I sistemi semplici possono riprodursi più velocemente di quelli complessi. Così, come può la complessità della vita essere scaturita da semplici inizi chimici? Partendo da un semplice sistema di fibre autoreplicanti, i chimici dell'Università di Groningen hanno scoperto che introducendo una molecola che attacca i replicatori, le strutture più complesse hanno un vantaggio. Questo sistema mostra la via da seguire per chiarire come la vita può avere origine dalla materia senza vita. I risultati sono stati pubblicati il ​​10 marzo sulla rivista Angewandte Chemie .

La strada per rispondere alla domanda sull'origine della vita è sorvegliata dal mostro di Spiegelman, prende il nome dal biologo molecolare americano Sol Spiegelman, che circa 55 anni fa descrisse la tendenza dei replicatori a diventare più piccoli quando veniva loro permesso di evolversi. "La complessità è uno svantaggio durante la replica, allora come si è evoluta la complessità della vita?" chiese Sijbren Otto, Professore di Chimica dei Sistemi all'Università di Groningen. In precedenza ha sviluppato un sistema autoreplicante in cui l'autoreplicazione produce fibre da semplici blocchi di costruzione e, Ora, ha trovato un modo per sconfiggere il mostro.

Morte

"Per realizzare questo, abbiamo introdotto la morte nel nostro sistema, " Spiega Otto. Le sue fibre sono costituite da anelli impilati che sono autoassemblati da singoli blocchi. Il numero di elementi costitutivi in ​​un anello può variare, ma le pile contengono sempre anelli della stessa dimensione. Otto e il suo team hanno ottimizzato il sistema in modo tale da creare anelli di due diverse dimensioni, contenente tre o sei blocchi costitutivi.

In circostanze normali, le fibre costituite da piccoli anelli supereranno le fibre con anelli più grandi. "Però, quando abbiamo aggiunto un composto che rompe gli anelli all'interno delle fibre, abbiamo scoperto che gli anelli più grandi erano più resistenti. Ciò significa che le fibre più complesse domineranno, nonostante gli anelli più piccoli si replicano più velocemente. Le fibre che sono fatte da piccoli anelli vengono "uccise" più facilmente'.

esperimenti

Otto riconosce che la differenza di complessità tra i due tipi di fibre è piccola. "Abbiamo scoperto che le fibre degli anelli più grandi erano catalizzatori migliori per la reazione retro-aldolica di riferimento rispetto alle fibre più semplici realizzate con anelli con tre elementi costitutivi. Ma poi di nuovo, questa reazione non giova alle fibre." Tuttavia, la complessità aggiunta protegge le fibre dalla distruzione, probabilmente schermando i legami zolfo-zolfo che collegano i mattoni in anelli.

"Tutto sommato, ora abbiamo dimostrato che è possibile battere il mostro di Spiegelman, "dice Otto. "Lo abbiamo fatto in un modo particolare, introducendo la distruzione chimica, ma potrebbero esserci altre strade. Per noi, il passo successivo è scoprire quanta complessità possiamo creare in questo modo." Il suo team sta ora lavorando su un modo per automatizzare la reazione, che dipende da un delicato equilibrio tra i processi di replicazione e distruzione. "Al momento, ha bisogno di una supervisione costante e questo limita il tempo in cui possiamo gestirlo".

varianti

Il nuovo sistema è il primo del suo genere e apre la strada a un'evoluzione chimica più complessa. "Per realizzare una vera evoluzione darwiniana che porti a cose nuove, avremo bisogno di sistemi più complessi con più di un blocco costitutivo, " dice Otto. Il trucco sarà progettare un sistema che consenta la giusta quantità di variazione. "Quando hai una variazione illimitata, il sistema non andrà da nessuna parte, produrrà solo piccole quantità di tutti i tipi di varianti." Al contrario, se c'è poca variazione, non apparirà nulla di veramente nuovo.

I risultati presentati nell'ultimo documento mostrano che, partendo da semplici precursori, la complessità può aumentare nel corso dell'evoluzione. "Ciò significa che ora possiamo vedere una via da seguire. Ma il viaggio verso la produzione di vita artificiale attraverso l'evoluzione chimica è ancora lungo, " dice Otto. Tuttavia, ha battuto il mostro a guardia della strada verso la sua destinazione.