E’ ormai assodato che alcuni importanti mattoni necessari alla vita sono provenuti dallo spazio attraverso la caduta di meteoriti sulla Terra primigenia. Resta, comunque, un nodo fondamentale che ancora nessuno riesce a sciogliere: “Com’è stato possibile trasformare una roccia inanimata in un composto base per la vita?”. Uno studio recentissimo sembra gettare una luce nuova e forse decisiva.
Uno dei processi chimici fondamentali, utilizzato da ogni cellula vivente per generare energia, potrebbe essere nato quando le meteoriti, contenenti minerali fosfatici, cadevano continuamente nelle pozze liquide, calde e acide, attorno ai vulcani, che a quei tempi esistevano ovunque sul nostro pianeta appena nato.
Alcuni composti del fosforo sono, infatti, le vere batterie che forniscono energia alle cellule in modo da innescare il loro metabolismo e farle vivere. Il fatto che questi composti si siano potuti creare in modo semplice sulla terra primitiva potrebbe rappresentare il “salto” decisivo per passare dalla geologia alla biologia.
Tutta la vita sulla Terra è basata su un processo chiamati chemiosmosi, dove l’adenosina trifosfato (ATP) si rompe e si riforma durante la respirazione cellulare per liberare l’energia che viene utilizzata per guidare le reazioni necessarie alla vita. L’ATP rappresenta un vero e proprio salvadanaio energetico. L’intero processo ha però bisogno di “aiutanti” speciali che sveltiscano le azioni da compiere, ossia di enzimi super specializzati. Sicuramente questi non potevano esistere nelle pozze liquide in cui si è formata la vita primitiva. Era necessario un sistema più semplice e rozzo che potesse fare le veci del futuro ATP senza la presenza di enzimi.
Il fosforo è però l’elemento essenziale dell’ATP e di altri mattoni fondamentali come il DNA. Tuttavia, il fosforo, oggi comune sulla Terra, è praticamente insolubile nell’acqua e ha una capacità di reazione estremamente bassa. Ci voleva ben altro per svolgere il compito dell’ATP.
Oggi è così, ma lo era anche 3.5 miliardi di anni fa? Le meteoriti che bombardavano continuamente il nostro pianeta erano ricche di minerali esotici, compresa una forma molto più reattiva del fosforo terrestre odierno: la schreibersite, un fosfuro di ferro e nichel.
Gli scienziati dell’Università di Leeds hanno simulato questi impatti utilizzando una meteorite caduta in Siberia nel 1947 e immergendola nell’acido raccolto da una area geotermica dell’Islanda. La roccia è stata lasciata “a mollo” per alcuni giorni nelle condizioni ambientali della sorgente calda e poi trasportata a temperature ambiente e fatta riposare per trenta giorni.
Quando la soluzione finale è stata analizzata si è trovato del pirofosfito, un “cugino” molecolare del pirofosfato, la parte dell’ATP responsabile del trasferimento di energia. Gli scienziati credono che questo composto abbia potuto agire come forma primitive di ATP in quella che loro hanno chiamato “vita chimica”.
La vita chimica sarebbe un passo intermedio tra la roccia inorganica e la più primitiva forma di cellula biologica. Si potrebbe pensare alla vita chimica come a una specie di “robot”, capace di muoversi e di reagire con ciò che lo circonda, ma ancora privo di “vita” autonoma. Con l’aiuto di queste “batterie energetiche” primitive, i composti chimici si sarebbero organizzati in modo da essere in grado di svolgere azioni sempre più complesse fino a dare origine alla prima struttura veramente biologica.
Il gruppo di Leeds sta ora lavorando per riuscire a costruire una vera cellula energetica geologica utilizzando minerali e gas comuni nella Terra primitiva. Inoltre, si recherà nell’isola Disko in Groenlandia, dove esiste l’unica sorgente conosciuta sulla Terra di schreibersite, lo stesso minerale contenuto nella meteorite da loro usata. Essi cercheranno di ripetere l’esperimento e di mostrare che i risultati di laboratorio si possono ottenere anche in un sito interamente naturale.
L’articolo è sicuramente poco astronomico, ma, a mio parere, veramente rivoluzionario (spero che i “nostri” chimici ci arricchiscano di informazioni aggiuntive). Io, personalmente, l’ho trovato molto interessante e comprensibile dato che durante la scrittura del libro “Vite in fermento”, in cui ho trattato in modo estremamente divulgativo la fermentazione alcolica, ho avuto a che fare con ATP, ADP e dieci infaticabili enzimi.
Niente da fare, cari amici, la chiave per aprire la porta della vita si sta avvicinando sempre di più.
Articolo originale (a pagamento) QUI
veramente interessante caro enzo.
se è vero che adenina si trovava agli albori della vita, allora non vedo perchè una molecola come l'ATP non si potesse formare abbastanza facilmente. vero è anche che il legame tra i gruppi fosfato, in particolare tra il secondo e il terzo della molecola, è molto energetico (se non ricordo male intorno ai 30 kj/mole o 7,3 kcal/mol) e quindi serviva quel tot di energia in grado di formare la molecola.
Diciamo che l'ATP funziona un pò come una tanica di benzina da utilizzare al bisogno.
Un sistema cioè per conservare meglio l'energia al fronte invece di reazioni normali che potrebbero avvenire quando magari l'energia non serve.
Enzo, dovresti precisare una cosa nel tuo discorso. Sarebbe conveniente scrivere "respirazione cellulare" e non "respirazione" al fine di non confondere qualcuno.
per essere pignoli
Per essere pignoli non per forza l'atp si forma in seguito alla respirazione cellulare. può formarsi al livello di un reagente che possegga il gruppo fosfato. logicamente se in gioco c'è la quantità di energia per il legame che deve avvenire. probabilmente in assenza di mitocondri, la sede dove avviene la produzione di atp (sono organelli cellulari denominati la centrale energetica della cellula), il meccanismo "al livello di substrato" che ho descritto appena sopra era abbastanza la regola.
Dunque.... Pirofosfito e pirofosfato sono sali derivati rispettivamente dall'anidride fosforosa (P2O3) e dall'anidride fosforica (P2O5), dopo reazione con due molecole d'acqua, trasformazione dell'anidride nel corrispondente acido, e ulteriore reazione con una base. Originariamente venivano creati scaldando i fosfati, da cui il prefisso greco pyro-, fuoco.
Tutti i depositi di Schreibersite presenti sulla Terra provengono da meteoriti (QUI), fatta eccezione per quelli dell'isola di Disko (dove è presente un raro giacimento di ferro nativo, e in cui si forma per riduzione all'interno di inclusioni nel basalto) e per quelli nel fondo del Mar Rosso (mediante reazioni dovute all'interazione di fonti idrotermali con legno in corso di mineralizzazione).
Quanto riporta Enzo fa seguito ad una analoga ricerca svolta all'università dell'Arizona nel 2004 (QUI), in cui si supponeva appunto che il fosforo fosse portato sulla Terra nelle forme appropriate tramite i meteoriti. Già allora si era provato a sciogliere la Schreibersite in acqua deionizzata, con risultati molto promettenti (tra l'altro, nel team lavorava uno scienziato che non ho capito se è italiano o di origine italiana, Dante Lauretta).
Che dire? Ogni giorno un passo avanti verso la nascita della vita....
anche se si trova l'anello di congiunzione tra inorganico e biologico, attraverso un fenomeno, chimico, non si dimostrerà mai cos'è la vita, è come dire forza di gravità, vuol dire tutto e niente, relativo al comportamento dei corpi celesti, ma in sè non la possiamo descrivere. Mi dica cosa ne pensa, grazie
1)Omeostasi: regolazione dell'ambiente interno al fine di mantenerlo costante anche a fronte di cambiamenti dell'ambiente esterno.
2) Metabolismo: conversione di materiali chimici in energia da sfruttare, trasformazione di diverse forme di energia e sfruttamento dell'energia per il funzionamento dell'organismo o per la produzione di suoi componenti.
3) Crescita: mantenimento di un tasso di anabolismo più alto del catabolismo, sfruttando energia e materiali per la biosintesi e non solo accumulando.
4) Interazione con l'ambiente: risposta appropriata agli stimoli provenienti dall'esterno.
5) Riproduzione: l'abilità di produrre nuovi esseri simili a sé stesso.
6) Adattamento: applicato lungo le generazioni costituisce il fondamento dell'evoluzione.
Anche se domani l'umanità creasse una macchina autocosciente questa sarebbe considerata comunque vita perchè soddisferebbe il punto 4 e 2