La questione dell'origine della vita rimane una delle più antiche questioni scientifiche senza risposta. Un team dell'Università tecnica di Monaco (TUM) ha ora dimostrato per la prima volta che la separazione di fase è un modo estremamente efficiente per controllare la selezione di elementi costitutivi chimici e fornire vantaggi a determinate molecole.

Senza energia, le cellule non possono muoversi o dividersi, e non può mantenere nemmeno le funzioni di base come la produzione di proteine ​​semplici. Se manca l'energia, le connessioni più complesse si disintegrano rapidamente, e la prima infanzia sarebbe morta immediatamente.

Il chimico Job Boekhoven e il suo team al TUM sono ora riusciti a utilizzare la separazione di fase per trovare un meccanismo in molecole semplici che consenta a molecole estremamente instabili come quelle che si trovano nel brodo primordiale di avere un grado di stabilità più elevato. Potrebbero sopravvivere più a lungo, anche se dovessero sopravvivere a un periodo senza approvvigionamento energetico esterno.

Il principio di semplicità

Job Boekhoven e il suo team stavano cercando un meccanismo semplice con molecole primitive in grado di produrre proprietà realistiche. "Più probabilmente, le molecole erano semplici nel brodo primordiale, " dice Boekhoven. I ricercatori hanno studiato cosa è successo quando hanno alimentato varie molecole di acido carbossilico con agenti condensanti carbodiimmide ad alta energia, portandoli così fuori equilibrio.

La reazione ha prodotto anidridi instabili. Soprattutto, questi prodotti di non equilibrio si disintegrano rapidamente in acidi carbossilici. Gli scienziati hanno dimostrato che le anidridi che sono sopravvissute più a lungo erano quelle che potevano formare una sorta di gocciolina d'olio nell'ambiente acquoso.

Molecole in garage

L'effetto può essere visto anche esternamente:la soluzione inizialmente limpida è diventata lattiginosa. La mancanza di acqua nelle gocce d'olio conferiva protezione, perché le anidridi hanno bisogno di acqua per disintegrarsi negli acidi carbossilici.

Boekhoven spiega il principio della separazione di fase con un'analogia:"Immagina un'auto vecchia e arrugginita. Lasciala fuori sotto la pioggia, e continua ad arrugginire e si decompone perché la ruggine è accelerata dall'acqua. Mettilo in garage, e smette di arrugginire, perché lo separi dalla pioggia."

In un modo, un processo simile si verifica nell'esperimento della zuppa primordiale. All'interno della goccia d'olio (garage) con le molecole di anidride a catena lunga non c'è acqua, quindi le sue molecole sopravvivono più a lungo. Se le molecole competono tra loro per l'energia, quelli che possono proteggersi formando goccioline d'olio hanno maggiori probabilità di sopravvivere, mentre i loro concorrenti vengono idrolizzati.

Prossimo obiettivo:vettori di informazioni vitali

Poiché il meccanismo della separazione di fase è così semplice, può eventualmente essere esteso ad altri tipi di aggregazioni molecolari con proprietà realistiche, come il DNA, RNA o vescicole che si dividono. Gli studi hanno dimostrato che queste bolle possono dividersi spontaneamente. "Presto speriamo di trasformare la chimica primitiva in un vettore di informazioni autoreplicanti che sia protetto dal decadimento in una certa misura, "dice Boekhoven.