APOPTOSIS: idee e considerazioni sulle scienze della vita

Il Giornale Online
Capire la correlazione inversa tra la morte cellulare e la sopravvivenza degli organismi significa divenire coscienti del valore della vita in modo da essere capaci di migliorarne la qualità.

di Paolo Manzelli

Questo contributo di riflessione sull'Apoptosi (cosi è chiamata la morte programmata delle cellule) è finalizzato a comprendere come la biologia tradizionalmente abbia privilegiato un ragionamento “produttivo” nel quale il DNA è stato visto come un sistema di codificazione limitato a definire la produzione di proteine. Tale impostazione scientifica rappresenta in sé una limitazione cognitiva; sappiamo infatti che di il DNA incluso in ogni cellula eucariota, svolto linearmente ha una lunghezza di 2 metri circa e, inoltre, sappiamo che per la codificazione delle proteine se ne utilizza solo un 2%. Cioè soltanto 4 centimetri di DNA sono codificanti per proteine. In seguito a tale constatazione diviene necessario domandarsi a quali funzionalità possa servire tutto il resto del DNA che l'evoluzione “stupidamente??” si porta dentro ogni cellula come junk-DNA (ovvero DNA-spazzatura ). In effetti, oggi è sempre più generalmente ammesso che il cosiddetto junk-DNA abbia avuto e abbia in realtà una funzione evolutiva importante, in quanto recenti prove suggeriscono che esso codifica per molecole di RNA in grado di svolgere un certo numero di funzioni regolatrici. Così come sembra avere un ruolo primario nei fattori di rischio di alcuni tipi di tumori o un ruolo riparatorio nel deterioramento di porzioni di DNA.

Comunque, abbiamo ritenuto di proporre una ricerca innovativa che abbiamo denominata DNA-antenna ritenendo che le vibrazioni del DNA possano determinare un sistema di onde sonore (INNER-CELLULAR-SOUND), capace di immettere nella cellula vivente un sistema di segnali vibrazionali, così da attivare o disattivare per risonanza varie funzionalità indotte, necessarie alla organizzazione temporale del metabolismo cellulare, permettendo quindi al DNA di agire anche come attivatore/inibitore interattivo alle attività programmate di Apoptosi che sono regolate sia da alcuni costrutti genetici (Apoptotic–genes) che da apposite proteine di distruzione del DNA che inizia la propria decomposizione, tra cui è attiva la Capsaicina che si trova in abbondanza nel peperoncino piccante.

L'idea del DNA come antenna di emissione di BIO-FONONI potrà essere verificabile da studi di spettroscopia RAMAN e di spettroscopia di BRILLOUIN, e da altre indagini utili, quali le tecniche di Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET), che analizzano le proprietà elastiche del DNA. Quest'ultimo è assimilabile ad un nano-struttura bio-fisica in quanto possiede due canali laterali (bio-nanotubi), così che i biofononi prodotti dai cambiementi di flessibilità strutturale del DNA, ed accelerati nei nanotubi polarizzati alla rottura dei legami ad idrogeno, divengono capaci di sviluppare una interferenza con i vari fenomeni di reattività biochimica, indotti per risonanza. I biofononi di varia frequenza sono relativi alle varie dinamiche di twisting rotazionale e stretching vibrazionale, delle coppie di basi appaiate (AT–CG) nel DNA. L'indagine della reattività biochimica delle onde sonore che generano BIO-FONONI è un campo innovativo di ricerca molto avanzato, proprio in quanto il sistema di apertura e chiusura del DNA, che permette la rottura dei legami ad idrogeno, avviene in tempi brevi o brevissimi, dell'ordine dei nanosecondi.

Il rapporto tra DNA e assorbimento di microonde è stato ben studiato e ciò conferma che le attività biologiche funzionali delle proteine sono ben connesse con i mutamenti di flessibilità conformazionale. Da ciò abbiamo iniziato a ritenere possibile che le proprietà biochimiche dei centri attivi di enzimi e coenzimi e proteine funzionali, potessero rispondere all'emissione di bio-fononi emessi dal DNA, quali attivatori o inibitori di specifiche funzionalità del tipo interruttore molecolare. Pertanto tale ipotesi di ricerca è quella di studiare le capacità di risonanza di un modello di nanotubo biologico compresso elicoidalmente, capace di emettere bio-fononi (onde elastiche fluttuanti di bassa frequenza) e, in tale modo, comprendere come i bio-fononi possono agire da messaggio codificato, per attivare o disattivare per risonanza i vari interruttori molecolari che organizzano il programma metabolico delle cellula, conducendolo gradualmente le varie cellule da una prima fase staminale alla loro differenziazione fino alla successiva programmazione della Apoptosi. Con un tale modello teorico sarà possibile concepire il DNA nella sua utilità di insieme e cioè in tutta la sua lunghezza, attribuendogli funzioni di controllo temporale della dinamica di evoluzione della vita cellulare, anziché ritenerlo utile solo e soltanto per il 2% nelle sua veste di codificatore di proteine.

Il fatto che il DNA emetta impulsi fononici differenziati dal rapporto “frequenza-lungezza” delle aperture e chiusure del DNA, ha avuto già buone evidenze sperimentali, mentre ancora risulta necessario valutare le capacità risonanti che permettano di concepire una complessa correlazione tra il DNA e la programmazione metabolica che in tal guisa verrebbe a dipendere essenzialmente dalle modalità co-evolutive di comunicazione (proteine//DNA) variabili a seconda delle esigenze di costruzione/distruzione proteica ordinata, in ciascuna cellula ed ad ogni suo stadio di sviluppo, ed infine relative alla completa Apoptosi della cellula che si compie tra le 24 e le 48 ore. L'Apoptosi e un termine utilizzato da Ippocrate di Cos che viene dal greco antico: apo= fuori e ptosis = caduta e indica la caduta dei petali dei fiori e delle foglie delle piante verdi e la morte delle cellule adulte, necessaria per permettere di esprimere il ciclo vitale alle nuove cellule. Egli distinse così l'Apotosi dalla Necrosi; infatti per quest'ultima la morte cellulare avviene per mancanza di sangue o per gravi infezioni e non è quindi programmabile.

In particolare, Ippocrate già ritenne che il cervello nell'apprendimento si ricostruisse in modo dinamico. Infatti, oggi sappiamo che la morte programmata dei neuroni cerebrali e regolata da stimoli e segnali bio-elettrici la cui deprivazione per mezzo la stimolazione sensoriale e cognitiva conduce ad una regressione della neurogenesi, che accelera la morte di gran parte delle cellule cerebrali. Più in generale, pertanto, è necessario acquisire l'idea di un elevato dinamismo e transitorietà cellulare tra vita e morte programmata; questa idea purtroppo si e perduta perseguendo in epoca moderna modelli meno naturali e più meccanici in quanto finalizzati alla produzione di oggetti, cosicché anche la scienza e stata concepita socialmente nel quadro di una mentalità che è stata propria di tutta l'epoca industriale in cui la morte e considerata per lo più un accidente e non tanto una necessità naturale della vita.

In tale contesto storico sociale, dopo la scoperta del DNA (1953), la biologia tradizionale ha utilizzato un modello genetico dedito principalmente a comprendere come il DNA codificasse proteine, riconoscendo un rapporto tra triplette di basi dette codoni e i 20 amminoacidi fondamentali proprio allo scopo sostanziale di produrre le proteine. Questa logica industrialistica, che ha ridotto la funzione del DNA essenzialmente a codificare le proteine, ha di fatto posto minor attenzione al sistema di morte programmata delle cellule. Comunque, sappiamo che il controllo del così detto suicidio cellulare è sicuramente programmato in modo differenziato per ogni tipo di cellula e inizia con l'inibizione dei così detti grow factors e, in seguito, con la distruzione del vecchio DNA. Se pertanto pensiamo che la vita di ogni cellula va da pochi minuti a vari giorni e che ricambiamo il 90% delle cellule ogni semestre, ci possiamo accorgere come l'idea del DNA come molecola statica e poco reattiva sia del tutto fuorviante nei confronti di una più ampia comprensione dell'andamento dinamico naturale della vita.

Ricordo per inciso che ai bambini delle elementari si andava dicendo che se uno aveva gli occhi, blu, verdi, marroni, o neri, ciò era dovuto esclusivamente alla sua personale genetica In vero, la variazione dei colore degli occhi e dovuta alla quantità di melanina. Infatti, dove la melanina è in grande quantità l'iride appare nero, mentre se la quantità di melanina e bassa l'occhio riflette l'azzurro come quando per una simile ragione di rifrazione della luce, vediamo il cielo colorarsi di azzurro. La costruzione della melanina serve a proteggere il DNA e la sua quantità non dipende esclusivamente dalla codificazione del DNA, ma dall'ambiente in cui viviamo e varia con la crescita di un bambino, il quale può cambiare colore degli occhi. Inoltre, la natura del colore degli occhi possiede un elevato carattere epigenetico, ossia può subire modifiche può subire durante la vita. Tutto ciò rende conto del perché gli africani hanno normalmente l'iride di colore nero mentre nei popoli che vivono al nord della terra hanno spesso iridi colorate di blu.

Di fatto, abbiamo attribuito alla genetica un potere decisionale sulla vita, che probabilmente va al di là della sua potenzialità di controllo del sistema vivente;… oppure dobbiamo ancora capire come il DNA funzioni nella sua dinamica molecolare in modo interattivo, cioè come struttura capace di inviare e di ricevere massaggi e segnali in relazione all'organizzazione temporale del complesso sistema metabolico che si correla sia alla differenziazione delle cellule staminali (la quale avviene in tutti gli stadi di riproduzione e invecchiamento cellulare), ed infine si definisce nella Apoptosi programmata delle cellule che hanno raggiunto la loro massima capacita di coordinamento e cooperazione per il mantenimento della vita. Ormai sappiamo che il DNA che conosciamo oggi è più tanto una struttura statica e regolare come è stata descritta in un primo tempo dai Nobel James Watson e Francis Crick (1953), proprio in quanto il DNA non solo è dinamicamente aperto e chiuso, riparato e infine distrutto. Inoltre, la sua struttura a elica è in gran parte irregolare e estremamente flessibile, così che se ne potrebbero descrivere più di mille configurazioni statiche differenti. Ciò dà l'idea dell'enorme capacità di differenziazione dello spettro di frequenze che il DNA come antenna possa emettere e ricevere.

Sui diversi temi affrontati in questo articolo si può fare riferimento alle seguenti indicazioni sitografiche:

http://www.edscuola.it/archivio/lre/era_post_genomica.htm

http://www.portfolio.mvm.ed.ac.uk/studentwebs/session2/group28/links.html

Vedi anche:

Sound Velocity and Elasticity of Tetragonal Lysozyme Crystals by Brillouin Spectroscopy, in Biophys, 2003 Nov, 85 (5), 3202-13 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1303596/
Parassiti o partner? Nuovi studi sul ruolo del junk DNA DNA repair mediated by endonuclease-independent LINE-1 retrotransposition, in Nature Genetics, June 2002, 31:2, 159-165
http://www.nature.com/ng/journal/v31/n2/full/ng898.html

Immagine: http://www.quantumconsciousness.org/dnaquantumcomputera.htm
Fonte: http://www.steppa.net/html/scienza_arte/scienza_arte5.htm
Vedi: Solitons in Biology by Peter S. Lomdahl, Scott P. Layne, and Irving J. Bigio http://www.fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/pubs/00326976.pdf

APOPTOSIS: idee e considerazioni sulle scienze della vita ultima modifica: 2013-02-09T15:02:47+00:00 da Richard
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Noi siamo l'incarnazione locale di un Cosmo cresciuto fino all'autocoscienza. Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle. (Carl Sagan)