Il mondo invisibile dove i geni saltano da un organismo all'altro

Immagina di sbirciare in un universo minuscolo, così piccolo che non puoi vederlo. Lì dentro, un batterio anaerobico affamato divora un archaea metanogeno. Il predatore si chiama Candidatus Velamenicoccus archaeovorus. La sua preda? Methanothrix soehngenii. Semplice, no? Uno mangia l'altro, la natura fa il suo corso.

Ma poi succede qualcosa di inaspettato.

Il gene che cambia casa

Gli scienziati stavano studiando questo ecosistema in miniatura quando hanno notato qualcosa di strano. Un frammento di materiale genetico chiamato "introne auto-splicing" sembrava essere passato dalla preda direttamente al predatore. E non era semplicemente scivolato via. Aveva viaggiato su un RNA circolare.

"Okay, ma cosa diavolo è un introne?"

Bella domanda. Te lo spiego con una metafora.

Pensa al tuo DNA come a un gigantesco manuale di istruzioni. Per anni, gli scienziati credevano che quasi tutto in quel manuale servisse a qualcosa. Ma la verità è diversa: grandi porzioni del nostro codice genetico sono sostanzialmente spazzatura. Non spazzatura nel senso di "rifiuti inutili", ma nel senso di "istruzioni che non dicono alle tue cellule di produrre niente". Questi sono gli introni.

La maggior parte delle volte, gli introni se ne stanno lì, copiati insieme a tutto il resto quando le cellule leggono il DNA. Però alcuni di loro possono letteralmente tagliarsi fuori da soli. È come quel tipo che decide di andarsene da una festa ma poi ci ripensa e torna. Gli introni auto-splicing usano un enzima speciale (chiamato ribozima) per staccarsi dall'RNA e magari reinserirsi altrove nel genoma.

Il sopravvissuto

Questi piccoli wanderer genetici sono già di per sé affascinanti. Ma la ricerca recente ha qualcosa di ancora più emozionante: gli scienziati ne hanno catturato uno proprio mentre si spostava tra due specie diverse.

Ecco il dettaglio che fa drizzare i capelli. Quando il team di ricerca ha cercato questo introne nell'organismo preda, l'ha trovato. Ma la preda era già morta.

Di solito, quando una cellula muore, il suo RNA si degrada piuttosto in fretta. Viene smontato pezzo dopo pezzo, partendo dalle estremità. Però questi introni formano una struttura circolare, come un anello minuscolo. E quella forma circolare li protegge dal degrado. È un po' come quando un serpente morde la propria coda: difficile da afferrare.

Quindi questo introne ha sostanzialmente sopravvissuto alla morte del suo ospite originale ed è rimasto in giro abbastanza a lungo da potenzialmente infettare il predatore. Roba da fantascienza.

Cosa significa tutto questo?

Le implicazioni sono enormi. Gli scienziati sospettavano da tempo che il materiale genetico potesse saltare tra una specie e l'altra — si chiama trasferimento genico orizzontale, ed è uno dei motori dell'evoluzione. Ma non capivamo tutti i modi in cui questo potesse avvenire. Questo studio suggerisce che l'RNA circolare potrebbe essere un'autostrada sconosciuta per il passaggio di geni tra organismi.

Il dottor Jens Harder del Max Planck Institute for Marine Microbiology, uno dei ricercatori dello studio, ha fatto notare che questa scoperta potrebbe avere applicazioni pratiche. I vaccini a RNA (come quelli che ci hanno aiutato contro il COVID) funzionano introducendo istruzioni genetiche nelle cellule. Capire come il materiale genetico si muove tra gli organismi potrebbe aiutarci a migliorare questi vaccini.

L'evoluzione a salti

Ma per me, la parte più eccitante riguarda quello che questo ci dice sull'evoluzione.

Abbiamo sempre immaginato l'evoluzione come un processo lento e graduale — minuscole mutazioni che si accumulano per milioni di anni finché non emergono nuove specie. Ma cosa succede se parassiti genetici come questi introni stanno invece premendo il tasto fast-forward? Se gli organismi possono scambiare porzioni significative di materiale genetico direttamente, l'evoluzione potrebbe avvenire a scatti invece che con passi incrementali.

Ti viene da pensare a quanti altri segreti genetici nuotino nel mondo microscopico, in attesa di essere scoperti. Questi organismi minuscoli hanno giocato a scambiarsi geni per miliardi di anni, e noi stiamo appena iniziando a capire le regole del loro gioco.

Diciamolo chiaro: il mondo microscopico è molto più selvaggio di quanto immaginassimo. E il bello è che ogni volta che accendiamo un microscopio, rischiamo di scoprire qualcosa che ribalta tutto quello che credevamo di sapere.