progenitore.

La capacità di far fronte alla scarsità del substrato sarà un elemento comune a tutti gli enzimi ad Rna evoluti in ciascun esperimento condotto dalla macchina, ma le mutazioni che conferiranno questa capacità saranno casuali e non potranno essere predette. (c.c.)