Per tre anni, Tara Djokic, un dottorato di ricerca studente presso l'Università del New South Wales Sydney, ha perlustrato il paesaggio ostile della regione di Pilbara, nell'Australia occidentale, alla ricerca di indizi su come i microbi antichi avrebbero potuto produrre le abbondanti stromatoliti che sono state scoperte lì negli anni '70.

Le stromatoliti sono rotonde, strutture minerali multistrato che vanno dalle dimensioni delle palline da golf ai palloni meteorologici e rappresentano la più antica prova che esistessero organismi viventi sulla Terra 3,5 miliardi di anni fa.

Gli scienziati che credevano che la vita fosse iniziata nell'oceano pensavano che queste formazioni minerali si fossero formate in acque poco profonde, acqua di mare salata, proprio come le stromatoliti viventi nell'area di Shark Bay, dichiarata Patrimonio dell'Umanità, che è a due giorni di macchina dal Pilbara.

Ma ciò che Djokic scoprì tra il caldo soffocante e le rocce rosso sangue della regione era la prova che le stromatoliti non si erano formate in acqua salata ma invece in condizioni più simili alle sorgenti termali di Yellowstone.

La scoperta ha ritardato di 580 milioni di anni il tempo per l'emergere della vita microbica sulla terraferma e ha anche rafforzato un'ipotesi di cambiamento di paradigma formulata dagli astrobiologi della UC Santa Cruz David Deamer e Bruce Damer:quella vita è iniziata, non in mare, ma a terra.

La scoperta di Djokic, insieme alla ricerca condotta dal team dell'UC Santa Cruz, Djokic, e Martin Van Kranendonk, direttore dell'Australian Centre for Astrobiology—è descritto in una storia di copertina di otto pagine nel numero di agosto di Scientifico americano .

"Ciò che lei (Djokic) ha mostrato è che la più antica prova fossile per la vita era in acqua dolce, " disse Deamer, un 78enne allampanato che ha esplorato la regione con Djokic, Damiano, e Van Kranendonk nel 2015. "È una logica continuazione della vita che inizia in un ambiente di acqua dolce".

Il modello per la vita che inizia sulla terra piuttosto che nel mare potrebbe non solo rimodellare la nostra idea sull'origine della vita e su dove altro potrebbe essere, ma anche cambiare il modo in cui vediamo noi stessi.

Le giuste condizioni per la vita

Per quattro decenni, da quando la nave di ricerca Alvin ha scoperto bocche idrotermali di acque profonde che erano habitat per batteri e vermi specializzati che sembravano usciti da un romanzo di fantascienza, gli scienziati hanno teorizzato che queste bocche di pompaggio di minerali e gas fossero proprio ciò che era necessario per l'inizio della vita.

Ma Deamer, che si descrive come uno scienziato che ama giocare con nuove idee, pensava che la teoria avesse dei difetti. Ad esempio, molecole essenziali per l'origine della vita verrebbero disperse troppo rapidamente in un vasto oceano, pensava, e l'acqua salata del mare avrebbe inibito alcuni dei processi che sapeva essere necessari per l'inizio della vita.

Deamer aveva trascorso la prima parte della sua carriera studiando la biofisica delle membrane composte da molecole simili a sapone che formano i confini microscopici di tutte le cellule viventi. Dopo, dato un pezzo del meteorite Murchison che era atterrato in Australia nel 1969, Deamer ha scoperto che la roccia spaziale conteneva anche molecole simili a sapone vecchie di quasi 5 miliardi di anni che potrebbero formare membrane stabili. Ancora più tardi, ha dimostrato che le membrane hanno aiutato le piccole molecole a unirsi per formare molecole più lunghe che trasportano informazioni chiamate polimeri.

Trekking sui vulcani dalla Russia all'Islanda e nel deserto di Pilbara, Le osservazioni di Deamer e dei suoi colleghi sull'attività vulcanica hanno suggerito l'idea che le sorgenti termali fornissero l'ambiente giusto per l'inizio della vita. Deamer ha persino costruito una macchina che simulava il calore, acidità, e cicli umido-secco di sorgenti termali e l'ha installato nel suo laboratorio nel campus della UC Santa Cruz.

"Penso, ogni tanto, devi essere abbastanza coraggioso e audace per provare nuove idee, " Disse Deamer. "Certo, alcuni dei miei colleghi pensano addirittura "abbastanza sciocchi". Ma questa è l'occasione che cogli".

Ripensare la cronologia

Nella visione di Deamer, l'antica Terra consisteva in un enorme oceano punteggiato di masse di terra vulcanica. La pioggia sarebbe caduta sulla terra, creando pozze di acqua dolce che sarebbero state riscaldate dall'energia geotermica e poi raffreddate dal deflusso. Alcuni degli elementi chiave della vita, creato durante la formazione del nostro sistema solare, sarebbe caduto sulla Terra e si sarebbe raccolto in queste pozze, diventando abbastanza concentrato da formare composti organici più complessi.

I bordi delle piscine avrebbero attraversato periodi di bagnatura e asciugatura mentre i livelli dell'acqua salivano e scendevano. Durante questi periodi di umido e secco, le membrane lipidiche aiuterebbe prima a ricucire i composti organici chiamati polimeri e quindi a formare compartimenti che incapsulano diversi insiemi di questi polimeri. Le membrane agirebbero come incubatrici per le funzioni della vita.

Deamer e il suo team credono che la prima vita sia emersa dalla produzione naturale di un vasto numero di tali "protocelle" racchiuse nella membrana.

Mentre si discute ancora se la vita sia iniziata sulla terra o nel mare, la scoperta di antichi fossili microbici in un luogo come il Pilbara mostra che queste aree geotermiche, piene di energia e ricche di minerali necessari per la vita, hanno ospitato microrganismi viventi molto prima di quanto si credesse.

La ricerca della vita su altri pianeti

Secondo Deamer e i suoi colleghi, questa scoperta e il loro modello di origine delle sorgenti termali hanno anche implicazioni per la ricerca della vita su altri pianeti. Se la vita iniziasse sulla terra, poi Marte, che è stato scoperto avere depositi di sorgenti termali di 3,65 miliardi di anni simili a quelli trovati nella regione australiana di Pilbara, potrebbe essere un buon posto dove guardare.

Per Damer, la nuova "ipotesi end-to-end" di come la vita sia iniziata sulla terra offre qualcos'altro:che l'origine della vita non sia stata solo una semplice storia di individuo, cellule concorrenti. Piuttosto che una nuova visione plausibile dell'inizio della vita potrebbe essere un'unità comune di protocelle che sono sopravvissute e si sono evolute attraverso la collaborazione e la condivisione dell'innovazione piuttosto che una stretta competizione.

"Quella, " Egli ha detto, "è un cambiamento fondamentale che potrebbe avere un impatto sul modo in cui pensiamo al nostro mondo, noi stessi, e il nostro futuro:tanto dipendente dalla collaborazione quanto guidato dalla concorrenza."

Seduto nel suo ufficio al quarto piano del campus, Deamer sorrise mentre raccontava la lettera che Charles Darwin scrisse a un amico nel 1871, che ipotizzava che la vita potesse essere iniziata in "qualche piccolo stagno caldo".

Non è lontano dal bersaglio, Deamer ha detto, "tranne che chiamiamo le nostre 'piccole pozzanghere calde'".