Da quando esiste la biologia molecolare, una delle sue certezze più stabili è stata che il codice genetico non sia ambiguo. Le cellule leggono il materiale ereditario tre lettere alla volta: le lettere sono i nucleotidi, piccole unità chimiche che compongono la lunga molecola dell’acido nucleico. Ogni tripletta di nucleotidi, chiamata codone, ha un unico significato e corrisponde a un amminoacido, cioè uno dei tasselli di cui è fatta una proteina. Questa univocità è stata considerata un fondamento della vita. Anche quando furono identificati amminoacidi esotici come la pirrolisina, utilizzata da alcune specie di un gruppo di microrganismi chiamato Archaea, sembrò che il sistema rimanesse coerente: una tripletta normalmente interpretata come stop veniva riassegnata, ma cambiando significato in modo uniforme e non ambiguo.
Un risultato appena pubblicato rompe per la prima volta questo schema. In Methanosarcina acetivorans, un microrganismo del gruppo degli Archaea che vive metabolizzando metilammina, una stessa tripletta può significare due cose incompatibili: stop oppure inserimento della pirrolisina. Non in specie diverse, non in condizioni speciali, non in un processo isolato: nella stessa cellula, nello stesso gene, con la stessa sequenza. La cellula produce così due proteine differenti, una corta e una lunga, a partire dallo stesso messaggio ereditario. È un comportamento stabile, fisiologico, e non un’anomalia.
La portata della scoperta è chiarita bene dal comunicato stampa che annuncia il risultato: per la prima volta si mette in discussione un principio che sembrava universale per tutta la vita conosciuta. L’idea che tutte le specie, dai batteri all’uomo, traducano l’informazione genetica con un codice privo di ambiguità era stata considerata, per più di mezzo secolo, un cardine della biologia. Qui non si osserva una deviazione locale o una riassegnazione del significato di un codone: si osserva un codice intrinsecamente biforcato, in cui l’informazione ereditaria non conduce a un esito unico.
Questo non è in alcun modo paragonabile ai meccanismi di regolazione che già conosciamo. L’epigenetica può modificare quanto un gene viene utilizzato, ma non cambia il significato delle triplette. Lo splicing alternativo può produrre varianti controllate di una proteina, ma sempre seguendo istruzioni ben definite. Qui la duplicità non nasce da come la cellula manipola l’informazione: è l’informazione a essere doppia. La tripletta include due significati nello stesso istante, e la cellula genera entrambe le versioni proteiche come parte della sua fisiologia normale.
Questo altera la struttura stessa del rapporto fra genotipo e fenotipo. Il genotipo è la sequenza ereditaria; il fenotipo è ciò che la cellula produce a partire da essa. Con un codice univoco, una mutazione cambia in modo netto il significato di una tripletta. Con un codice ambiguo, una mutazione agisce su un sistema in cui un singolo punto della sequenza genera già un mosaico di esiti proteici. La selezione naturale non vaglia più l’effetto di un cambiamento su un’unica proteina, ma sulla distribuzione relativa di due forme diverse. Il peso adattativo di una mutazione, quindi, non è più lo stesso. Una variazione minima può spostare la proporzione tra due fenotipi molecolari che coesistono. Ciò apre un regime evolutivo nuovo, in cui piccole alterazioni nei componenti molecolari che leggono la tripletta — o semplici fluttuazioni casuali — cambiano il modo in cui la stessa informazione viene concretamente realizzata.
Il comunicato stampa sottolinea proprio questo punto: fino a oggi si pensava che “tutta la vita sulla Terra interpretasse il dna nello stesso modo”, e che il codice genetico fosse un sistema universale, senza eccezioni profonde. La scoperta, invece, mostra che la vita non è vincolata a un’unica interpretazione stabile del messaggio genetico. Esistono organismi che funzionano perfettamente pur avendo un codice che non corrisponde a un solo significato. Questo non riguarda la periferia della biologia, ma il suo livello più basilare: la corrispondenza tra informazione e le macchine molecolari che costituiscono un organismo, cioè le proteine.
Il risultato ridefinisce quindi cosa può essere un codice genetico. Non più un insieme di istruzioni rigide, ma un sistema che può incorporare biforcazioni stabili. La variabilità non nasce a valle, come prodotto di regolazioni o modifiche; nasce nel codice stesso, prima ancora della costruzione della proteina. Questo tipo di architettura rende la genetica, e dunque la vita, meno deterministica di quanto l’abbiamo sempre descritta. L’ambiente, lo stato metabolico o semplici fluttuazioni interne anche casuali possono influire sulla scelta tra i due esiti della tripletta, senza toccare la sequenza del dna. È un modo diverso di generare diversità, distinto da tutte le fonti note finora.
La scoperta, infine, illumina un problema fondamentale dell’evoluzione: come possano emergere nuove funzioni senza pagare il costo immediato di una mutazione dannosa. Un codice ambiguo permette di esplorare nuove strutture proteiche senza rinunciare a quelle già collaudate. La cellula produce contemporaneamente la forma antica e la forma nuova. La selezione può agire su entrambe. In questo senso, l’ambiguità del codone agisce come una piattaforma evolutiva che amplia lo spazio delle possibilità.
Per questo il risultato ha un peso che va oltre la biologia degli Archaea. È una revisione del ruolo che attribuiamo al codice genetico nella definizione stessa della vita. Mostra che ciò che credevamo essere una legge universale — il collegamento rigido tra una tripletta e un amminoacido — è, in realtà, una determinazione storica avvenuta lungo l’evoluzione della maggior parte delle specie, non un vincolo assoluto di tipo fisico. E introduce un modo nuovo in cui l’informazione ereditaria può generare complessità e innovazione. Una stessa frase, nella lingua della vita, può significare due cose diverse nello stesso momento. E funzionare.