Centro San Domenico

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Bologna, 13 marzo 2017

Agli amici degli

Incontri Interdisciplinari

Carissimi,

ci rivedremo lunedì 27marzo, alle ore 21, presso il Convento San Domenico, che ci ospiterà nella sua “sala rossa”, cui si accede da Via San Domenico 1.

Continueremo la nostra ricerca, ormai entrati nel vivo del tema che ci eravamo proposti per quest’anno: “Sapere è potere... o ci sono dei limiti?”. L’argomento di lunedì sarà:

“il codice genetico e le sue manipolazioni”

e la serata verrà animata dal prof. Fiorenzo Stirpe, che ringrazio a nome di tutti.

Un cordiale saluto in attesa di rivederci.

fra Sergio Parenti O.P.

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Breve resoconto dell'Incontro Interdisciplinare del 27 marzo 2017

a cura di fra Sergio Parenti O.P.

STIRPE – Il gene è un segmento di DNA, di acido desossiribonucleico; ogni gene codifica una proteina e solo proteine. Il DNA è costituito da sequenze di quattro basi; è in tutte le cellule degli esseri viventi eccetto alcuni virus,che hanno lo RNA, acido ribonucleico, di cui esistono diversi tipi e che abbiamo tutti. Lo RNA contiene le basi, ogni base è legata ad una molecola di ribosio e ad una molecola di acido fosforico. Il DNA ha le basi legate a desossiribosio, per il resto è praticamente uguale, ma è costituito da una catena doppia: le basi sono legate tra di loro in senso lineare e poi anche in senso orizzontale con le basi dell'altra catena. Lo RNA invece è a catena singola, meno un RNA particolare che è a catena doppia. L'uomo ha circa 50.000 geni, che sono solo il 10 o 15% del DNA. Il resto del DNA veniva ritenuto ridondante. Ma in natura non c'è il ridondante. Sembra che questa parte serva a regolare l'attività dei geni. Fare del DNA costa energia: se non servisse a niente sarebbe stato eliminato, perché in natura, nell'evoluzione, quello che non serve viene eliminato; una fabbrica che vende automobili che non servono a niente e non si vendono, fallisce. Se gli economisti studiassero biologia capirebbero qualcosa di più. I geni formano un prodotto a seconda dei bisogni dell'organismo: dopo un'emorragia viene sintetizzata più emoglobina.

Le proteine sono costituite da catene di amminoacidi. Ogni amminoacido è caratterizzato da una o più triplette di basi. Le basi sono quattro; in tutto sono 64 triplette: questo significa che alcuni amminoacidi hanno più di una tripletta che lo codifica, il che è utile, perché se c'è uno sbaglio, è facile che possa essere rimediato. Due triplette servono come segni di interpunzione: danno l'avvio e l'arresto.

Come si passa dal DNA alla proteina? Il doppio filamento viene aperto da enzimi; un enzima (RNA polimerasi) legge le triplette e copia la tripletta del DNA sul RNA. Il DNA viene così trascritto sul RNA. Quando arriva la tripletta di arresto, la catena di RNA che si è formata viene staccata, esce dal nucleo (almeno negli animali superiori) e va sui ribosomi, organelli che fanno le proteine. Questi, ad ogni tripletta, attaccano un amminoacido formando una catena di amminoacidi, cioè una proteina, che può essere anche molto grande. Questo RNA viene detto “messaggero”: porta il messaggio dal DNA alla fabbrichetta (il ribosoma), dove viene “tradotto”. Abbiamo quindi una trascrizione ed una traduzione.

JULVE – Come avviene il “viaggio” dal nucleo dal ribosoma?

STIRPE – Non conosco alcun meccanismo di trasporto. I due passaggi, la trascrizione e la traduzione, vengono rallentati da quel RNA a catena doppia accennato sopra. Il DNA può andare incontro a cambiamenti, anche spontanei. Si può rompere una catena, oppure una parte non viene copiata. Ci sono degli enzimi che la riparano: se manca una base, tagliano tutto un segmento di DNA, compreso quello sbagliato, e lo sostituiscono con DNA rifatto.

L'errore può non essere spontaneo, ma dovuto, per esempio, ad agenti chimici, come i radicali ossidanti, che rompono le basi. Le conseguenze della mancanza di una base possono essere terribili: la lettura di un amminoacido viene saltata e la lettura delle triplette cambia con conseguenze imprevedibili. Può essere qualcosa che serve, ma anche un male. Anche le radiazioni causano danni.

PARENTI – Hanno fatto molto chiasso per i proiettili ad uranio impoverito, per Chernobyl e così via. Ma quando fecero saltare tutte quelle bombe che erano anche mille volte più potenti di quelle di Hiroshima...

FRATTINI – Non erano all'aperto, credo. Le conseguenze sarebbero state terribili.

STIRPE – Ci possono anche essere mutazioni vantaggiose. Questo viene invocato per spiegare l'evoluzione. Un'altra osservazione da fare è che si può partire da una proteina per identificare i geni: se si conosce la sequenza di amminoacidi di questa, si può risalire al gene. Questo può servire a tante cose. Ad esempio si può ridurre al silenzio o solo ridurre l'attività di un gene, si può toglierlo o aggiungerne un altro. Se un gene è alterato, si dovrebbe arrivare a sostituirlo.

BELARDINELLI – Chi fa questa operazione?

STIRPE – Gli enzimi, che sono proteine. I geni codificano solo proteine, compresi gli enzimi. Direttamente o indirettamente, i geni controllano tutto. Il primo contatto che ebbi con un genetista che si occupava di biologia molecolare, fu a Londra. Lavorava per una ditta che aveva piantagioni di palme per produrre olio. Modificando il genoma delle palme, ottenevano il 30% in più di olio.

La conoscenza del gene permette di vedere se un organismo produce o no una certa proteina. Per cercare un enzima, una volta si faceva un estratto dell'organo dove lo si cercava, e lo si osservava per vedere se c'era attività di questo enzima: questo richiedeva in genere qualche giorno. Se uno invece conosce il gene della proteina che si va a cercare, e se il genoma dell'organismo è noto, si fa una comparazione della sequenza del gene di quella proteina e la sequenza dei geni del genoma: oggi ci mettono circa 30 minuti. Non è detto però che un gene, presente, sia in funzione.

Vediamo le applicazioni che si possono fare. Si possono produrre le proteine artificialmente: per esempio l'insulina che serve ai diabetici. Fino ad anni fa, la si estraeva dagli animali: era molto simile a quella umana, ma non uguale ed in certi casi si aveva una risposta immunitaria. Con l'ingegneria genetica si è inserito il gene dell'insulina umana in un microrganismo, e l'insulina prodotta è uguale a quella umana. Un altra cosa che viene prodotta così è la rennina, il caglio, che prima era di origine animale. Questa tecnica ha una limitazione: non vale per le proteine che hanno componenti diversi dagli amminoacidi, ad es. le glicoproteine, che hanno uno zucchero che viene aggiunto dopo la sintesi della parte proteica, perché il gene non codifica la componente glicidica.

Si potrebbe inventare una proteina nuova e costruirne il gene, con conseguenze anche pericolose.

Poi ci sono le malattie dovute ad alterazioni geniche ed ereditarie: identificato il gene sbagliato si potrebbe sostituirlo con quello giusto. Questo non è facile, ma ci si arriverà. In Francia un ragazzo di 16 anni è stato curato dall'anemia falciforme: hanno rimosso il midollo osseo (che produce l'emoglobina) geneticamente alterato e hanno corretto il difetto del suo DNA. Basta isolare una cellula staminale, modificarla, farla moltiplicare, e poi, distrutto il midollo vecchio ad esempio con le radiazioni, inserire quello corretto. Nel caso dei tumori del midollo si distruggeva il midollo e poi si ricorreva a dei donatori: poter usare il suo midollo corretto sarebbe molto meglio. La difficoltà consiste nel distruggere completamente il midollo malato.

Un'altra applicazione è fare le proteine di fusione: una sorta di molecola doppia per un'azione combinata di due proteine, ad esempio attaccando un veleno (proteina tossica) ad una proteina vettrice (un anticorpo), per colpire cellule da uccidere. Questo si è fatto e tuttora si fa con l’uso di legami chimici, ma i prodotti sono spesso una miscela di coniugati con proporzioni diverse, e questo non permette l'approvazione di un medicinale. Se invece si fondono i geni delle due proteine i prodotti sono assolutamente identici e costanti.

Ci sono applicazioni nell'agricoltura. Il mais viene parassitato da un aspergillo, che provoca la perdita di 16 milioni di tonnellate di mais all'anno in tutto il mondo. L'aspergillo non danneggia la pianta, ma produce una tossina che rende inutilizzabile il mais. Hanno sviluppato un RNA a doppia catena che rallenta fortemente la produzione della tossina. Ci sono proteine tossiche agli insetti o con azione antivirale. A Singapore raddoppiando un gene hanno reso il riso più resistente alla siccità ed alla salinità. In Italia non si può provare qualcosa del genere, nemmeno per fare ricerca. Sarebbe come proibire la fabbricazione dei coltelli perché possono avere un uso dannoso.

Uno può usare male queste tecniche. Non può farlo il gruppuscolo: ci vogliono laboratori e competenze. Però uno Stato lo può fare, e tutti gli Stati hanno laboratori in vista di una guerra biologica. Introducendo in batteri che tutti possediamo delle tossine, si potrebbero provocare epidemie. Però le epidemie possono anche colpire gli autori.

Ci sono piante molto velenose che vengono vendute senza problemi. Ci vorrebbe un avviso al compratore. In una casa dove ci sono bambini non dovrebbero entrare.

BERTUZZI – L'uomo si serve dei meccanismi che trova in natura per curare. Ma la riparazione è un fenomeno naturale. In che modo la natura è dotata di questa finalizzazione?

STIRPE – Gli evoluzionisti dicono che l'evoluzione avviene a seguito di mutazioni. Quelle che danno vantaggio permettono la sopravvivenza a scapito di quelle che non hanno quei vantaggi. Sembra che la prima traccia di vita sia lo RNA, abbastanza facile da costruire.

BERTUZZI – Autocostruirsi? L'evoluzione avviene con salti, dicono che il processo sia non-lineare.

STIRPE – Se la mutazione dà un grosso vantaggio... Conosciamo la frequenza delle mutazioni oggi. Come erano le mutazioni tre miliardi di anni fa? Questo non lo sappiamo.

FRATTINI – Dal punto di vista fisico questi processi avvengono con acquisizione di energia. Non è naturale che un corpo ad energia più bassa acquisti energia: delle due, piuttosto la perde.

BELARDINELLI – Perché deve conservarsi la specie più forte?

FRATTINI – Che cosa significa “più forte”?

BERTUZZI – Alcuni dicono che i processi evolutivi avvengono anche a scapito del più forte. Le Ammoniti erano diventate sempre più grandi, acquistando le forme più strane, ed alla fine sono sparite. Non so se in natura esista un criterio univoco. Però ci sono processi riproduttivi o riparativi che sembrano finalizzati e non casuali. Da dove viene questo?

FRATTINI – Dicono che un occhio “per caso” è diventato tale... Che cosa vuol dire “per caso”?

BERTUZZI – Falciasecca dice che si vede un processo di complessità, che però non avviene solo in maniera quantitativa: ad un certo punto ci sono passaggi qualitativi, che lui chiama processi “non-lineari”.

FRATTINI – Ci sono i darwinisti puri, che negano questo.

PARENTI – Ma oggi Darwin deve imparare a convivere con Lamarck.

BELARDINELLI – È difficile che nasca una tendenza da un caso.

FRATTINI – In realtà non hanno indagato quali leggi possano reggere l'evoluzione, ma hanno teorizzato “filosoficamente” le leggi sull'evoluzione.

PARENTI – C'è il caso e c'è la la selezione naturale. Ma pretendere con questo di spiegare tutto... si dovrebbe spiegare anche la formazione di un computer funzionante col caso.

SCIMÈ – Se tutti hanno armi batteriologiche, che cosa ha contenuto la nostra follia?

STIRPE – L'equilibrio del terrore: la paura della ritorsione.

SCIMÈ – Quindi nel momento in cui non ci fosse più paura potrebbe succedere di tutto? Se si manipola la coscienza, succede di tutto. Si possono guastare delle generazioni.

JULVE – Se Hitler avesse avuto l'atomica l'avrebbe usata. Come mai non ha usato le armi chimiche che aveva? Non credo per ragioni morali.

PARENTI – Non puoi pilotare il vento: basta che cambi vento ed uccidi gli amici, non i nemici.

PETERNOLLI – Gas vietati dalla convenzione internazionale, come l'iprite, sono sempre stati usati.

JULVE – Vista la complessità del sistema di trascrizione del patrimonio genetico, sembra un miracolo che noi abbiamo le cellule funzionanti. Vuol dire che ci sono tanti meccanismi di compensazione e correzione. Li stiamo scoprendo ora.

PARENTI – Una macchina, se qualcosa si guasta, si ferma. Invece il vivente si ripara.

STIRPE – Siamo una macchina molto ben fatta. Dietro alle scoperte dei premi Nobel c'è un esercito di ricercatori senza i quali non ci sarebbero state le scoperte.

BERTUZZI – Dicono che la scoperta del DNA ha mutato la scienza. La medicina non usa più medicinali uguali per tutti, ma cerca di usare medicinali adatti al DNA di ciascuno.

STIRPE – La medicina personalizzata al DNA costerà un domani di meno, ma crescerà il prezzo della medicina che usiamo ora. Si finirà per fare quello che in Cina già fanno: oltre una certa età non ti curano più.