“Il mondo è chirale”

Un chimico comprenderà al volo il senso di questa affermazione, mentre il resto dei lettori necessita di più di una spiegazione. Prendiamo in esempio le due mani: hanno la stessa massa, grandezza, colore, capacità di infilarsi un anello; ma se infilate un guanto, la mano destra vuole il guanto destro e rifiuta il sinistro. Anche la mano sinistra, a sua volta, vuole il guanto sinistro e rifiuta il destro. Corre l’anno 1848 quando un giovane Louis Pasteur – dottorando in cristallografia – studiando le proprietà ottiche di un composto molto noto agli enologi, l’acido tartarico, scopre la chiralità: una proprietà delle molecole organiche che contengono un atomo di carbonio legato a quattro sostituti diversi.

enantiomeri dell’acido tartarico (fonte: chimicamo)

Le immagini speculari di queste molecole chirali – come le mani di un uomo – non sono sovrapponibili. Pasteur infatti scopre che la molecola chirale esiste in due forme che hanno proprietà chimiche (quasi) identiche ma sono diverse tra loro: queste forme verranno chiamate enantiomeri. La scoperta di Pasteur è l’inizio della storia, e in essa entreranno in rapida successione chimici come Buterlov, Kekulé, van’t Hoff e tanti altri. La stereochimica, da allora, è la base per spiegare la struttura e la reattività delle molecole, e ancora oggi è fondamentale per lo studio delle molecole biologiche.

le mani, come alcuni composti, sono chirali (fonte: marco capponi)

Anche il nostro organismo lo è

E’ interessante notare come anche il nostro organismo sia chirale. Tutte le simmetrie che possediamo non sono perfette, ma soltanto approssimate. Se si guarda più attentamente, si scopre che tutti gli esseri viventi sono infatti asimmetrici. I due lati del nostro corpo sono veramente identici? Con qualche nozione elementare di anatomia, sapete già che la risposta è no. Ad esempio il cuore è spostato leggermente verso sinistra, di conseguenza il polmone che lo “accoglie” è leggermente più piccolo dell’altro; caso analogo man mano che si scende lungo il tronco con il fegato (organo dispari posto solo dal lato destro), e così via.

Una questione ampiamente dibattuta ma finora mai risolta è se le asimmetrie macroscopiche degli organismi viventi – come la posizione a sinistra del cuore umano o il senso di avvolgimento del guscio delle chiocciole – fossero direttamente legate alla chiralità molecolare. Fin’ora non si riusciva a trovare un nesso tra le due cose, ma oggi sembra tutto spiegato dall’azione di una proteina. Insomma, perchè esistono?

asimmetrie nel nostro organismo (fonte: inquiries journal)

Per l’azione di una proteina 

Fra il 2012 e il 2014, i ricercatori identificano nel moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) il gene di una proteina, la miosina 1D, che sembrava avere un ruolo determinate nello sviluppo dell’asimmetria dell’insetto (per i non addetti ai lavori, è importante sapere che il moscerino della frutta rappresenta uno dei più importanti organismi modello usati dai biologi). Come ciò avvenisse però non era chiaro. Le miosine sono una classe di proteine che svolgono numerose funzioni all’interno della cellula, concorrendo al movimento della stessa, degli organelli interni e alla contrazione delle fibre muscolari, lavorando in modo coordinato con un’altra proteina motrice: l’actina.

(fonte: Biology)

I ricercatori però hanno voluto vedere fino a che punto la 1D influenzasse la “torsione” degli organi. Forzando l’espressione del gene per quella proteina in organi del moscerino della frutta normalmente simmetrici, come la trachea, la loro forma si alterava, subendo una torsione. Stranamente, osservano i ricercatori, la miosina 1D sembra essere l’unica proteina in grado di indurre un’asimmetria a tutte le scale, da quello molecolare fino a quello anatomico e comportamentale. Questi risultati suggeriscono dunque anche un possibile meccanismo all’origine dell’improvvisa comparsa di nuove caratteristiche morfologiche nel corso dell’evoluzione.

Umberto Raiola

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.