Il vasto mondo della biologia sintetica è tanto affascinante quanto multidisciplinare. Oggi continuiamo il nostro viaggio in cui approfondiamo come questa scienza in rapido sviluppo riesca a connettere numerose discipline tra cui il vasto mondo della chimica.
Si può quasi dire che la biologia sintetica senza la chimica è come un cantiere con l’architetto ma senza i mattoni. Il mondo, l’universo intero è tutto e solo una questione di chimica, di interazioni e reazioni tra atomi e molecole. Ma come possiamo sfruttare queste conoscenze nella biologia sintetica?
La chimica come scienza centrale
La chimica è viene anche definita la “scienza centrale” perché si connette in un modo del tutto unico a tutte le scienze naturali e non solo: fisica, biologia, astronomia, geologia, medicina, ingegneria e scienze dei materiali.
Grazie alla chimica si possono comprendere i meccanismi relativi alla crescita di una pianta, la formazione di una roccia ignea, la formazione dello strato di ozono atmosferico, la degradazione degli inquinanti ambientali o il funzionamento dei farmaci all’interno dell’organismo…
Nella biologia sintetica diventa ancor più evidente: ogni processo biologico, per quanto complesso o sofisticato, è determinato da interazioni chimiche fondamentali.
La chimica base per la vita
Chi non ha mai giocato al piccolo chimico da piccolo, sognando di creare reazioni esplosive o che colorassero tutta casa. Ma la chimica non tratta solo di reagenti, becher, bunsen o pipette, è uno studio molto più profondo, in grado di arrivare fino all’atomo.
Sono le interazioni tra gli atomi che rendono possibile ogni attività all’interno di un organismo vivente, interazioni che possono sembrare insignificanti visto che riguardano entità che neanche riusciamo a distinguere, ma le forze che legano assieme due atomi sono comparabili “in scala umana” alla forza peso di migliaia di chili! La biologia sintetica riesce a sfruttare queste interazioni come base e fondamenta per il suo funzionamento.
Per la progettazione di un gene ad esempio è necessaria la comprensione delle reazioni che danno origine alle basi azotate, ovvero degli elementi fondamentali che costituiscono il DNA di ogni organismo e codificano le istruzioni per la vita, e delle interazioni che tengono uniti i filamenti di DNA.
Anche la trascrizione di un segmento di DNA che porta poi alla formazione delle proteine necessarie al nostro corpo è regolata da interazioni chimiche con particolari molecole e proteine enzimatiche dette fattori di trascrizione e saper utilizzare questi attivatori ci è necessario in numerose applicazioni.
Una qualsiasi cellula del nostro corpo è composta da molecole lipidiche che riescono a formare e a mantenere la membrana cellulare solo grazie a queste interazioni.
Ma anche discipline che sembrano distanti anni luce dalla chimica in realtà si appoggiano alle sue leggi: pensiamo ad esempio alla bioinformatica o alla robotica molecolare che si appoggiano a modelli chimici per capire o ideare nuove strutture biologiche quali ad esempio la conformazione tridimensionale di una proteina.
In questo senso, la chimica non solo fornisce strumenti pratici per poter operare ma agisce anche come un linguaggio in comune che permette a scienziati di diverse discipline di collaborare per comprendere, imitare e reinventare la vita e non solo.
La chimica non è solo una scienza di provette e formule: è il motore nascosto dell’universo, della vita e della biologia sintetica. Senza di essa, non potremmo capire la vita, né modificarla per affrontare le grandi sfide del nostro tempo. Insieme, chimici, biologi e ingegneri stanno riscrivendo il futuro, molecola dopo molecola.