CREATO CROMOSOMA SINTETICO
E' del 6 ottobre 2007 questa notizia diffusa dai telegiornali nazionali senza neanche troppa enfasi e senza alcun approfondimento, se non le solite minchiate indirizzate a mettere in luce i rischi etici della genetica, ovviamente facendo di tutta un'erba un fascio e mescolando argomenti poco attinenti gli uni con gli altri.
Ecco la notizia riportata in quattro versioni:
ANSA, REPUBBLICA, IL GIORNALE e IL SOLE 24ORE.
Come si legge dalla notizia, l'equipe del ricercatore americano Craig Venter è riuscita a sintetizzare il primo cromosoma artificiale, interamente sintetizzato in laboratorio, accostando diverse sequenze di acidi nucleici.
Craig Venter non è nuovo in questo ambito, infatti è il ricercatore privato che inventò una nuova tecnica per sequenziare e mappare il DNA riuscendo nel 2001 a mappare l'intero genoma umano, battendo sul tempo l'ambizioso Progetto Genoma della Comunità Scientifica.
Questa scoperta ha notevoli implicazioni etiche, genetiche, ecologiche, economiche, nonché svariati possibili utilizzi in campo medico, industriale, ecologico e bla bla bla...
Pronto ad indossare la divisa del Piccolo Futurologo, che da bravo acquario mi è tanto cara; di tutti i possibili utilizzi, me ne vengono in mente principalmente tre.
Descrivendo il primo utilizzo, mi dilungherò anche sul funzionamento del DNA, esponendo concetti che poi torneranno utili nella descrizione degli altri utilizzi.
Utilizzo 1 - CREAZIONE DI NUOVE FORME DI VITA SINTETICHE
Questo, come si evince dagli articoli, è già quasi una realtà; ma entriamo nel merito di che cosa significa creare una forma di vita. Per adesso creano un batterio con una sequenza minimissima di DNA, un singolo filamento organizzato ad anello.
Creare questo tipo di vita è relativamente "facile", basta creare una sequenza di DNA ed impiantarla nel nucleo di un batterio. Questo si può fare, rispettando alcune semplici regole chimiche sulle sequenze accostabili, anche SENZA SAPERE che cosa codifica ogni singola sequenza, e a che effetto corrisponde poi dopo, nello sviluppo di quella forma di vita.
Una cosa del genere può farsi "agilmente" solo per un batterio, perchè passando a forme di vita più complesse la cosa diventa esponenzialmente più difficile.
Il paradigma attuale vuole che il DNA da solo codifichi nelle sue sequenze tutte le informazioni necessarie allo sviluppo ed alla vita dell'organismo. Questa è però chiaramente una visione riduttiva di quello che il DNA codifica, eccessivamente fiduciosa in una percezione della realtà pericolosamente vicina al meccanicismo ottocentesco, e per nulla orientata alla moderna dinamica dei sistemi complessi.
Infatti non è detto che ogni sequenza di DNA rappresenti una informazione scoordinata e disgiunta dalle informazioni codificate nelle altre sequenze. Anzi credo proprio che siano un tutt'uno correlato.
Modificare un cromosoma causa ovviamente delle modifiche nello sviluppo della forma di vita, ma secondo me NON SOLO negli elementi direttamente influenzati specificamente da quel determinato cromosoma, ma causa anche modifiche negli elementi frutto delle informazioni codificate dalle altre sequenze, che pur rimanendo invariate, risentono della modifica assumendo un nuovo significato, in relazione al cromosoma modificato.
In questo senso la quantità di informazione codificata dal DNA è molto più compatta e densa della semplice informazione data dalla sequenza di basi che lo compongono. Quindi ogni singola sequenza di informazione è strettamente intrecciata e correlata con le altre informazioni, e la sua modifica induce modifiche nel significato e nell'effetto di tutte le altre informazioni. Come se ci fossero più livelli di codifica.
In particolare intendo che ogni informazione codificata dalle sequenze di DNA, è strettamente correlata al contesto informativo in cui è immersa, cioè questa informazione è un tutt'uno inscindibile. Unisco questi diversi concetti introducendone e definendone un nuovo, il concetto di DENSIFICAZIONE.
Posso quindi agilmente dire che l'informazione contenuta nel DNA è DENSIFICATA, intendendo che la quantità di informazioni contenute gode di due proprietà:
1-> Altissima concentrazione di quantità di dati per unità di materia.
2-> Alto grado di correlazione delle informazioni tra di loro, tanto che cambiando una informazione, cambia il senso di tutte le altre.
Facendo un paragone informatico con il codice binario, è come se le sequenze di informazioni digitali di 1 e di 0 di un file, contenessero, in virtù della loro correlazione reciproca, molte più informazioni di quelle estrapolabili dalla semplice lettura dei dati.
In termini informatici si potrebbe dire che il DNA è un algoritmo di compattazione dell'informazione, di una generazione molto, molto più avanzata rispetto a quelli utilizzati oggi. Si potrebbe, a ragione, parlare di un Algoritmo Quantistico, in quanto ci sono diversi livelli di interpretazione delle stesse sequenze.
A dire il vero infatti ci sono teorie più o meno alternative che sottolineano come il solo DNA non sia in grado di stabilire come una forma di vita debba svilupparsi, ed abbia bisogno di un "Campo Organico". Ma senza scomodare queste teorie "alternative", basti pensare che, secondo la moderna teoria della Meccanica Quantistica, il DNA ha una sua UNICA Funzione d'Onda. Quindi, la modifica dello stato energetico e strutturale di ogni singolo cromosoma, causa inevitabili modifiche dello stato energetico e del significato che ogni altro cromosoma assume nell'intero contesto in cui si trova, in una catena di informazioni strettamente intrecciate, che può modificare completamente la struttura dell'organismo. Questo in parte conferma quanto detto prima.
Inoltre se nel mondo macroscopico trova giustificazione la tesi secondo cui gli influssi di sistemi distanti sono trascurabili, essendo minima la loro porpagazione nello spazio-tempo, così non può dirsi per il DNA, in quanto ci troviamo a grandezze del livello molecolare, in cui gli influssi dei cambiamenti attuati sulla Funzione d'Onda sono proporzionalmente rilevanti, e quindi si ripercuotono sul tutto, facendo sentire inevitabilmente il loro influsso su tutto l'intero sistema del DNA.
Per capire meglio però, bisogna dare un'occhiata a come è fatto il DNA e riflettere sulla densissima quantità di informazioni che contiene, e come queste agiscano per determinare la struttura e l'interazione delle proteine create, che portano allo sviluppo dell'organismo.
Il DNA è una sequenza ordinatissima di basi nucleiche che costituiscono una specie di codice che immagazzina informazioni utili allo sviluppo di una forma di vita.
Questa è una rappresentazione di un piccolissimo segmento di DNA, dove sono evidenziate le basi nucleiche che lo compongono G-A-C-T. Queste basi sono molecole che possono legarsi chimicamente tra di loro solo in determinati modi prestabiliti dalle leggi chimiche. In questo modo si strutturano le sequenze di informazione che portano alla formazione delle proteine per mezzo dell' RNA di trasporto o messaggiero.
Qui si vede schematicamente come l'RNA, si lega al DNA copiandone la struttura. L' RNA di trasporto copia la parte di DNA utile alla cellula, e la porta fuori dal nucleo cellulare, dove verranno sintetizzate le proteine e quant'altro serva alla cellula in quel momento, usando la copia di DNA come modello. (Giusto per riassumere mooooolto schematicamente.)
Questo modello di duplicazione è ugualmente valido anche nel momento della duplicazione della cellula.
Questa è un'altra bella immagine del DNA, dove si vede il modo in cui i legami molecolari impongono la caratteristica forma a doppia elica.
Questo è importantissimo per la forma definitiva dei cromosomi.
Come si vede qui di fianco, le molecole di basi/acidi nucleici, si uniscono nel legame chimico che struttura il DNA. I legami molecolari sono fatti in modo che per loro natura elastica, si posizionano a doppia elica.
Questa doppia elica, si avvolge su se stessa, sempre in virtù di questi legami, attorno ai nucleosomi. che a loro volta, per i legami chimici tra loro e gli istoni, si avvolgono a spirale. A questo punto il tutto si avvolge a formare le quattro braccia dei cromosomi che sono disposte a X.
Si capisce quindi quanto densa può essere la quantità di informazioni contenuta e contenibile nei cromosomi.
Pensate che ogni individuo della razza umana ha 23 coppie di cromosomi, tutti contenuti nel nucleo di tutte le cellule. Una bella quantità di roba, no?
Questi 46 cromosomi, totalmente sfilacciati e distesi in modo continuo, uno di seguito all'altro, raggiungerebbero la ragguardevole distanza di quasi DUE METRI. Ogni nostra cellula ha dentro il proprio nucleo DUE METRI di codice genetico aggrovigliato in vario modo. E' una cosa veramente incredibile ed affascinate, che richiama pesantemente la matematica dei Frattali, su cui sicuramente scriverò qualcosa prima o poi.
Questi due metri di codice genetico contengono in totale, qualcosa come TRE MILIARDI di coppie di basi azotate una di seguito all'altra, seguendo uno schema ben preciso. Come dicevo prima, le quattro basi utilizzate sono G-A-C-T ovvero Guanina, Adenina, Citosina e Timina.
Queste basi possono legarsi a coppie tra loro solo in questo modo:
la Guanina con la Citosina e l'Adenina con la Timina, e solo in questo modo.
Questo rende possibile solo quattro possibili coppie componenti della catena del DNA:
Guanina >-< Citosina
Citosina >-< Guanina (il contrario)
Adenina >-< Timina
Timina >-< Adenina (il contrario)
Detto questo si può facilmente creare un modello matematico in base quattro che usi una semplice corrispondenza con le cifre 0, 1, 2, 3, per creare una rappresentazione delle sequenze di geni.
Essendo in base quattro, si può agilmente convertire questo modello in base due (o 16) usando le cifre 0 e 1 come nel codice binario, per rendere facilmente gestibile l'informazione da un moderno computer (quindi i rappresentati delle basi diventerebbero 00, 01, 10 e 11).
(A ben vedere un modello più accurato potrebbe trattare le diverse coppie usando i numeri relativi con questi rappresentati: -2, -1, 1 e 2; usando lo 0 come parametro di controllo per l'Uracile, che però entra in scena solo nell'RNA. Ma forse sarebbe scomodo essendo in base 3.)
Quindi sappiamo che il genoma umano, contiene 3 miliardi di coppie di basi (3x10^9), ogniuna delle quali può assumere 4 valori diversi. Facendo quattro conti scopriamo che le possibili combinazioni di genoma sono in totale 4^(3x10^9) che è una cifra ENORMEMENTE ENORMISSIMA (in pratica per scriverla dovreste prendere 1 seguito da ben più di un miliardo di zeri), e sebbene non tutte queste sequenze siano in grado di sviluppare la vita, rendono altamente improbabile che ci siano due persone con lo stesso genoma.
Tornando alla Meccanica Quantistica, tutte queste basi sono legate tra di loro nello stabilire lo sviluppo dell'organismo umano. Ecco perchè penso che sia cosa molto complessa creare forme di vita sintetiche, in quanto non si conosce quasi per nulla il modo in cui le diverse informazioni contenute in tutti i cromosomi interagiscono tra di loro.
Inoltre ricordiamoci che TUTTE LE FORME DI VITA SUL PIANETA usano SOLO ED ESCLUSIVAMENTE QUELLE 4 BASI AZOTATE e nessuna delle altre comunque presenti chimicamente in natura. Quindi le sequenze da sole non bastano a spiegare tutta la biodiversità. Ci devono essere meccanismi più sottili in cui questa viene codificata.
Seguendo questo percorso logico sarebbe anche possibile creare forme di vita che non usano quelle basi azotate ma altre, per vedere cosa succede e dunque capire meglio i meccanismi di sviluppo, magari scoprendo perchè TUTTA LA NATURA ha "preferito" non usarle pur essendo queste disponibili.
Utilizzo 2 - IMMAGAZZINAMENTO COMPATTO DI DATI
VIsta la incredibile densificazione del DNA, un altro possibile utilizzo di questa tecnologia è appunto quello di usare le sequenze nucleiche come algoritmo di salvataggio di una incredibile quantità di dati, ben superiore a quanto consentito dalle tecnologie attuali, che sono appena arrivate al TeraByte e teorizzano da tempo sullo ZettaByte.
Oggi viviamo in un mondo che ha molta familiarità con Memorie Magnetiche (nastri, floppy, ZIP, JAZZ, HD), Memorie Ottiche e Magneto-Ottiche (CD, DVD, DAT), oltre alle recenti Memorie Flash (chiavette USB); e ci stà gradualmente preparando all'introduzione delle Memorie Olografiche, con supporti multistrato sempre più capienti (Blu-Ray, HD-DVD).
Tempo fà (5/10 anni fà) predissi l'invenzione delle Memorie Polimeriche (che oggi sono in fase di studio teorico, come evoluzione delle moderne Memorie Olografiche) costituite, nella mia ipotesi, da cubetti di materiale plastico, i cui polimeri inizialmente fluidi, vengono orientati e condensati allo stato solido, da tre laser che agiscono lungo gli assi X, Y e Z.
Per farvi lavorare di immaginazione ripensate ai cristalli del film SUPERMAN.
Ecco! Una cosa del genere, ma con anche la possibilità di scrittura attuata riorientando la matrice di polimeri, mediante la liquefazione parziale degli stessi, per mezzo dei tre laser che agiscono localmente.
Qui invece introduco un passaggio ancora più evoluto: Le Memorie Genetiche.
Questa tecnologia sfrutta l'altissima densità di informazioni contenibile nella catena del DNA, e consisterebbe in un'applicazione che permette di scrivere dati direttamente accostando basi nucleiche a formare un cromosoma. Questa catena potrebbe essere mappata mediante un sequenziatore, e successivamente letta da un algoritmo in grado di tradurre ed interpretare i dati che a noi servono.
Abbiamo visto prima che è facile creare una corrispondenza biunivoca tra coppie di basi azotate e codice binario, quindi il DNA sarebbe un ottimo strumento per densificare l'informazione contenibile negli Hard Disk dell'intero pianeta, tanto più che la Sun stà sviluppando un file system in grado di gestire questa mole di informazioni (chiamato appunto Zetta File System).
Ciononostante il DNA forse potrebbe codificare una quantità di informazioni addirittura superiore a quella gestibile dallo ZFS, e renderebbe necessaria la creazione di un DNA-FS strutturato opportunamente. (immaginate un batterio in grado di contenere tutti gli mp3 del pianeta mai composti dall'umanità dall'origine della storia ad oggi! Probabilmente ci sarebbe ancora spazio per le foto delle vostre vacanze.)
Una informazione del genere, non necessariamente creerebbe la vita se impiantata nel nucleo di un batterio. Accidentalmente però potrebbe anche succedere che queste memorie, se impiantate, siano in grado di svilupparsi in forma di vita (un batterio o poco più). Qualora questo accada, è possibile che le generazioni figlie conservino questa informazione, codificata al loro interno e decodificabile da chi sappia come fare.
Alcune teorie parlano genericamente di memoria genetica, interpretando la capacità che alcune persone hanno, di ricordare le loro vite passate. In particolare sostengono che queste persone credono di ricordare le loro vite passate da reincarnati, ma in realtà ricordano le vite dei loro antenati, memorizzate nel loro codice genetico (come sono in grado di fare, nella saga dei romanzi di DUNE, le Bene Gesserit, che ricordano tutte le vite precedenti per linea materna, o lo Kwisatz Haderach per linea paterna).
Non voglio approfondire questa affascinate ipotesi, visto che la Memoria Genetica di cui parlo qui, è cosa ben diversa; ma se noi siamo potenzialmente in grado di creare vita sintetica codificandola in questo modo, magari dentro di noi potrebbero essere celate delle informazioni, dei dati o un messaggio, di cui ignoriamo l'esistenza, magari lasciati da qualcuno...
Utilizzo 3 - ALLUNGAMENTO DELLA VITA
Il terzo utilizzo che mi viene in mente, è frutto di mie altre predizioni da improvvisato futurologo, sempre fatte 5 o 10 anni fà.
Si tratta di un procedimento finalizzato a ritardare l'invecchiamento in favore dell'allungamento della vita.
Per capire questo procedimento bisogna capire il meccanismo dell'invecchiamento, il perchè si invecchia.
Come abbiamo visto prima, i cromosomi sono fatti principalmente ad X.
Quando avviene la duplicazione cellulare, ovvero il momento in cui la cellula "clona" se stessa, avviene uno stravolgimento totale del funzionamento della cellula. Questo processo di chiama Mitosi (da non confondere con la Meiosi finalizzata alla riproduzione sessuata).
Innanzitutto i cromosomi solitamente sono "sciolti" nel nucleo, ma per l'occasione della Mitosi, indossano la loro uniforme di gala e si presentano tutti belli arrotolatiad X come mostrato qui di fianco.
A questo punto comincia la duplicazione massiva di tutto il patrimonio genetico e degli organuli presenti nel citoplasma che circonda il nucleo.
La cellula si stringe la cintura nella parte centrale e si spacca in due parti.
A questo punto sono due cellule indipendenti, il DNA si mette più sciallato nel nucleo e si scioglie togliendosi la divisa da X.
Ma qualcosa non è stato duplicato perfettamente.
Come in tutti i processi di duplicazione, qualcosa viene perso. Che cosa esattamente?
Semplice: I filamenti di DNA che si trovano gli estremi esterni dei bracci della X, e che aprono e chiudono l'avvolgimento della X, si chiamano TELOMERI, e purtroppo non sono stati duplicati alla perfezione, anzi sono più corti che in originale. Ne manca un pezzettino. I telomeri sono compromessi irreversibilmente.
Durante la sua vita, la cellula non risente tantissimo di questa perdita, ma più le cellule si duplicano, e più passa il tempo, più i telomeri si accorciano.
I Telomeri non contengono apparentemente codice genetico significativamente utile alla vita dell'organismo, in quanto consistono in sequenze che si ripetono più volte a chiudere la sequenza utile del DNA. Sembra che la loro funzione sia unicamente quella di preservare la porzione di codice genetico veramente utile, dalla perdita di informazioni per macanta o scorretta duplicazione. I telomeri sono fatti apposta per consumarsi al posto del DNA utile preservandolo. Cionondimeno si consumano anche loro.
Questo accorciamento è come la miccia di un candelotto di dinamite: quando la miccia finisce... BOOM!!
La mancanza dei telomeri, inizia a farsi sentire, inizialmente provocando sempre maggiori danni nella duplicazione cellulare, e successivamente lasciando scoperte le sequenze più utilizzate di DNA, che a questo punto non duplicano più correttamente le proteine utili alla cellula, causandone infine la morte senza duplicazione.
Questo è un riassunto dell'invecchiamento che porta alla morte (sempre se prima non ci investe un tram, decidiamo di fare un pic nic in una miniera di amianto o di uranio).
A questo punto entra in scena il mio metodo.
Sequenziamo il genoma di un individuo, con particolare attenzione ai telomeri.
Successivamente prendiamo i cromosomi i cui telomeri risultano danneggiati dalla duplicazione cellulare, e con il procedimento di creazione di cromosomi sintetici, gli attacchiamo le basi nucleiche necessarie a ripristinare i pezzi di telomeri mancanti.
L'ultimo passaggio è quello di impiantare nell'individuo "anziano", tramite un virus vettore a DNA ricombinante, il patrimonio genetico lucidato a nuovo, affinchè si riproduca sostituendo quante più cellule vecchie riesce.
In pratica riusciamo a dare alle cellule e quindi all'intero individuio, molto più tempo da vivere (immaginate uomini che vivono 300 anni), benchè non infinito.
Questo processo già 5-10 anni fa lo chiamai RITELOMERASI AGGREGANTE, in quanto queste conoscenze teoriche erano già note allora, benchè nessuno fosse mai riuscito ad applicarle in laboratorio, come io predissi.
Non voglio immaginare le implicazioni etiche e religiose, perchè sono teoriche e non mi tangono. Le conseguenze più gravi sono pratiche.
La prima conseguenza è che andremo in pensione a 299 anni, e sinceramente non ho voglia di farmi il culo per così tanto tempo (sarebbe seccante). La seconda conseguenza è che ci terremo Berlusconi, Prodi e Andreotti per moooooooooooooolto tempo (abbastanza grave). La terza conclusione (più grave) è che ci sorbiremo Giurato, Baudo e Bongiorno ancora per un bel pezzo.
Dobbiamo correre ai ripari!
Assolutamente.
Per chi volesse approfondire, basta fare un po di ricerche online, io comunque mi limito a segnalarvi Wikipedia.
Ecco la notizia riportata in quattro versioni:
ANSA, REPUBBLICA, IL GIORNALE e IL SOLE 24ORE.
Come si legge dalla notizia, l'equipe del ricercatore americano Craig Venter è riuscita a sintetizzare il primo cromosoma artificiale, interamente sintetizzato in laboratorio, accostando diverse sequenze di acidi nucleici.
Craig Venter non è nuovo in questo ambito, infatti è il ricercatore privato che inventò una nuova tecnica per sequenziare e mappare il DNA riuscendo nel 2001 a mappare l'intero genoma umano, battendo sul tempo l'ambizioso Progetto Genoma della Comunità Scientifica.
Questa scoperta ha notevoli implicazioni etiche, genetiche, ecologiche, economiche, nonché svariati possibili utilizzi in campo medico, industriale, ecologico e bla bla bla...
Pronto ad indossare la divisa del Piccolo Futurologo, che da bravo acquario mi è tanto cara; di tutti i possibili utilizzi, me ne vengono in mente principalmente tre.
Descrivendo il primo utilizzo, mi dilungherò anche sul funzionamento del DNA, esponendo concetti che poi torneranno utili nella descrizione degli altri utilizzi.
Utilizzo 1 - CREAZIONE DI NUOVE FORME DI VITA SINTETICHE
Questo, come si evince dagli articoli, è già quasi una realtà; ma entriamo nel merito di che cosa significa creare una forma di vita. Per adesso creano un batterio con una sequenza minimissima di DNA, un singolo filamento organizzato ad anello.
Creare questo tipo di vita è relativamente "facile", basta creare una sequenza di DNA ed impiantarla nel nucleo di un batterio. Questo si può fare, rispettando alcune semplici regole chimiche sulle sequenze accostabili, anche SENZA SAPERE che cosa codifica ogni singola sequenza, e a che effetto corrisponde poi dopo, nello sviluppo di quella forma di vita.
Una cosa del genere può farsi "agilmente" solo per un batterio, perchè passando a forme di vita più complesse la cosa diventa esponenzialmente più difficile.
Il paradigma attuale vuole che il DNA da solo codifichi nelle sue sequenze tutte le informazioni necessarie allo sviluppo ed alla vita dell'organismo. Questa è però chiaramente una visione riduttiva di quello che il DNA codifica, eccessivamente fiduciosa in una percezione della realtà pericolosamente vicina al meccanicismo ottocentesco, e per nulla orientata alla moderna dinamica dei sistemi complessi.
Infatti non è detto che ogni sequenza di DNA rappresenti una informazione scoordinata e disgiunta dalle informazioni codificate nelle altre sequenze. Anzi credo proprio che siano un tutt'uno correlato.
Modificare un cromosoma causa ovviamente delle modifiche nello sviluppo della forma di vita, ma secondo me NON SOLO negli elementi direttamente influenzati specificamente da quel determinato cromosoma, ma causa anche modifiche negli elementi frutto delle informazioni codificate dalle altre sequenze, che pur rimanendo invariate, risentono della modifica assumendo un nuovo significato, in relazione al cromosoma modificato.
In questo senso la quantità di informazione codificata dal DNA è molto più compatta e densa della semplice informazione data dalla sequenza di basi che lo compongono. Quindi ogni singola sequenza di informazione è strettamente intrecciata e correlata con le altre informazioni, e la sua modifica induce modifiche nel significato e nell'effetto di tutte le altre informazioni. Come se ci fossero più livelli di codifica.
In particolare intendo che ogni informazione codificata dalle sequenze di DNA, è strettamente correlata al contesto informativo in cui è immersa, cioè questa informazione è un tutt'uno inscindibile. Unisco questi diversi concetti introducendone e definendone un nuovo, il concetto di DENSIFICAZIONE.
Posso quindi agilmente dire che l'informazione contenuta nel DNA è DENSIFICATA, intendendo che la quantità di informazioni contenute gode di due proprietà:
1-> Altissima concentrazione di quantità di dati per unità di materia.
2-> Alto grado di correlazione delle informazioni tra di loro, tanto che cambiando una informazione, cambia il senso di tutte le altre.
Facendo un paragone informatico con il codice binario, è come se le sequenze di informazioni digitali di 1 e di 0 di un file, contenessero, in virtù della loro correlazione reciproca, molte più informazioni di quelle estrapolabili dalla semplice lettura dei dati.
In termini informatici si potrebbe dire che il DNA è un algoritmo di compattazione dell'informazione, di una generazione molto, molto più avanzata rispetto a quelli utilizzati oggi. Si potrebbe, a ragione, parlare di un Algoritmo Quantistico, in quanto ci sono diversi livelli di interpretazione delle stesse sequenze.
A dire il vero infatti ci sono teorie più o meno alternative che sottolineano come il solo DNA non sia in grado di stabilire come una forma di vita debba svilupparsi, ed abbia bisogno di un "Campo Organico". Ma senza scomodare queste teorie "alternative", basti pensare che, secondo la moderna teoria della Meccanica Quantistica, il DNA ha una sua UNICA Funzione d'Onda. Quindi, la modifica dello stato energetico e strutturale di ogni singolo cromosoma, causa inevitabili modifiche dello stato energetico e del significato che ogni altro cromosoma assume nell'intero contesto in cui si trova, in una catena di informazioni strettamente intrecciate, che può modificare completamente la struttura dell'organismo. Questo in parte conferma quanto detto prima.
Inoltre se nel mondo macroscopico trova giustificazione la tesi secondo cui gli influssi di sistemi distanti sono trascurabili, essendo minima la loro porpagazione nello spazio-tempo, così non può dirsi per il DNA, in quanto ci troviamo a grandezze del livello molecolare, in cui gli influssi dei cambiamenti attuati sulla Funzione d'Onda sono proporzionalmente rilevanti, e quindi si ripercuotono sul tutto, facendo sentire inevitabilmente il loro influsso su tutto l'intero sistema del DNA.
Per capire meglio però, bisogna dare un'occhiata a come è fatto il DNA e riflettere sulla densissima quantità di informazioni che contiene, e come queste agiscano per determinare la struttura e l'interazione delle proteine create, che portano allo sviluppo dell'organismo.
Il DNA è una sequenza ordinatissima di basi nucleiche che costituiscono una specie di codice che immagazzina informazioni utili allo sviluppo di una forma di vita.
Questa è una rappresentazione di un piccolissimo segmento di DNA, dove sono evidenziate le basi nucleiche che lo compongono G-A-C-T. Queste basi sono molecole che possono legarsi chimicamente tra di loro solo in determinati modi prestabiliti dalle leggi chimiche. In questo modo si strutturano le sequenze di informazione che portano alla formazione delle proteine per mezzo dell' RNA di trasporto o messaggiero.Qui si vede schematicamente come l'RNA, si lega al DNA copiandone la struttura. L' RNA di trasporto copia la parte di DNA utile alla cellula, e la porta fuori dal nucleo cellulare, dove verranno sintetizzate le proteine e quant'altro serva alla cellula in quel momento, usando la copia di DNA come modello. (Giusto per riassumere mooooolto schematicamente.)Questo modello di duplicazione è ugualmente valido anche nel momento della duplicazione della cellula.
Questa è un'altra bella immagine del DNA, dove si vede il modo in cui i legami molecolari impongono la caratteristica forma a doppia elica.Questo è importantissimo per la forma definitiva dei cromosomi.
Come si vede qui di fianco, le molecole di basi/acidi nucleici, si uniscono nel legame chimico che struttura il DNA. I legami molecolari sono fatti in modo che per loro natura elastica, si posizionano a doppia elica.Questa doppia elica, si avvolge su se stessa, sempre in virtù di questi legami, attorno ai nucleosomi. che a loro volta, per i legami chimici tra loro e gli istoni, si avvolgono a spirale. A questo punto il tutto si avvolge a formare le quattro braccia dei cromosomi che sono disposte a X.
Si capisce quindi quanto densa può essere la quantità di informazioni contenuta e contenibile nei cromosomi.
Pensate che ogni individuo della razza umana ha 23 coppie di cromosomi, tutti contenuti nel nucleo di tutte le cellule. Una bella quantità di roba, no?
Questi 46 cromosomi, totalmente sfilacciati e distesi in modo continuo, uno di seguito all'altro, raggiungerebbero la ragguardevole distanza di quasi DUE METRI. Ogni nostra cellula ha dentro il proprio nucleo DUE METRI di codice genetico aggrovigliato in vario modo. E' una cosa veramente incredibile ed affascinate, che richiama pesantemente la matematica dei Frattali, su cui sicuramente scriverò qualcosa prima o poi.
Questi due metri di codice genetico contengono in totale, qualcosa come TRE MILIARDI di coppie di basi azotate una di seguito all'altra, seguendo uno schema ben preciso. Come dicevo prima, le quattro basi utilizzate sono G-A-C-T ovvero Guanina, Adenina, Citosina e Timina.
Queste basi possono legarsi a coppie tra loro solo in questo modo:
la Guanina con la Citosina e l'Adenina con la Timina, e solo in questo modo.
Questo rende possibile solo quattro possibili coppie componenti della catena del DNA:
Guanina >-< Citosina
Citosina >-< Guanina (il contrario)
Adenina >-< Timina
Timina >-< Adenina (il contrario)
Detto questo si può facilmente creare un modello matematico in base quattro che usi una semplice corrispondenza con le cifre 0, 1, 2, 3, per creare una rappresentazione delle sequenze di geni.
Essendo in base quattro, si può agilmente convertire questo modello in base due (o 16) usando le cifre 0 e 1 come nel codice binario, per rendere facilmente gestibile l'informazione da un moderno computer (quindi i rappresentati delle basi diventerebbero 00, 01, 10 e 11).
(A ben vedere un modello più accurato potrebbe trattare le diverse coppie usando i numeri relativi con questi rappresentati: -2, -1, 1 e 2; usando lo 0 come parametro di controllo per l'Uracile, che però entra in scena solo nell'RNA. Ma forse sarebbe scomodo essendo in base 3.)
Quindi sappiamo che il genoma umano, contiene 3 miliardi di coppie di basi (3x10^9), ogniuna delle quali può assumere 4 valori diversi. Facendo quattro conti scopriamo che le possibili combinazioni di genoma sono in totale 4^(3x10^9) che è una cifra ENORMEMENTE ENORMISSIMA (in pratica per scriverla dovreste prendere 1 seguito da ben più di un miliardo di zeri), e sebbene non tutte queste sequenze siano in grado di sviluppare la vita, rendono altamente improbabile che ci siano due persone con lo stesso genoma.
Tornando alla Meccanica Quantistica, tutte queste basi sono legate tra di loro nello stabilire lo sviluppo dell'organismo umano. Ecco perchè penso che sia cosa molto complessa creare forme di vita sintetiche, in quanto non si conosce quasi per nulla il modo in cui le diverse informazioni contenute in tutti i cromosomi interagiscono tra di loro.
Inoltre ricordiamoci che TUTTE LE FORME DI VITA SUL PIANETA usano SOLO ED ESCLUSIVAMENTE QUELLE 4 BASI AZOTATE e nessuna delle altre comunque presenti chimicamente in natura. Quindi le sequenze da sole non bastano a spiegare tutta la biodiversità. Ci devono essere meccanismi più sottili in cui questa viene codificata.
Seguendo questo percorso logico sarebbe anche possibile creare forme di vita che non usano quelle basi azotate ma altre, per vedere cosa succede e dunque capire meglio i meccanismi di sviluppo, magari scoprendo perchè TUTTA LA NATURA ha "preferito" non usarle pur essendo queste disponibili.
Utilizzo 2 - IMMAGAZZINAMENTO COMPATTO DI DATI
VIsta la incredibile densificazione del DNA, un altro possibile utilizzo di questa tecnologia è appunto quello di usare le sequenze nucleiche come algoritmo di salvataggio di una incredibile quantità di dati, ben superiore a quanto consentito dalle tecnologie attuali, che sono appena arrivate al TeraByte e teorizzano da tempo sullo ZettaByte.
Oggi viviamo in un mondo che ha molta familiarità con Memorie Magnetiche (nastri, floppy, ZIP, JAZZ, HD), Memorie Ottiche e Magneto-Ottiche (CD, DVD, DAT), oltre alle recenti Memorie Flash (chiavette USB); e ci stà gradualmente preparando all'introduzione delle Memorie Olografiche, con supporti multistrato sempre più capienti (Blu-Ray, HD-DVD).
Tempo fà (5/10 anni fà) predissi l'invenzione delle Memorie Polimeriche (che oggi sono in fase di studio teorico, come evoluzione delle moderne Memorie Olografiche) costituite, nella mia ipotesi, da cubetti di materiale plastico, i cui polimeri inizialmente fluidi, vengono orientati e condensati allo stato solido, da tre laser che agiscono lungo gli assi X, Y e Z.
Per farvi lavorare di immaginazione ripensate ai cristalli del film SUPERMAN.
Ecco! Una cosa del genere, ma con anche la possibilità di scrittura attuata riorientando la matrice di polimeri, mediante la liquefazione parziale degli stessi, per mezzo dei tre laser che agiscono localmente.
Qui invece introduco un passaggio ancora più evoluto: Le Memorie Genetiche.
Questa tecnologia sfrutta l'altissima densità di informazioni contenibile nella catena del DNA, e consisterebbe in un'applicazione che permette di scrivere dati direttamente accostando basi nucleiche a formare un cromosoma. Questa catena potrebbe essere mappata mediante un sequenziatore, e successivamente letta da un algoritmo in grado di tradurre ed interpretare i dati che a noi servono.
Abbiamo visto prima che è facile creare una corrispondenza biunivoca tra coppie di basi azotate e codice binario, quindi il DNA sarebbe un ottimo strumento per densificare l'informazione contenibile negli Hard Disk dell'intero pianeta, tanto più che la Sun stà sviluppando un file system in grado di gestire questa mole di informazioni (chiamato appunto Zetta File System).
Ciononostante il DNA forse potrebbe codificare una quantità di informazioni addirittura superiore a quella gestibile dallo ZFS, e renderebbe necessaria la creazione di un DNA-FS strutturato opportunamente. (immaginate un batterio in grado di contenere tutti gli mp3 del pianeta mai composti dall'umanità dall'origine della storia ad oggi! Probabilmente ci sarebbe ancora spazio per le foto delle vostre vacanze.)
Una informazione del genere, non necessariamente creerebbe la vita se impiantata nel nucleo di un batterio. Accidentalmente però potrebbe anche succedere che queste memorie, se impiantate, siano in grado di svilupparsi in forma di vita (un batterio o poco più). Qualora questo accada, è possibile che le generazioni figlie conservino questa informazione, codificata al loro interno e decodificabile da chi sappia come fare.
Alcune teorie parlano genericamente di memoria genetica, interpretando la capacità che alcune persone hanno, di ricordare le loro vite passate. In particolare sostengono che queste persone credono di ricordare le loro vite passate da reincarnati, ma in realtà ricordano le vite dei loro antenati, memorizzate nel loro codice genetico (come sono in grado di fare, nella saga dei romanzi di DUNE, le Bene Gesserit, che ricordano tutte le vite precedenti per linea materna, o lo Kwisatz Haderach per linea paterna).
Non voglio approfondire questa affascinate ipotesi, visto che la Memoria Genetica di cui parlo qui, è cosa ben diversa; ma se noi siamo potenzialmente in grado di creare vita sintetica codificandola in questo modo, magari dentro di noi potrebbero essere celate delle informazioni, dei dati o un messaggio, di cui ignoriamo l'esistenza, magari lasciati da qualcuno...
Utilizzo 3 - ALLUNGAMENTO DELLA VITA
Il terzo utilizzo che mi viene in mente, è frutto di mie altre predizioni da improvvisato futurologo, sempre fatte 5 o 10 anni fà.
Si tratta di un procedimento finalizzato a ritardare l'invecchiamento in favore dell'allungamento della vita.
Per capire questo procedimento bisogna capire il meccanismo dell'invecchiamento, il perchè si invecchia.
Come abbiamo visto prima, i cromosomi sono fatti principalmente ad X.Quando avviene la duplicazione cellulare, ovvero il momento in cui la cellula "clona" se stessa, avviene uno stravolgimento totale del funzionamento della cellula. Questo processo di chiama Mitosi (da non confondere con la Meiosi finalizzata alla riproduzione sessuata).
Innanzitutto i cromosomi solitamente sono "sciolti" nel nucleo, ma per l'occasione della Mitosi, indossano la loro uniforme di gala e si presentano tutti belli arrotolatiad X come mostrato qui di fianco.
A questo punto comincia la duplicazione massiva di tutto il patrimonio genetico e degli organuli presenti nel citoplasma che circonda il nucleo.
La cellula si stringe la cintura nella parte centrale e si spacca in due parti.
A questo punto sono due cellule indipendenti, il DNA si mette più sciallato nel nucleo e si scioglie togliendosi la divisa da X.
Ma qualcosa non è stato duplicato perfettamente.
Come in tutti i processi di duplicazione, qualcosa viene perso. Che cosa esattamente?
Semplice: I filamenti di DNA che si trovano gli estremi esterni dei bracci della X, e che aprono e chiudono l'avvolgimento della X, si chiamano TELOMERI, e purtroppo non sono stati duplicati alla perfezione, anzi sono più corti che in originale. Ne manca un pezzettino. I telomeri sono compromessi irreversibilmente.
Durante la sua vita, la cellula non risente tantissimo di questa perdita, ma più le cellule si duplicano, e più passa il tempo, più i telomeri si accorciano.
I Telomeri non contengono apparentemente codice genetico significativamente utile alla vita dell'organismo, in quanto consistono in sequenze che si ripetono più volte a chiudere la sequenza utile del DNA. Sembra che la loro funzione sia unicamente quella di preservare la porzione di codice genetico veramente utile, dalla perdita di informazioni per macanta o scorretta duplicazione. I telomeri sono fatti apposta per consumarsi al posto del DNA utile preservandolo. Cionondimeno si consumano anche loro.
Questo accorciamento è come la miccia di un candelotto di dinamite: quando la miccia finisce... BOOM!!
La mancanza dei telomeri, inizia a farsi sentire, inizialmente provocando sempre maggiori danni nella duplicazione cellulare, e successivamente lasciando scoperte le sequenze più utilizzate di DNA, che a questo punto non duplicano più correttamente le proteine utili alla cellula, causandone infine la morte senza duplicazione.
Questo è un riassunto dell'invecchiamento che porta alla morte (sempre se prima non ci investe un tram, decidiamo di fare un pic nic in una miniera di amianto o di uranio).
A questo punto entra in scena il mio metodo.
Sequenziamo il genoma di un individuo, con particolare attenzione ai telomeri.
Successivamente prendiamo i cromosomi i cui telomeri risultano danneggiati dalla duplicazione cellulare, e con il procedimento di creazione di cromosomi sintetici, gli attacchiamo le basi nucleiche necessarie a ripristinare i pezzi di telomeri mancanti.
L'ultimo passaggio è quello di impiantare nell'individuo "anziano", tramite un virus vettore a DNA ricombinante, il patrimonio genetico lucidato a nuovo, affinchè si riproduca sostituendo quante più cellule vecchie riesce.
In pratica riusciamo a dare alle cellule e quindi all'intero individuio, molto più tempo da vivere (immaginate uomini che vivono 300 anni), benchè non infinito.
Questo processo già 5-10 anni fa lo chiamai RITELOMERASI AGGREGANTE, in quanto queste conoscenze teoriche erano già note allora, benchè nessuno fosse mai riuscito ad applicarle in laboratorio, come io predissi.
Non voglio immaginare le implicazioni etiche e religiose, perchè sono teoriche e non mi tangono. Le conseguenze più gravi sono pratiche.
La prima conseguenza è che andremo in pensione a 299 anni, e sinceramente non ho voglia di farmi il culo per così tanto tempo (sarebbe seccante). La seconda conseguenza è che ci terremo Berlusconi, Prodi e Andreotti per moooooooooooooolto tempo (abbastanza grave). La terza conclusione (più grave) è che ci sorbiremo Giurato, Baudo e Bongiorno ancora per un bel pezzo.
Dobbiamo correre ai ripari!
Assolutamente.
Per chi volesse approfondire, basta fare un po di ricerche online, io comunque mi limito a segnalarvi Wikipedia.