Creata una struttura artificiale in grado di autoreplicarsi come una molecola di DNA

I chimici hanno creato una struttura artificiale in grado di autoreplicarsi come una molecola di DNA. Gli scienziati credono che non sia lontano il momento in cui anche i materiali saranno in grado di autoreplicarsi. L'idea del DNA

I componenti, basati sui nucleotidi – i "mattoni" del DNA – agiscono come lettere che si combinano per formare una parola. Ma a differenza della doppia elica del DNA, un singolo elemento del materiale artificiale è costituito da tre catene parallele di nucleotidi lunghe sette basi. Queste (le basi) sono collegate da un frammento perpendicolare dell'elica, sulla cui superficie esterna si trovano delle "chiavi" chimiche. Esse controllano quali molecole possono attaccarsi a una determinata sezione della catena.

Questo sistema – un fascio di tre singole eliche collegate da tre doppie eliche di DNA – è stato chiamato BTX (molecole a tripla elica piegate contenenti tre doppie eliche di DNA) dai chimici. Gli scienziati scrivono che questi frammenti sono in grado di combinarsi in catene estese. E, teoricamente, il numero di componenti unici del materiale sintetico è illimitato.

Un gruppo di scienziati guidato da Paul Chaikin della New York University (USA) ha utilizzato la propria invenzione per creare un "puzzle" partendo da due pezzi e dai loro gemelli complementari.

In una provetta contenente un insieme di catene BTX, i chimici hanno aggiunto una sostanza che ha avviato il processo di assemblaggio. Di conseguenza, le singole parti del "puzzle" si sono collegate tra loro in modo complementare, trovandosi l'una con l'altra secondo il tipo di "serratura" e "chiavi".

I chimici scrivono che nella prima fase, un componente del "puzzle" si è attaccato all'estremità libera della sostanza iniziatrice. Poi è iniziata una reazione a catena e altri componenti sono stati attratti dal "puzzle" molecolare. Fino alla terza generazione.

I chimici hanno utilizzato le catene risultanti per ottenere molecole figlie simili. Riscaldando la miscela di catene madre e figlie alla temperatura di rottura del legame a idrogeno (circa 40 °C), i chimici hanno separato la miscela in molecole di due generazioni. Ulteriori analisi hanno mostrato che circa il 70% delle catene figlie ripeteva perfettamente la struttura della molecola madre.

Il team di Chaikin ha ottenuto la generazione successiva della molecola madre. Tuttavia, nella terza generazione, la precisione della copia è peggiorata significativamente: solo il 31% dei "discendenti" – i nipoti della prima molecola – ha ripetuto completamente la struttura della molecola originale.

Gli autori dell'articolo pubblicato su Nature ritengono che modificando le proprietà chimiche dei componenti del "puzzle", sarà possibile eliminare la necessità di riscaldare la miscela dopo ogni procedura di copia. Se i chimici metteranno in pratica la loro idea, probabilmente nasceranno sistemi sintetici in grado di riprodursi senza l'intervento umano.

"Abbiamo dimostrato che non solo le molecole di DNA e RNA possono autoreplicarsi. Il nostro sviluppo è il primo passo verso la creazione di materiali artificiali autoreplicanti", concludono gli autori dell'invenzione.

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