L’origine della vita sulla Terra è un insieme di paradossi. Affinché la vita abbia avuto inizio, deve esserci stata una molecola genetica – qualcosa come il DNA o l’RNA – in grado di trasmettere i progetti per la fabbricazione delle proteine, le molecole che rappresentano il cavallo di battaglia della vita. Ma le cellule moderne non possono copiare il DNA e l’RNA senza l’aiuto delle proteine stesse. Per rendere le cose più fastidiose, nessuna di queste molecole può fare il proprio lavoro senza i lipidi grassi, che forniscono le membrane di cui le cellule hanno bisogno per mantenere il loro contenuto all’interno. E in un’altra complicazione dell’uovo e della gallina, gli enzimi basati sulle proteine (codificati da molecole genetiche) sono necessari per sintetizzare i lipidi.
Ora, i ricercatori dicono che potrebbero aver risolto questi paradossi. I chimici riferiscono oggi che un paio di composti semplici, che sarebbero stati abbondanti sulla Terra primitiva, possono dare origine a una rete di reazioni semplici che producono le tre principali classi di biomolecole – acidi nucleici, aminoacidi e lipidi – necessarie per la prima forma di vita per ottenere il suo inizio. Anche se il nuovo lavoro non dimostra che questo è il modo in cui la vita è iniziata, può eventualmente aiutare a spiegare uno dei misteri più profondi della scienza moderna.
“Questo è un documento molto importante”, dice Jack Szostak, un biologo molecolare e ricercatore sull’origine della vita al Massachusetts General Hospital di Boston, che non era affiliato con la ricerca attuale. “Propone per la prima volta uno scenario in cui quasi tutti gli elementi costitutivi essenziali per la vita potrebbero essere assemblati in un ambiente geologico.”
Gli scienziati hanno a lungo propagandato i loro scenari preferiti per quale serie di biomolecole si sono formati per primi. I sostenitori del “mondo RNA”, per esempio, suggeriscono che l’RNA potrebbe essere stato il pioniere; non solo è in grado di trasportare informazioni genetiche, ma può anche servire come catalizzatore chimico simile alle proteine, accelerando alcune reazioni. I sostenitori del primo metabolismo, nel frattempo, hanno sostenuto che semplici catalizzatori metallici, al contrario degli enzimi avanzati basati sulle proteine, potrebbero aver creato un brodo di blocchi organici che potrebbero aver dato origine alle altre biomolecole.
L’ipotesi del mondo RNA ha ricevuto una grande spinta nel 2009. I chimici guidati da John Sutherland all’Università di Cambridge nel Regno Unito hanno riferito di aver scoperto che composti precursori relativamente semplici chiamati acetilene e formaldeide potrebbero subire una sequenza di reazioni per produrre due dei quattro nucleotidi dell’RNA, mostrando un percorso plausibile per come l’RNA potrebbe essersi formato da solo – senza la necessità di enzimi – nel brodo primordiale. I critici, però, hanno sottolineato che l’acetilene e la formaldeide sono ancora molecole piuttosto complesse. Per il loro studio attuale, Sutherland e i suoi colleghi hanno deciso di lavorare a ritroso da queste sostanze chimiche per vedere se potevano trovare un percorso per l’RNA da materiali di partenza ancora più semplici. Ci sono riusciti. Nell’attuale numero di Nature Chemistry, il team di Sutherland riferisce di aver creato precursori dell’acido nucleico partendo solo da acido cianidrico (HCN), solfuro di idrogeno (H2S) e luce ultravioletta (UV). Inoltre, dice Sutherland, le condizioni che producono i precursori dell’acido nucleico creano anche i materiali di partenza necessari per fare aminoacidi e lipidi naturali. Questo suggerisce che una singola serie di reazioni potrebbe aver dato origine alla maggior parte dei mattoni della vita simultaneamente.
Il team di Sutherland sostiene che la prima Terra era un ambiente favorevole per queste reazioni. L’HCN è abbondante nelle comete, che sono piovute costantemente per quasi le prime centinaia di milioni di anni della storia della Terra. Gli impatti avrebbero anche prodotto abbastanza energia per sintetizzare l’HCN da idrogeno, carbonio e azoto. Allo stesso modo, dice Sutherland, si pensa che l’H2S fosse comune sulla Terra primitiva, così come la radiazione UV che potrebbe guidare le reazioni e i minerali contenenti metalli che potrebbero averli catalizzati.
Detto questo, Sutherland avverte che le reazioni che avrebbero fatto ciascuno dei gruppi di elementi sono abbastanza diverse l’una dall’altra – richiedendo diversi catalizzatori metallici, per esempio – che probabilmente non si sarebbero verificate tutte nello stesso luogo. Piuttosto, dice, leggere variazioni nella chimica e nell’energia potrebbero aver favorito la creazione di una serie di blocchi di costruzione rispetto ad un’altra, come gli aminoacidi o i lipidi, in luoghi diversi. “L’acqua piovana avrebbe poi lavato questi composti in una piscina comune”, dice Dave Deamer, un ricercatore sull’origine della vita presso l’Università della California, Santa Cruz, che non era affiliato alla ricerca.
La vita potrebbe essersi accesa in quella piscina comune? Questo dettaglio è quasi certamente perso per sempre nella storia. Ma l’idea e la “chimica plausibile” dietro di essa merita un’attenta riflessione, dice Deamer. Szostak è d’accordo. “Questo scenario generale solleva molte domande”, dice, “e sono sicuro che sarà discusso per qualche tempo a venire”.