È una delle grandi ironie della biochimica:la vita sulla Terra non avrebbe potuto iniziare senza l'acqua; tuttavia l'acqua ostacola alcune reazioni chimiche necessarie per la vita stessa.

Ora, i ricercatori riferiscono oggi in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , hanno trovato un romanzo, soluzione persino poetica al cosiddetto "problema dell'acqua" sotto forma di minuscole goccioline d'acqua, formato forse nella foschia di un'onda dell'oceano che si infrange o le nuvole nel cielo.

Il problema dell'acqua riguarda principalmente l'elemento fosforo, che è attaccato a una varietà di molecole della vita attraverso un processo chiamato fosforilazione. "Tu ed io siamo vivi a causa del fosforo e della fosforilazione, " ha detto Richard Zare, un professore di chimica e uno degli autori senior del documento. "Non si può vivere senza fosforo."

Il problema dell'acqua

Il fosforo è un ingrediente necessario in molte molecole fondamentali per la vita, compreso il nostro DNA, è relativo RNA e nella molecola che costituisce il sistema di accumulo di energia del nostro corpo, chiamato ATP. Ma di solito l'acqua ostacola la produzione di queste sostanze chimiche. La vita moderna ha evoluto modi per aggirare questo problema sotto forma di enzimi che aiutano la fosforilazione. Ma il modo in cui i componenti primitivi di queste molecole si sono formati prima che si evolvessero le soluzioni alternative rimane un argomento controverso ea volte un po' strano. Tra le soluzioni proposte ci sono forme altamente reattive di fosforo extraterrestre e riscaldamento alimentato da reazioni nucleari naturali.

Le microgoccioline risolvono il problema della fosforilazione in modo relativamente elegante, in gran parte perché hanno la geometria dalla loro parte. Si scopre che l'acqua è principalmente un problema quando il fosfato galleggia all'interno di una pozza d'acqua o di un oceano primitivo, piuttosto che sulla sua superficie.

Le microgoccioline sono per lo più superficiali. Ottimizzano perfettamente la necessità che la vita si formi dentro e intorno all'acqua, ma con una superficie sufficiente per la fosforilazione e altre reazioni.

Infatti, la grande quantità di superficie fornita dalle microgoccioline è già nota per essere un ottimo posto per la chimica. Esperimenti precedenti suggeriscono che le microgoccioline possono aumentare le velocità di reazione per altri processi di mille o addirittura un milione di volte, a seconda dei dettagli della reazione che si sta studiando.

Molecole spontanee

Le microgoccioline sembravano una possibile soluzione al problema dell'acqua. Ma per dimostrare che funzionano davvero, Zare e i suoi colleghi hanno spruzzato minuscole goccioline d'acqua, corretto con fosforo e altri prodotti chimici, in una camera in cui i composti risultanti potrebbero essere analizzati. Hanno scoperto che diverse molecole contenenti fosfato si sono verificate spontaneamente su queste microgoccioline prodotte in laboratorio senza alcun catalizzatore per avviarle. Quelle molecole includevano fosfati di zucchero, che sono un passo nel modo in cui le nostre cellule creano energia, e una delle molecole che compongono l'RNA, un parente del DNA che gli organismi primitivi usano per trasportare il loro codice genetico. Entrambe le reazioni sono rare nella migliore delle ipotesi in grandi volumi di acqua.

Quell'osservazione, unito al fatto che le microgoccioline sono onnipresenti - dalle nuvole nel cielo alla nebbia creata da un'onda oceanica che si infrange - suggerisce che potrebbero aver avuto un ruolo nel favorire la vita sulla Terra. Nel futuro, Zare spera di cercare i fosfati che compongono le proteine ​​e altre molecole.

Anche se può produrre quei composti, però, Zare non crede che lui ei suoi colleghi avranno trovato l'unica vera soluzione all'origine della vita. "Non credo che capiremo esattamente come è iniziata la vita sulla Terra, " disse Zare, che è anche Marguerite Blake Wilbur Professor in Scienze Naturali. Essenzialmente, Egli ha detto, questo perché nessuno può tornare indietro nel tempo per vedere cosa è successo quando la vita è emersa e non ci sono buoni reperti fossili per la formazione di biomolecole. "Ma potremmo capire alcune delle possibilità, " Ha aggiunto.