Abiogenesi

Concezioni moderne di abiogenesi

Le moderne ipotesi di abiogenesi si basano in gran parte sugli stessi principi della teoria di Oparin-Haldane e dell’esperimento di Miller-Urey. Ci sono, tuttavia, sottili differenze tra i vari modelli che sono stati presentati per spiegare la progressione dalla molecola abiogena all’organismo vivente, e le spiegazioni differiscono sul fatto che le molecole organiche complesse siano diventate prima entità autoreplicanti prive di funzioni metaboliche o siano diventate prima protocellule metabolizzanti che poi hanno sviluppato la capacità di autoreplicarsi.

Anche l’habitat dell’abiogenesi è stato discusso. Mentre alcune prove suggeriscono che la vita può aver avuto origine dalla non vita nelle bocche idrotermali sul fondo dell’oceano, è possibile che l’abiogenesi sia avvenuta altrove, come nelle profondità sotto la superficie terrestre, dove le protocellule appena nate potrebbero aver sussistito con metano o idrogeno, o anche sulle rive degli oceani, dove i proteinoidi potrebbero essere emersi dalla reazione degli aminoacidi con il calore e poi essere entrati nell’acqua come goccioline proteiche simili a cellule.

Alcuni scienziati hanno proposto che l’abiogenesi sia avvenuta più volte. In un esempio di questo scenario ipotetico, sono sorti diversi tipi di vita, ciascuno con architetture biochimiche distinte che riflettono la natura dei materiali abiogeni da cui si sono sviluppati. Alla fine, però, la vita basata sui fosfati (la vita “standard”, che ha un’architettura biochimica che richiede fosforo) ottenne un vantaggio evolutivo su tutta la vita non basata sui fosfati (la vita “non standard”) e divenne così il tipo di vita più diffuso sulla Terra. Questa nozione ha portato gli scienziati a dedurre l’esistenza di una biosfera ombra, un sistema di supporto alla vita costituito da microrganismi di struttura biochimica unica o insolita che potrebbe essere esistito una volta, o forse esiste ancora, sulla Terra.

Come dimostrato dall’esperimento Miller-Urey, le molecole organiche possono formarsi da materiali abiogeni sotto i vincoli dell’atmosfera prebiotica della Terra. Dagli anni ’50, i ricercatori hanno scoperto che gli aminoacidi possono formare spontaneamente i peptidi (piccole proteine) e che gli intermedi chiave nella sintesi dei nucleotidi di RNA (composti contenenti azoto legati a gruppi di zucchero e fosfato) possono formarsi da materiali di partenza prebiotici. Quest’ultima prova può supportare l’ipotesi del mondo RNA, l’idea che sulla Terra primordiale esistesse un’abbondanza di vita RNA prodotta attraverso reazioni chimiche prebiotiche. Infatti, oltre a trasportare e tradurre l’informazione genetica, l’RNA è un catalizzatore, una molecola che aumenta il tasso di una reazione senza essere consumata, il che significa che un singolo catalizzatore di RNA avrebbe potuto produrre più forme di vita, il che sarebbe stato vantaggioso durante l’ascesa della vita sulla Terra. L’ipotesi del mondo RNA è una delle principali concezioni di abiogenesi basate sull’auto-replicazione.

Alcuni modelli moderni di abiogenesi basati sul metabolismo incorporano i coacervati contenenti enzimi di Oparin, ma suggeriscono una progressione costante da molecole organiche semplici a coacervati, in particolare protobionti, aggregati di molecole organiche che mostrano alcune caratteristiche della vita. I protobionti presumibilmente hanno poi dato origine ai procarioti, organismi unicellulari privi di un nucleo distinto e di altri organelli a causa dell’assenza di membrane interne, ma capaci di metabolismo e auto-replicazione e suscettibili di selezione naturale. Esempi di procarioti primitivi che si trovano ancora oggi sulla Terra sono gli archei, che spesso abitano ambienti estremi con condizioni simili a quelle che potevano esistere miliardi di anni fa, e i cianobatteri (alghe blu-verdi), che fioriscono anche in ambienti inospitali e sono di particolare interesse per capire l’origine della vita, date le loro capacità fotosintetiche. Le stromatoliti, depositi formati dalla crescita di alghe blu-verdi, sono i fossili più antichi del mondo, risalenti a 3,5 miliardi di anni fa.

Sono rimaste molte domande senza risposta sull’abiogenesi. Gli esperimenti devono ancora dimostrare la completa transizione di materiali inorganici a strutture come protobionti e protocellule e, nel caso del mondo RNA proposto, devono ancora conciliare importanti differenze nei meccanismi di sintesi delle basi puriniche e pirimidiniche necessarie per formare nucleotidi RNA completi. Inoltre, alcuni scienziati sostengono che l’abiogenesi non era necessaria, suggerendo invece che la vita è stata introdotta sulla Terra attraverso la collisione con un oggetto extraterrestre che ospitava organismi viventi, come un meteorite che portava organismi unicellulari; l’ipotetica migrazione della vita sulla Terra è nota come panspermia.

La ricerca sull’abiogenesi ha beneficiato significativamente dell’astrobiologia, il campo di studi che riguarda la ricerca della vita extraterrestre (la vita oltre la Terra) e la comprensione delle condizioni necessarie alla formazione della vita. Le indagini astrobiologiche della luna Titano, per esempio, che ha un’atmosfera priva di ossigeno libero, hanno rivelato che vi sono presenti molecole organiche complesse, offrendo agli scienziati uno sguardo sulla formazione di materiali biologici in un habitat prebiotico simile a quello della Terra primitiva.

Kara Rogers