Sotto i mari il mistero della vita Potrebbe trovarsi sotto gli oceani il segreto dell'inizio della vita sulla Terra. E' quanto sostiene un gruppo di ricercatori dell'Università di Duke (nella Carolina del Nord) che ha esposto l'affascinante teoria su Nature. Un fantastico sistema sottomarino fatto di sorgenti termali e di pinnacoli, denominato Lost City, infatti, si sarebbe rivelato un fertile terreno di riproduzione per microrganismi che potrebbero spiegare la formazione della vita sulla Terra.

Lo scorso dicembre gli oceanografi si erano imbattuti in una antica crosta terrestre immersa nel mezzo dell'Atlantico. Alcuni dei pinnacoli trovati sono i più alti mai rinvenuti: misuravano circa 5.400 metri di altezza. Si chiamano giacimenti idro-termali e sono il risultato dell'accumulo di minerali sciolti in acqua calda attraverso alcune fessure conosciute come "buchi termali". "Dopo studi più accurati sul sistema dei buchi termali", afferma Jeff Karson, che ha partecipato alla ricerca, "abbiamo notato che questi pinnacoli erano stati creati non dai vulcani sottomarini, conosciuti proprio perché producono simili formazioni, ma da interazioni chimiche tra le rocce oceaniche e l'acqua marina". Secondo i ricercatori, i fori idro - termali potrebbero essere presenti in una porzione di oceani più grande di quella che si può pensare. Inoltre in questo sistema sottomarino l'acqua è risultata più fredda e più acida di quella che circonda le normali formazioni create dai vulcani. "Pensiamo che in questi luoghi vivano nuovi tipi di organismi che possono darci molti indizi sui processi di formazione della Terra e sulle forme di vita esistenti", ha aggiunto Karson. Ma non tutti i ricercatori sono d'accordo. Secondo Susan Humphris, scienziata al Woods Hole Oceanographic Institution (negli Stati Uniti), non si può essere certi che il sistema idro-termale sia il luogo di inizio della vita. (r.p.) (giovedì 12 luglio)

In some of the strongest evidence yet to support the RNA world—an era in early evolution when life forms depended on RNA—scientists at the Whitehead Institute for Biomedical Research have created an RNA catalyst, or a ribozyme, that possesses some of the key properties needed to sustain life in such a world. The new ribozyme, generated by David Bartel and his colleagues at the Whitehead, can carry out a remarkably complicated and challenging reaction, especially given that it was not isolated from nature but created from scratch in the laboratory. This ribozyme can use information from a template RNA to make a third, new RNA. It can do so with more than 95 percent accuracy, and most importantly, its ability is not restricted by the length or the exact sequence of letters in the original template. The ribozyme can extend an RNA strand, adding up to 14 nucleotides, or letters, to make up more than a complete turn of an RNA helix. These results, described in the May 18 issue of Science, suggest that RNA could have had the ability to replicate itself and sustain life in early evolution, before the advent of DNA and proteins. The findings will ultimately help evolutionary biologists address questions about how life began on earth more than three billion years ago.

Until almost two decades ago, many researchers thought that RNA was nothing more than a molecular interpreter that helps translate DNA codes into proteins. Then scientists discovered that not all enzymes were proteins—some were made of RNA. Over the past decade, they have developed techniques for producing new ribozymes in the lab, and a series of studies by the Bartel lab at the Whitehead has been lending credence to the notion of an RNA world. Still, none of the ribozymes generated by the Bartel lab or others in the field possessed the sophisticated properties needed to accurately replicate RNA. The finding reported in Science this week narrows that gap.

"Creating a complimentary strand of RNA is a challenging enzymatic reaction because it requires several things to happen at the same time. The reaction must be accurate in incorporating nucleotides based on the template strand, general enough that any template can be copied, and efficient enough to add on a large number of nucleotides," says Wendy Johnston, first author on the paper and research associate in the Bartel lab.

Theories about Life's Origins

Theories about the origins of life have long intrigued scientists and lay people alike. "A fundamental question about the origin of life is what class of molecules gave rise to some of the earliest life forms?" says Bartel. For years, scientists debated this question, some arguing that RNA molecules were the progenitors and others arguing in favor of proteins. "It was a classic chicken-and-egg argument. RNA, like DNA, has the genetic information necessary to reproduce but needs proteins to catalyze the reaction. Conversely, proteins can catalyze reactions but cannot reproduce without the information supplied by RNA," says Bartel.

The discovery in 1982 of ribozymes bolstered the notion that RNA came before proteins, but more challenges lay ahead for evolutionary biologists before they could espouse the RNA worldview. For one, there are only eight known ribozymes in nature—no where near enough to sustain the range of reactions in an RNA world. Furthermore, compared to protein enzymes, ribozymes seemed slow and inefficient as catalysts. So scientists set out to make artificial ribozymes that were more versatile and efficient than the natural ones. If they could create such ribozymes in the lab, it would suggest that natural ones could have existed during the RNA era, but have become extinct since.

Creation and Evolution of New Ribozymes

In 1993 Bartel and Jack Szostak at Harvard University found 65 novel ribozymes from a search of more than 1000 trillion RNAs. "When we subjected these ribozymes to a test-tube evolution, we found descendants that were 100 times more efficient," says Bartel. Since then the Bartel lab has been using the test-tube evolution method to gather further evidence for the RNA world. Three years ago, for example, the Bartel lab found a ribozyme that could carry out the type of reaction needed to synthesize its own building blocks.

In this study, the Bartel lab took the approach again of making 1000 trillion random RNAs go through test-tube evolution to find those that could catalyze RNA formation. After successive rounds of testing, the Bartel lab isolated a ribozyme that didn't depend on a particular template sequence but could build a complimentary strand of RNA using information from any general RNA template. In fact, the ribozyme isn't hindered by longer RNA templates and works nearly as well with longer sequences as with shorter ones. This suggests that if efficiency is increased, it may be possible to replicate the entire ribozyme. The ribozyme also accurately matches bases—A to U, and C to G—to the RNA template more than 95 percent of the time, better than any previously isolated ribozyme.

"We will never be able to prove the existence of the RNA world because we can't go back in time—but we can examine the basic properties of RNA and see if these are compatible within the RNA world scenario," says Bartel.

Designing new enzymes is a difficult task, but what researchers can do is make thousands of trillions of RNA molecules, with the hope that one or a few of them can catalyze the appropriate reactions. To identify the few that have the desired properties, researchers subject the huge population of ribozymes to a test-tube evolution—a process of selection and evolution that mimics these processes in nature. "During the selection process, we look for RNAs that can change themselves in a special way. We can then separate them from RNA that don't change themselves," says Bartel. In 1993 Bartel and Jack Szostak at Harvard University found 65 novel ribozymes from a search of more than 1000 trillion RNAs. "When we subjected these ribozymes to a test-tube evolution, we found descendants that were 100 times more efficient," says Bartel. Since then the Bartel lab has been using the test-tube evolution method to gather further evidence for the RNA world. Three years ago, for example, the Bartel lab found a ribozyme that could carry out the type of reaction needed to synthesize its own building blocks. In this study, the Bartel lab took the approach again of making 1000 trillion random RNAs go through test-tube evolution to find those that could catalyze RNA formation. After successive rounds of testing, the Bartel lab isolated a ribozyme that didn't depend on a particular template sequence but could build a complimentary strand of RNA using information from any general RNA template. In fact, the ribozyme isn't hindered by longer RNA templates and works nearly as well with longer sequences as with shorter ones. This suggests that if efficiency is increased, it may be possible to replicate the entire ribozyme. The ribozyme also accurately matches bases—A to U, and C to G—to the RNA template more than 95 percent of the time, better than any previously isolated ribozyme. "We will never be able to prove the existence of the RNA world because we can't go back in time—but we can examine the basic properties of RNA and see if these are compatible within the RNA world scenario," says Bartel. [Posted 5/19/2001]

La vita? Forse è arrivata dallo spazio La vita potrebbe non essere nata sulla Terra, ma arrivata dallo spazio con meteoriti o comete. A supportare questa affascinante ipotesi è la scoperta di un team di ricercatori dell'Università di Napoli Federico II, in collaborazione con l'Istituto Geomare - Sud del Cnr di Napoli, presentata oggi a Roma. Grazie a una serie di analisi su diversi campioni di rocce e meteoriti risalenti a miliardi di anni fa, gli scienziati hanno individuato dei minuscoli microbi vitali, chiamati cristallomicrobi o "cryms", di dimensioni prossime al millesimo di millimetro o anche inferiori. Si tratta di batteri "estremofili", cioè particolarmente resistenti alle più ostili condizioni ambientali, anche a temperature dell'ordine del migliaio di gradi o a pressioni pari a migliaia di atmosfere.

Una volta estratti dalle matrici rocciose in cui si trovavano, i microrganismi sono stati in grado di riacquistare la mobilità e la capacità di riprodursi. Questo, secondo Bruno D'Argenio e Giuseppe Geraci dell'Università Federico II, testimonierebbe che la vita non è nata sulla Terra. Non si tratta, però, delle sole tracce di vita extraterrestre individuate nei meteoriti. Già l'anno scorso, per esempio, furono rinvenuti batteri simili in un meteorite caduto in Australia nel 1969. Analoghe formazioni fossili sono state ipotizzate anche per un cristallo di meteorite di origine marziana trovato in Antartide nel 1984, considerato la traccia di vita più antica mai registrata: è vecchio 3,9 miliardi di anni, risale cioè a quando la Terra era ancora neonata e priva di forme di vita. [Posted 5/11/2001]

Anche le api pensano Riuscendo in test degni di un primate, le api hanno dimostrato che non serve un grande cervello per essere capaci di alcune funzioni cognitive superiori. Per esempio, di elaborare concetti come quelli di uguaglianza e di differenza, finora ritenuti prerogativa di alcune scimmie e della specie umana. La scoperta, pubblicata su Nature, viene da un gruppo di ricercatori francesi guidati da Martin Giurfa del Laboratoire d'Ethologie et Cognition Animale di Tolosa, in Francia.

Per vedere se gli insetti (Apis mellifera) fossero in grado di elaborare concetti astratti , gli studiosi hanno costruito un percorso a forma di Y. Le api che varcavano la soglia d'ingresso, contrassegnata da un segno giallo, si trovavano successivamente di fronte a un bivio: se imboccavano una strada, marcata anch'essa con il giallo, avrebbero trovato una soluzione zuccherina, se prendevano l'altra via, segnata con il blu, non avrebbero trovato nulla. Ebbene, piuttosto che continuare a svolazzare a casaccio, le api hanno imparato subito che la strada buona era quella indicata con lo stesso simbolo, ovvero il colore giallo, presente all'ingresso. Entusiasmati dalla perfomance delle api, i ricercatori hanno voluto verificare anche la loro capacità di mettere in pratica la regola appresa (stesso segno = zucchero). Quindi, hanno sostituito il giallo con una linea nera verticale e il blu con una orizzontale. E in questa seconda prova il 70% delle api ha puntato dritto verso lo zucchero. [Posted 4/26/2001]

Dall'ultimo numero di Nature: gli ecosistemi formati da più specie di piante assorbono maggiori concentrazioni di anidride carbonica (CO2) e di azoto (N). Questo è il risultato di una lunga serie di esperimenti effettuati in una prateria di proprietà dell'Università americana del Minnesota.

L'area è stata suddivisa in diverse zone, in cui sono state piantate casualmente 16 differenti specie di piante. Alla metà di queste sono state aggiunte CO2 e N in quantità crescenti fino a raggiungere concentrazioni paragonabili a quelle osservabili nelle regioni più altamente industrializzate. Si è poi misurata la quantità di biomassa, un indicatore del carbonio assimilato dalle piante per fotosintesi e dell'azoto assorbito dal terreno. Il risultato? La biomassa è maggiore dove si hanno più alte concentrazioni di CO2 e N e il fenomeno è più rilevante nelle colture con un'alta biodiversità, piuttosto che in quelle dove si trovano meno specie.

"Si è dimostrato così che proteggere la biodiversità potrà contribuire a salvaguardare la capacità degli ecosistemi di catturare una più grande quantità di CO2 e N proveniente dai processi industriali", dice l'ecologista George Hendrey del Brookhaven National Laboratory, l'ente che insieme all'Università di Berkeley e ad altri istituti ha condotto queste ricerche. [Posted 4/26/2001]

- Study Of Poisonous Snakes Boosts Old Batesian Principle Of Mimicry [Posted 3/24/2001]

- New View Of Evolving Genes, Proteins To Aid Bioinformatics [Posted 3/17/2001]

- Australian Researchers Identify Gene Important In Certain Cancers [Posted 3/17/2001]

- Genetic Mutation Causes Cardiac Conduction Disease [Posted 3/13/2001]

- Mars' Volcanoes May Have Melted Ice, Producing Water Necessary For "Life" On Red Planet [Posted 3/13/2001]

- Natural Selection Drives Rapid Evolution Of Female (as Well As Male) Reproductive Proteins In Mammals, Cornell Study Finds [Posted 3/9/2001]

- Plant Genome Offers Clues To Longevity -- Arabidopsis Can Survive The Loss Of An Enzyme That Prevents Aging [ Posted 3/2/2001 ]