La vita preferisce la “sinistra”

Fermi tutti! Questo è un sito completamente apolitico. La parola sinistra si riferisce all’orientazione delle molecole che sono alla base della vita. Lo studio di una meteorite caduta recentemente in Canada sembra dare una valida spiegazione al fatto che le formazioni sinistrorse siano le preferite, aprendo nuove sfide sull’origine della vita.

Nel gennaio del 2000 un grosso meteoroide è esploso durante il suo tragitto verso il suolo terrestre e i suoi frammenti sono caduti sul lago ghiacciato Tagish in Canada. Il fenomeno è stato visto da molte persone e ciò ha permesso di recuperare velocemente i residui extraterrestri ancora ben conservati per merito del loro stato ghiacciato. Fatto importantissimo questo, per essere praticamente sicuri che non vi siano contaminazioni terrestri.

Le proteine sono le molecole base per la formazione della vita e sono utilizzate per qualsiasi cosa, dai capelli fino agli enzimi che permettono di sveltire mostruosamente le reazioni chimiche. Come esistono 21 lettere dell’alfabeto che nelle loro combinazioni formano le infinite parole della nostra lingua (purtroppo se ne usano sempre meno), così esistono 20 aminoacidi che costruiscono i milioni di proteine che sono i mattoni fondamentali degli esseri viventi.

Gli aminoacidi sono molecole che possono formarsi in due modi: verso destra o verso sinistra. In parole più semplici, accettano una forma e quella  esattamente speculare, come una mano e il suo riflesso allo specchio. Teoricamente le proteine che usano sia aminoacidi sinistri che destri dovrebbero lavorare altrettanto bene nel costruire la vita. E invece no. Proteine sintetiche costruite con un mix di aminoacidi destrorsi e sinistrorsi non  compiono il loro lavoro. Lo fanno soltanto quelle che vedono un nettissimo predominio delle forme di sinistra.

chiralità molecolare
Le molecole destrorse e sinistrorse sono come le mani umane: ognuna è l’immagine speculare dell’altra e non possono sovrapporsi.

Sembrerebbe non esservi alcuna valida ragione per questa strana scelta, che in qualche modo ricorda la vittoria della materia sull’antimateria. Non divaghiamo, però, e torniamo a queste pretenziose proteine e alle loro preferenze teoricamente incomprensibili. Quando si costruiscono aminoacidi in laboratorio si ottengono le due forme senza alcuna discriminazione. Perché, allora, le proteine della vita  hanno voluto seguire una strada estremamente selettiva? In qualche modo, una mistura di “mani destre e sinistre”  nel mondo pre-biotico ha voluto accettare solo quelle sinistre per poter proseguire nell’evoluzione biologica.

Cosa c’è di meglio, allora, che andare a studiare cosa succede all’interno delle meteoriti, che rappresentano fossili viventi del materiale più antico del Sistema Solare? Soprattutto quando si è sicuri che niente le abbia contaminate. I frammenti del lago canadese erano, quindi, più preziosi dei diamanti per capire qualcosa di più sui capricci delle proteine.

I ricercatori hanno, perciò, immerso le meteoriti in una soluzione di acqua calda e poi separato e identificato le molecole utilizzando uno spettrometro di massa. In particolare, si è analizzato l’acido aspartico, usato in tutti gli enzimi del corpo umano. Accidenti, la scelta era già stata fatta! Vi erano quattro volte più molecole sinistrorse che destrorse. D’altra parte, invece, non vi era una significativa differenza nell’alanina, un altro aminoacido necessario alla vita.

Questo risultato è fondamentale per due motivi. Innanzitutto, scongiura la contaminazione: entrambi gli aminoacidi l’avrebbero mostrata. Stabilito ciò, risulta ovvio che la scelta è già stata fatta all’interno dell’asteroide che ha originato le meteoriti.

I ricercatori hanno confermato questa importantissima scoperta attraverso l’analisi isotopica.

Sappiamo benissimo tutti cosa sono gli isotopi: atomi con lo stesso numero di protoni, ma con diverso numero di neutroni. In altre parole, elementi uguali ma di massa atomica diversa. Ad esempio, il carbonio 13 è un isotopo più pesante e più raro del carbonio 12. la vita preferisce usare atomi leggeri e quindi un aminoacido ricco di carbonio 13 deve essersi formato nello spazio.

Sia l’acido aspartico che l’alanina del lago Tagish erano molto ricche di carbonio 13 e quindi probabilmente formatesi attraverso processi non biologici nell’asteroide di partenza.

La spiegazione? Alcuni pensano che la scelta sia stata causata dall’esposizione del materiale alla radiazione polarizzata della nebulosa solare. Tuttavia, l’eccesso di acido sinistrorso sembra troppo vistoso per essere attribuito soltanto a questa causa.

Bisogna anche tener presente che ciò che ha lavorato bene per l’acido aspartico non ha avuto fortuna con l’alanina. E questo fatto impone limiti ben precisi al processo selettivo.

Quale può essere la differenza fondamentale tra le due molecole?  La ricerca ne ha trovato una molto importante: esse cristallizzano in modo decisamente diverso. Il gruppo di ricercatori pensa che un minimo eccesso originario di molecole sinistrorse potrebbe essere stato amplificato dalla cristallizzazione e dalla successiva immersione nell’acqua liquida.

Alcuni aminoacidi, come l’acido aspartico, hanno una forma che favorisce la formazione di cristalli composti solo da molecole sinistrorse o solo da destrorse. Un piccolo eccesso iniziale di una delle due forme favorirebbe il processo successivo a spese delle forme opposte. Qualcosa di simile a ciò che capita a due palle di neve fatte scivolare su uno stesso pendio innevato. La più grande è capace di recuperare più neve lungo la caduta e ingigantirsi più velocemente rispetto alla più piccola. L’alanina, invece, ha una forma che preferisce un mix di molecole destre e sinistre. Qualsiasi piccola differenza iniziale viene velocemente annullata.

Questo processo  può, quindi, amplificare un eccesso iniziale anche piccolo, forse proprio creato dalla luce ultravioletta polarizzata o da altre radiazioni provenienti da stelle vicine. Gli asteroidi avrebbero poi ingigantito la differenza attraverso la cristallizzazione. I loro urti (e relative frammentazioni) avrebbero rilasciato sulla Terra aminoacidi  sinistrorsi e questi sarebbero entrati nei blocchi fondamentali per la creazione della vita.

Conclusioni? Nuovi problemi per capire l’origine della vita. La vita sembra aver bisogno di tutta una serie di casualità e di colpi di fortuna. Esiste la possibilità di vita ”destrorsa” in altri luoghi dove le stelle vicine hanno giocato un ruolo diverso? E come queste vite differirebbero da quelle di “sinistra”. Speriamo solo che non capiti come nel Parlamento italiano… Questa ricerca dà, inoltre, un duro colpo a certe aspettative nella ricerca di vita sotterranea su Marte. Si pensava che la scoperta di aminoacidi sinistrorsi potesse essere considerata come prova di una antica presenza biologica. Adesso, invece, sappiamo che questa scelta non deriva dai processi biologici, ma da un processo precedente alla comparsa della vita.

Alieni, se ci siete, dateci un aiuto per capire!

Mi attendo commenti e approfondimenti di Red & Co., veri esperti di questa materia…

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5 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. gran bell'articolo enzo...
    devo dire che ricalca un pò la mia tesi di laurea questo discorso anche se l'ho trattato più dal punto di vista farmaceutico che astronomico.

    innanzitutto vorrei sottolineare la differenza esistente tra i due amminoacidi
    acido aspartico


    alanina

    l'acido aspartico ha CH2-COOH mentre l'alanina ha CH3(un carbonio che lega tre idrogeno). in pratica all'alanina al posto di una atomo di idrogeno (H) si sostituisce un COOH (si chiama gruppo carbossilico formato dall'unione di un carbonio C con un ossigeno e con un gruppo OH(ossigeno-idrogeno))
    La differenza sembra essere minima ma il gruppo carbossilico dell'aspartato fa molta differenza poichè più reattivo.

    Aggiungerei che il nostro organismo ha enzimi adatti ad attaccare gli amminoacidi levogiri (cioè di sinistra) e non tanto quelli di destra. Anzi quelli di destra si possiamo metabolizzare con enzimi provenienti da batteri tipo la flora intestinale.
    Quindi qui sta la precisazione che non è che la vita sia abbonata esclusivamente a sinistra ma in prevalenza (quasi nettamente) a sinistra.
    Ci sono ad esempio strutture batteriche in cui si fa uso di amminoacidi di destra

  2. Che dire, complimenti, vedo che la vostra conoscenza spazia praticamente ovunque, io invece non ne sapevo nulla di questo comportamento .

  3. Interessante....posso scrivere un'assurdità? Dai ne ho gia scritte tante una più una meno....
    E' possibile che ci sia un collegamento con il senso di rotazione dell'ambiente/sistema solare? Magari questa configurazione "rende" meglio, in termini energetici, nel nostro "ambiente" rispetto a un ambiente con condizioni diametralmente opposte.
    Insensato?
    Grazie per l'articolo Enzo e grazie peppe per l'approfondimento.

  4. Che la vita preferisce gli aminoacidi levogiri anziché quelli destrogiri è una delle cose che vengono insegnate per prime a noi chimicastri. Si fanno anche degli ottimi studi in luce polarizzata di questi composti.
    Ma non avrei mai immaginato che proprio la polarizzazione della luce stesse alla base di questa scelta....

  5. Citazione Originariamente Scritto da Siggiorgio Visualizza Messaggio
    Che dire, complimenti, vedo che la vostra conoscenza spazia praticamente ovunque, io invece non ne sapevo nulla di questo comportamento .
    Eh sì, condivido in pieno e mi associo!

    Citazione Originariamente Scritto da Andrea I. Visualizza Messaggio
    Interessante....posso scrivere un'assurdità? Dai ne ho gia scritte tante una più una meno....
    E' possibile che ci sia un collegamento con il senso di rotazione dell'ambiente/sistema solare? Magari questa configurazione "rende" meglio, in termini energetici, nel nostro "ambiente" rispetto a un ambiente con condizioni diametralmente opposte.
    Insensato?
    Grazie per l'articolo Enzo e grazie peppe per l'approfondimento.
    L'associazione m'è venuta automatica...sono molto propenso a pensare a "meccanismi frattali" su tutte le scale (è più facile così... in qualche caso la si riscontra).
    In fondo c'è sempre un'interazione tra le masse quindi, dove esiste un'espressione di energia, dev'esserci per forza una prevalenza..un pò come l'esempio di materia ed antimateria citato...poi nella dinamicità degli eventi si aggiungono ulteriori varianti..occorre ridimensionare le prospettive, ma indicativamente ci sono diversi paragoni..

    Citazione Originariamente Scritto da Red Hanuman Visualizza Messaggio
    Che la vita preferisce gli aminoacidi levogiri anziché quelli destrogiri è una delle cose che vengono insegnate per prime a noi chimicastri. Si fanno anche degli ottimi studi in luce polarizzata di questi composti.
    Ma non avrei mai immaginato che proprio la polarizzazione della luce stesse alla base di questa scelta....
    Buono a sapere anche l'ABC!
    Grazie!