Un articolo pubblicato sulla rivista Nature Chemical Biology riporta la creazione di uno strumento software che è stato chiamato Proseeker per simulare l'evoluzione allo scopo di ottenere la selezione di molecole utili nel campo della medicina e di altri utilizzi pratici. Un team di ricercatori guidato da Oliver Rackham dell'Università Curtin, in Australia, ha creato questo strumento che riproduce i meccanismi dell'evoluzione introducendo mutazioni casuali in proteine esistenti per poi selezionare le mutazioni che mostrano le caratteristiche più interessanti e ripetere il processo più volte. Proseeker può aiutare a studiare i meccanismi dell'evoluzione e al tempo stesso ottenere molecole utili per la medicina o in altri campi.

I tempi dell'evoluzione sono molto lenti perché solo una piccola minoranza delle tante mutazioni casuali ha effetti positivi. Per diffondersi ed essere notate, quelle mutazioni possono impiegare molte generazioni. I microrganismi si replicano con una velocità notevole ed è il motivo per cui in pochissimi anni possono emergere diverse varianti di un virus. Si tratta di tempi brevissimi quando si tratta di combattere un virus che provoca una malattia ma, anche nel migliore dei casi, sono molto lunghi quando si cercano molecole utili, non solo nel campo medico. Per quest'ultimo tipo di ricerca una simulazione al computer dell'evoluzione può offrire risultati interessanti.

Lo studio condotto dal team di Oliver Rackham si è concentrato sulle mutazioni delle proteine. Si tratta di un tipo di lavoro che non richiede supercomputer che simulino interi organismi. Per questo motivo, inizialmente il software è stato scritto utilizzando la piattaforma di calcolo MATLAB, disponibile per i più comuni sistemi operativi per PC e Mac. Successivamente, il software che è stato chiamato Proseeker è stato portato in altri linguaggi di programmazione fino ad arrivare a una versione nel linguaggio Python, che lo rende utilizzabile anche tramite un sito web tramite apposite interfacce.

Il software Proseeker simula l'evoluzione con mutazioni a proteine per poi verificare gli effetti sulle molecole prodotte, selezionare quelle con caratteristiche interessanti per poi ripetere il processo. Lo studio riporta il processo che è partito da una proteina che non ha alcuna funzione pratica a una in grado di legare il DNA. Questo prodotto fa parte di una categoria di proteine che esiste in natura in forme che sono diverse a seconda del tipo di cellula e della funzione.

Il risultato ottenuto utilizzando il software Proseeker è utile sia nello studio dei meccanismi evolutivi sia per ricerche pratiche. L'analisi del processo portato avanti con Proseeker può aiutare a capire quanto i modelli attuali relativi alle mutazioni e alle loro conseguenze siano corretti. I risultati possono essere proteine non esistenti in natura che si rivelano utili in campo medico o per altri usi come, ad esempio, certi enzimi che possono essere utilizzati in detersivi.

Un campo di ricerca in grande sviluppo è quello delle terapie geniche. Proteine che legano il DNA come quella ottenuta usando il software Proseeker possono essere davvero utili in questo campo. Ci sono malattie genetiche rare per le quali le ricerche di terapie convenzionali sono limitate ma si conoscono i geni responsabili. La sicurezza degli strumenti genetici utilizzati in terapie geniche è uno dei problemi da superare perché ci sono tecniche che possono lasciare danni al DNA dopo aver sostituito un gene. Scoprire la proteina giusta potrebbe permettere di fare un salto in avanti in questo tipo di ricerca.

Finora la ricerca di molecole esistenti in natura o loro varianti che possano essere utili in campo medico o per usi pratici ha richiesto tempi lunghi, anche anni. L'utilizzo del software Proseeker può ridurre i tempi a giorni. Questo tipo di approccio multidisciplinare che sfrutta tecnologie informatiche in studi riguardanti scienze naturali è in crescita e sicuramente offrirà molti altri sviluppi nel corso dei prossimi anni.