La scoperta della prima molecola frattale in natura rappresenta una svolta sorprendente e inaspettata nel campo della biochimica e della geometria molecolare. Questo affascinante ritrovamento è stato fatto da un team internazionale di ricercatori provenienti dall’Istituto Max Planck per la Microbiologia Terrestre e dall’Università di Marburg in Germania.
La protagonista di questa scoperta è un enzima microbico, la citrato sintasi, trovata in un cianobatterio, che si assembla spontaneamente formando un pattern frattale conosciuto come il triangolo di Sierpiński. Questa struttura è composta da una serie infinita di triangoli che si ripetono in modo sempre più piccolo. La particolarità di questa molecola sta nella sua capacità di formare strutture geometriche che presentano grandi vuoti interni a forma di triangolo, una configurazione mai vista prima nelle assemblaggi proteici.
Uno degli aspetti più intriganti di questa scoperta è che l’assemblaggio di questa proteina infrange le convenzioni normali dell’autorganizzazione proteica. Invece di formare strutture altamente simmetriche, tipiche della maggior parte delle proteine, questa enzima crea interazioni leggermente diverse tra le catene proteiche in posizioni diverse del frattale. Questa asimmetria è la chiave per la formazione del triangolo di Sierpiński e per la presenza di grandi vuoti interni.
Nonostante la straordinaria complessità e l’apparente regolarità del pattern frattale, gli studi effettuati suggeriscono che questa configurazione potrebbe non avere una funzione biologica specifica. La ricerca ha mostrato che anche manipolando geneticamente il cianobatterio per impedire l’assemblaggio frattale della citrato sintasi, le cellule continuavano a crescere bene in diverse condizioni. Questo ha portato gli scienziati a ipotizzare che la formazione di questa struttura frattale potrebbe essere un semplice “incidente” evolutivo, senza un vantaggio biologico diretto.
Inoltre, la squadra di ricerca ha simulato in laboratorio lo sviluppo evolutivo dell’arrangiamento frattale, ricalcolando la sequenza proteica di milioni di anni fa. Questi esperimenti hanno rivelato che l’arrangiamento frattale è emerso improvvisamente attraverso un numero molto limitato di mutazioni e poi è scomparso in diverse linee di cianobatteri, rimanendo intatto solo in questa specie specifica.
Questa scoperta non solo mette in luce la possibilità che strutture molecolari complesse possano formarsi senza una funzione specifica, ma sottolinea anche la bellezza e la complessità nascosta nelle strutture molecolari della natura, aprendo nuovi orizzonti per la ricerca futura nel campo dell’auto-assemblaggio molecolare e della biologia evolutiva.
