Potenziali precursori della vita sulla Terra si formano da una varietà di miscele complesse, secondo un team di scienziati che affermano che ciò potrebbe indicare lo sviluppo di elementi costitutivi cruciali per la formazione di molecole genetiche per le origini della vita sulla Terra.

Le molecole genetiche forniscono la capacità di immagazzinare e replicare informazioni e potrebbero essere state fondamentali per l'origine della vita, ma non è chiaro come siano sorti da complessi ambienti chimici che esistevano sulla Terra primordiale. Nuove scoperte, pubblicato questa settimana sulla rivista Rapporti scientifici , suggerire che la risposta potrebbe iniziare con gli eterocicli di azoto, molecole ad anello ritenute comuni sulla Terra giovane e altrove nel sistema solare. Diversi tipi di eterocicli fungono da basi azotate, o subunità, di DNA e RNA, le molecole genetiche usate dalla vita come la conosciamo.

"Una delle sfide dello studio dell'origine della vita è decifrare quali reazioni sono state i passaggi chiave, " ha detto Christopher House, professore di geoscienze alla Penn State. "Il nostro lavoro qui ha identificato i prossimi passi più probabili che queste molecole potrebbero e vorrebbero intraprendere".

Un team di ricercatori ha scoperto che gli eterocicli dell'azoto potrebbero essere serviti come elementi costitutivi della vita in una serie di test che hanno generato miscele chimiche complesse come quelle forse create dai fulmini che attraversano l'atmosfera primitiva della Terra. Decine di diversi eterocicli hanno prodotto precursori genetici primitivi simili anche quando la composizione atmosferica è stata variata nello studio.

"Le vere sorprese sono state che così tante diverse molecole ad anello di questo tipo sono risultate reattive e che hanno formato lo stesso passaggio successivo indipendentemente dall'atmosfera simulata che abbiamo usato, " disse Casa, che è anche direttore del Penn State Astrobiology Research Center e del NASA Pennsylvania Space Grant Consortium.

I risultati supportano l'ipotesi che strutture genetiche più semplici potrebbero precedere la formazione di DNA e RNA e suggeriscono che simili reazioni prebiotiche potrebbero verificarsi in altre parti del sistema solare.

A differenza degli studi precedenti, che hanno esplorato reazioni simili in condizioni isolate, il team ha utilizzato miscele organicamente complesse che simulano meglio la chimica primitiva della Terra, non sapendo se le reazioni avrebbero rappresentato un passo costruttivo verso la vita o un vicolo cieco.

Nello studio, gli eterocicli hanno reagito nella miscela complessa per formare catene laterali chimicamente reattive, strutture che legano tra loro gli eterocicli e facilitano la formazione di molecole più complesse, hanno detto i ricercatori.

Questi eterocicli modificati potrebbero servire come subunità degli acidi nucleici peptidici (PNA), un precursore proposto per l'RNA. Il fatto che si siano formati così facilmente in diverse condizioni atmosferiche supporta la teoria secondo cui i PNA potrebbero essersi formati sulla Terra prebiotica.

"I nostri risultati suggeriscono la possibilità del PNA sulla Terra primordiale poiché abbiamo osservato molti percorsi sintetici robusti per alcuni dei suoi componenti, "ha detto Mike Callahan, assistente professore di chimica alla Boise State University.

I risultati hanno anche implicazioni per precursori genetici simili su altri mondi.

"Le sostanze organiche che reagiscono con gli eterocicli e formano queste catene laterali sono state identificate anche nel mezzo interstellare, comete, e anche l'atmosfera di Titano, " ha detto Laura Rodriguez, che ha guidato la ricerca come studente di dottorato studiando geoscienze alla Penn State. "E poiché le reazioni erano robuste in miscele complesse in un'ampia gamma di condizioni, i nostri risultati potrebbero avere implicazioni per la formazione di PNA oltre la Terra".

Hanno contribuito a questa ricerca anche Karen Smith, un ricercatore senior, e Melissa Roberts, uno studente laureato, entrambi a Boise State.

Il programma di esobiologia della NASA, l'Istituto di Astrobiologia della NASA tramite il Goddard Center for Astrobiology, e il Penn State Astrobiology Research Center ha finanziato questo progetto.