I chimici dello Scripps Research Institute (TSRI) hanno sviluppato una nuova affascinante teoria su come potrebbe essere iniziata la vita sulla Terra.

I loro esperimenti, descritto oggi sul giornale Comunicazioni sulla natura , dimostrare che le principali reazioni chimiche che sostengono la vita oggi potrebbero essere state eseguite con ingredienti probabilmente presenti sul pianeta quattro miliardi di anni fa.

"Questa era una scatola nera per noi, " disse Ramanarayanan Krishnamurthy, dottorato di ricerca, professore associato di chimica al TSRI e autore senior del nuovo studio. "Ma se ti concentri sulla chimica, le domande sulle origini della vita diventano meno scoraggianti".

Per il nuovo studio, Krishnamurthy e i suoi coautori, che sono tutti membri della National Science Foundation/National Aeronautics and Space Administration Center for Chemical Evolution, si è concentrato su una serie di reazioni chimiche che costituiscono quello che i ricercatori chiamano ciclo dell'acido citrico.

Ogni organismo aerobico, dai fenicotteri ai funghi, si basa sul ciclo dell'acido citrico per rilasciare l'energia immagazzinata nelle cellule. Negli studi precedenti, i ricercatori hanno immaginato la prima infanzia utilizzando le stesse molecole per il ciclo dell'acido citrico utilizzate oggi dalla vita. Il problema con questo approccio, Spiegazioni di Krishnamurthy, è che queste molecole biologiche sono fragili e le reazioni chimiche utilizzate nel ciclo non sarebbero esistite nel primo miliardo di anni della Terra:gli ingredienti semplicemente non esistevano ancora.

I leader del nuovo studio hanno iniziato con le reazioni chimiche per primi. Hanno scritto la ricetta e poi hanno determinato quali molecole presenti sulla Terra primordiale avrebbero potuto funzionare come ingredienti.

Il nuovo studio delinea come due cicli non biologici, chiamati ciclo HKG e ciclo del malonato, avrebbero potuto unirsi per avviare una versione grezza del ciclo dell'acido citrico. I due cicli utilizzano reazioni che eseguono la stessa chimica fondamentale di a-chetoacidi e b-chetoacidi come nel ciclo dell'acido citrico. Queste reazioni condivise includono aggiunte aldoliche, che portano nuove molecole sorgente nei cicli, così come le decarbossilazioni beta e ossidative, che rilasciano le molecole sotto forma di anidride carbonica (CO2).

Mentre eseguivano queste reazioni, i ricercatori hanno scoperto che potrebbero produrre aminoacidi oltre alla CO2, che sono anche i prodotti finali del ciclo dell'acido citrico. I ricercatori pensano che quando sono diventate disponibili molecole biologiche come gli enzimi, avrebbero potuto portare alla sostituzione di molecole non biologiche in queste reazioni fondamentali per renderle più elaborate ed efficienti.

"La chimica avrebbe potuto rimanere la stessa nel tempo, era solo la natura delle molecole che cambiava, " dice Krishnamurthy. "Le molecole si sono evolute per essere più complicate nel tempo in base a ciò di cui la biologia aveva bisogno".

"Il metabolismo moderno ha un precursore, Un modello, che non era biologico, " aggiunge Greg Springsteen, dottorato di ricerca, primo autore del nuovo studio e professore associato di chimica alla Furman University.

A rendere ancora più plausibili queste reazioni è il fatto che al centro di queste reazioni c'è una molecola chiamata gliossilato, che gli studi dimostrano che potrebbe essere stato disponibile sulla Terra primitiva e fa parte del ciclo dell'acido citrico oggi (chiamato "shunt o ciclo del gliossilato").

Krishnamurthy afferma che sono necessarie ulteriori ricerche per vedere come queste reazioni chimiche avrebbero potuto diventare sostenibili come lo è oggi il ciclo dell'acido citrico.