Focus

L'idrogeno: il primo pasto delle forme di vita primordiali

All'inizio, la vita sulla Terra potrebbe essere stata alimentata dalle reazioni chimiche innescate dalla presenza di minerali nei camini idrotermali.

Origine della vita sulla Terra
Stromatoliti in Australia: queste strutture sedimentarie sono riconducibili all'attività di antichi microrganismi produttori di ossigeno, e forniscono informazioni sulle prime forme di vita. | Shutterstock

Lo studio della nascita della vita sulla Terra si scontra con una serie di paradossi e domande inevase. La prima questione è una sorta di dilemma dell'uovo e della gallina che riguarda le proteine: ogni organismo vivente utilizza le proteine (e il DNA che serve a costruirle) per codificare i mattoni fondamentali delle cellule. Ma questi mattoni fondamentali - gli amminoacidi - sono allo stesso tempo anche il tessuto fondamentale delle proteine. Che cosa è venuto prima? La soluzione potrebbe trovarsi in fondo al mare, nei camini idrotermali, che sono fratture nel pavimento oceanico dalle quali sgorga acqua calda ricca di sali minerali disciolti e che alimentano ricche comunità biologiche.

 

Dove nasce l'energia. Secondo una ricerca pubblicata su Nature Ecology, un trio di composti metallici presente in abbondanza attorno ai camini idrotermali facilita le reazioni tra idrogeno e anidride carbonica, processi che a loro volta danno origine a una serie di composti organici altamente energetici cruciali per la crescita cellulare. Da queste semplici reazioni chimiche - in assenza di microbi o altre forme viventi primitive - è possibile creare le fonti di energia usate dalle prime cellule come base per il loro metabolismo. 

 

Un team internazionale di scienziati coordinato dall'Università di Düsseldorf ha simulato queste reazioni in laboratorio. I ricercatori hanno dimostrato che, in un ambiente che simula le condizioni dei camini idrotermali (con temperature di 100 °C e la presenza di alcuni minerali ricchi di ferro), le molecole di idrogeno (H2) e anidride carbonica (CO2) si organizzano in acido formico, acetato e piruvato, ossia in un mix di composti organici che possono fornire l'energia necessaria e forme primitive di metabolismo cellulare. Tutto questo può avvenire anche in assenza di microrganismi - cioè prima della vita propriamente detta.

 

Prima il metabolismo. La scoperta suggerisce che la nascita delle proteine e degli acidi nucleici del DNA sia stata preceduta da reazioni come queste, catalizzate da metalli e minerali abbondanti nei camini idrotermali. In base a questa ipotesi, i processi geochimici in atto sulla Terra primordiale avrebbero creato un brodo di composti semplici e altamente energetici che avrebbe favorito la sintesi delle prime molecole, tra cui le proteine, fornendo la cassetta degli attrezzi fondamentale all'evoluzione della vita.

 

È la teoria della priorità del metabolismo: prima ancora delle molecole complesse capaci di replicarsi, come l'RNA, sarebbero apparsi meccanismi metabolici, ossia reti di reazioni fatte da tante molecole semplici, alimentate da una fonte di energia. Questa teoria rende la nascita della vita meno "un colpo di fortuna" toccato alla Terra in esclusiva, e più una comune conseguenza delle leggi di natura, possibile anche su altri pianeti abitabili.

 

3 marzo 2020 | Elisabetta Intini