Il DNA è sinonimo di vita: come e dove ha avuto origine? Un modo per cercare risposte a queste domande è quello di ricreare in laboratorio le condizioni che - si suppone - portarono alla formazione dei suoi precursori molecolari, che consistono in strutture ad anello di carbonio con atomi di azoto incorporati.
Alle origini della vita. Un gruppo di ricercatori del Dipartimento dell’Energia del Lawrence Berkeley National Laboratory (California) e dell'Università delle Hawaii di Manoa ha dimostrato per la prima volta in un esperimento di laboratorio che regioni calde, come quelle presenti vicino a particolari tipi di stelle, potrebbero essere ottimi ambienti per la formazione di anelli molecolari contenenti azoto.
In un articolo pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal, il team descrive l'esperimento in cui sono state ricreate le condizioni presenti intorno a stelle morenti ricche di carbonio, al fine di trovare i percorsi di formazione delle molecole azotate.
«È la prima volta che si realizza un esperimento di questo tipo», afferma Ahmed Musahid, ricercatore della Divisione di Scienze Chimiche dei laboratori e coordinatore del gruppo di ricercatori: «Non è facile per gli atomi di carbonio formare anelli che contengono azoto.» Ma i risultati ottenuti dimostrano la possibilità di una reazione a caldo, che Ahmed chiama barbecue cosmico.
Per decenni si è cercato nello spazio interstellare tracce di queste molecole, chiamate chinolina, ma sebbene l’ambiente circumstellare sia ritenuto un buon candidato per la formazione di tali strutture nessuno finora le aveva cercato in prossimità delle stelle.
Un esperimento complesso. Per ricreare in laboratorio le condizioni ambientali nei pressi di una stella, il team ha utilizzato l’Advanced Light Source (ALS). L'ALS è una delle fonti artificiali di luce a raggi X e raggi ultravioletti più potenti al mondo e prima sorgente di luce di sincrotrone di "terza generazione".
Sfruttando un dispositivo chiamato hot nozzle (ugello caldo), Ahmed e colleghi hanno simulato la pressione e la temperatura di ambienti intorno a stelle ricche di carbonio. In questo ugello hanno iniettato un gas composto da molecole di carbonio contenenti azoto e due molecole di acetilene. Quindi, utilizzando la radiazione di sincrotrone dell'ALS, hanno sondato il gas caldo per vedere quali molecole si erano formate, scoprendo che a circa 700 kelvin (circa 430 °C) il gas iniziale si era trasformato in molecole ad anello contenenti azoto, in particolare chinolone e isochinolina, precursori di DNA e RNA.
Adesso sappiamo dove cercare. Perché la reazione abbia luogo è necessario superare una barriera di energia che può essere oltrepassata solo nelle vicinanze delle stelle.
Questo risultato suggerisce quindi che adesso possiamo cominciare a cercare queste molecole attorno alle stelle, in particolare quelle che, giunte alla fine del loro ciclo evolutivo, hanno atmosfere ricche di carbonio.
I risultati di questi esperimenti forniscono prove convincenti che le molecole chiave per la formazione del DNA e del RNA possono essere sintetizzate in questi ambienti caldi per poi essere espulse con il vento stellare nello spazio dove, condensandosi sulla superficie di grani di polvere microscopici che sono abbondanti nelle nubi molecolari fredde, possono essere ulteriormente elaborate fino a diventare molecole più complesse, come appunto le basi azotate di cruciale importanza nella formazione del DNA e del RNA.
