Come è iniziata la vita sulla Terra? I ricercatori di Monaco trovano indizi importanti

Uno studio condotto da ricercatori di Monaco fa un passo avanti nel rispondere alla domanda su come è nata la vita sulla Terra.

In un esperimento pionieristico condotto nei primi anni '50, uno scienziato tentò di ricreare in una provetta le condizioni esistenti sulla Terra primordiale. Stanley Miller mise alcuni semplici componenti che credeva circolassero nell'atmosfera e negli oceani del giovane pianeta in contenitori collegati, li riscaldò e applicò loro l'elettricità per simulare i fulmini. IL risultati Divenne presto famoso: da questo brodo primordiale provenivano gli aminoacidi, i mattoni chimici della vita.

Questa scoperta ha innescato una ricerca in chimica e biologia per esperimenti che potrebbero aiutare a rispondere a una delle più grandi domande scientifiche dell’umanità: come è iniziata la vita sulla Terra? Ora gli scienziati dell’Università Ludwig Maximilians di Monaco hanno compiuto un entusiasmante passo avanti mostrando come molecole più complesse essenziali per la vita possano essere prodotte dai mattoni della Terra primordiale.

Nei loro studi, Nella rivista natura pubblicato Gli scienziati hanno sostituito le provette con piccole reti di fessure ramificate simili a quelle che si formano nelle rocce in natura. Hanno fatto scorrere l’acqua con elementi chimici chiave attraverso le fessure e poi hanno utilizzato il calore per imitare un processo che potrebbe verificarsi vicino a prese d’aria idrotermali nell’oceano o nella roccia porosa vicino a una piscina geotermica.

Hanno scoperto che il calore che scorre attraverso queste reti geologiche seleziona e filtra le molecole, aiutandole a formare catene più lunghe chiamate biopolimeri, che sono essenziali per la vita. “Questa è una prova sorprendente che semplici processi fisici possono fare qualcosa di simile”, ha detto Matthew Pasek, professore di geoscienze presso l'Università della Florida del Sud, che non è stato coinvolto nella ricerca.

Poiché la questione su come nasce la vita è così ampia che trascende i confini tradizionali che dividono la scienza in diverse discipline. Chimici, biologi, astrofisici e geologi sono tutti seduti al tavolo cercando di rispondere a questa domanda. Andare oltre questi limiti è ciò che interessa a Christoph Mast, biofisico dell’Università Ludwig Maximilian di Monaco. Il suo laboratorio ha progettato un apparato sperimentale che si avvicina un po’ di più alle condizioni in cui è nata la “biochimica” da cui ha avuto origine la vita.

In che modo la Terra ha creato elementi sufficienti per la nascita della vita?

Per decenni, gli scienziati hanno dovuto affrontare il problema che la Terra primordiale non era un laboratorio incontaminato con recipienti, fasi di purificazione perfettamente sincronizzate e una fornitura concentrata di ingredienti. Ricreare la chimica della vita in laboratorio è una cosa, ma gli esperimenti possibili in un recipiente di vetro sono, nella migliore delle ipotesi, improbabili nelle condizioni caotiche del mondo reale. “Potete immaginare il terreno prebiotico, questa zuppa prebiotica che è stata creata che è stata molto diluita, e tutte queste diverse cose che interagiscono in un modo completamente fuori controllo”, ha detto Mast.

Finora uno dei problemi è che le reazioni chimiche in laboratorio spesso producono sottoprodotti che possono portare a reazioni indesiderate, lasciando agli scienziati solo tracce del materiale di base. Allora, come ha fatto la Terra primordiale a creare abbastanza di questi elementi costitutivi per dare origine alla vita?

Per scoprirlo, i ricercatori hanno tagliato reti ramificate di fessure interconnesse in un piccolo pezzo di materiale inerte simile al teflon chiamato FEP e lo hanno inserito tra due fogli di zaffiro. I rubini sono stati portati a temperature precise ma diverse per creare un flusso di calore attraverso la rete geologica tra di loro, simulando il modo in cui il calore probabilmente scorreva sulla Terra primordiale, forse vicino a vulcani o sorgenti idrotermali. Hanno quindi permesso all'acqua e alle sostanze chimiche di fluire attraverso la rete di fessure e hanno osservato cosa è successo.

Gli aminoacidi sono importanti, ma sono ancora lontani dalla vita

In un esperimento di prova, hanno utilizzato la glicina, l’amminoacido più semplice, insieme a una sostanza chiamata TMP, che può reagire per unire due molecole di glicina. Tali interazioni sono difficili in acqua e il TMP era molto raro sulla Terra primordiale, ha detto Mast. Quando semplicemente mescolavano questi ingredienti insieme in una tazza o in fessure geologiche senza calore, la quantità di biopolimero più complesso che producevano era “piuttosto piccola”, hanno riferito i ricercatori.

Tuttavia, quando hanno introdotto un gradiente termico nelle fessure, la produzione di biopolimeri è aumentata notevolmente. Questo è importante perché gli aminoacidi, sebbene importanti, sono lungi dall’essere essenziali per la vita. Ad esempio, gli stessi elementi costitutivi di base si trovano nei meteoriti senza vita. “Per passare al livello successivo, è necessario iniziare a produrre polimeri: questo è un passo essenziale verso la fase successiva della vita”, afferma Pasek.

Non è possibile rispondere alla domanda cruciale su come sia nata la vita con questa impostazione: era in una piscina, come potrebbe esistere sulla superficie terrestre, o vicino a una bocca idrotermale, come si trova nelle profondità dell’oceano? I flussi di calore attraverso le rocce possono verificarsi in una varietà di ambienti geologici ed erano probabilmente “onnipresenti” sulla Terra primordiale, afferma Mast.

L'apparato sperimentale può essere utilizzato anche per indagare su altre questioni relative alla chimica primordiale del pianeta. Mast spera di creare una rete di crepe nei materiali geologici e di costruire reti più grandi di camere interconnesse.

“La pentola è importante per cucinare la “zuppa primordiale”.

Questo studio ci ricorda ancora una volta che eleganti esperimenti chimici possono ignorare una parte essenziale del brodo primordiale: la ciotola. E nel 2021, un team di scienziati ha scoperto che in un famoso esperimento degli anni '50, la provetta stessa – o meglio il vetro borosilicato con cui era realizzata – ha avuto un ruolo nei risultati. Quando gli scienziati hanno ripetuto l'esperimento in un bicchiere di vetro, poi in un bicchiere di Teflon, poi in un bicchiere di Teflon con un po' di vetro borosilicato, hanno scoperto che il vetro svolgeva un ruolo cruciale nel catalizzare le reazioni.

“In altre parole, per cucinare la 'zuppa primordiale', la pentola è importante”, ha scritto in una e-mail Juan Manuel García Ruiz, professore di ricerca presso il Centro internazionale di fisica di Donostia in Spagna che ha partecipato all'esperimento. Ha elogiato il nuovo lavoro per il suo approccio fantasioso e, cosa forse più importante, per essere “geologicamente plausibile”.

“Questo potrebbe non essere l'unico meccanismo, ma è efficace, ingegnoso e soprattutto è una dimostrazione sperimentale”, ha detto García Ruiz. “Penso che abbiamo bisogno di metodi più sperimentali per esplorare il contesto geochimico del pianeta quando è nata la vita”.

Attualmente stiamo testando le traduzioni automatiche. Questo articolo è stato tradotto automaticamente dall'inglese al tedesco.

Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta in inglese il 16 aprile 2024 su “washingtonpost.com” è stato pubblicato nell'ambito della collaborazione ed è ora disponibile anche in traduzione per i lettori dei portali IPPEN.MEDIA.