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domenica 22 marzo 2015

Risolto l'enigma dell'origine della vita?

L'origine della vita sulla Terra è un insieme di paradossi. Perché la vita avesse avuto inizio, ci deve essere stata una qualche molecola genetica, come il DNA o RNA, in grado di passare attraverso vari processi per produrre le proteine, le molecole cavallo di battaglia della vita. Ma le cellule moderne non possono copiare il DNA e RNA, senza l'aiuto delle proteine ​​stesse. Per rendere le cose più fastidiose, nessuna di queste molecole può fare il suo lavoro senza lipidi grassi, che forniscono le membrane di cui le cellule hanno bisogno per contenere i loro nuclei. E in un'altra complicazione di "pollo e uova", sono necessari gli enzimi a base di proteine ​​(codificati da molecole genetiche) per sintetizzare lipidi.

Lo schianto di meteoriti sulla Terra primordiale ha probabilmente generato
cianuro di idrogeno, che potrebbe avere dato inizio alla produzione
di biomolecole necessarie per creare le prime cellule.
JOE TUCCIARRONE / SCIENCE PHOTO LIBRARYCORBIS

Ora, i ricercatori dicono che potrebbero aver risolto questi paradossi. Chimici riferiscono oggi che un paio di composti semplici, che sarebbe stati abbondanti sulla Terra primitiva, potrebbero aver dato luogo a una rete di reazioni semplici che producono tre principali classi di biomolecole - acidi nucleici, aminoacidi e lipidi - necessarie per dare inizio alla prima forma di vita. Anche se il nuovo lavoro non prova che questo sia come la vita ha avuto inizio, può eventualmente contribuire a spiegare uno dei misteri più profondi della scienza moderna.

"Questo è un documento molto importante", dice Jack Szostak, un biologo molecolare e ricercatore di origine della vita presso il Massachusetts General Hospital di Boston, che non è stato affiliato alla ricerca attuale. "Essa propone per la prima volta uno scenario da cui quasi tutti i componenti essenziali per la vita potrebbe essere assemblati in una struttura geologica."


Gli scienziati hanno a lungo propagandato i propri scenari preferiti per quale insieme di biomolecole si sia formato prima. Sostenitori del "RNA World", per esempio, suggeriscono che l'RNA può essere stato il pioniere; non solo è in grado di trasportare informazioni genetiche, ma può anche servire da catalizzatore chimico simile a proteine, accelerando alcune reazioni. I fautori invece del metabolismo come primo step, nel frattempo, hanno sostenuto che semplici catalizzatori metallici, al contrario di enzimi a base di proteine ​​avanzati, potrebbero aver creato una zuppa di blocchi costruttivi organici che potrebbero aver dato origine alle altre biomolecole.

L'ipotesi "RNA world" ha una grande spinta nel 2009. I chimici guidati da John Sutherland presso l'Università di Cambridge nel Regno Unito hanno riferito di aver scoperto che relativamente semplici composti precursori chiamati acetilene e formaldeide potrebbero subire una serie di reazioni per produrre due blocchi di di quattro nucleotidi di RNA, che mostra un percorso plausibile su come l'RNA abbia potuto formarsi da solo, senza la necessità di enzimi nel brodo primordiale. I critici, però, hanno sottolineato che l'acetilene e la formaldeide sono molecole ancora piuttosto complesse. Ponendo la questione sulla loro origine.

Per il loro studio, Sutherland ed i suoi colleghi hanno cercato di lavorare a ritroso da queste sostanze chimiche per vedere se potevano trovare un percorso che portasse all'RNA da materiali di partenza ancora più semplicie. Ci sono riusciti. In questo numero di Nature Chemistry, il team di Sutherland riferisce di aver creato i precursori dell'acido nucleico partendo con solo acido cianidrico (HCN), solfuro di idrogeno (H2S), e raggi ultravioletti (UV). Inoltre, afferma Sutherland, le condizioni che producono i precursori degli acidi nucleici creano anche i materiali di partenza necessari per produrre amminoacidi naturali e lipidi. Questo suggerisce che un unico insieme di reazioni avrebbe dato origine alla maggior parte dei blocchi della vita contemporanea.

La squadra di Sutherland sostiene che la Terra primordiale era un ambiente favorevole per quelle reazioni. L'acido cianidrico è abbondante nelle comete, che piovevano costantemente durante le prime centinaia di milioni di anni di storia della Terra. Gli impatti inoltre avrebbero prodotto energia sufficiente per sintetizzare l'acido cianidrico da idrogeno, carbonio e azoto. Allo stesso modo, Sutherland dice, si è pensato che il solfuro di idrogeno sia stato comune sulla Terra primordiale, come lo era la radiazione UV che potrebbe aver guidato le reazioni e i minerali contenenti metalli che potrebbero averle catalizzate.

Detto questo, Sutherland avverte che le reazioni che avrebbero prodotto ciascun set di blocchi sono abbastanza diverse l'una dall'altra, infatti richiedono diversi catalizzatori metallici, per esempio, per cui probabilmente non sarebbero avvenute tutte nella stessa posizione. Piuttosto, dice, leggere variazioni nella chimica e dell'energia potrebbero aver favorito la creazione di una serie di blocchi su di altri, come gli amminoacidi o lipidi, in luoghi diversi. "L'acqua piovana avrebbe poi mescolato questi composti in un pool comune", afferma Dave Deamer, un ricercatore sull'origine della vita presso l'Università della California, non affiliato alla ricerca.

La vita avrebbe potuto accendersi in quella piscina comune? Questo dettaglio è quasi certamente perduto per sempre nella storia. Ma l'idea e la "chimica plausibile" alla base vale la pena di essere attenzionato, dice Deamer. Szostak è d'accordo. "Questo scenario generale solleva molte domande", dice, "e sono sicuro che sarà discusso per qualche tempo a venire."


Fonte: Qui e Qui





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