Le proteine sono una parte fondamentale per il nostro organismo, come per tutte le specie. I ricercatori hanno esaminato a lungo la questione di come le proteine mutano o nascono nel corso dei millenni. Che proteine completamente nuove possano emergere praticamente dal nulla, è stato inconcepibile per decenni. i ricercatori dell’Università di Münster hanno ora ricostruito come l’evoluzione forma la struttura e la funzione di una proteina appena emersa nelle mosche. Questa proteina è essenziale per la fertilità maschile.
In passato si era ipotizzato che nuove proteine emergessero da proteine già esistenti, mediante una duplicazione dei geni sottostanti e una serie di piccole mutazioni in una o entrambe le copie del gene. Tuttavia oggi una nuova comprensione dell’evoluzione delle proteine è avvenuta: le proteine possono anche svilupparsi dal cosiddetto DNA non codificante, da quella parte del materiale genetico che normalmente non produce proteine e possono successivamente svilupparsi in componenti cellulari funzionali.
Le proteine possono formarsi dal nulla
Per anni si era ipotizzato che, per essere funzionali, le proteine dovessero assumere una struttura 3D. Si era inoltre ipotizzato che una tale forma non potesse svilupparsi da un gene emergente in modo casuale, ma richiederebbe una complessa combinazione di amminoacidi che consentisse a questa proteina di esistere nella sua forma funzionale. I ricercatori di tutto il mondo non sono ancora riusciti a costruire proteine con le strutture e le funzioni 3D desiderate, il che significa che il codice per la formazione di una proteina funzionante è essenzialmente sconosciuto.
Lo studio ha scoperto che le specie differiscono non solo per la duplicazione di geni codificanti proteine adattati nel corso dell’evoluzione. Inoltre, le proteine vengono costantemente formate di nuovo, cioè senza che alcuna proteina precursore correlata passi attraverso un processo di selezione. La maggioranza di queste nuove proteine sono inutili o anche leggermente deleterie, poiché possono interferire con le proteine esistenti nella cellula. Tali nuove proteine vengono rapidamente perse di nuovo dopo diverse generazioni, poiché gli organismi che trasportano il nuovo gene che codifica per la proteina hanno compromesso la sopravvivenza o la riproduzione.
Alcune proteine nuove selezionate dimostrano di avere funzioni benefiche. Queste proteine si integrano nei componenti molecolari delle cellule e alla fine, dopo milioni di anni di piccole modifiche, diventano indispensabili. I risultati corrispondono a molti altri studi attuali, che hanno dimostrato che gli elementi genomici da cui emergono i geni codificanti proteine vengono attivati frequentemente, decine di migliaia di volte in ogni individuo.
Questi frammenti vengono poi ordinati attraverso il processo di selezione evolutiva. Quelli inutili o dannosi, la stragrande maggioranza, vengono rapidamente scartati. Tuttavia quelli che sono neutri o leggermente vantaggiosi possono essere ottimizzati nel corso di milioni di anni e trasformati in qualcosa di utile.
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