Vita

9.1

L’ipotesi dell’origine extraterrestre

Alcuni scienziati ritengono che le prime molecole organiche che compongono i viventi fossero proteine di provenienza extraterrestre. Il meteorite caduto nel 1969 ad Allende, Messico, in cui furono ritrovati numerosi amminoacidi, sembrò costituire una prova a favore di questa teoria (detta panspermia); in realtà, in seguito si verificò che tali molecole organiche sono differenti rispetto a quelle che formano le proteine terrestri; il ritrovamento in un meteorite proveniente da Marte caduto nel 1996, di forme simili a fossili di organismi, portò nuova forza ai sostenitori della panspermia. Attualmente, però, gran parte della comunità scientifica è scettica di fronte a questa ipotesi.

9.2

L’ipotesi creazionista

Vi sono alcune correnti di pensiero che ritengono la nascita della vita sulla Terra l’opera di una entità soprannaturale. Questa teoria è detta creazionismo ed esula dall’ambito scientifico, poiché non può essere verificata con i metodi che della scienza sono propri.

9.3

L’ipotesi dell’evoluzione prebiotica

L’ipotesi più condivisa dagli studiosi è quella della cosiddetta evoluzione prebiotica. Essa prevede la formazione di molecole organiche complesse a partire da molecole semplici: primo passo sarebbe stata l’interazione tra queste molecole, che avrebbe portato alla nascita di molecole come proteine e acidi nucleici; seconda fase sarebbe stata l’acquisizione della capacità di auto-replicarsi delle molecole organiche; infine, fase decisiva sarebbe stata la nascita di una compartimentazione, cioè di una distinzione fra ambiente interno cellulare e ambiente esterno.

Il primo fautore di questa teoria fu il biologo Aleksandr Oparin, nel 1922; in seguito, negli anni Cinquanta, il biochimico statunitense Stanley Miller, coadiuvato dal chimico statunitense Harold Clayton Urey, dimostrò che, in condizioni di laboratorio analoghe a quelle che si ritiene esistessero sulla Terra ancestrale, era possibile ottenere composti organici (amminoacidi) a partire da molecole inorganiche molto semplici come il metano. Molecole di natura lipidica a carattere idrofobo, cioè con poca affinità per l’acqua, avrebbero formato spontaneamente agglomerati, le “micelle”, che avrebbero potuto costituire primordiali strutture membranose.

9.4

Le microsfere di Fox

Nel 1958 il chimico statunitense Sidney Fox osservò che, riscaldando per tre ore una miscela dei venti amminoacidi conosciuti, in assenza di acqua, si formavano spontaneamente aggregati che il ricercatore chiamò “proteinoidi”; tali formazioni non si presentavano in modo disordinato ma, al contrario, avevano una struttura ordinata e somigliante a quella delle proteine prodotte dagli esseri viventi,come se gli amminoacidi fossero essi stessi portatori delle istruzioni necessari al loro assemblaggio.

I proteinoidi sembravano avere una debole capacità catalitica: per esempio, riuscivano a catalizzare la scissione dell’ATP in ADP. Dopo essere stati raffreddati e posti in acqua, formavano “microsfere” o “protocellule”. Fox le considerò possibili cellule primitive poiché manifestavano proprietà semipermeabili (come le membrane plasmatiche) e mantenevano dimensioni costanti (1-2 µm); osservò che tendevano a riunirsi a coppie.

Molti studiosi in seguito si sono ricondotti agli esperimenti di Fox, mettendo in dubbio la teoria del brodo ancestrale di Miller, che richiedeva temperature abbastanza basse (per evitare la degradazione delle molecole organiche appena formatesi) e un incontro casuale e secondo l’orientamento “corretto” delle molecole inorganiche troppo improbabile in un ambiente liquido così diluito.

9.5

RNA: la prima molecola biologica?

Nel 1982 il biochimico statunitense Thomas Cech scoprì che anche un acido nucleico, l’RNA, è in grado di funzionare come un enzima, cioè di catalizzare reazioni chimiche: fino a quel momento si riteneva che le sole molecole dotate di questa capacità fossero le proteine. In seguito, sono stati identificate numerose di queste molecole ad azione enzimatica, chiamate ribozimi, che nella maggior parte dei casi compiono operazioni di “taglio” e “riunificazione” su altre molecole di RNA, ma possono anche intervenire, per esempio, sulla formazione di un legami chimici tra due amminoacidi.

Le ricerche di Cech, contemporanee a quelle del chimico canadese Sidney Altman, rappresentarono una svolta nello studio delle basi molecolari della vita. Il flusso delle informazioni necessarie alla costruzione della cellula va dal DNA (che contiene le “istruzioni”) alle proteine (gli “enzimi” capaci di fare avvenire le reazioni chimiche): tuttavia, anche la sintesi dello stesso DNA richiede enzimi. Perciò, la scoperta di Cech e Altman sembrava rispondere al quesito, apparentemente irrisolvibile, che ricordava il proverbiale “è nato prima l’uovo o la gallina?”: la molecola di RNA, capace di veicolare l’informazione genetica e di agire come enzima, sembrava sciogliere il dubbio e porsi come possibile prima biomolecola.

Le prime cellule potrebbero avere avuto un patrimonio genetico non di DNA (come tutte le cellule dei viventi che conosciamo oggi) bensì di RNA: ciò sembra supportato anche dal fatto che nel processo di sintesi del DNA sono necessari alcuni segmenti di RNA, dal fatto che l’RNA e non il DNA intervenga nella sintesi delle proteine e dal fatto che un particolare enzima (la trascrittasi inversa), può comunque determinare la sintesi di una molecola di DNA sullo “stampo” di una molecola di RNA.