Diversi miliardi di anni fa, mentre il pianeta Terra di recente formazione si raffreddava da un lungo e brutale periodo di pesanti bombardamenti di meteoriti, pozze di letame primordiale cominciarono a turbinare con i precursori chimici della vita.

Oggi, gli scienziati stanno escogitando reazioni chimiche che imitano la Terra primordiale non solo per imparare come è nata la vita tanti anni fa, ma anche per sbloccare nuove capacità per la medicina moderna.

"Se riesci a ottenere sostanze chimiche che codificano le informazioni, allora forse puoi progettare nuovi farmaci, "dice John Yin, professore di ingegneria chimica e biologica presso l'Università del Wisconsin-Madison.

In un articolo pubblicato online il 29 settembre, 2018, nella rivista di ricerca Origini della vita ed evoluzione delle biosfere , Yin e colleghi hanno descritto i primi passi verso il raggiungimento di sostanze chimiche che codificano le informazioni in una varietà di condizioni che potrebbero imitare l'ambiente della Terra preistorica.

"Lo vedo come chimica dei sistemi, " dice Yin. "Come prendiamo i prodotti chimici acquistati in negozio e li combiniamo in modo tale che mostrino proprietà emergenti come la capacità di memorizzare informazioni o di copiare se stessi?"

I composti che i ricercatori hanno combinato erano molecole chiamate amminoacidi, che sono i mattoni molecolari per le proteine ​​che svolgono gran parte del lavoro strutturale e chimico all'interno delle cellule viventi. Ci sono 20 diversi amminoacidi che si combinano per formare le proteine ​​essenziali per la vita, ma Yin e colleghi si sono concentrati solo su due:alanina e glicina, che sono tra gli esempi più semplici di queste molecole.

Nella miscela c'era anche una molecola energetica chiamata trifosfato, creduto di essere disponibile sulla terra primitiva.

I ricercatori hanno "cucinato" insieme la miscela in una gamma di temperature diverse e condizioni variamente acide. Nelle miscele prive della molecola energetica, gli amminoacidi si uniscono solo nelle condizioni più calde e dure. Quando era presente il trifosfato, però, corte catene di alanina e glicina si formano a temperature più moderate.

"Il trifosfato facilita le reazioni in condizioni in cui si trova la maggior parte della vita, "dice Yin.

intrigante, l'alanina e la glicina non si combinavano a caso. Anziché, gli amminoacidi legati in catene con sequenze specifiche, a seconda della temperatura e del pH.

"Ciò che abbiamo dimostrato è che sei un prodotto del tuo ambiente, "dice Yin.

La chiave dello studio è stata la capacità di determinare la composizione di diverse catene di amminoacidi con una sofisticata chimica analitica. Per le caratterizzazioni molecolari, Yin ha collaborato con Lingjun Li, professore di farmacia e chimica.

"Le persone cucinano aminoacidi dal 1940 circa, " dice Yin. "Ma ora possiamo identificare cosa c'è veramente dentro."

E ciò che hanno identificato suggerisce i primi barlumi di archiviazione delle informazioni sorti così tanti miliardi di anni fa.

Gli scienziati ipotizzano che, con aumento del tempo di "cottura", potrebbe apparire una complessità ancora maggiore. Le loro reazioni sono proseguite solo per 24 ore, un semplice battito di ciglia rispetto alla storia del pianeta. Inoltre, gli scienziati hanno in programma di aggiungere una maggiore varietà di molecole alla miscela.

Infine, sperano di creare miscele in cui molecole complicate si uniscono spontaneamente da componenti più semplici e creano reazioni chimiche autonome che interagiscono e si alimentano l'una con l'altra.

Queste reazioni potrebbero contenere le chiavi per creare nuovi farmaci o sintetizzare composti esistenti in modo più efficiente.

"Capiremo come chiudere il cerchio, "dice Yin.