Origine della vita sulla Terra: nuove ipotesi sull’anello mancante

Il quesito più grande che, da sempre, l’uomo si pone è l’ origine della vita sulla Terra. Una nuova ricerca sulle antiche origini chimiche della vita ha scoperto un probabile nuovo candidato, forse l’anello mancante che avrebbe avviato il processo di evoluzione: un enzima multitasking.

Origine della vita sulla Terra: alla ricerca dello starter evolutivo

Quattro miliardi di anni fa, la Terra era coperta da fango acquoso popolato da molecole primordiali, minerali e gas (nulla che un biologo potrebbe definire ‘vivo’). Ad un certo punto, fuori da quella sorta di stufato prebiotico, emersero i primi composti di proteine, zuccheri, amminoacidi, pareti cellulari che, combinati insieme nei successivi miliardi di anni, avrebbero generato le prime forme di vita sul nostro pianeta.

Un gruppo di chimici dell’Istituto di Ricerca Scripps ha indagato sulle condizioni chimiche ed ambientali che avrebbero contribuito all’ origine della vita sulla Terra sintetizzando molecole semplici esistite, probabilmente, miliardi di anni fa.

Dall’ipotesi sono passati alla sperimentazioni per dimostrare la capacità di questi antichi enzimi di trasformare la materia prima prebiotica in ‘materiale vitale’.

Il team di chimici ha, di recente, riferito alla rivista Nature Chemistry di aver individuato un unico enzima primitivo che avrebbe potuto reagire con i catalizzatori della Terra primordiale per produrre alcuni dei precursori chiave della vita: le brevi catene di aminoacidi che alimentano cellule, lipidi che formano le pareti cellulari e filamenti di nucleotidi che memorizzano le informazioni genetiche.

Ramanarayanan Krishnamurthy ed il suo team di ricerca.
Ramanarayanan Krishnamurthy ed il suo team di ricerca.

Origine della vita sulla Terra: l’enzima DAP

Ramanarayanan Krishnamurthy è un professore di chimica associato all’Istituto di Ricerca Scripps nonché il principale autore di questo studio. Per diversi anni, il suo laboratorio ha sperimentato un enzima sintetico chiamato diammidofosfato (DAP). È stato dimostrato che il DAP può condurre un processo chimico cruciale chiamato fosforilazione. Senza la fosforilazione – processo semplice in cui una molecola di fosfato si aggiunge ad un’altra molecola – la vita non esisterebbe.

Osservando la vita attuale (come, forse, poteva essere 3 miliardi di anni fa) si scopre che è questa basata su una gran quantità di fosforilazione chimica” riferisce Krishnamurthy alla rivista Seeker “Il nostro RNA, DNA e molte biomolecole sono fosforilate. Così anche gli zuccheri, gli amminoacidi e le proteine​​”.

Gli enzimi che innescano la fosforilazione sono chiamati chinasi. Utilizzano la fosforilazione per inviare segnali che inducono le cellule a dividersi, a formare una proteina piuttosto che un’altra, a separare i filamenti del DNA oppure a generare RNA.

L’enzima DAP potrebbe aver rappresentato una delle chinasi primordiali per innescare il processo di  fosforilazione, secondo Krishnamurthy, lo starter evolutivo che ha avviato l’origine della vita sulla Terra.

enzima DAP

Test di simulazione: origine della vita sulla Terra in laboratorio

Per testare la sua teoria sull’ origine della vita sulla Terra, Krishnamurthy ed i suoi colleghi hanno simulato le condizioni della Terra primordiale in laboratorio, utilizzando sia una base d’acqua sia una pasta fangosa impostata a diversi livelli di pH.

Il DAP è stato combinato con diverse concentrazioni di magnesio, zinco ed un composto chiamato imidazolo che ha agito da catalizzatore per accelerare le reazioni. Ci sono volute settimane, mesi per completare questo test.

Il DAP ha superato la prova eseguendo con successo eventi di fosforilazione che hanno prodotto nucleotidi semplici, peptidi e strutture di parete cellulare in condizioni simili. L’enzima DAP, trovato da Krishnamurthy, potrebbe fare tutto, fosforilando i quattro nuclei nucleosidici dell’RNA, poi i filamenti corti di RNA, gli acidi grassi, i lipidi e le catene peptide.

Cosa vuol dire tutto questo? Che DAP è la ‘polvere magica’ che ha trasformato la materia casuale in vita? Non proprio, risponde Krishnamurthy.

“Il meglio che possiamo fare è cercare di dimostrare che semplici sostanze chimiche, nelle giuste condizioni, potrebbero dare origine ad ulteriori chimiche portando a un comportamento simile a quello della vita. Non possiamo, di certo, affermare che questo è ‘il’ segreto dell’ origine della vita sulla Terra”.

Una cosa è certa: senza DAP o qualcosa del genere, la Terra potrebbe ancora essere una pozzanghera senza vita.


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