Mer. Feb 21st, 2024

Sull’origine della vita sta lavorando una gran parte del mondo scientifico. Facciamo il punto della situazione aggiornatissima.

La foto riporta l’Hormiphora californensis, chiamata uva spina di mare della California, che è una gelatina a pettine, o ctenoforo, comune nelle acque costiere della California / Credit: MBARI

Origine della vita – Il nostro senso della storia ci porta a voler conoscere il nostro passato per proiettarci poi a prevedere il nostro possibile futuro.

Sulla carta d’identità della Terra vediamo scritto che è nata 4,55 miliardi di anni fa, quasi subito dopo il Sole (4,6 miliardi di anni fa). Considerando la vita basata solo sul moto delle cose innestato dalla sua energia intrinseca, indubbiamente la vita è nata nella stessa epoca del nostro pianeta. Una vita basata sulla pura energia e su una Terra incandescente, con una sua temperatura interna elevatissima tanto da fondere la materia anche in superficie. Terremoti, vulcani, esplosioni, insomma un ambientino abbastanza infernale.

Pochi milioni di anni dopo (tra i 4,5 e i 4,4 miliardi di anni fa) si verificò un evento tutt’altro che raro a quei tempi. Era il periodo dell’assestamento, quando proto-pianeti e frammenti di materia condensata si muovevano alla ricerca del proprio posto intorno al neonato Sole.

Un asteroide grandecome un pianeta (Theia) colpì la Terra strappandole una piccola, ma significativa, porzione che andò a formare il nostro satellite, la Luna.

La Terra ancora incandescente, con una crosta leggerissima, sotto l’effetto della forza centrifuga riuscì a colmare quel vuoto riuscendo a riprendere la sua forma ellissoidica. Riuscì in questa impresa in quanto il materiale era ancora fuso e abbastanza elastico da permettere il suo riassestamento prima che il raffreddamento lo bloccasse. Si parla sempre di un periodo abbastanza lungo (mediamente, secondo i vari studi realizzati, si calcola una media di circa cinquanta milioni di anni).

La Terra aveva la sua crosta terrestre, poco spessa, ma tale da permettere l’inizio di tutti quei processi che hanno dato luogo alla vita biologica. Stiamo a circa 4,3 miliardi di anni fa, quindi dopo circa trecento milioni di anni dalla nascita della Terra.

Prima novità (2018-2019)

Già da qualche milione di anni prima (4,4-4,3 milioni di anni fa) le prime reazioni chimiche iniziarono a realizzarsi per via autonoma e naturale. Queste generarono i primi composti che successivamente diedero origine alle molecole fondamentali per l’origine della vita biologica.

Non dimentichiamo anche il contributo delle sostanze organiche trasportate da asteroidi e comete.

Tuttavia, ancora mancava qualche informazione: non era ancora stato scoperto il meccanismo chiave della produzione di tali precursori.

Il gruppo del professor Oliver Trapp

Il professor Oliver Trapp nel suo articolo: “Evoluzione chimica: Progenitori del mondo vivente” (Nature Communications) ha spiegato i risultati ottenuti dal suo gruppo di ricerca. Successivamente il Professor Thomas Carell (Ludwig Maximilians Universität (LMU) München – Fakultät für Chemie und Pharmazie) ha individuate quello che sarebbe stato il primo animale.

Il gruppo del professor Trapp simulò una serie di possibili condizioni presenti sul nostro pianeta in quel periodo specifico, ricostruendo le condizioni atmosferiche dell’epoca. Furono ricreate analoghe condizioni di pressione, temperatura, composizione dei gas presenti nell’atmosfera di quella Terra primordiale.

I risultati ottenuti hanno dimostrato come le particelle ricche di ferro dei meteoriti e della cenere vulcanica hanno prodotto diverse molecole organiche. Queste, generate in una sorta di condizioni atmosferiche e climatiche che potrebbero essere state presenti nella Terra primordiale, sarebbero responsabili dell’origine della vita.

Le domande che sbocciavano man mano che le ricerche avanzavano erano diverse:

  • in che modo le strutture chimiche che forniscono le subunità di base delle odierne molecole ereditarie – RNA e DNA – si sono formate da materiali di partenza più semplici circa 4 miliardi di anni fa? 
  • In quali condizioni questi elementi costitutivi potrebbero essere stati collegati in lunghe catene che potrebbero non solo definire le informazioni, ma anche propagarle mediante l’autoriproduzione? 

L’RNA (acido ribonucleico) è stata, probabilmente, la prima molecola informativa. Attualmente i chimici della LMU hanno dimostrato che l’alternanza di condizioni umide e secche avrebbe potuto essere sufficiente per guidare la sintesi prebiotica dei nucleosidi dell’RNA che si trovano in tutti i domini della vita.

Sono stati proposti molti scenari possibili per la fase dell’evoluzione chimica che ha preceduto l’emergere delle prime cellule biologiche.

Il gruppo del professor Carell 

Ora, i ricercatori guidati dal chimico della LMU, il professor Thomas Carell hanno esteso questi modelli dimostrando un percorso plausibile per la formazione prebiotica dei componenti informativi dell’RNA.

In particolare, Carell ed i suoi colleghi hanno dimostrato che, sottoponendo continuamente semplici sostanze chimiche al tipo di condizioni chimico-fisiche fluttuanti realizzate in laboratorio, nelle aree termicamente attive caratterizzate da attività vulcanica sulla Terra primordiale si potrebbero essere formate quelle componenti necessarie per la futura realizzazione dell’RNA. 

Carell e il suo team hanno descritto per la prima volta questo percorso “Questa volta, non solo abbiamo iniziato con composti precursori più semplici, ma abbiamo scelto condizioni che dovrebbero prevalere in un ambiente geologico plausibile, come le sorgenti idrotermali sulla terra“, spiega Sidney Becker, ricercatore nel gruppo di Carell e relatore dello studio ed ora leader del gruppo di ricerca Max Planck (MPI – Dortmund). Il documento è ora apparso in una delle principali riviste online ad accesso aperto, Nature Communications. In tale ricerca, oltre alle componenti basilari per la formazione dell’RNA, sono state trovate una nuova serie di molecole a queste strettamente correlate. Ancora più, sorprendentemente, è noto che tutte le modifiche osservate si verificano negli RNA in tutti i domini della vita biologica (animali e piante). Per questo motivo, molto probabilmente erano già presenti nell’ultimo antenato comune di tutte le forme di vita. 

Tutti questi composti dovevano essere disponibili sulla Terra primordiale quando iniziò l’evoluzione biologica. Infatti, gli autori del nuovo studio suggeriscono che tali componenti potrebbero aver svolto un ruolo cruciale nella fase dell’evoluzione chimica che ha preceduto l’emergere del “mondo dell’RNA”. Viste in questa luce, le modificazioni dell’RNA riscontrate negli organismi odierni rappresentano fossili molecolari che hanno continuato a partecipare a funzioni biologiche vitali per miliardi di anni.

Conclusioni della prima novità

Tutti questi composti potrebbero, quindi, aver partecipato attivamente alle reazioni che hanno portato alla formazione di carboidrati, lipidi, zuccheri, amminoacidi, DNA ed RNA. Calcolando, infatti, la velocità delle reazioni ed utilizzando i dati di ricerche precedenti, gli autori hanno stimato che il meccanismo proposto potrebbe aver sintetizzato fino a 600.000 tonnellate di precursori organici all’anno in tutto il pianeta.

Questo nuovo studio propone quindi un meccanismo che potrebbe aver realmente contribuito alle origini della vita sulla Terra. D’altronde le teorie sono tante e questa che vi ho raccontato è solo l’ultima tra le tante proposte dagli scienziati.

Si tratta di una ricerca che ha ripreso idee già precedentemente espresse, ma molto più approfondite e che hanno fornito risultati sorprendenti tanto da ritenere molto attendibile tale teoria.

Seconda novità (2023)

Recentemente (17 maggio 2023) sulla rivista scientifica Nature è comaparso un articolo che individua il primo essere progenitore di tutti gli animali. In altre parole, ogni animale è figlio di questa entità.

Finalmente sappiamo qual è il primo animale esistito sulla Terra e che aspetto aveva.

Da sempre, i biologi si sono chiesti che aspetto avessero i primi animali quando comparvero per la prima volta negli antichi oceani della Terra, più di mezzo miliardo di anni fa.

A risolvere il secolare mistero sono i risultati di un’analisi dei genomi dettagliata che ha rivelato qual è stato il primo animale multicellulare esistito sul pianeta.

 Negli anni, gli scienziati avevano gradualmente ristretto le possibilità a due gruppi: le spugne (poriferi) che sono state a lungo le principali contendenti al titolo per la loro semplicità anatomica, come la mancanza di sistema nervoso; e le gelatine a pettine (ctenofori) che, contrariamente alle apparenze, sono solo lontanamente imparentate con le meduse.

Qual è primo animale esistito sulla Terra?

Il nuovo studio, pubblicato a maggio su Nature, ha dimostrato che le gelatine a pettine sono state le prime a diramarsi dall’albero della vita animale. Le spugne furono le successive, seguite dalla diversificazione di tutti gli altri animali (umani compresi).

Il professor Daniel S. Rokhsar (Professor of Genetics, Genomics, Evolution, and Development – Berkeley University, California) in collaborazione con Darrin T. Schultz e Oleg Simakov dell’Università di Vienna hanno affermato che:

“Il più recente antenato comune di tutti gli animali è vissuto probabilmente 700 milioni di anni fa.  Questi erano animali dal corpo molle, ciò non ha permesso di lasciare alcuna traccia fossile diretta, per cui è difficile sapere come fossero. Tuttavia, determinando i loro genomi e confrontandoli con quelli dei moderni animali, riusciamo a conoscere i nostri antenati comuni”. 

Confrontando la disposizione delle sequenze dei geni, altamente conservate nei cromosomi, gli studiosi hanno trovato modelli che indicano chiaramente l’ordine degli eventi evolutivi tra microrganismi.

Usando un linguaggio non espressamente tecnico, i ricercatori hanno determinato la struttura cromosomica della medusa a pettine (Hormiphora californiensis) e di altri soggetti unicellulari (animali e funghi-non-animali).

La scoperta consiste nel fatto che le gelatine a pettine (ctenofori) e i non animali condividono particolari combinazioni gene-cromosoma, mentre i cromosomi delle spugne e di altri animali sono riorganizzati in modo nettamente diverso.

Questo significa che le gelatine a pettine avevano delle somiglianze con i non animali.

La spiegazione più ovvia è che le gelatine a pettine si siano diramate evolvendo prima che si verificassero quelle riorganizzazioni rilevate nelle spugne e negli altri animali.

Questo evento evolutivo porta ancora (dopo centinaia di milioni di anni) alcune caratteristiche che testimoniano tale processo.

Tale ricerca ci fornisce un contesto per capire cosa rende gli animali realmente animali, aiutandoci a capire le funzioni di base che tutti condividiamo, come il modo in cui percepiamo l’ambiente circostante, come mangiamo, come ci muoviamo, come ci riproduciamo e così via.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *