Ciò rappresenta un passo importante nella nostra comprensione dell’origine della vita. Lo studio, condotto da Eric Runge e dal professor Jan-Peter Duda (ora entrambi dell'Università di Göttingen) e dal professor Andreas Kappler e dal dottor Muammar Mansor, geomicrobiologi dell'Università di Tübingen, è pubblicato su Communications Earth &Environment .

I dati geologici mostrano che le sorgenti termali esistono sul nostro pianeta da almeno 3,77 miliardi di anni. I ricercatori ritengono che, a causa delle loro condizioni fisiche e chimiche estremamente dinamiche, i sistemi termali potrebbero aver dato origine a sostanze organiche e alla prima vita sulla Terra. Si ritiene che sistemi simili esistano su altri pianeti del nostro sistema solare, suggerendo che la vita potrebbe esistere anche lì.

Tracciare il percorso evolutivo

"Per capire come si è originata la vita, seguiamo l'evoluzione dei microrganismi indietro di miliardi di anni. Per fare questo, cerchiamo tracce di vita, che chiamiamo biofirme, nelle rocce più antiche della terra", spiega Eric Runge, che ha condotto ricerche presso l'Università di Tubinga in un gruppo di lavoro di Emmy Noether guidato da Jan-Peter Duda prima che entrambi gli scienziati si trasferissero all'Università di Göttingen.

Runge afferma che non è sempre chiaro se i minerali nelle rocce si formino attraverso l'azione di organismi viventi come i microrganismi o esclusivamente mediante processi chimici e fisici. "Stiamo perfezionando la nostra ricerca di biofirme, acquisendo una migliore comprensione di come i minerali formatisi biologicamente cambiano nel corso di lunghi periodi geologici", afferma.

Una firma biologica particolarmente promettente è la pirite, un minerale di ferro-zolfo – “l’oro degli sciocchi” – che abbonda nelle sorgenti idrotermali sul fondo dell’oceano. La pirite può formarsi direttamente o secondariamente dalla magnetite minerale quando reagisce con i fluidi ricchi di zolfo che si trovano con essa. Fondamentalmente, si presenta in varie forme.

"Particolarmente interessante nelle nostre analisi si è rivelata la pirite nella sua caratteristica forma sferica, con una struttura simile a quella di un lampone", riferisce Andreas Kappler. "Si è formato in questa forma solo quando il materiale di partenza, la magnetite, è stato formato da batteri che riducono il ferro."

Ricreato in un esperimento

In assenza di aria, alcuni batteri possono crescere e generare energia trasferendo gli elettroni dal loro cibo, non all’ossigeno, come fanno gli esseri umani e altri animali, ma al ferro ossidato. Questo si riduce e si può formare magnetite; un processo diffuso nelle odierne sorgenti idrotermali sul fondo dell'oceano.

Nell'esperimento, il gruppo di ricerca ha ora simulato il modo in cui la magnetite reagisce chimicamente con i fluidi ricchi di zolfo ivi prodotti. Per fare questo, hanno preso sia la magnetite formata non biologicamente sia la magnetite formata biologicamente in colture batteriche e le hanno esposte separatamente alle condizioni che prevalgono negli habitat estremi degli odierni batteri che formano magnetite attorno ai fumatori neri.

"Abbiamo osservato che sia la magnetite non biologica che quella biologica si sono in gran parte dissolte nel giro di poche ore. Tuttavia, le nostre indagini utilizzando un microscopio elettronico a scansione, effettuate presso il Tübingen Structural Microscopy Core Facility (TSM), hanno mostrato che le forme cristalline della i prodotti di trasformazione differivano significativamente dopo poche settimane," riferisce Runge.

"Mentre i cristalli di pirite - ramificati e modellati come abeti - si formavano negli esperimenti con la magnetite non biologica, la pirite negli esperimenti con la magnetite biologica era più sferica." Tali piriti sferiche possono servire come prova fossile della vita batterica primitiva, dice Kappler, "specialmente nelle rocce più antiche formate da sorgenti termali sul nostro pianeta."

"Tuttavia, la ricerca sulle firme biologiche non è rilevante solo per decifrare la storia della vita sulla Terra", afferma Jan-Peter Duda. "Sorgenti termali, simili a quelle sul fondo dell'oceano, potrebbero trovarsi, ad esempio, sulla luna di Saturno Encelado. Se c'è vita lì, è molto probabile che si tratti di microrganismi. Studi come il nostro forniscono la base per riconoscere le tracce di tali organismi."