I chimici con sede a Monaco hanno dimostrato che l'alternanza di condizioni umide e secche sulla Terra primordiale avrebbe potuto essere sufficiente per dare il via alla sintesi prebiotica dei nucleosidi dell'RNA presenti in tutti i domini della vita.

Mentre cresce la comprensione delle condizioni sulla Terra primitiva, lo sviluppo di RNA e DNA circa 4 miliardi di anni fa è ancora avvolto nel mistero. Qual è stata l'origine delle strutture chimiche che formano le subunità di ciò che oggi conosciamo come molecole ereditarie RNA e DNA? Queste molecole si sono poi collegate in lunghe catene che non solo codificavano le informazioni, ma le riproducevano e le trasmettevano:come è iniziato tutto ciò? La ricerca è aperta per saperne di più sull'evoluzione chimica che ha preceduto le prime cellule biologiche.

Ricerca svolta presso la Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) di Monaco di Baviera, Germania, in parte sostenuto attraverso il progetto EPiR dell'UE, ha lavorato su questa affascinante lacuna nelle nostre conoscenze e le ultime scoperte del team sono ora pubblicate in Natura . Esponendo semplici sostanze chimiche ai tipi di condizioni fisiche fluttuanti che avrebbero prevalso nelle aree geotermicamente attive del nostro pianeta miliardi di anni fa, come quelli causati dall'attività vulcanica, i ricercatori hanno dimostrato che i nucleosidi possono essere formati in un processo continuo.

Calderone di ingredienti che inducono la vita

Hanno iniziato con una miscela degli elementi che hanno dimostrato in passato di formare semplici precursori in condizioni probiotiche:acido formico, nitrato di sodio, acido acetico e alcuni composti contenenti azoto. La miscela di reazione conteneva anche ferro e nichel, entrambi si trovano in abbondanza nella crosta terrestre. Hanno poi sottoposto il lotto a fluttuazioni di temperatura, pH e umidità per imitare le condizioni iniziali, come quelli dovuti a temperature stagionali fortemente mutevoli.

Il team si è basato sul lavoro svolto lo scorso anno non solo iniziando con composti precursori più semplici, ma scegliendo di replicare le condizioni che ci si aspetterebbe di prevalere in un plausibile contesto geologico, come sorgenti idrotermali a terra.

Aggiungendo questi ingredienti insieme e sottoponendoli alle condizioni che imitano la geologia e la meteorologia della Terra primitiva, il team ha scoperto che una serie di reazioni ha dato origine a composti chiamati formamidopirimidine, una scoperta cruciale in quanto questi composti possono trasformarsi in adenosina e guanosina, entrambi i quali si trovano nel DNA. Sono state sintetizzate anche tutta una serie di molecole correlate.

I ricercatori scrivono, "Ancora più sorprendentemente, è noto che tutte le modifiche osservate si verificano negli RNA in tutti e tre i domini della vita:Eukaryota (animali e piante), Batteri e Archaea - e sono quindi componenti essenziali dei sistemi genetici funzionali." Dai loro risultati i ricercatori ritengono che i composti fossero molto probabilmente presenti nell'ultimo antenato comune di tutte le forme di vita. Questo a sua volta, litigano, '(...) suggerisce che questi composti dovevano essere disponibili sulla Terra primordiale quando iniziò l'evoluzione biologica."

Il sostegno dell'UE aiuta a svelare i misteri dell'origine della vita sulla Terra

La sovvenzione avanzata dell'UE all'EPiR (The Chemical Basis of RNA Epigenetics) sta aiutando a sostenere la ricerca sul ruolo della chimica nello sviluppo dei primi anni di vita. EPiR spiega che il codice genetico consiste in una sequenza definita di quattro nucleosidi canonici e la sequenza di queste basi porta i progetti di tutta la vita sulla terra. È evidente che queste informazioni sulla sequenza da sole non sono sufficienti per spiegare come un organismo multicellulare possa stabilire cellule specializzate come i 200 tipi di cellule conosciuti di un corpo umano.

Questo, EPIR spiega, richiede un secondo livello di informazioni ed è diventato evidente che questo livello di informazioni è fortemente basato sulla chimica. Sono noti più di 150 derivati ​​chimici dei nucleosidi dell'RNA e molti altri attendono di essere scoperti. Ecco perché EPiR sta ricercando le modifiche dell'RNA per decifrarne le funzioni.