notizie sparse apparentemente a caso
news scattered seemingly at random
...

sabato 28 marzo 2015

Il mistero dei nostri 145 geni alieni

La ricerca, pubblicata sulla rivista ad accesso aperto Genome Biology, si concentra sul cosiddetto trasferimento genico orizzontale, il trasferimento di geni tra organismi viventi diversi nello stesso ambiente. 

"Questo è il primo studio a mostrare come sia ampiamente diffuso il trasferimento genico orizzontale (HGT) tra gli animali, compreso l'uomo, dando vita a decine o centinaia di geni "stranieri" attivi," ha detto l'autore Alastair Crisp presso l'Università di Cambridge.

I ricercatori di Cambridge dicono che abbiamo acquisito geni essenziali "stranieri" da microrganismi conviventi nel nostro ambiente in tempi antichi.


"Sorprendentemente, lungi dall'essere un evento raro, sembra che l'HGT ha contribuito all'evoluzione di molti, forse tutti, gli animali e che il processo è in corso, il che significa che potremmo avere bisogno di rivalutare il modo in cui pensiamo l'evoluzione."

È noto in organismi unicellulari e pensato per essere un processo importante che spiega come i batteri evolvono rapidamente, per esempio, la resistenza agli antibiotici.

Si pensa che l'HGT svolga un ruolo importante nell'evoluzione di alcuni animali, tra cui vermi nematodi che hanno acquisito i geni da microrganismi e piante, e alcuni coleotteri che hanno guadagnato geni batterici per produrre enzimi per digerire bacche di caffè. 

Tuttavia, l'idea dell'HGT tra gli animali più complessi, come gli esseri umani, invece di guadagnare solo i geni direttamente dagli antenati, è stato ampiamente discusso e contestato.

Si pensa che l'HGT svolga un ruolo importante nell'evoluzione di alcuni animali, tra cui vermi nematodi che hanno acquisito i geni da microrganismi e piante

"Sorprendentemente, lungi dall'essere un evento raro, sembra che l'HGT ha contribuito all'evoluzione di molti, forse tutti, gli animali e che il processo è in corso, il che significa che potremmo avere bisogno di rivalutare il modo in cui pensiamo l'evoluzione."

È noto in organismi unicellulari e pensato per essere un processo importante che spiega come i batteri evolvono rapidamente, per esempio, la resistenza agli antibiotici.

Si pensa che l'HGT svolga un ruolo importante nell'evoluzione di alcuni animali, tra cui vermi nematodi che hanno acquisito i geni da microrganismi e piante, e alcuni coleotteri che hanno guadagnato geni batterici per produrre enzimi per digerire bacche di caffè. 

Tuttavia, l'idea dell'HGT tra gli animali più complessi, come gli esseri umani, invece di guadagnare solo i geni direttamente da antenati, è stato ampiamente discusso e contestato.

I ricercatori hanno studiato il genoma di 12 specie di Drosophila o moscerino della frutta, quattro specie di verme nematode, e 10 specie di primati, compreso l'uomo. 

Hanno calcolato quanto bene ciascuno dei loro geni si allinei a geni simili in altre specie per stimare la probabilità che dovessero essere estranei in origine.

Confrontando con altri gruppi di specie, sono stati in grado di stimare quanto tempo fa i probabili geni fossero stati acquisiti.

Un certo numero di geni, tra cui il gene gruppo sanguigno ABO, sono stati ormai confermati come acquisite dai vertebrati attraverso l'HGT. La maggior parte degli altri geni sono stati collegati con enzimi coinvolti nel metabolismo.

Negli esseri umani, hanno confermato 17 geni precedentemente segnalati come acquisiti attraverso l'HGT, e identificato 128 ulteriori geni estranei nel genoma umano che non erano stati precedentemente segnalati.

Alcuni di questi geni sono stati coinvolti nel metabolismo lipidico, compresa la ripartizione degli acidi grassi e la formazione di glicolipidi. 

Altri sono stati coinvolti nella risposta immunitaria, tra cui la risposta infiammatoria, la segnalazione delle cellule immunitarie, e le risposte antimicrobiche, mentre ulteriori categorie di geni includono il metabolismo degli aminoacidi, la modifica delle proteine ​​e l'attività antiossidante.

Il team è stato in grado di identificare la probabile classe di organismi da cui provengono i geni trasferiti. Batteri e protisti, un'altra classe di microrganismi, sono stati i donatori più comuni in tutte le specie studiate. 

Essi hanno inoltre identificato l'HGT da virus, responsabile per un massimo di ulteriori 50 geni estranei nei primati.

Alcuni geni sono stati identificati come aventi origine da funghi. 

Questo spiega perché alcuni studi precedenti, che si sono concentrati solo sui batteri come fonte di HGT, abbiano originariamente respinto l'idea che questi geni fossero 'estranei' in origine.

La maggior parte degli HGT nei primati è risultata antica, verificatasi a volte tra l'antenato comune dei Cordati e l'antenato comune dei primati.

Gli autori affermano che la loro analisi probabilmente sottovaluta la reale portata della HGT negli animali e che l'HGT diretto tra organismi multicellulari complessi è anche plausibile, e già noto in alcune relazioni ospite-parassita.

Fonte: Qui e Qui




domenica 22 marzo 2015

Risolto l'enigma dell'origine della vita?

L'origine della vita sulla Terra è un insieme di paradossi. Perché la vita avesse avuto inizio, ci deve essere stata una qualche molecola genetica, come il DNA o RNA, in grado di passare attraverso vari processi per produrre le proteine, le molecole cavallo di battaglia della vita. Ma le cellule moderne non possono copiare il DNA e RNA, senza l'aiuto delle proteine ​​stesse. Per rendere le cose più fastidiose, nessuna di queste molecole può fare il suo lavoro senza lipidi grassi, che forniscono le membrane di cui le cellule hanno bisogno per contenere i loro nuclei. E in un'altra complicazione di "pollo e uova", sono necessari gli enzimi a base di proteine ​​(codificati da molecole genetiche) per sintetizzare lipidi.

Lo schianto di meteoriti sulla Terra primordiale ha probabilmente generato
cianuro di idrogeno, che potrebbe avere dato inizio alla produzione
di biomolecole necessarie per creare le prime cellule.
JOE TUCCIARRONE / SCIENCE PHOTO LIBRARYCORBIS

Ora, i ricercatori dicono che potrebbero aver risolto questi paradossi. Chimici riferiscono oggi che un paio di composti semplici, che sarebbe stati abbondanti sulla Terra primitiva, potrebbero aver dato luogo a una rete di reazioni semplici che producono tre principali classi di biomolecole - acidi nucleici, aminoacidi e lipidi - necessarie per dare inizio alla prima forma di vita. Anche se il nuovo lavoro non prova che questo sia come la vita ha avuto inizio, può eventualmente contribuire a spiegare uno dei misteri più profondi della scienza moderna.

"Questo è un documento molto importante", dice Jack Szostak, un biologo molecolare e ricercatore di origine della vita presso il Massachusetts General Hospital di Boston, che non è stato affiliato alla ricerca attuale. "Essa propone per la prima volta uno scenario da cui quasi tutti i componenti essenziali per la vita potrebbe essere assemblati in una struttura geologica."


Gli scienziati hanno a lungo propagandato i propri scenari preferiti per quale insieme di biomolecole si sia formato prima. Sostenitori del "RNA World", per esempio, suggeriscono che l'RNA può essere stato il pioniere; non solo è in grado di trasportare informazioni genetiche, ma può anche servire da catalizzatore chimico simile a proteine, accelerando alcune reazioni. I fautori invece del metabolismo come primo step, nel frattempo, hanno sostenuto che semplici catalizzatori metallici, al contrario di enzimi a base di proteine ​​avanzati, potrebbero aver creato una zuppa di blocchi costruttivi organici che potrebbero aver dato origine alle altre biomolecole.

L'ipotesi "RNA world" ha una grande spinta nel 2009. I chimici guidati da John Sutherland presso l'Università di Cambridge nel Regno Unito hanno riferito di aver scoperto che relativamente semplici composti precursori chiamati acetilene e formaldeide potrebbero subire una serie di reazioni per produrre due blocchi di di quattro nucleotidi di RNA, che mostra un percorso plausibile su come l'RNA abbia potuto formarsi da solo, senza la necessità di enzimi nel brodo primordiale. I critici, però, hanno sottolineato che l'acetilene e la formaldeide sono molecole ancora piuttosto complesse. Ponendo la questione sulla loro origine.

Per il loro studio, Sutherland ed i suoi colleghi hanno cercato di lavorare a ritroso da queste sostanze chimiche per vedere se potevano trovare un percorso che portasse all'RNA da materiali di partenza ancora più semplicie. Ci sono riusciti. In questo numero di Nature Chemistry, il team di Sutherland riferisce di aver creato i precursori dell'acido nucleico partendo con solo acido cianidrico (HCN), solfuro di idrogeno (H2S), e raggi ultravioletti (UV). Inoltre, afferma Sutherland, le condizioni che producono i precursori degli acidi nucleici creano anche i materiali di partenza necessari per produrre amminoacidi naturali e lipidi. Questo suggerisce che un unico insieme di reazioni avrebbe dato origine alla maggior parte dei blocchi della vita contemporanea.

La squadra di Sutherland sostiene che la Terra primordiale era un ambiente favorevole per quelle reazioni. L'acido cianidrico è abbondante nelle comete, che piovevano costantemente durante le prime centinaia di milioni di anni di storia della Terra. Gli impatti inoltre avrebbero prodotto energia sufficiente per sintetizzare l'acido cianidrico da idrogeno, carbonio e azoto. Allo stesso modo, Sutherland dice, si è pensato che il solfuro di idrogeno sia stato comune sulla Terra primordiale, come lo era la radiazione UV che potrebbe aver guidato le reazioni e i minerali contenenti metalli che potrebbero averle catalizzate.

Detto questo, Sutherland avverte che le reazioni che avrebbero prodotto ciascun set di blocchi sono abbastanza diverse l'una dall'altra, infatti richiedono diversi catalizzatori metallici, per esempio, per cui probabilmente non sarebbero avvenute tutte nella stessa posizione. Piuttosto, dice, leggere variazioni nella chimica e dell'energia potrebbero aver favorito la creazione di una serie di blocchi su di altri, come gli amminoacidi o lipidi, in luoghi diversi. "L'acqua piovana avrebbe poi mescolato questi composti in un pool comune", afferma Dave Deamer, un ricercatore sull'origine della vita presso l'Università della California, non affiliato alla ricerca.

La vita avrebbe potuto accendersi in quella piscina comune? Questo dettaglio è quasi certamente perduto per sempre nella storia. Ma l'idea e la "chimica plausibile" alla base vale la pena di essere attenzionato, dice Deamer. Szostak è d'accordo. "Questo scenario generale solleva molte domande", dice, "e sono sicuro che sarà discusso per qualche tempo a venire."


Fonte: Qui e Qui





domenica 8 marzo 2015

La vita "come non la conosciamo" possibile su Titano, una delle lune di Saturno

Un nuovo tipo di forma di vita, privo di ossigeno, a base di metano in grado di metabolizzare e riprodursi in modo simile alla vita sulla Terra è stato modellato da un team di ricercatori della Cornell University.

Una rappresentazione di un azotosoma, delle dimensioni di un virus, con un pezzo della membrana asportata per mostrare la sua cavità interna [credito: James Stevenson]

In una prospettiva allo stesso tempo fantasiosa e rigidamente scientifica, ingegneri chimici e astronomi offrono un modello per la vita che potrebbe prosperare in un mondo freddo - specificamente Titano, la luna gigante di Saturno. Un corpo planetario inondato da un mare non di acqua, ma di metano liquido, Titano potrebbe ospitare, cellule prive di ossigeno basate sul metano. La teorizzata membrana cellulare, formata da piccoli composti di azoto organico e in grado di funzionare alle temperature del metano liquido di 292 gradi sotto lo zero, è pubblicata su Science Advances.

Il lavoro è stato condotto da Paulette Clancy e James Stevenson, chimici esperti in dinamica molecolare. Co-autore del documento è Jonathan Lunine, direttore per il Centro per la Radiofisica e la Ricerca spaziale della Cornell. Lunine è un esperto delle lune di Saturno e uno scienziato interdisciplinare sulla missione Cassini-Huygens che ha scoperto i mari di metano-etano su Titano.

Titano Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho

Incuriosito dalle possibilità di vita a base di metano su Titano, e armato di una borsa di studio dalla Fondazione Templeton per studiare la vita non acquosa, Lunine, circa un anno fa, ha cercato l'assistenza di docenti della Cornell con competenze nella modellazione chimica. "Non siamo biologi, e non siamo astronomi, ma abbiamo gli strumenti giusti", ha detto Clancy.

"Forse ci ha aiutato il fatto di non avere alcun preconcetto su quello che dovrebbe essere in una membrana e cosa non dovrebbe. Abbiamo lavorato con i composti che sapevamo essere presenti in quel luogo e ci siamo chiesti, 'Se questa fosse la tavolozza, cosa ne possiamo tirare fuori?' "

Sulla Terra, la vita si basa sulla membrana a doppio strato di fosfolipidi, la forte, permeabile vescicola, a base d'acqua che ospita la materia organica di ogni cellula. Una vescicola fatta da una tale membrana si chiama liposoma. Così, molti astronomi cercano vita extraterrestre in quella che viene chiamata la zona abitabile circumstellare, la banda stretta intorno al sole in cui può esistere acqua allo stato liquido. Ma cosa succede se le cellule non fossero basate sull'acqua, ma sul metano, che ha un punto di congelamento più basso? Gli ingegneri hanno chiamato la loro teorica membrana cellulare "azotosoma". "Liposoma" deriva dal greco "lipos" e "soma" per significare "corpo lipidico"; per analogia, "azotosoma" significa "corpo di azoto".

L'azotosoma è composto da molecole di azoto, carbonio e idrogeno noti per essere presenti nei mari criogenici di Titano, ma mostra la stessa stabilità e flessibilità analoghe a quelle dei liposomi sulla Terra. Questa è stata una sorpresa per i chimici come Clancy e Stevenson, che non avevano mai pensato ai meccanismi di stabilità cellulare prima; di solito studiano i semiconduttori, non le cellule. Gli ingegneri hanno impiegato un metodo di dinamiche molecolari alla ricerca di composti candidati dal metano per auto-assemblarsi in strutture simili a membrane. Il composto più promettente che hanno trovato è un azotosoma acrilonitrile, che mostrava una buona stabilità, una forte barriera alla decomposizione e una flessibilità simile a quella delle membrane fosfolipidiche sulla Terra.

L'Acrilonitrile è un velenoso composto organico liquido incolore utilizzato per la fabbricazione di fibre acriliche, resine e materiali termoplastici. È presente nell'atmosfera di Titano. Eccitata dalla prova iniziale, Clancy ha detto che il prossimo passo è quello di cercare di dimostrare come queste cellule si comportano in un ambiente a base di metano - quello che potrebbe essere l'analogo per la riproduzione e il metabolismo nelle cellule a base di metano senza ossigeno.

Lunine attende con interesse la prospettiva a lungo termine di testare queste idee su Titano stesso, "con l'invio di una sonda a galleggiare sui mari di questa luna sorprendente e campionando direttamente i composti organici". Stevenson ha dichiarato di essere stato in parte ispirato dallo scrittore di fantascienza Isaac Asimov, che scrisse sul concetto di vita non basata sull'acqua nel saggio del 1962 "Non come la conosciamo". Inoltre Stevenson ha detto Stevenson: "Il nostro è il primo progetto concreto della vita non come la conosciamo". 

Fonte: Qui e Qui