Rna, L’inizio della Vita

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Uno dei tasselli cruciali nel puzzle della nascita di tutte le forme di vita, è rappresentato dalla comparsa delle prime molecole biologiche sulla Terra. L’Rna, l’acido ribonucleico.

di Elio Nello Meucci

Come è avvenuto il passaggio dall’inorganico all’organico? Come, in sostanza, ha avuto origine la vita? Sono le domande che si pongono i scienziati da sempre. La sintesi degli zuccheri a partire da molecole più semplici, rappresenta una grossa sfida per i ricercatori che si occupano di chimica prebiotica. I fisici dell’Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr (Ipcf-Cnr) di Messina e della Sorbona di Parigi hanno riprodotto, mediante avanzate tecniche di simulazione numerica, la formazione di aminoacidi dalle semplici molecole inorganiche contenute nel ‘brodo primordiale’ . Lo studio, pubblicato sulla rivista Chemical Communications apre la strada a conoscenze profonde sull’origine di tutte le specie e sembra cancellare definitivamente teorie più o meno astratte e poco percorribili.

Per molto tempo si è tentato di sintetizzare in laboratorio una forma elementare che fosse in grado di autoriprodursi. Nel 2014 si sono gettate le basi per dimostrare la teoria di Stanley Miller. Oggi,  il team di ricerca ha prodotto dei risultati tangibili grazie anche ai super-computer. «Per la prima volta si è visto come determinate condizioni prebiotiche, tipiche delle cosiddette ‘pozze primordiali’ sono in grado di favorire non solo la formazione degli aminoacidi, i mattoni fondamentali delle proteine, ma anche di alcuni zuccheri semplici come l’eritrosio. Proprio lo zucchero è il precursore delle molecole che compongono l’ossatura dell’RNA», spiega Franz Saija, ricercatore Ipcf-Cnr e coautore del lavoro.

La dimostrazione di questa possibile origine è stata riprodotta grazie a complessi calcoli comparativi portati avanti dal Cnr con la Sorbona. Il team ha riprodotto una soluzione acquosa di glicolaldeide sottoposta a campi elettrici  dell’ordine di grandezza dei milioni di volt su centimetro. Questi campi sono in grado di catalizzare quella reazione che in chimica viene chiamata formose reaction e che porta alla formazione di zuccheri a partire dalla formaldeide. Ma da dove si è partiti?

Stanley Miller era un giovane biochimico che lavorava come ricercatore nel gruppo di Harold Urey, premio Nobel per la chimica nel 1934. Miller fu il primo ad avvicinarsi ad una possibile spiegazione, cercando di dimostrare come il comportamento di una miscela di molecole semplici (acqua, ammoniaca, metano, monossido di carbonio, azoto), sottoposta a intensi campi elettrici, che simulano l’azione dei fulmini presenti nell’ambiente terrestre primordiale, determina la trasformazione delle molecole in altre, più complesse. La teoria di Miller, molto in voga negli anni’50, secondo molti scienziati aveva dei punti critici soprattutto nella combinazione casuale degli elementi chimici. Inoltre questa forma di geocentrismo, si scontrava con l’opinione largamente diffusa in quegli anni.

La Terra è come un corpo qualsiasi perduto nello spazio e che risponde ad altre leggi chimico-fisiche. Quindi l’esigenza di conciliare le due idee ha fatto riprendere in esame due vecchie ipotesi: la ‘panspermia’ di Arrhenius e quella di Hoyle. La prima afferma che in un qualsiasi luogo la vita si sia formata, essa  si è poi potuta diffondere in qualsiasi punto della Galassia. La seconda conferisce un ruolo primario alle comete che saltuariamente finiscono con l’entrare all’interno del sistema planetario. Possono trasportare le forme di vita e a disseminarle sui pianeti interni insieme ai gas e alle polveri. Durante il primo miliardo di anni la storia del nostro pianeta è stata molto travagliata: bombardata da meteoriti e comete, riscaldata dal decadimento delle sostanze radioattive presenti al suo interno.

La Terra si è trasformata in una massa fusa che successivamente si è raffreddata, sviluppando una crosta solida. In seguito a queste trasformazioni, l’atmosfera di idrogeno è stata sostituita da monossido e diossido di carbonio (CO e CO2), azoto (N2) e da piccole quantità di metano (CH4) e ammoniaca (NH3). Il tutto mescolato con vapore acqueo. Intanto, si formavano i primi oceani per condensazione del vapore d’acqua e per la caduta di corpi celesti carichi di ghiaccio. In queste particolari condizioni chimico-fisiche è possibile che semplici molecole inorganiche abbiano prodotto piccole molecole biologiche.

Teoria portata avanti dal team italo-francese che ha sviluppato nuove ricerche in questo campo, grazie ai super computer che hanno elaborato i dati: «L’approccio computazionale alla chimica prebiotica è di fondamentale rilevanza­­», conclude Saija, «perché permette di analizzare in modo molto specifico i meccanismi molecolari delle reazioni chimiche alla base dei processi che hanno portato alla formazione delle molecole della vita».   

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cc/c8cc00045j#!divAbstract
https://www.cnr.it/it/comunicato-stampa/5872/riprodotti-al-computer-i-mattoni-della-vita

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