Il Ciclo di Krebs Primordiale

Il Ciclo di Krebs Primordiale

Il metabolismo cellulare e’ capeggiato da un pilastro fondamentale, il ciclo di Krebs. Nel 1937 Sir Hans Adolf Krebs descrive l’intreccio di enzimi e metaboliti che danno forma a questa via metabolica. Le origini evolutive di questo pathway rimangono ancora oggi poco chiare. 
Il 13 maggio 2017 sulle pagine di “Nature Ecology and Evolution” arriva la dimostrazione che, in opportune condizioni ambientali, una catena di reazioni chimiche può replicare il ciclo di Krebs senza gli enzimi che oggi ne catalizzano le varie tappe.

Il ciclo degli acidi tricarbossilici e’ una via fondamentale per il metabolismo energetico, la respirazione cellulare e l’ossidazione degli acidi grassi. Questa via metabolica porta anche alla formazione di precursori indispensabili per la biosintesi degli amminoacidi. Una domanda che sorge spontanea e’: come mai diverse forme di vita, evolutivamente distanti, fanno tutte affidamento sulle stesse reazioni chimiche come quelle del ciclo di Krebs? Gli enzimi di questa via non sono conservati in modo molto fedele. 

Una domanda ancora più cruciale: come e’ possibile che gli enzimi del ciclo di Krebs siano stati plasmati dalla selezione darwiniana, se gli stessi enzimi sono costituiti da metaboliti (gli amminoacidi) prodotti dal ciclo di Krebs? E’ la solita questione, e’ arrivato prima l’uovo o la gallina? 

In alcuni meteoriti, sono state rinvenute tracce di acido citrico, acido piruvico e altri intermedi del ciclo degli acidi tricarbossilici, questa scoperta ha fatto sorgere il dubbio sul fatto che alcuni intermedi metabolici possano avere origine da reazioni inorganiche. L’acido citrico può inter-convertirsi in altri metaboliti quando esposto ad una potente sorgente di luce UV. 

In presenza di molti composti del ferro gli intermedi del ciclo di Krebs sono inerti, ma le cose cambiano quando all’ambiente di reazione si aggiungono radicali solfato, che come il ferro, erano abbondanti nella Terra primordiale. I radicali solfato innescano 24 diverse reazioni non enzimatiche, che replicano tutte le inter-conversioni chiave del ciclo in analisi, dalle isomerizzazioni, alle ossidazioni. 
Il ciclo di Krebs non enzimatico potrebbe essere la via metabolica che ha dato il via alla vita sul nostro pianeta. Solo in un tempo successivo si sarebbe innestata su questo ciclo metabolico l’azione di enzimi specifici, selezionati per via darwiniana nelle generazioni successive. 

Testo: Luca Tonietti
Foto: Phys.org
Fonti: Lara Rossi e pikaia.eu 
https://www.nature.com/articles/s41559-017-0083