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La vita: conoscerla per sapere cosa stiamo cercando negli altri sistemi stellari. I suoi modelli, cosa possiamo aspettarci.

La vita e la sua origine. Da centinaia di anni naturalisti e filosofi si interrogano sull’origine della vita e sulla sua esistenza fuori dalla Terra.

Tante domande le cui risposte, fino a qualche decennio fa erano solo di natura filosofica dove la scienza entrava poco o niente.

Con il recente sviluppo scientifico, la questione è entrata nei laboratori di chimica, biologia, fisica e da pochi anni anche nei laboratori orbitanti nello spazio.

Il professor Giuseppe Galletta ci spiega che «Non ci interessa capire se la vita ha qualcosa di speciale che la solleva dal mondo inanimato o se essa sia il frutto del caso o di una finalità specifica.» Poi spiega anche che: «Vogliamo per prima cosa chiederci quali sono le caratteristiche essenziali delle forme di vita terrestri per capire se possiamo aspettarci di trovare qualcosa di simile nello spazio.»

Per quanto ne sappiamo finora, la vita è una proprietà tipica di alcune strutture organizzate che vivono sul pianeta Terra. La loro varietà è enorme, così come la loro complessità. Forme di vita semplici e resistenti a condizioni ambientali durissime sono state trovate quasi ovunque.

Uno dei risultati che appare fondamentale per assicurare la vita è che le condizioni ambientali siano piuttosto stabili. In altre parole tali condizioni possono cambiare entro un intervallo il cui gradiente sia abbastanza limitato.

Poiché ambienti con temperatura, densità di materia e di radiazione quasi costanti esistono in diverse regioni dello spazio, non esistono motivi plausibili per non credere che la vita sia un fenomeno esclusivo della Terra, ma, al contrario, sia un fenomeno abbastanza diffuso nello spazio vicino e lontano.

Per affrontare la questione in modo più esauriente dobbiamo chiederci cosa stiamo cercando, per meglio definire anche gli esperimenti che possano verificare le ipotesi avanzate.

Cosa stiamo cercando?

Prima di addentrarci in luoghi sconosciuti, iniziamo la nostra indagine chiedendoci quali sono gli aspetti con i quali la vita si manifesta.

I biologi sono, per la maggior parte, propensi al fatto che si possa distinguere ciò che è vivo da ciò che non lo è. Questo sulla base di un certo numero di proprietà. Sono state fornite diverse definizioni, alcune con punti in comuni, altre con punti apparentemente differenti. Eppure questi concetti sono stati espressi da scienziati di alto livello che, tuttavia, non hanno trovato una strada unica per definire la vita.

In realtà la definizione di vita, come tutte le definizioni, è un atto linguistico che deve adoperare concetti già noti per spiegare il significato di qualcosa di nuovo.

Non sappiamo se le forme di vita note sono le uniche possibili e poi non le conosciamo tutte. Ancora oggi, vengono scoperte nuove specie sia nel mondo vegetale che in quello animale.

Noi, in questo articolo, possiamo solo limitarci ad illustrare alcune caratteristiche degli esseri viventi interessandoci maggiormente agli effetti della vita che al suo principio.

Riproduzione e replicazione

Una forma di vita che popoli un pianeta dovrà essere in grado di riprodursi, generando altri esseri simili. Questo per bilanciare la perdita dovuta alle morti dei singoli individui e per continuare ad esistere nel suo insieme.

Tuttavia, la riproduzione di un essere vivente non è semplicemente replicazione, cioè una produzione di una copia esatta di se stessi. Nella riproduzione una forma di vita trasmette ad un’altra le informazioni contenute nella sua struttura attraverso un codice che, nel caso della vita terrestre, coincide con il codice genetico.

Tuttavia, se la vita su un pianeta ha la necessità di riprodursi per non estinguersi, ricordiamo che esistono organismi viventi che sono completamente sterili, ovvero non possono trasmettere il loro codice genetico ad una propria discendenza. Un tipico esempio è quello dei muli (asino + cavalla) e dei bardotti (cavallo + asina) ed anche delle api operaie (solo la regina si riproduce).

A livello microscopico anche le cellule senza nucleo come i globuli rossi (eritrociti) vengono prodotte da altre cellule e non possono riprodursi. Esse sono certamente vive, ma non hanno in sé la capacità riproduttiva.

Alcune forme di vita microscopiche sono in grado di trasmettere il proprio codice genetico, ma solo con il concorso delle altre: i virus. Per questi, l’idea di vivente può apparire inadatta, però dal punto di vista dell’astrobiologia alcune di queste forme di vita (vere o presunte) potranno anche non essere vive, ma possono essere ugualmente contaminanti.

Nel caso di esplorazione spaziale in altri mondi si potrebbero incamerare elementi di questo tipo trasportandoli in campioni portati sulla Terra. Ecco perché è importante analizzare le caratteristiche di varie forme di vita o presunte tali e il modo in cui esse appaiono riprodursi.

Scambio di energia, crescita, metabolismo

Un’altra caratteristica che sembra essenziale per definire una forma di vita è la capacità di utilizzare energia, sottratta all’ambiente, per il proprio sostentamento e per l’espletamento delle proprie funzioni vitali. Questa interazione tra ambiente e forma di vita si esplica nei processi di metabolismo e di crescita.

Le mutazioni ed il caso

Riproduzione, metabolismo e crescita non esauriscono le caratteristiche principali della vita. La trasmissione dei caratteri genetici assomiglierebbe ad una replicazione passiva se la copiatura dei dati da una generazione ad un’altra non contenesse varianti. Tali varianti sono le cosiddette mutazioni e speciazioni che rendono i discendenti simili ai genitori, ma non uguali.

La selezione naturale

Il numero di specie può aumentare con la comparsa di nuove o diminuire quando qualcuna di esse si estingue. Nel passato la scomparsa di esseri viventi è avvenuta con una certa frequenza arrivando addirittura alla cosiddetta estinzione di massa. La più famosa e conosciuta è quella della scomparsa dei dinosauri. Sul germogliare di nuove specie la cui testimonianza attuale è quella dei fossili si è innestato un meccanismo che ha permesso ad alcune specie di svilupparsi e diffondersi in tutto il pianeta, mentre altre sono state soppresse. Oggi il nostro pianeta è abitato da una grande varietà di forme di vita che costituisce quella struttura che noi chiamiamo biosfera.

Se nello stesso ambiente si sviluppano specie diverse, esse interagiscono tra di loro e con lo stesso ambiente nel quale hanno trovato la possibilità di vivere. Se alcune caratteristiche del luogo in cui una specie vive diventano carenti per la sopravvivenza della specie, questa è costretta a spostarsi in una zona diversa più salubre per loro.

Intorno alla metà dell’Ottocento Alfred Wallace e Charles Darwin, in maniera indipendente, fondarono, anche se con alcune differenze, il concetto di selezione naturale.

Qualche anno dopo il monaco austriaco Gregor Mendel scopriva il concetto di gene come unità ereditaria e subito dopo il medico tedesco Friederick Miescher isolava in laboratorio il DNA.

Le proprietà vitali – Subentra la chimica

Possiamo confermare che alcune delle proprietà discusse in precedenza sono assolutamente necessarie all’organizzarsi della vita su un pianeta.

Abbiamo elencato alcuni aspetti essenziali per l’esistenza della vita: riproduzione, crescita, metabolismo, mutazione e selezione naturale.

Dobbiamo aspettarci che una forma di vita incontrata fuori dell’ambiente terrestre segua regole simili, anche se possiamo prevedere differenze notevoli, tenendo conto della presenza di ambienti e di processi chimici differenti.

Notiamo che tutte le forme di vita sono basate su molecole complesse contenenti carbonio, azoto, ossigeno, idrogeno e fosforo che agiscono nella trasmissione di caratteri (riproduzione) e di scambio di energia con l’esterno (metabolismo).

Gli scienziati sono convinti che il carbonio debba entrare nella chimica delle forme viventi per la sua facilità di combinarsi con altri elementi e formare molecole che possono favorire la vita biologica. 

Altri elementi come il silicio possiedono simili caratteristiche, ma questa eventualità richiederebbe un fabbisogno di energia maggiore di quella richiesta dalla chimica del carbonio.

Un principio fondamentale della natura è quello di ottenere dei risultati utilizzando il minimo dell’energia. La possibilità che la vita si sviluppi sul silicio, quindi, è contro tale principio.

Analoghi non biologici

Volendoci spingere oltre, vogliamo accennare al fatto che alcuni studiosi si sono posti il quesito se possano esistere forme di vita così diverse da non appartenere alla nostra chimica.

Come ci è possibile immaginare forme di vita che escono dalle nostre definizioni, possiamo trovare nel mondo inorganico alcuni esempi con modifica dell’ambiente. Tali processi seguono un comportamento simile a quelli utilizzati dalle nostre forme di vita. Ma allora le galassie sono vive? E le stelle? Domande pesanti!

Conclusione

In ogni caso, la prima domanda alla quale dobbiamo dare una risposta esauriente è sapere come sono nati e quanto sono rari gli atomi più importanti per la nostra vita biologica. Tali elementi li ricordiamo con l’acronimo PONCH (Fosforo (P), Ossigeno (O), Azoto (N), Carbonio (C), Idrogeno (H)). Questo per capire se la vita sia un fenomeno raro da divenire unico, oppure se essa si basi su materiale disponibile ovunque in grande quantità. Quindi la ricerca deve iniziare dall’indagine nel mondo atomico e molecolare.