Gli scienziati rivelano come potrebbero essersi formate le prime cellule sulla Terra
Gli scienziati dello Scripps Research Institute hanno recentemente rivelato un’interessante teoria sull’origine delle prime cellule, o protocellule, sulla Terra. Credono che circa 4 miliardi di anni fa la Terra abbia iniziato a creare un ambiente favorevole alla vita .
Le protocellule: precursori delle cellule
Una domanda frequente tra gli esperti sull’origine della vita è se la chimica della Terra primordiale fosse simile a quella necessaria per la vita oggi. Studi precedenti suggerivano che le protocellule, che sono aggregati sferici di grasso, fossero i precursori delle cellule in questo primo periodo della vita. Tuttavia, l’esatto processo attraverso il quale le protocellule sono emerse e si sono evolute per dare origine alla vita sulla Terra era sconosciuto.
Strutture vescicolari all’interno di una formazione simile a protocellule. Fonte: Ricerca dello Scripps Institute.
Il percorso praticabile per la formazione delle protocellule
Il team di ricerca di Scripps ha identificato un percorso praticabile che spiega come le protocellule potrebbero essersi formate e evolute chimicamente per supportare diverse funzioni. Secondo uno studio pubblicato il 29 febbraio 2024 sulla rivista Chem, un processo chimico noto come fosforilazione, che comporta l’aggiunta di gruppi fosfato alle molecole, potrebbe essersi verificato prima di quanto si pensasse. Ciò avrebbe prodotto protocellule a doppia catena più complesse, in grado di effettuare reazioni chimiche e dividersi, con funzionalità diverse.
Il ruolo dei fosfati nell’origine della vita
Ramanarayanan Krishnamurthy, Ph.D., professore presso il Dipartimento di Chimica della Scripps Research e co-autore senior dello studio, insieme al suo team, ha esplorato l’idea che i fosfati, che sono essenziali in quasi tutte le reazioni chimiche nel corpo, potrebbero essere stati incorporati in strutture simili a cellule prima di quanto si credesse in precedenza. Questa scoperta contribuisce alla nostra comprensione degli ambienti chimici della Terra primordiale e aiuta a spiegare le origini e la prima evoluzione della vita.
L’esperimento: acidi grassi, glicerolo e fosfati
Krishnamurthy, che guida anche un’iniziativa della NASA sull’origine della vita, ha lavorato con Ashok Deniz, Ph.D., biofisico della materia soffice presso lo stesso istituto, per studiare il possibile ruolo dei fosfati nella formazione delle protocellule. Hanno sperimentato acidi grassi e glicerolo, che avrebbero potuto esistere sulla Terra primordiale, per creare miscele chimiche che assomigliano a vescicole, strutture sferiche simili alle protocellule. Le miscele sono state sottoposte a cicli di raffreddamento e riscaldamento, oltre ad agitazione, per facilitare le reazioni chimiche.
Osservazioni e risultati
Utilizzando coloranti fluorescenti, il team è stato in grado di osservare la formazione di vescicole. Hanno inoltre testato diversi pH e rapporti dei componenti, nonché l’impatto degli ioni metallici e della temperatura sulla stabilità delle vescicole. I risultati hanno indicato che gli acidi grassi e il glicerolo potrebbero aver subito fosforilazione, formando una struttura a doppia catena più stabile. È interessante notare che ciò potrebbe aver portato alla formazione di vescicole con diverse tolleranze agli ioni metallici, alle temperature e al pH, un passo fondamentale nella diversificazione evolutiva.
Conclusioni e prospettive future
Sunil Pulletikurti, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Krishnamurthy e primo autore dello studio, ha osservato che le vescicole erano in grado di passare da un ambiente di acidi grassi a un ambiente di fosfolipidi, suggerendo che condizioni chimiche simili avrebbero potuto esistere sulla Terra 4 miliardi di anni fa. Deniz ha espresso entusiasmo per la scoperta di questo percorso plausibile per l’emergere dei fosfolipidi, sottolineando l’importanza di comprendere le sostanze chimiche iniziali che hanno reso possibile la vita sulla Terra. Inoltre ha menzionato il ruolo fondamentale della fisica in questo processo evolutivo. Il team prevede di studiare il comportamento delle vescicole in condizioni più complesse e realistiche, per comprendere meglio come potrebbero essersi evolute per dare origine alla vita sulla Terra.
I risultati, pubblicati online il 29 febbraio 2024 sulla rivista Chem
Redazione