L’origine delle prime molecole biologiche svelata da una simulazione del Cnr

Uno studio italiano, ceco e francese fa luce sulla formazione dello zucchero che compone l’RNA

[5 aprile 2018]

Uno dei tasselli cruciali nel puzzle dell’origine della vita è rappresentato dalla comparsa delle prime molecole biologiche sulla Terra come l’RNA, l’acido ribonucleico e un team di ricercatori  dell’Istituto per i processi chimico-fisici (Ipcf) del Cnr di Messina, in collaborazione con l’Accademia delle scienze della Repubblica Ceca di Brno e della Sorbonne Universités, Université Pierre et Marie Curie Paris  hanno «riprodotto, mediante avanzate tecniche numeriche, il processo chimico che potrebbe aver determinato la sintesi primordiale dell’eritrosio, precursore del ribosio, lo zucchero che compone l’RNA, facendo così luce sull’origine delle prime molecole biologiche e quindi sull’inizio della vita sulla Terra».

I risultati di questa importante ricerca sono stati sono stati pubblicati su Chemical Communications della Royal Society of Chemistry nello studio  ‘Synthesis of (D)-erythrose from glycolaldehyde aqueous solutions under electric field” e all’Ipcf-Cnr di Messina spiegano che quel che hanno descritto è «Un processo chimico che da molecole semplici e presenti in enorme abbondanza nell’Universo, come l’acqua e la glicolaldeide, potrebbe aver portato alla sintesi primordiale dell’eritrosio, precursore diretto del ribosio, lo zucchero che compone l’RNA».

Uno degli autori dello studio, Franz Saija, ricercatore Ipcf-Cnr, sottolinea che «Nello studio dimostriamo per la prima volta che determinate condizioni prebiotiche, tipiche delle cosiddette ‘pozze primordiali’ in cui erano presenti le molecole inorganiche più semplici, sono in grado di favorire la formazione non solo degli aminoacidi, i mattoni fondamentali delle proteine, ma anche di alcuni zuccheri semplici come l’eritrosio, precursore delle molecole che compongono l’ossatura dell’RNA. La sintesi degli zuccheri a partire da molecole più semplici, che possono essere state trasportate sul nostro pianeta da meteoriti in epoche primordiali, rappresenta una grossa sfida per gli scienziati che si occupano di chimica prebiotica. La formazione dei primi legami carbonio-carbonio da molecole molto semplici come la formaldeide non può avvenire senza la presenza di un agente esterno capace di catalizzare la reazione: la presenza di tali catalizzatori in ambienti prebiotici, tuttavia, è ancora un mistero».

Già nel 2014, lo stesso team di ricerca aveva  pubblicato su Pnas uno studio nel quale, utilizzando  l’approccio computazionale alla chimica prebiotica ,  era riuscito a simulare il famoso esperimento di Miller, cioè la formazione di aminoacidi dalle molecole inorganiche contenute nel ‘brodo primordiale’ sottoposte a intensi campi elettrici. Il principale autore del nuovo studio, Giuseppe Cassone dell’Institute of Biophysics, Czech Academy of Sciences, conclude: «Nel nostro esperimento, facendo uso di metodi avanzati di simulazione numerica al super-computer, una soluzione acquosa di glicolaldeide è stata sottoposta a campi elettrici dell’ordine di grandezza dei milioni di volt su centimetro, capaci di catalizzare quella reazione che in chimica viene chiamata formose reaction e che porta alla formazione di zuccheri a partire dalla formaldeide. Oggi l’approccio computazionale alla chimica prebiotica è di fondamentale rilevanza perché permette di analizzare in modo molto specifico i meccanismi molecolari delle reazioni chimiche alla base dei processi che hanno portato alla formazione delle molecole della vita».