Prima della vita biologica, ai primordi c’era “la vita geologica”

Niente meteoriti, la vita sulla Terra potrebbe aver avuto inizio altrove [VIDEO]

Nasa e università di Leeds simulano gli albori degli organismi viventi, anche su altri mondi

[14 marzo 2014]

I ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio per simulare i processi energetici che possono aver portato alla nascita di metabolismo cellulare sulla Terra, una funzione biologica fondamentale per tutti gli organismi che hanno vita.

La ricerca (The Fuel Cell Model of Abiogenesis: A New Approach to Origin-of-Life Simulations) pubblicata da un team di ricercatori statunitensi e dell’università britannica di Leeds su Astrobiology, interessa molto la Nasa perché potrebbe aiutare gli scienziati a capire se sia possibile che la vita sia emersa in ambienti simili su altri pianeti.

Uno degli autori dello studio, Terry Kee, della School of Chemistry dell’università di Leeds, spiega: «Quello che stiamo cercando di fare è colmare il divario tra i processi geologici della Terra primordiale e l’emergere della vita biologica su questo pianeta».

Secondo altri scienziati gli organismi viventi potrebbero essere stati trasportati sulla Terra da meteoriti. Lo studio invece sostiene la teoria che la vita sia comparsa sulla Terra in luoghi estremi come sorgenti idrotermali che si aprono sul fondo dell’oceano, formando materia inanimata come i composti chimici presenti nei gas e nei minerali. Kee spiega: «Prima della vita biologica, si potrebbe dire che sulla Terra primordiale ci fosse “la vita geologica”. Può sembrare insolito di considerare la geologia, che comprende  rocce e minerali inanimati, come fosse viva. Ma che cosa è la vita? Molte persone non sono riuscite a trovare una risposta soddisfacente a questa domanda. Quindi ciò che abbiamo fatto è  guardare a ciò che fa la vita, e tutte le forme di vita utilizzano gli stessi processi chimici che avvengono in una cella a combustibile per produrre la loro energia».

Le celle a combustibile delle auto producono energia elettrica facendo reagire combustibili e ossidanti. Questo è un esempio di “redox reaction”, quando una molecola perde elettroni (si ossida) e una molecola  guadagna elettroni (si riduce). Analogamente, la fotosintesi consiste nel  produrre energia elettrica dalla riduzione di anidride carbonica in zuccheri e dall’ossidazione dell’acqua in ossigeno molecolare. E la respirazione nelle cellule nel corpo umano è l’ossidazione degli zuccheri in anidride carbonica e la riduzione di ossigeno in acqua, con l’energia elettrica che viene prodotta nella reazione.

I camini idrotermali sono geyser caldissimi che eruttano sul fondo del mare e sono stati spesso considerati siti importanti per gli studi sulla nascita ed evoluzione della vita. Infatti ospitano organismi “estremofili”, forme di vita che prosperano nonostante un ambiente proibitivo per tutte le altre specie viventi. Gli scienziati americani e britannici sono convinti che alcuni ambienti geologici, come camini idrotermali sottomarini, possono essere considerati “celle a combustibile ambientali”, dato che l’energia elettrica può essere prodotta da “redox reaction” dai  carburanti idrotermali e dagli ossidanti nell’acqua di mare, come l’ossigeno. Infatti, nel 213 un team di ricercatori giapponesi ha pubblicato su Angewandte Chemie lo studio  “Generation of Electricity and Illumination by an Environmental Fuel Cell in Deep-Sea Hydrothermal Vents”  nel quale evidenziano che «L’analisi elettrochimica di fluidi idrotermali e dell’ambiente dell’acqua marina  con celle a combustibile installate in camini idrotermali profondi, ha fornito le prove della possibilità di generare energia elettrica nel mare profondo Anche l’illuminazione di diodi emettitori di luce nell’ambiente buio ha confermato questa prospettiva».

Nel nuovo studio, il team anglo-statunitense illustra un “proof of concept” per il loro modello ai celle a combustibile dell’emergere della comparsa del metabolismo cellulare sulla Terra.

Nell’Energy Leeds Renewable dell’università di Leeds e nel Jet Propulsion Laboratory della Nasa (Ipl), il team ha sostituito i tradizionali catalizzatori al platino con celle a combustibile e gli esperimenti elettrici con quelli composti di minerali geologici.

La principale autrice dello studio, Laura Barge del tean m “Ice Worlds” Jpl California del Nasa Astrobiology Institute,  evidenzia che «alcuni minerali possoano aver determinato redox reaction geologiche, portando più tardi ad un metabolismo biologico. Siamo particolarmente interessati ai minerali elettricamente conduttivi contenenti ferro e nichel che sarebbe stati comuni sulla Terra primordiale. Ferro e nichel sono molto meno reattivi di platino. Tuttavia, un piccolo ma significativo output energetico  ha dimostrato con successo che questi metalli possono generare elettricità nella cella a combustibile e quindi  aver agito anche come catalizzatori nella Terra primordiale per le redox reactions all’interno delle bocche idrotermali».

Per ora, come le reazioni chimiche geologiche abbiano portato le rocce ed i minerali inanimati a realizzare metabolismi biologici è ancora un mistero.  Ma con un modello di laboratorio per la simulazione di questi processi, gli scienziati anglo-americani  hanno fatto un importante passo avanti nel comprendere l’origine della vita sul nostro pianeta e per capire se un processo simile potrebbe verificarsi anche in altri mondo geologicamente attivi.

La Barge infatti conclude: «Questi esperimenti simulano l’energia elettrica prodotta nei sistemi geologici, in modo che possiamo anche usare questo per simulare altri ambienti planetari con acqua liquida, come la luna Europa di Giove o  Marte all’inizio. Con queste tecniche si potrebbe effettivamente verificare se un dato sistema idrotermale potrebbe produrre abbastanza energia da far  iniziare la vita, o addirittura, fornire habitat energetici dove potrebbe ancora esistere la vita e che potrebbero essere rilevati da missioni future».

Videogallery

  • The origins of life on Earth