Ogni volta che una delle tue cellule si divide, qualcosa al suo interno deve copiare l'intero tuo genoma — circa tre miliardi di paia di basi — con una precisione tale da renderti ancora riconoscibilmente te stesso subito dopo. Lo fa nel giro di poche ore, senza un solo giorno di pausa da quando eri una singola cellula, e se la cava con un tasso d'errore che la maggior parte dei sistemi ingegnerizzati può solo sognare.
Un alfabeto di quattro lettere con una regola rigida
Il DNA è composto da due filamenti avvolti l'uno intorno all'altro, ciascuno una sequenza costruita da quattro basi — A, T, C e G — e i filamenti restano uniti perché ogni base si accoppia sempre con un solo partner: A con T, C con G. Quella regola è tutto il trucco. Significa che ciascun filamento, da solo, contiene informazioni sufficienti per ricostruire il proprio partner mancante, perché sai sempre cosa deve trovarsi di fronte a ogni lettera. Un singolo filamento non è metà del messaggio. È il messaggio intero, scritto in una forma che specifica anche il proprio complemento.
Aprire la cerniera, poi ricostruire entrambe le metà insieme
Un enzima chiamato elicasi apre la cerniera del doppio filamento, e la DNA polimerasi scorre lungo ciascuno dei due filamenti separati costruendo un nuovo partner base dopo base, accoppiando A con T e C con G man mano che procede. I due filamenti originali finiscono ciascuno accoppiato con un filamento del tutto nuovo — motivo per cui questo processo viene chiamato semiconservativo: ogni copia finita è per metà materiale vecchio, per metà nuovo. Non è stato solo ipotizzato; è stato confermato direttamente nel 1958 da Meselson e Stahl, che marcarono il DNA originale e osservarono, generazione dopo generazione, esattamente lo schema misto di vecchio e nuovo previsto dal modello.
Copiare a quella velocità richiede comunque un correttore di bozze
La DNA polimerasi non si limita a scrivere — controlla il proprio lavoro man mano che procede, individuando la maggior parte delle basi accoppiate male e correggendole prima di proseguire. Tra questa fase di correzione e i sistemi di riparazione aggiuntivi che pattugliano il filamento finito in seguito, il tasso d'errore finale si attesta a circa un errore ogni miliardo di basi copiate. Per fare un confronto, un essere umano che trascrive un testo a mano commette molto più di un errore ogni miliardo di caratteri. Una macchina molecolare, che lavora al buio, a una scala che nessuna mano può eguagliare, risulta comunque più precisa.
Su cosa non abbiamo ancora le idee chiare
"Più precisa" non significa "impeccabile", e non è un difetto del sistema — è strutturale. I rari errori di replicazione che sfuggono a ogni controllo diventano mutazioni, e le mutazioni sono la materia prima su cui gira l'evoluzione. Un processo di copiatura con un tasso d'errore davvero perfetto non renderebbe una specie più sicura nel lungo periodo; eliminerebbe l'unico meccanismo che permette a una popolazione di cambiare quando cambia il suo ambiente. La correzione di bozze è tarata bassa, non a zero, e il fatto che non sia zero sta facendo un lavoro reale.