La vita sulla Terra potrebbe aver avuto origine in condizioni di freddo vicino alla superficie, prima di diffondersi in ambienti più caldi, secondo una ricerca che analizza le possibili sequenze geniche appartenenti ai primissimi anni di vita.

Tutta la vita sulla Terra oggi ha origine da due distinti sviluppi nella storia biologica del nostro pianeta. Queste sono l'emergere delle prime forme di vita miliardi di anni fa, e la successiva evoluzione dell'ultimo antenato comune universale (LUCA) di tutti gli organismi esistenti.

Qualunque cosa fossero in quel momento, queste due specie estinte – la prima vita e LUCA – probabilmente occupavano ambienti radicalmente diversi, suggerendo che i primi anni di vita dovessero subire una serie di cambiamenti evolutivi di cui si possono ancora rilevare tracce negli organismi viventi oggi.

"Incontrare presto tale variabilità ambientale potrebbe essere necessario per costruire il livello di complessità necessario affinché LUCA abbia il potenziale evolutivo per continuare a diversificare e colonizzare quasi tutti gli habitat sulla Terra per quattro miliardi di anni, "Greg Fournier, un biologo evoluzionista al MIT, racconta Astrobiology Magazine.

Fournier e la sua collega Marjorie Cantine hanno dettagliato le loro scoperte sulla rivista Origini della vita ed evoluzione delle biosfere .

Sebbene al giorno d'oggi il DNA regni sovrano come modello di vita, una teoria condivisa da molti biologi evoluzionisti è che i primi esseri viventi sulla Terra probabilmente usarono la più semplice molecola di RNA, che è in grado sia di codificare informazioni genetiche come il DNA che di innescare reazioni chimiche vitali come molte proteine.

I ricercatori hanno analizzato le registrazioni delle sequenze geniche che si trovano in tutti gli organismi attualmente in vita sulla Terra, compresi quelli probabilmente simili agli organismi più antichi della Terra, per capire quali sequenze probabilmente possedevano i primi anni di vita. Hanno poi esaminato la ricerca precedente esplorando quanto bene queste sequenze di RNA si comportano in una varietà di condizioni, come la temperatura, acidità e radiazioni per dedurre come avrebbe potuto essere l'ambiente della prima vita sulla Terra.

La luce ultravioletta può danneggiare l'RNA, ma potrebbe anche aver innescato reazioni chimiche che hanno contribuito a creare i mattoni fondamentali della vita. Al tempo delle origini della vita, circa 4,4 miliardi di anni fa, il Sole emetteva più raggi ultravioletti di quanto non faccia ora. Gli scienziati hanno suggerito che la vita sia emersa per la prima volta vicino alla superficie terrestre sotto una qualche forma di scudo contro le radiazioni, come l'acqua, copertura di ghiaccio, sedimenti o altre barriere, e aveva accesso ad ambienti non schermati che potevano generare biomolecole chiave.

Anche le temperature sulla Terra potrebbero essere state relativamente fredde in quel momento, data la giovinezza più fresca del Sole, abbastanza per la formazione di ghiaccio oceanico significativo. È più facile per gli amminoacidi (i mattoni delle proteine) e le lunghe molecole di RNA da assemblare a temperature più fredde. Inoltre, superfici ghiacciate e fanghiglia potrebbero aver concentrato le biomolecole insieme per aiutare l'emergere della vita.

In contrasto, l'ultimo antenato comune universale - la specie microbica da cui proviene tutta la vita che esiste oggi - potrebbe aver vissuto a temperature moderate, forse almeno quattro miliardi di anni fa. Gli scienziati possono ipotizzare com'era LUCA osservando quali geni hanno in comune gli organismi sulla Terra oggi, analizzando come questi geni sono cambiati nel corso dell'evoluzione, e dedurre come avrebbero potuto essere le versioni ancestrali di questi geni. Le sequenze di DNA che compongono i circa 600 geni di LUCA e gli amminoacidi che compongono le sue proteine ​​sono solitamente più stabili a temperature moderate, hanno detto i ricercatori.

"Costruendo sul lavoro di molti altri, suggeriamo che la vita si sia dispersa e adattata a nuovi ambienti molto presto nella sua storia, ", afferma la coautrice dello studio Marjorie Cantine, un geobiologo al MIT.

Gli scienziati hanno anche suggerito che LUCA vivesse sulla superficie terrestre, in contrasto con altri studi che suggeriscono che LUCA vivesse intorno a bocche idrotermali di acque profonde. Se LUCA fosse davvero sorto sulla superficie terrestre, quindi probabilmente possedeva geni che riparavano il tipo di danno causato dalla luce ultravioletta e richiedevano una luce quasi ultravioletta per alimentare queste riparazioni; sono questi geni che suggeriscono a Fournier e Cantine che LUCA è stato esposto alla luce ultravioletta solare vicino alla superficie.

I ricercatori hanno suggerito che poiché la vita apparentemente ha avuto origine in un ambiente molto diverso da quello in cui viveva LUCA, i primi organismi probabilmente si sono evoluti per sopravvivere a cambiamenti radicali nell'ambiente circostante. Tali cambiamenti drammatici potrebbero aver incluso il tardo pesante bombardamento durante il quale sciami di asteroidi e comete si sono scontrati con la Terra e il resto del Sistema Solare interno; la formazione della crosta continentale; e l'emergenza diffusa di acqua liquida sulla superficie terrestre.

Un adattamento precoce chiave probabilmente includeva la cellularità, cioè raccogliendo tutto di sé all'interno di una membrana cellulare. La cellularità sarebbe stata fondamentale per gli organismi che si allontanavano dalle loro impostazioni originali e si diversificavano in nuovi ambienti.

Supponendo che la prima infanzia si sia adattata a sopravvivere in una scacchiera di molti diversi tipi di ambienti, "le complesse relazioni ecologiche tra specie diverse potrebbero aver fatto parte della vita sulla Terra sin dal suo inizio, e LUCA è solo un esempio della vita che poteva esistere a quel tempo, "dice Fournier.

"Forse una rapida instaurazione di complesse relazioni ambientali ed ecologiche era persino necessaria affinché i primi anni di vita persistano, "aggiunge Cantine.

Il quadro dipinto da Cantine e Fournier della prima evoluzione della vita sulla Terra è solo uno scenario plausibile. "La nostra interpretazione, come altri, si basa su un record [genetico] limitato ed è un contributo a un vivace dibattito, "dice Cantine.

I ricercatori osservano che, durante la ricerca di possibili segni di vita su Marte, le ricerche non dovrebbero essere vincolate a probabili ambienti in cui la vita potrebbe aver avuto origine, poiché la vita su Marte potrebbe essersi spostata in altri ambienti da quando è emersa. Anziché, Cantine e Fournier propongono che la ricerca della vita su Marte dovrebbe concentrarsi su quegli ambienti che hanno maggiori probabilità di aver catturato e conservato tracce di vita.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.