“APOPTOSIS “ : idee e considerazioni sulle scienze della vita.

 

Di Paolo Manzelli <pmanzelli@gmail.com >

 

< Capire la correlazione inversa tra la morte cellulare e la sopravvivenza degli organismi significa divenire coscienti del valore della vita in modo da essere capaci di migliorarne la qualita’. >

 

                EGOCREANET organizza in collaborazione con vari enti pubblici e privati, il SEMINARIO DI STUDI dell' OPEN NETWORK FOR NEW SCIENCE “INN-OVATION” , del 13 NOV 2006 a Firenze in Palazzo Strozzi Sala VIEUSSEUX al fine di predisporre una aggregazione di competenze per i Bandi Europei del 7 PQ , su FOOD , AGRICULTURE & BIOTECHNOLOGY .  Come contributo al dibattito abbiamo predisposto alcune considerazioni sull’ Era-Post Gnomica e su nuove ipotesi di ricerca innovativa nel settore della Genetica, in modo da stimolare un avanzamento anche critico delle conoscenze sia nella ricerca che nella diffusione e formazione permanente nel settore delle scienze della vita .

 

Questo ulteriore  contributo di riflessione sull’ APOPTOSI ( cosi e’ chiamata la morte programmata delle cellule) , e finalizzato a comprendere come  la biologia tradizionalmente abbia privilegiato un ragionamento “produttivo” nel quale il DNA e’ stato visto come un sistema di codificazione  limitato a definire la produzione di proteine . Tale impostazione scientifica rappresenta in se una limitazione cognitiva ; sappiamo infatti  che di il DNA incluso in ogni cellula eucariota, svolto linearmente ha una lunghezza di  2 .0 metri circa , ed inoltre sappiamo che per la codificazione delle  proteine se ne utilizza solo un 2 % . Cioe’ soltanto 4 centimetri di DNA sono codificanti per proteine .

In seguito a tale constatazione diviene necessario domandarsi a quali funzionalità possa servire tutto il resto del DNA che l' evoluzione "stupidamente ??" si porta dentro ogni cellula  come  JUNK-DNA ( ovvero DNA-Spazzatura ) . Pertanto abbiamo ritenuto proporre una ricerca innovativa che abbiamo denominata  DNA-ANTENNA, ritenendo che le vibrazioni del DNA possano determinare un sistema di onde sonore ( INNER-CELLULAR-SOUND) , capace di immettere nella cellula vivente un sistema di segnali vibrazionali ,cosi da  attivare o disattivare per risonanza varie funzionalita’ indotte necessarie alla organizzazione temporale del metabolismo cellulare , permettendo quindi al DNA  di agire anche come attivatore/inibitore interattivo alle attivita’ programmate di  Apoptosi che sono regolate sia da alcuni costrutti genetici ( Apoptotic –genes) che da  apposite proteine di distruzione del DNA che inizia la propria  decomposizione , tra cui e' attiva la  Capsaicina che si trova in abbondanza nel peperoncino piccante.

 

L’ idea del DNA come antenna di emissione  di BIO-FONONI  potra essere verificabile da studi di spettroscopia RAMAN e di spettroscopia di BRILLOUIN, e da altre indagini utili , quali le tecniche di Fluorescence Resonance Energy Transfer ( FRET) , che analizzano le proprietà elastiche del DNA. Quest’ultimo e’ assimilabile ad un  Nano-struttura Bio-fisica in quanto possiede due canali laterali , ( bio-nanotubi) , cosi che i biofononi prodotti dai cambiementi di flessibilita strutturale del DNA, ed accellerati nei nanotubi polarizzati alla rottura dei legami ad idrogeno, divengono capaci  di sviluppare  una interferenza con i vari fenomeni di reattivìta’ biochimica,  indotti per risonanza. I biofononi di varia frequenza sono relativi alle varie dinamiche di twisting rotazionale e stretching vibrazionale, delle coppie di basi appaiate (AT – CG) nel DNA. L’ indagine della reattività biochimica delle onde sonore che generano BIO-FONONI e’ un campo innovativo di ricerca molto avanzato, proprio in quanto il sistema di apertura e chiusura del DNA, che permette la rottura dei legami ad idrogeno, avviene in tempi brevi o brevissimi dell’ ordine dei nanosecondi.

Il rapporto tra DNA e assorbimento di  microonde e stato ben studiato e cio conferma che  le attivita’ biologiche funzionali delle proteine sono ben connesse con i  mutamenti di flessibilita conformazionale. Da cio abbiamo iniziato  a ritenere possibile che, le proprieta' biochimiche dei centri attivi di enzimi e coenzimi e proteine funzionali, potessero rispondere alla emissione di bio-fononi emessi dal DNA, quali attivatori o inibitori di specifiche funzionalità del tipo interruttore molecolare .Pertanto tale ipotesi di ricerca e quella di studiare le capacita di risonanza di un modello di  nanotubo biologico compresso elicoidalmente , capace di emettere bio-fononi  ( onde elastiche fluttuanti di bassa frequenza), ed in tal modo comprendere come i bio-fononi   possono agire da messaggio codificato , per attivare o disattivare per risonanza i vari interruttori molecolari che organizzano il programma metabolico delle cellula , conducendolo gradualmente le varie cellule da una prima fase staminale alla loro differenziazione fino alla successiva  programmazione della Apoptosi. Con un tale modello teorico sara’ possibile concepire il DNA nella sua utilita di insieme e cioe in tutta la sua lunghezza attribuendogli funzioni di controllo temporale della dinamica di evoluzione della vita cellulare , anziche ritenerlo utile solo e soltanto  per il 2% nelle sua veste di codificatore di proteine.

 

Il fatto che il  DNA emetta impulsi fononici differenziati dal rapporto “frequenza-lungezza” delle aperture e chiusure del DNA , ha avuto gia’ buone evidenze sperimentali, mentre ancora risulta necessario valutare le capacita risonanti che permettano di concepire una complessa correlazione tra il DNA e la programmazione metabolica che in tal guisa verrebbe a dipendere  essenzialmente dalle modalita co-evolutive di comunicazione ( PROTEINE//DNA) variabili a seconda delle esigenze di costruzione/ distruzione proteica ordinata,  in ciascuna cellula ed ad ogni suo stadio di sviluppo  ed infine relative alla completa  Apoptosi  della cellula che si compie tra le 24 e le 48 ore.

 

L' APOPTOSI e un termine utilizzato da Ippocrate di COS che viene dal greco antico : APO = Fuori e PTOSIS = Caduta , ed indica la caduta dei petali dei fiori e delle foglie delle piante verdi e la  morte delle cellule adulte, necessaria per permettere di esprimere il  ciclo vitale alle nuove cellule.  Egli distinse cosi la APOPTOSI dalla NECROSI , infatti per quest’ultima  la morte cellulare avviene per mancanza di sangue o per gravi infezioni e non e’ quindi programmabile. 

In particolare Ippocrate gia’ ritenne che il cervello nell' apprendimento si ricostruisse in modo dinamico .Infatti oggi sappiamo che la morte programmata dei neuroni cerebrali e regolata da stimoli e segnali bio-elettrici ,la cui deprivazione per mezzo la stimolazione sensoriale e cognitiva conduce ad una regressione della neurogenesi , che accelera la  morte di gran parte delle cellule cerebrali. Piu’  in generale pertanto e necessario acquisire l' idea di un elevato dinamismo e transitorietà  cellulare tra vita e morte programmata ; questa  idea purtroppo si e perduta perseguendo in epoca moderna modelli meno naturali e piu meccanici in quanto finalizzati alla produzione di oggetti, cosi che anche la scienza e stata concepita socialmente nel quadro di una mentalita’ che e’ stata propria di tutta l' epoca industriale in cui la morte e considerata per lo piu’ un accidente e non tanto una necessita naturale della vita.

In tale contesto storico sociale la Biologia tradizionale dopo la scoperta del DNA (1953) ha utilizzato un modello genetico dedito principalmente a comprendere come il DNA codificasse Proteine , riconoscendo un rapporto tra triplette di BASI dette CODONI, e i 20 amminoacidi fondamentali proprio allo scopo sostanziale di produrre le proteine.
Questa logica "industrialistica" , che ha ridotto la funzione del DNA essenzialmente a codificare le Proteine , ha di fatto posto minor attenzione al sistema di MORTE PROGRAMMATA delle CELLULE. Comunque sappiamo che il controllo del cosi detto suicidio cellulare e’ sicuramente programmato in modo differenziato per ogni tipo di cellula ed inizia con l' inibizione dei cosi detti GROW FACTORS , e in seguito con la distruzione del vecchio DNA.

Se pertanto pensiamo che la vita di ogni cellula va da pochi minuti a vari giorni e che pertanto ricambiamo il 90 % delle cellule ogni semestre , ci possiamo accorgere come l' idea del DNA come molecola statica e poco reattiva sia del tutto fuorviante nei confronti di una piu ampia comprensione dell' andamento dinamico naturale della vita.

 

Ricordo per inciso  che ai bambini delle elementari si andava dicendo che se uno aveva gli occhi , blu , verdi, marroni, o neri , cio’ era dovuto esclusivamente  alla sua personale genetica  In vero la variazione dei colore degli occhi e dovuta alla quantita’ di melanina; infatti dove la melanina e in grande quantita’ l' iride appare nero, mentre se la quantita’ di melanina e bassa l' occhio riflette l' azzurro come quando , per una simile ragione di rifrazione della luce , vediamo il cielo colorarsi di azzurro. La costruzione della melanina serve a proteggere il DNA e la sua quantita non dipende esclusivamente dalla codificazione del DNA, ma dall' ambiente in cui viviamo e varia con la crescita di un bambino, il quale puo’ cambiare colore degli occhi; inoltre la natura del colore degli occhi possiede un elevato carattere epigenetico  , e cio’ rende conto del perche’ gli africani hanno normalmente l' iride di colore nero mentre nei popoli che vivono al nord della terra hanno spesso  iridi colorate di blu.

Di fatto abbiamo attribuito alla genetica un potere decisionale sulla vita ,  che probabilmente va al di la della sua potenzialita di controllo del sistema vivente;… oppure  dobbiamo ancora capire come il DNA funzioni nella sua dinamica molecolare in modo interattivo , cioe' come struttura capace di inviare e di ricevere massaggi e segnali in relazione alla organizzazione temporale del complesso sistema metabolico che si correla sia alla differenziazione delle cellule staminali (la quale avviene in tutti gli stadi di riproduzione ed invecchiamento cellulare), ed infine si definisce nella Apoptosi programmata delle cellule che hanno raggiunto la loro massima capacita di coordinamento e cooperazione per il mantenimento della vita.  Ormai sappiamo che il DNA che conosciamo oggi non e piu tanto una struttura statica e regolare come e stata descritta in un primo tempo dai NOBEL James WATSON e Francis CRICK (1953)  proprio in quanto il DNA non solo e' dinamicamente aperto e chiuso , riparato ed infine  distrutto; inoltre  la sua struttura ad elica e in gran parte irregolare ed estremamente flessibile cosi che se ne potrebbero descrivere piu di 1000 configurazioni statiche differenti ;  cio da l’ idea della enorme capacita’ di differenziazione dello spettro di frequenze che il DNA come antenna possa emettere e ricevere.

Di tutta questa problematica ne parleremo durante il Convegno EGOCREANET/ON-NS del 13 -NOV .2006 sia per predisporre un progetto EUROPEO su FOOD ,AGRICULTURE & BIOTECNOLOGY, sia per  attivarci nel migliorare la cultura scientifica in relazione agli sviluppo delle scienze  della vita nel quadro del nostro progetto INN-OVATION, di innovazione cognitiva condivisa e diffusa, finalizzato a fornire e discutere sulle varie priorità ritenute  essenziali per lo sviluppo della Societa’ EUROPEA della Conoscenza .

 

BIBLIOGRAFIA :

-SEMINARIO DI STUDI dell' OPEN NETWORK FOR NEW SCIENCE del 13 NOV 2006:  http://www.egocranet.it

-Era Post Gnomica : https://www.edscuola.it/archivio/lre/era_post_genomica.htm

- DNA  antenna rice-trasmittente .: https://www.edscuola.it/LRE.html

-BRILLOUIN SCATTERING OF PHONONS IN PROTEINS ( vedi ad es BIOPHYS , 2003 NOV,85 (5) , 3202-13 )

- APOPTOSI : http://www.portfolio.mvm.ed.ac.uk/studentwebs/session2/group28/links.html