Pier Luigi Luisi
“Perché l’origine della vita è ancora un mistero?”
Bergamo Scienza
giovedì 12 ottobre 2017, ore 21.00
bergamoscienza.it

Nonostante si siano fatti molti passi avanti nella comprensione di come la vita potrebbe emergere dalla materia inanimata, la sua origine sulla Terra rimane ancora oggi elusiva. E se i tempi dello scontro tra la ricerca scientifica e la visione religiosa del mondo sono forse superati, rimangono alcuni limiti sperimentali e pregiudizi teorici che ci impediscono un vero progresso.

Pier Luigi Luisi si è laureato in chimica alla scuola normale di Pisa e ha svolto buona parte della sua attività accademica al Politecnico Federale di Zurigo, dal 1970 al 2003. È stato nominato professore di biochimica all’Università degli Studi Roma Tre. I suoi interessi di ricerca si concentrano sull’origine della vita, i fenomeni di auto-organizzazione e la biologia sintetica.
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Uno dei temi principali della ricerca del prof. Luisi, prima in Svizzera al prestigioso Politecnico Federale di Zurigo, poi a Roma (Univ. Roma3), è quello della origine della vita sulla terra. Come la vita sia originata sulla terra, sulla base delle leggi naturali e di processi spontanei, è ancora un mistero per la scienza. Ci sono ovviamente molte ipotesi, ma nessuna serie di fatti accertati che portino dalla materia inanimata alla vita cellulare. Il Prof. Luisi, utilizzando i liposomi come modelli della cellula biologica, si è concentrato sui processi di riproduzione – ed ha mostrato per la prima volta come e in che misura dei compartimenti lipidici possano moltiplicare il loro numero in soluzione sulla base di meccanismi cosiddetti prebiotici, precedenti cioè all’avvento della biologia molecolare e del codice genetico.
Negli ultimi anni il prof. Luisi è diventato noto nel campo della biologia sintetica, un ramo della moderna bio-ingegneria. La sua ricerca però rifugge dai processi di manipolazione genetica, tipici della biologia sintetica classica (intesi a creare microorganismi viventi che non esistono in natura) – per prediligere invece domande di scienza di base usando tecniche “soft”, la cosiddetta biologia sintetica chimica. In particolare ci si focalizza sulla domanda: perché la natura ha fatto le cose in un modo, e non in un altro? Perché ci sono proprio questi venti amino acidi, e non altri? Perché negli acidi nucleici ci sono queste particolari basi azotate, e non altre? E perché il ribosio come zucchero, invece del glucosio? Nel gruppo del prof. Luisi, con i metodi della biologia sintetica chimica, si attua la sintesi in laboratorio di strutture alternative, quelle non scelte dalla natura, in modo da capire il perché della “scelta” naturale. Questo anche per rispondere alla domanda capitale: le strutture naturali sono una scelta obbligata ~oppure, la scelta è frutto del “caso”? (in termini di epistemologia, questa è la vecchia diatriba tra determinismo e contingenza).

Per esempio, le proteine diverse esistenti in natura sono una frazione infinitesimale delle possibili strutture proteiche. Pensate che il rapporto tra quelle esistenti e quelle teoricamente possibili, è circa il rapporto che c’è tra un granello di sabbia e tutta la sabbia del Sahara. Il gruppo del prof. Luisi ha sintetizzato una serie di “proteine mai nate” – cioè non scelte dalla natura – confrontando poi le proprietà di queste proteine con quelle naturali. Questo allo scopo di capire se le proteine naturali abbiano delle proprietà particolari, o se invece anche quelle “mai nate” abbiano le stesse proprietà.
Sempre nel campo della biologia sintetica chimica, il gruppo del prof. Luisi è noto per le ricerche nel campo della “cellula minimale”. Qui si parte dalla constatazione che anche i microorganismi unicellulari più semplici sulla terra consistono di migliaia di geni, migliaia di proteine e di acidi nucleici, e tale enorme complessità fa nascere la domanda: è tutto questo necessario per fare una cellula vivente, o si può costituire una cellula vivente anche con un numero esiguo, minimale, di geni e proteine? Anche perché all’origine è impensabile che la vita sia nata con cellule subito così complesse. Quindi, qual è la struttura della cellula minimale? Finora il gruppo di ricerca è stato capace di preparare modelli di cellule contenenti meno di cento proteine, che è ancora un numero elevato, e la ricerca va avanti per cercare di ridurre questo numero, pur mantenendo le proprietà essenziali di una cellula vivente

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