La timina, pur essendo più vulnerabile ai raggi ultravioletti rispetto all’uracile, potrebbe aver aiutato le prime molecole genetiche a sopravvivere alla forte radiazione solare della Terra primordiale: secondo un nuovo studio, infatti, favorirebbe danni più facili da riparare. La ricerca, condotta alla Texas A&M University, è stata pubblicata il 3 agosto 2026 sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Prima che si formasse lo strato di ozono, la superficie terrestre era esposta a intense radiazioni UV provenienti dal Sole. In questo ambiente, la timina — una delle basi chimiche del DNA — poteva sembrare una scelta svantaggiosa rispetto all’uracile, la base corrispondente presente nell’RNA a singolo filamento. I risultati suggeriscono però che la timina non avrebbe necessariamente protetto le molecole genetiche evitando ogni danno: potrebbe averne favorito una forma più reversibile e, quindi, più semplice da riparare.
Il gruppo di ricerca era guidato da Peter Rentzepis, professore del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica della Texas A&M University, insieme agli assistenti di ricerca Keyvan Khosh Abady e Negar Karpourazar. I ricercatori hanno confrontato timina e uracile sottoponendoli, in condizioni controllate, a radiazioni UV pensate per riprodurre l’intensità della luce nell’ambiente terrestre primordiale.
Per analizzare le molecole hanno usato tecniche di biofotonica, cioè metodi basati sulla luce applicati allo studio dei sistemi biologici. In particolare, la spettroscopia di assorbimento, fluorescenza e Raman permette di osservare come le molecole assorbono, emettono o diffondono la luce.
«Abbiamo scoperto che la timina tende a indirizzare i danni da UV verso una forma più reversibile. Questo suggerisce che le prime molecole genetiche potrebbero essere sopravvissute alla luce solare intensa non evitando i danni, ma controllandoli e rendendoli più facili da riparare autonomamente», ha dichiarato Khosh Abady.
«In questo senso, la timina potrebbe aver agito da protezione solare molecolare, assorbendo l’energia nociva dei raggi UV e confinando i danni alle basi genetiche, invece di lasciare che colpissero parti più vulnerabili della molecola», ha aggiunto.
Lo studio propone così una possibile spiegazione del motivo per cui, con l’evoluzione dei sistemi genetici verso il DNA, la timina abbia sostituito l’uracile. Non dimostra però da solo come sia avvenuta questa transizione: il gruppo intende approfondire le fasi precedenti, studiando le forze che potrebbero aver riunito timina, uracile e altri componenti dei primi sistemi genetici.
«Speriamo di capire se i mattoni chimici della vita si siano formati e assemblati interamente sulla Terra oppure se alcuni siano arrivati sul nostro pianeta da altrove, trasportati da meteoriti, per poi essere incorporati nei primi sistemi genetici», ha dichiarato Khosh Abady. «Siamo grati alla Texas A&M University e ai nostri finanziatori per aver sostenuto questo lavoro e averci permesso di approfondire questioni fondamentali sull’origine della vita».
Le misurazioni hanno inoltre individuato firme spettrali distintive, cioè schemi riconoscibili nel modo in cui le molecole interagiscono con la luce. Questi dati potrebbero essere utili anche in applicazioni future, oltre allo studio dell’evoluzione molecolare.
«Le firme spettrali distintive che abbiamo misurato potrebbero favorire applicazioni per individuare gli agenti patogeni in modo più rapido e sensibile e per verificare se la disinfezione con raggi UV abbia effettivamente inattivato i microrganismi, in particolare negli impianti di trattamento delle acque», ha dichiarato Khosh Abady.
Lo studio, intitolato «Percorsi di fotodanneggiamento da UV e selezione evolutiva della timina rispetto all’uracile nei primi sistemi genetici», è firmato da Keyvan Khosh Abady, Negar Karpourazar e Peter M. Rentzepis. È stato finanziato dal contributo numero FA9550-20-1-0139 dell’Air Force Office of Scientific Research e da fondi della Texas A&M Engineering Experiment Station. DOI: 10.1073/pnas.2615278123
Fonte: scitechdaily.com
