Dna, l’algoritmo che legge tutti quelli esistenti

Nelle lezioni di scienze, a scuola, impariamo che il codice genetico è uno solo ed è universale, cioè che vale per qualsiasi organismo vivente. In realtà, da diversi decenni è noto che la chiave che permette di leggere e decodificare il dna può evolvere, e per i ricercatori non è sempre facile capire il codice genetico di organismi appena sequenziati, magari evolutivamente molto lontani da noi. 

Adesso è disponibile un nuovo software che permetterebbe la comprensione di tutti i codici genetici esistenti: il suo nome è Codetta, una crasi tra “code” di genetic code e Rosetta, dalla celebre stele che in passato ha offerto la chiave per la traduzione dei geroglifici egizi. Il programma, sviluppato da un team di ricercatori dell’Università di Harvard, potrebbe aiutare a identificare gli organismi che utilizzano i cosiddetti codici genetici alternativi, aiutando anche a comprendere meglio la loro evoluzione. Il tutto è descritto in uno studio pubblicato dalla rivista eLife.

Per capire meglio a cosa serve Codetta, occorre partire da qualche nozione base di biologia, senza addentrarci troppo nei dettagli tecnici: il dna contenuto nelle nostre cellule ha lo scopo di trasportare l’informazione genetica necessaria alla produzione di proteine, le macromolecole alla base di numerose funzioni vitali. Dna e proteine, però, sono chimicamente differenti, ed è come se parlassero due lingue diverse: ecco perché ciascun organismo vivente necessita di un insieme di regole che, a partire da una sequenza di nucleotidi (le singole unità che costituiscono le molecole di dna), faccia produrre alle cellule una specifica proteina. Questo insieme di regole si chiama codice genetico, e, dal momento che è stato ritrovato identico nella maggior parte degli organismi conosciuti, dal batterio E. coli agli esseri umani, si pensava fosse unico e immutabile.

 In realtà, negli anni Ottanta i ricercatori hanno scoperto che non tutti gli organismi seguono pedissequamente queste regole, ma utilizzano quelli che vengono detti codici genetici alternativi, dimostrando che il modo in cui una cellula legge il suo materiale genetico può modificarsi, magari anche a seguito di pressioni da parte dell’evoluzione. Sui codici genetici alternativi non si sa molto altro: gli organismi con questo sistema alternativo sono pochi e per gli scienziati è difficile ipotizzare in che modo si possa evolvere il loro codice genetico. 

Da un progetto a breve termine a Codetta

Nel 2016 Yekaterina Shulgina, studentessa del primo anno della Graduate School of Arts and Sciences di Harvard, si interroga proprio su questo, mentre imposta un progetto per superare l’esame di biologia computazionale del suo corso di studi: immagina un algoritmo che, attraverso il confronto tra le sequenze di Dna e proteine già note, sia in grado di leggere e decodificare tutti i codici genetici esistenti. Chiede consiglio a Sean Eddy, biologo di Harvard specializzato nel confronto di sequenze genomiche, e poco dopo entra a far parte del suo laboratorio.