Mentre molti studi si concentrano sugli effetti dannosi della luce solare UV ad alta energia, è anche un'importante fonte di energia che può guidare la formazione di biomolecole rilevanti per la vita. Credito:NASA
Alta energia, la radiazione ultravioletta del Sole è un noto pericolo per la vita, tuttavia l'energia fornita dalla nostra stella ha svolto un ruolo importante come motore essenziale della vita sulla Terra.
Prima che la vita iniziasse, le radiazioni del Sole erano la fonte primaria di energia sul nostro pianeta, proprio come è oggi. In questo povero di ossigeno, mondo prebiotico, l'energia solare potrebbe aver fornito la scossa per trasformare semplici molecole organiche in molecole più complesse, che sono stati usati come mattoni della biologia e della vita.
Un nuovo articolo di due autori dell'Università del Colorado a Boulder considera come ciò potrebbe essere accaduto attraverso una revisione della letteratura esistente sull'argomento.
"Stiamo guardando esempi in letteratura e dal nostro laboratorio in cui la luce solare è stata utilizzata per costruire molecole complesse da semplici, materiali di partenza prebiotici disponibili, " ha detto l'autore principale Rebecca Rapf, un dottorando in chimica fisica.
La carta, "La luce solare come motore energetico nella sintesi delle molecole necessarie alla vita, "co-autore del suo consigliere, Veronica Vaida, recentemente apparso sulla rivista Chimica Fisica Fisica Chimica . Il lavoro di Rapf è supportato da una NASA Earth and Space Science Fellowship e dai fondi del Programma Habitable Worlds della NASA.
La luce solare è la più grande fonte di energia sia sulla Terra moderna che su quella primitiva, alimentando la maggior parte della vita di oggi e probabilmente aiutando nello sviluppo di più grandi, molecole più complesse necessarie per la vita primitiva. Nella foto è la Terra vista dalla Stazione Spaziale Internazionale. Credito:NASA
La mancanza di ossigeno nell'atmosfera primitiva significa che più radiazioni ultraviolette ad alta energia provenienti dal Sole avrebbero raggiunto la superficie della Terra prebiotica rispetto a oggi, dove viene filtrato dall'ozono. Anche se questo componente della luce solare può essere distruttivo per alcune biomolecole, l'energia fornita potrebbe ancora essere utile alla chimica dei primi anni di vita, ha detto Rapf. "Anche se distruggi una molecola, è spezzato in più piccoli, pezzi molto reattivi che subiscono prontamente reazioni aggiuntive, ricombinandosi per formare molecole ad alta energia più grandi."
In particolare, i ricercatori erano incuriositi da un gruppo di acidi carichi di ossigeno chiamati ossoacidi. Un esempio è l'acido piruvico, che è al centro delle principali vie metaboliche nella vita di oggi. Quando disciolto in acqua e illuminato con luce ultravioletta, è noto che l'acido piruvico reagisce per formare molecole più grandi, con rese più elevate nelle condizioni limitate di ossigeno che si troverebbero sulla Terra primordiale.
L'acido piruvico è solo una di una classe di molecole che reagiscono allo stesso modo per formare queste specie più grandi. Un'altra molecola in questa classe, acido 2-ossoottanoico, è particolarmente interessante perché è un esempio di un semplice lipide. L'acido 2-ossoottanoico era probabilmente "prebioticamente rilevante, "Raffa ha aggiunto, il che significa che potrebbe essere utile alla chimica che alla fine ha portato alla vita.
In uno studio precedente sull'acido 2-ossoottanoico, Rapf e Vaida hanno scoperto che esponendolo alla luce si forma una molecola più complessa, acido diesiltartarico. Questo è degno di nota perché la nuova molecola ha due catene alchiliche, il che significa che assomiglia più da vicino ai lipidi che si trovano nelle cellule moderne, che hanno anche due code. Questo processo guidato dalla luce, scoperto nel laboratorio Vaida, è uno dei pochi modi per produrre lipidi a doppia coda da semplici, molecole a coda singola in condizioni prebiotiche.
"Stiamo usando la luce solare come un modo per costruire molecole più grandi, ma per essere utile allo sviluppo della biologia qualsiasi molecola che costruisci deve essere abbastanza stabile da esistere nell'ambiente, " ha aggiunto Rapf.
Nel caso dell'acido 2-ossoottanoico, il prodotto, acido diesiltartarico, non assorbe la stessa luce UV e quindi, è protetto da ulteriore fotochimica (reazioni chimiche dovute alla luce solare). Questi lipidi a doppia coda si assemblano anche spontaneamente in compartimenti racchiusi dalla membrana, simili a semplici protocelle necessarie all'evoluzione della vita. I ricercatori sono alla ricerca di altre molecole che potrebbero essere attivate dalla luce delle stelle e generare composti biologicamente rilevanti in un contesto astrobiologico più ampio.
Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.
