I ricercatori dell’Università di Newcastle hanno compiuto progressi significativi nella comprensione delle origini della vita sulla Terra simulando le condizioni di antiche sorgenti idrotermali. Ciò ha portato alla creazione di molecole organiche chiave, che probabilmente formano le membrane cellulari più antiche. Le loro scoperte, cruciali per comprendere l’evoluzione iniziale della vita, suggeriscono che la vita potrebbe formarsi sotto la superficie delle lune ghiacciate nel nostro sistema solare.
Gli scienziati dell'Università di Newcastle, con il sostegno del Natural Environment Research Council del Regno Unito, hanno approfondito il mistero della comparsa della vita sulla Terra più di 3,5 miliardi di anni fa.
Hanno esplorato la trasformazione di materiali geologici inerti nei primi sistemi viventi. I loro esperimenti prevedevano la combinazione di idrogeno, bicarbonato e magnetite ricca di ferro in condizioni simili a quelle delle sorgenti idrotermali moderate. Questo processo ha prodotto una serie di molecole organiche, inclusi acidi grassi contenenti fino a 18 atomi di carbonio.
Pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla Terra e l'AmbienteLe loro scoperte probabilmente riveleranno come alcune delle molecole chiave necessarie per produrre la vita siano costituite da sostanze chimiche inorganiche, il che è essenziale per comprendere un passaggio chiave nel modo in cui la vita si è formata sulla Terra miliardi di anni fa. I loro risultati potrebbero fornire un’origine plausibile per le molecole organiche che compongono le antiche membrane cellulari, che potrebbero essere state selezionate selettivamente dai primi processi biochimici sulla Terra primitiva.
Gli acidi grassi nelle prime fasi della vita
Gli acidi grassi sono lunghe molecole organiche che contengono regioni che attraggono e respingono l’acqua che formerebbero spontaneamente compartimenti simili a cellule nell’acqua in modo naturale, e sono questi tipi di molecole che potrebbero aver formato le prime membrane cellulari. Tuttavia, nonostante la loro importanza, la fonte di questi acidi grassi nelle prime fasi della vita non è certa. Un’idea è che potrebbero essersi formati nelle sorgenti idrotermali dove l’acqua calda e i fluidi ricchi di idrogeno provenienti dalle sorgenti sottomarine si mescolano con l’acqua di mare contenente anidride carbonica.2.
Il gruppo ha replicato nel loro laboratorio aspetti importanti dell’ambiente chimico trovato nei primi oceani della Terra e la miscelazione dell’acqua calda alcalina proveniente da alcuni tipi di sorgenti idrotermali. Hanno scoperto che quando liquidi caldi ricchi di idrogeno venivano mescolati con acqua ricca di anidride carbonica in presenza di minerali a base di ferro che erano presenti sulla Terra primordiale, venivano creati i tipi di molecole necessarie per formare le membrane cellulari primitive.
L'autore principale, il dottor Graham Purvis, ha condotto lo studio presso l'Università di Newcastle ed è attualmente ricercatore associato presso l'Università di Durham.
Ha detto: “I compartimenti cellulari sono l'elemento centrale nell'origine della vita e sono essenziali per isolare la chimica interna dall'ambiente esterno. Questi compartimenti sono stati determinanti nel promuovere reazioni di sostegno alla vita concentrando sostanze chimiche e facilitando la produzione di energia, e probabilmente servono come pietra angolare”. Nei primi istanti di vita.
I risultati suggeriscono che l’affinità dei fluidi ricchi di idrogeno provenienti da sorgenti idrotermali alcaline con acque ricche di bicarbonato su minerali a base di ferro potrebbe aver fatto precipitare le membrane primitive delle prime cellule all’inizio della vita. Questo processo potrebbe aver generato una varietà di tipi di membrane, alcune delle quali probabilmente servirono da culla alla vita quando ebbe inizio. Inoltre, questo processo di trasformazione potrebbe aver contribuito alla formazione di acidi specifici presenti nella composizione elementare dei meteoriti.
Il ricercatore capo Dr John Tilling, lettore di Biogeochimica presso la Scuola di Scienze Naturali Ambientali, ha aggiunto:
“Crediamo che questa ricerca possa fornire il primo passo su come è nata la vita sul nostro pianeta. La ricerca nel nostro laboratorio sta ora continuando a determinare il secondo passo chiave: come queste molecole organiche che inizialmente erano “attaccate” alle superfici metalliche potrebbero liberarsi e formarsi camere simili a cellule circondate da una membrana sferica”. Le prime possibili “protocellule” che formarono la prima vita cellulare.
È interessante notare che i ricercatori sottolineano anche che le reazioni di formazione delle membrane si verificano ancora oggi negli oceani sotto la superficie delle lune ghiacciate del nostro sistema solare. Ciò aumenta la possibilità di origini di vita alternative su questi mondi lontani.
Riferimento: “Generazione di acidi grassi a catena lunga mediante riduzione del bicarbonato di idrogeno negli antichi condotti idrotermali alcalini” di Graham Purvis, Lydia Schiller, Archie Crosky, Giove Vincent, Corinne Wells, Jake Shreve, Sijo Xavier e John Tilling, 10 gennaio 2024, Comunicazioni sulla Terra e l'Ambiente.
doi: 10.1038/s43247-023-01196-4
Lo studio è stato finanziato dal Natural Environment Research Council.
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