La ricerca dell'Università di Newcastle si rivolge alle antiche sorgenti termali per esplorare le origini della vita sulla Terra.
Il gruppo di ricerca ha studiato come l’emergere dei primi sistemi viventi da materiali geologici inerti sia avvenuta sulla Terra più di 3,5 miliardi di anni fa. Gli scienziati dell'Università di Newcastle hanno scoperto che la miscelazione di idrogeno, bicarbonato e magnetite ricca di ferro in condizioni che imitano un condotto idrotermale relativamente mite porta alla formazione di uno spettro di molecole organiche, tra cui in particolare acidi grassi che si estendono fino a 18 atomi di carbonio in lunghezza.
Pubblicato sulla rivista Communications Earth &Environment , le loro scoperte rivelano potenzialmente come alcune molecole chiave necessarie per produrre la vita siano costituite da sostanze chimiche inorganiche, il che è essenziale per comprendere un passaggio chiave nel modo in cui la vita si è formata sulla Terra miliardi di anni fa.
I loro risultati potrebbero fornire una genesi plausibile delle molecole organiche che formano antiche membrane cellulari che forse furono scelte selettivamente dai primi processi biochimici sulla Terra primordiale.
Gli acidi grassi sono lunghe molecole organiche che hanno regioni che attraggono e respingono l'acqua che formeranno automaticamente e naturalmente compartimenti simili a cellule nell'acqua, e sono questi tipi di molecole che potrebbero aver formato le prime membrane cellulari. Tuttavia, nonostante la loro importanza, non era chiaro da dove provenissero questi acidi grassi nelle prime fasi della vita.
Un'idea è che potrebbero essersi formati nelle bocche idrotermali dove l'acqua calda, mescolata con fluidi ricchi di idrogeno provenienti da bocche sottomarine, si mescolava con acqua di mare contenente CO2 .
Il gruppo ha replicato nel loro laboratorio aspetti cruciali dell’ambiente chimico trovato negli oceani della Terra primordiale e la miscelazione dell’acqua calda alcalina proveniente da alcuni tipi di sorgenti idrotermali. Hanno scoperto che quando fluidi caldi ricchi di idrogeno venivano mescolati con acqua ricca di anidride carbonica in presenza di minerali a base di ferro che erano presenti sulla Terra primordiale, si creavano i tipi di molecole necessarie per formare membrane cellulari primitive.
L'autore principale, il dottor Graham Purvis, ha condotto lo studio presso l'Università di Newcastle ed è attualmente ricercatore associato presso l'Università di Durham.
Ha detto:“Centrali per l’inizio della vita sono i compartimenti cellulari, cruciali per isolare la chimica interna dall’ambiente esterno. Questi compartimenti sono stati determinanti nel favorire reazioni di sostegno alla vita concentrando sostanze chimiche e facilitando la produzione di energia, fungendo potenzialmente da pietra angolare dei primi momenti della vita. "
"I risultati suggeriscono che la convergenza di fluidi ricchi di idrogeno provenienti da sorgenti idrotermali alcaline con acque ricche di bicarbonato su minerali a base di ferro potrebbe aver fatto precipitare le membrane rudimentali delle prime cellule all'inizio della vita."
"Questo processo potrebbe aver generato una varietà di tipi di membrane, alcune delle quali potenzialmente utilizzate come culla della vita quando la vita iniziò. Inoltre, questo processo di trasformazione potrebbe aver contribuito alla genesi di acidi specifici presenti nella composizione elementare dei meteoriti."
Il ricercatore principale Dr. Jon Telling, lettore di Biogeochimica presso la Scuola di Scienze Naturali Ambientali, ha aggiunto:"Pensiamo che questa ricerca possa fornire il primo passo su come la vita ha avuto origine sul nostro pianeta. La ricerca nel nostro laboratorio ora continua a determinare il secondo passo chiave:come queste molecole organiche, che inizialmente sono "attaccate" alle superfici minerali, possono sollevarsi per formare compartimenti sferici simili a membrane delimitate da membrane, le prime potenziali "protocellule" che poi andranno a formare la prima vita cellulare."
Curiosamente, i ricercatori suggeriscono anche che reazioni di creazione di membrane, reazioni simili, potrebbero ancora verificarsi negli oceani sotto la superficie delle lune ghiacciate nel nostro sistema solare. Ciò aumenta la possibilità di origini di vita alternative in questi mondi lontani.
Ulteriori informazioni: Graham Purvis et al, Generazione di acidi grassi a catena lunga mediante riduzione del bicarbonato guidata dall'idrogeno in antiche sorgenti idrotermali alcaline, Comunicazioni Terra e ambiente (2024). DOI:10.1038/s43247-023-01196-4
Informazioni sul giornale: Comunicazioni Terra e Ambiente
Fornito dall'Università di Newcastle
