domenica 9 settembre 2012

L'origine della vita sulla Terra: l'ipotesi esobiologica

Nel campo degli studi sull'origine della vita, da un certo punto di vista, esistono essenzialmente due filoni di ricerca, entrambi parte della teoria dell'abiogenesi: uno legato all'origine  della vita da precursori  biologici all'interno del nostro pianeta, e un altro che sposta il problema dell'origine al di fuori del nostro pianeta e ne riporta la causa nell'impatto di qualche meteorite contenente dei precursori biologici. Si chiama  esobiologia.
Recentemente, nell'agosto del 2011, alcuni ricercatori della  Nasa hanno scoperto in alcune meteoriti la presenza di elementi costitutivi del DNA: le basi azotate. Per la verità questi elementi sono stati scoperti fin dal 1960 ma vi era sempre il dubbio che le scoperte si dovessero a contaminazioni con materiale biologico avvenute qui sulla Terra. Ora, questa ricerca dissipa i dubbi e ne stabilisce la provenienza extraterrestre.
Sono state analizzate 12 meteoriti e le sostanze trovate, interessanti dal punto di vista biologico, sono: adenina, guanina (due delle cinque basi azotate presenti nel DNA e nel RNA), ipoxantina e xantina. In due meteoriti sono state trovate anche, per la prima volta, molecole correlate alle basi azotate detti analoghi: purina, 2,6-diaminopurina e 6,8-diaminopurina. 

Per i ricercatori sono proprio questi ultimi analoghi delle basi azotate a dimostrare la sicura  provenienza extraterrestre delle purine di interesse biologico come adenina e guanina, perchè in biologia non vengono mai usati:
 "You would not expect to see these nucleobase analogs if contamination from terrestrial life was the source, because they're not used in biology, aside from one report of 2,6-diaminopurine occurring in a virus (cyanophage S-2L)," said Callahan. "However, if asteroids are behaving like chemical 'factories' cranking out prebiotic material, you would expect them to produce many variants of nucleobases, not just the biological ones, due to the wide variety of ingredients and conditions in each asteroid." [NASA Researchers: DNA Building Blocks Can Be Made in Space]
Inoltre, come spiega Callahan, uno degli autori della ricerca, se le meteoriti si comportano come vere e proprie fabbriche di basi azotate, nella produzione ci si aspetta di trovare  anche analoghi di queste basi, per le diverse condizioni e i diversi ingredienti presenti su ogni meteorite.

Per dissipare ogni ulteriore dubbio i ricercatori hanno anche analizzato un campione di ghiaccio di otto kg proveniente dall'Antartide, luogo nel quale sono stati rinvenute gran parte delle meteoriti. Le basi azotate, insieme a ipoxantina e xantina, sono state trovate in parti per trilione (mille miliardi) mentre nelle meteoriti erano presenti in parecchie parti per miliardo, mentre gli analoghi delle basi azotate non sono stati trovati per niente. La stessa analisi è stata compiuta anche su un campione di suolo australiano, nel quale era stata trovata una delle meteoriti con gli analoghi delle basi azotate. I risultati sono stati sovrapponibili a quelli del campione di ghiaccio antartico: nessuna traccia. 

Infine, i ricercatori sono stati in grado di riprodurre in laboratorio sia le basi azotate che gli analoghi, usando una reazione chimica non biologica contenente cianuro di idrogeno, ammoniaca e acqua:
"In the lab, an identical suite of nucleobases and nucleobase analogs were generated in non-biological chemical reactions containing hydrogen cyanide, ammonia, and water. This provides a plausible mechanism for their synthesis in the asteroid parent bodies, and supports the notion that they are extraterrestrial,"
 fornendo una prova del possibile meccanismo di sintesi su un asteroide, e rinforzando l'ipotesi dell'origine extraterrestre.

E' la prova definitiva dell'origine esobiologica della vita sulla Terra? Ovviamente no, ma è una buona prova che le basi azotate trovate sulle meteoriti sono di origine extraterrestre. Gli autori si spingono ad affermare che le meteoriti, con il loro carico di basi azotate  ma anche di amminoacidi, potrebbero aver agito da kit molecolare, fornendo gli ingredienti necessari all'origine della vita sulla Terra, e non solo:
The presence of extraterrestrial purines in meteorites has far-reaching implications. The first cellular systems on the early Earth were presumably assembled from three components: nucleic acids, proteins, and cell membranes (31). Potential molecular subunits for constructing all of these macromolecular species (e.g., amino acids, amphiphilic compounds, and from this study—a variety of purine nucleobases) have been identified in meteorites and appear to be indigenous. Thus, meteorites may have served as a molecular kit providing essential ingredients for the origin of life on Earth and possibly elsewhere.[Callahan et al. 2011]




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Michael P. Callahan, Karen E. Smith, H. James Cleaves II, Josef Ruzicka, Jennifer C. Stern, Daniel P. Glavin, Christopher H. House, and Jason P. Dworkin, Carbonaceous meteorites contain a wide range of extraterrestrial nucleobases, PNAS 2011 108 (34) 13995-13998; published ahead of print August 11, 2011, doi:10.1073/pnas.1106493108

NASA Researchers: DNA Building Blocks Can Be Made in Space



Artist concept credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith


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