Da dove viene la vita? Negli ultimi anni, molti scienziati sono passati dal favorire una "zuppa primordiale" nelle pozze d'acqua a bocche idrotermali nelle profondità dell'oceano come fonte originale di vita sulla Terra. Ma uno dei maggiori problemi con questa idea è che i ricercatori non sono stati in grado di ricreare in laboratorio uno dei processi chiave che sarebbero stati coinvolti se questa teoria fosse vera.

Nello specifico, non sono stati in grado di formare semplici membrane cellulari in condizioni simili all'acqua di mare, che i più concordano sarebbero stati necessari per creare i primi organismi viventi. Ma io e i miei colleghi di recente abbiamo dimostrato, in un articolo in Nature Ecology and Evolution, che la combinazione di molecole che gli scienziati hanno usato per ricreare queste membrane non riflette i componenti che sarebbero stati disponibili all'epoca. Infatti, l'abbiamo trovato, con gli ingredienti giusti, le condizioni degli sfiati oceanici sono effettivamente necessarie per formare alcune membrane cellulari.

Immagina la Terra 4,5 miliardi di anni fa. Il periodo della storia geologica che chiamiamo Hadean non era così infernale come credevamo una volta. Non era un mare di lava alimentato da innumerevoli vulcani, anche se certamente esistevano. Probabilmente era più simile a piccole aree di superficie rocciosa circondate da un sostanziale oceano d'acqua globale.

Ma non era l'oceano che conosciamo oggi. era più caldo, più acido e ricco di ferro. L'atmosfera era per lo più azotata, anidride carbonica e senza ossigeno. Non c'era nemmeno vita. Eppure in fondo al fondo dell'oceano, qualcosa stava cominciando a succedere.

Le sostanze chimiche calde che salgono attraverso il fondo del mare hanno permesso una reazione chimica tra idrogeno e anidride carbonica, produrre composti organici semplici. Queste molecole organiche hanno reagito per formare composti sempre più complessi. Questi sono stati incapsulati in semplici membrane cellulari e sono cresciuti ulteriormente in complessità, producendo molecole che potrebbero trasportare informazioni e infine DNA. Queste furono le prime cellule viventi che potevano crescere, dividere ed evolvere.

Almeno così potrebbe essere iniziata la vita sulla Terra. Ci sono ancora molte teorie diverse su come e dove è iniziata la vita, compresi quelli che propongono stagni idrotermali, lastre di ghiaccio o persino lo spazio esterno. Per cercare di capire quale di queste impostazioni è la più plausibile, gli scienziati prendono i diversi componenti essenziali per la vita e vedono se possiamo trovare un modo per riprodurli in condizioni diverse in laboratorio.

Non stiamo cercando di creare la vita, semplicemente i diversi pezzi che richiede. Non tutti possono essere d'accordo su cosa sia realmente la vita, ma una cosa su cui molti scienziati in questo campo sono d'accordo è che il primo organismo vivente avrebbe avuto una membrana cellulare.

Le membrane cellulari sono costituite principalmente da fosfolipidi, che sono composti da molecole semplici tra cui acidi grassi, isoprenoidi e zuccheri. I fosfolipidi sono prodotti solo da organismi viventi. Ma gli acidi grassi possono formarsi nell'ambiente attraverso reazioni tra rocce e acqua, e anche isoprenoidi o molecole simili possono essere prodotti in questo modo.

Queste semplici molecole formano strutture di membrana chiamate vescicole, che sono simili a cellule in quanto formano una membrana a doppio strato che circonda uno spazio pieno d'acqua. Si scopre che le vescicole possono svolgere molte delle stesse funzioni delle membrane cellulari. Ciò ha portato i ricercatori dell'origine della vita a indagare sulla possibilità che le vescicole possano essere state le prime membrane cellulari, guadagnandosi il titolo di "protocelle".

Sono stati eseguiti molti esperimenti sulle protocelle per vedere se possono resistere alle condizioni ambientali necessarie per le prime cellule viventi. Per esempio, si formano facilmente in acqua, può incapsulare altre molecole organiche, e la molecola simile al DNA RNA può essere prodotta al loro interno. Un grosso problema è che a queste protocelle non piace il sale. Infatti, lo odiano.

I ricercatori hanno dimostrato che le protocelle non si formano in presenza delle concentrazioni di cloruro di sodio, magnesio e calcio presenti nell'acqua di mare. Ciò ha portato alcuni a sostenere che la vita non può essere iniziata nell'oceano.

Condizioni necessarie

Ma io e i miei colleghi abbiamo notato qualcosa in tutte queste ricerche precedenti. Le protocelle artificiali erano costituite da uno a tre tipi di molecole, anche se gli esperimenti hanno dimostrato che ci sarebbero molte più molecole disponibili nell'oceano primordiale.

Quando abbiamo usato una combinazione di 14 molecole, abbiamo scoperto che potremmo formare protocellule in grado di incapsulare molecole organiche, anche in miscele di cloruro di sodio, magnesio e calcio a concentrazioni di acqua di mare. Le soluzioni dovevano essere intorno ai 70°C e alcaline, intorno a pH 12.

Il nostro lavoro mostra non solo che queste protocelle possono formarsi nelle condizioni create dalle bocche idrotermali, ma che in realtà hanno bisogno di queste condizioni per sopravvivere. Questo non prova che la vita sia iniziata nelle prese d'aria, ma rinnova la possibilità che lo abbia fatto. È anche rilevante per la ricerca della vita su altri pianeti. È possibile che sul fondo degli oceani sulle lune ghiacciate di Giove e Saturno esistano bocche idrotermali alcaline.

Però, il problema dell'origine della vita non è ancora risolto, con la ricerca promettente in corso da diverse teorie. È un momento molto emozionante per il campo e ci stiamo lentamente avvicinando alla risposta a una delle domande più fondamentali della vita. Abbiamo dimostrato che le membrane possono formarsi dove prima si pensava impossibile. Chissà cosa si dimostrerà possibile in futuro? Man mano che le prove si accumulano per ciascuna di queste teorie, alla fine risulterà chiaro quale ambiente è stato il luogo più probabile dell'origine della vita.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.