Dalla reazione chimica alle cellule viventi: che cosa ha dato il via allo sviluppo delle prime forme di vita sulla terra?

Mentre cresce la nostra conoscenza delle condizioni sulla Terra primordiale, l''evoluzione dell''RNA e del DNA circa 4 miliardi di anni fa è ancora avvolta nel mistero. Quale fu l''origine delle strutture chimiche che costituiscono le subunità di ciò che ora conosciamo con il nome di «molecole ereditarie», l''RNA e il DNA? Queste molecole si sono collegate in lunghe catene che non solo hanno codificato le informazioni, ma le hanno riprodotte e trasmesse: come è iniziato tutto questo? È in corso una ricerca per saperne di più sull''evoluzione chimica che ha preceduto le prime cellule biologiche.

La ricerca condotta presso la Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) di Monaco di Baviera, in Germania, in parte sostenuta dal progetto EPiR dell''UE, sta cercando di colmare questa affascinante lacuna nelle nostre conoscenze e gli ultimi risultati del team sono stati pubblicati su «Nature». Esponendo sostanze chimiche semplici ai tipi di condizioni fisiche altalenanti che si sarebbero verificate nelle aree geotermicamente attive del nostro pianeta miliardi di anni fa, come quelle causate dall''attività vulcanica, i ricercatori hanno dimostrato la possibilità della formazione di nucleotidi in un processo continuo.

Un calderone di ingredienti che fa nascere la vita

Hanno iniziato con una miscela degli elementi che, in passato, hanno dimostrato di formare precursori semplici in condizioni probiotiche: acido formico, nitrito di sodio, acido acetico e alcuni composti contenenti azoto. La miscela di reazione conteneva anche ferro e nichel, entrambi presenti in abbondanza nella crosta terrestre. Hanno poi sottoposto il tutto a fluttuazioni di temperatura, pH e umidità per imitare le condizioni primordiali, come quelle dovute a temperature stagionali fortemente variabili.

Il team si è basato sul lavoro svolto l''anno scorso non solo iniziando con composti precursori semplici, ma decidendo anche di replicare condizioni che dovrebbero essere prevalenti in un contesto geologico plausibile, come le sorgenti idrotermali sulla terraferma.

Combinando questi ingredienti e sottoponendoli alle condizioni che imitano la geologia e la meteorologia della Terra delle origini, il team ha scoperto che una serie di reazioni dava origine a composti chiamati formamidopirimidine. Si tratta di una scoperta cruciale, in quanto questi composti possono trasformarsi in adenosina e guanosina, entrambi componenti del DNA. È stata inoltre sintetizzata un''intera serie di molecole correlate.

Com''è stato sostenuto, «È ancora più sorprendente che tutte le modifiche osservate avvengano negli RNA di tutti e tre i domini della vita - Eucarioti (animali e piante), Batteri e Archaea - e siano quindi componenti essenziali di sistemi genetici funzionali». Basandosi sui risultati ottenuti, i ricercatori ritengono molto probabile che i composti fossero presenti nell''ultimo antenato comune di tutte le forme di vita. Ciò a sua volta, affermano, «(...) suggerisce che questi composti dovevano essere disponibili sulla Terra primordiale, quando iniziò l''evoluzione biologica".

Il sostegno dell''UE contribuisce a svelare i misteri dell''origine della vita sulla Terra

La sovvenzione dell''UE per ricercatori esperti all''EPiR (The Chemical Basis of RNA Epigenetics) contribuisce a sostenere la ricerca sul ruolo della chimica nello sviluppo delle prime forme di vita. L''EPiR spiega che il codice genetico è costituito da una sequenza definita di quattro nucleotidi canonici e che la sequenza di queste basi contiene la struttura di tutta la vita sulla terra. È evidente che queste informazioni della sequenza da sole non bastano a spiegare come un organismo multicellulare possa generare cellule specializzate come i 200 tipi di cellule del corpo umano che conosciamo.

Questo, spiega l''EPiR, richiede un secondo livello di informazione che, si è scoperto, si basa principalmente sulla chimica. Sono noti più di 150 derivati chimici dei nucleotidi dell''RNA e ce ne sono ancora molti da scoprire. Ecco perché l''EPiR sta studiando le modifiche dell''RNA per decifrarne le funzioni.

Per maggiori informazioni, consultare:
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