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Oct 06, 2023

Possiamo ricreare la scintilla della vita sulla Terra?

Circa 4,5 miliardi di anni fa, il pianeta Terra appena formato era privo di animali, piante e batteri. Eppure, solo poche centinaia di milioni di anni dopo, emersero le prime forme di vita primitive. Come esattamente

Circa 4,5 miliardi di anni fa, il pianeta Terra appena formato era privo di animali, piante e batteri. Eppure, solo poche centinaia di milioni di anni dopo, emersero le prime forme di vita primitive. Come esattamente ciò sia accaduto è uno dei più grandi misteri della scienza, ma potremmo essere più vicini che mai a scoprire cosa lo ha scatenato. E ora i ricercatori stanno facendo passi da gigante nel ricreare il processo in laboratorio.

Quando il pianeta si formò per la prima volta, le condizioni sulla Terra erano troppo inospitali per la vita; violente eruzioni vulcaniche rilasciarono idrogeno solforato nell'atmosfera, c'era poco ossigeno e il pianeta dovette affrontare frequenti bombardamenti da parte di asteroidi.

Eppure sappiamo che appena 200 milioni di anni dopo, la Terra era un luogo molto più accogliente. I reperti fossili mostrano che il mondo era pieno di semplici organismi unicellulari risalenti a circa 3,7 miliardi di anni fa. Allora come si sono sviluppate queste prime forme di vita?

C'è consenso sul fatto che affinché la vita esista siano necessari composti organici contenenti carbonio come il metano, accoppiati con acqua e una fonte di energia. Questa scintilla darebbe il via alle reazioni chimiche necessarie per creare molecole più complesse, come gli amminoacidi – gli elementi costitutivi delle proteine, e l’RNA – un acido nucleico presente in tutte le cellule viventi con somiglianze strutturali con il DNA. Ma cosa ha fornito la scintilla e potremmo ricrearla?

Tempeste di fulmini

Un’idea è che le intense radiazioni ultraviolette e i fulmini presenti sulla Terra primordiale potrebbero aver fornito l’energia necessaria per la formazione di amminoacidi e, successivamente, di molecole come DNA e RNA negli oceani.

Il sostegno a questa teoria arrivò nel 1952, quando Stanley Miller, studente laureato dell'Università di Chicago, collaborò con Harold Urey, premio Nobel per la chimica, per cercare di ricreare le condizioni atmosferiche della Terra primordiale. Hanno iniettato ammoniaca, metano e vapore acqueo in un contenitore di vetro chiuso, quindi hanno fatto passare una scintilla elettrica attraverso il bicchiere per simulare un fulmine. Sorprendentemente, gli amminoacidi si sono formati spontaneamente. Tuttavia, ricerche successive hanno dimostrato che era improbabile che le condizioni atmosferiche modellate da Miller e Urey esistessero sulla Terra in quel momento. Un altro problema è che per quattro miliardi di anni il pianeta è stato in gran parte ricoperto di ghiaccio e in tali condizioni i fulmini colpiscono raramente.

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Tuttavia Jeffrey Bada, ex studente di Miller e professore di chimica marina presso la Scripps Institution of Oceanography di San Diego, ritiene che quel fulmine potrebbe essersi formato all'interno delle nuvole di cenere vulcanica. Ci sono buone ragioni per pensare che tali condizioni producano intensi temporali. Nel 2022, il vulcano sottomarino Hunga Tonga-Hunga Haʻapai nell'Oceano Pacifico meridionale ha eruttato e ha emesso una miscela di gas, cenere e vapore acqueo di mare per 33 miglia (52,8 km) nell'atmosfera. Il risultato è stato l’incredibile cifra di 25.508 fulmini in soli cinque minuti.

"C'erano molte piccole isole vulcaniche sulla Terra primordiale", sostiene Bada. "Sospetto che questi vulcani stessero eruttando in modo piuttosto violento, e ce n'erano molti."

I fulmini che colpiscono alcuni gas nelle piscine potrebbero aver creato le giuste condizioni per creare aminoacidi, gli elementi costitutivi delle proteine ​​(Credito: Getty Images)

I vulcani avrebbero emesso gas come monossido di carbonio e idrogeno nell’atmosfera. Secondo Bada, gli intensi fulmini che accompagnavano le eruzioni avrebbero potuto fornire la scintilla per convertire questi gas in amminoacidi.

In uno studio recente, Bada ha lavorato con i colleghi dell’Università di Monaco in Germania per simulare i fulmini vulcanici in apparecchi contenenti monossido di carbonio e gas idrogeno.

"Ho elaborato i risultati nel mio laboratorio e sicuramente abbiamo trovato gli amminoacidi", afferma Bada.

Gli amminoacidi si sarebbero inizialmente formati nell'atmosfera, prima di cadere sui fianchi dei vulcani. Una volta lì, potrebbero essersi riversati in piccoli stagni e laghi, dove la vita avrebbe trovato più facile propagarsi.

Ciò riecheggia le argomentazioni precedenti che la vita non avrebbe potuto iniziare in mare aperto, poiché qualsiasi sostanza chimica a base di carbonio prodotta si allontanerebbe immediatamente e non si avvicinerebbe abbastanza da reagire con altre molecole. Nelle piscine poco profonde, tuttavia, il calore del Sole farebbe evaporare l’acqua, che concentrerebbe insieme sostanze chimiche come l’acido cianidrico, consentendo loro di incontrarsi più frequentemente. I ricercatori hanno ricreato un simile processo in laboratorio, creando con successo i tre principali elementi molecolari della vita – DNA, proteine ​​e lipidi – dal cianuro di idrogeno.