L’eterno dibattito insoluto: l’origine della Vita sulla Terra

Solo poche ore fa in un convegno scientifico di geofisica svoltosi a Firenze è stata presentata l’ipotesi che la vita sulla Terra abbia avuto piuttosto origine su Marte. Molti altri blog hanno ripreso la notizia come oro colato, ma non credo che sia così.

Cristalli di diossido di molibdeno (MoO2, in violetto).

Cristalli di diossido di molibdeno (MoO2, in violetto).

L’interscambio di materiale tra i pianeti del Sistema Solare in sé è, almeno in un senso, ampiamente provato, come i resti di antichi frammenti marziani rinvenuti sulla Terra mostrano 1 .
La teoria ora proposta a Firenze da Steven Benner 2 alla conferenza di geochimica Goldschmidt vuole che le condizioni passate su Marte siano state molto più favorevoli alla vita che sulla Terra, e che da lì, una volta sviluppata, la Vita – o più probabilmente i suoi precursori – sia finita sulla Terra attraverso il medesimo meccanismo meteorico.
La teoria di Benner parte dall’ipotesi che la Vita quale la conosciamo abbia avuto origine da molecole di RNA 3 e che alcuni metalli, il molibdeno 4 5  e il boro, abbiano avuto un ruolo determinante nella stabilizzazione delle prime molecole organiche nella sua forma altamente ossidata.
Diversi esperimenti mostrano infatti che il molibdeno e il boro, in forma di composti altamente ossidati, sono dei catalizzatori cruciali per la formazione delle molecole di RNA [1] [2]. Ad esempio, i catalizzatori a base di boro aiutano a stabilizzare le molecole di zucchero composte da cinque atomi di carbonio mentre i catalizzatori a base di molibdeno riorganizzano questi zuccheri in ribosio. Inoltre, l’abbondanza di acqua nella Terra primordiale avrebbe impedito la formazione delle molecole di RNA 6  e  la sostanziale assenza di ossigeno atmosferico avrebbe impedito la stabilizzazione del boro in borati  7  e dei catalizzatori di molibdeno.

Il meteorite MIL09000 ritrovato in Antartide nel 2010. Si ritiene che abbia circa 700 milioni di anni.  Credit: Johnson Space Center /NASA

Il meteorite MIL09000 ritrovato in Antartide nel 2010. Si ritiene che abbia circa 700 milioni di anni.
Credit: Johnson Space Center /NASA

A sostegno delle idee di Benner sono la scoperta di argille ricche di boro in un meteorite marziano, MIL 090030 [3] [4] e la straordinaria scoperta della ricca presenza di ossigeno nel mantello marziano almeno 3,7 miliardi di anni fa [5].

Un ambiente ricco di ossigeno (il mantello marziano), il boro (nelle argille marziane)  e il molibdeno sono essenziali – secondo Benner – per la nascita e lo sviluppo di molecole di RNA, precursori di ogni altra forma di vita, e il primitivo Marte molto probabilmente lo era.

Per contro – e pare assurdo – le condizioni ambientali terrestri di quando si presume si siano formate le prime forme di vita 2-3,5 miliardi di anni fa, sono molto scarse a causa della dinamicità geologica del pianeta e resti più antichi di 3,8-4 miliardi di anni sono molto difficili da trovare e studiare 8. Per questo non sappiamo esattamente quali siano state le condizioni chimico-fisiche presenti sulla Terra alla fine dell’Adeano [6] [7] e se la Terra era umida quanto oggi o se, più probabilmente, molta acqua e ossigeno erano ancora intrappolati nel mantello superiore. 4 miliardi di anni fa il Sole era un po’ più debole di oggi e solo un massiccio effetto serra prodotto da una atmosfera satura di anidride carbonica e vapore acqueo scaldava il pianeta. Magari le condizioni auspicate per l’ipotesi marziana (molibdeno, boro e ossigeno) erano comunque presenti nel sottosuolo terrestre che offriva condizioni fisiche (temperatura, pressione etc.) piuttosto stabili e al riparo dalla radiazione ultravioletta del Sole che, in assenza di una barriera di ozono, sterilizzava la superficie del pianeta.

Finora le prove di Benner confermano che sul Pianeta Rosso sono esistite in un lontanissimo passato  le condizioni favorevoli allo sviluppo della Vita secondo la teoria del Mondo a RNA. Ma ci sono altre teorie, che mi riservo di spiegare più a fondo in seguito, che in assenza di prove contrarie meritano di essere altrettanto prese in considerazione. In attesa, o in assenza, di prove più concrete sull’origine marziana della Vita terrestre o dei suoi precursori, credo che sia opportuno continuare ad indagare e a supporre – per il momento – che la Vita sulla Terra sia autoctona 9.
Quindi perché scomodare il vulcanismo marziano o un impatto meteorico su Marte che ha scagliato RNA marziano qui dopo un viaggio di un paio di milioni di anni? Per me significa solo spostare lo storico dilemma.


Note:

Note:

  1. L’origine marziana del meteorite AHL84001, più volte menzionato su questo blog, è stata ampiamente dimostrata dalle sue abbondanze isotopiche che sono molto simili a quelle misurate su Marte dalle sonde Viking nel 1976.
  2. Steven Benner dirige l’Istituto Westheimer alla Foundation for Applied Molecular Evolution,  dove si cerca di far convergere discipline tra loro lontanissime come le scienze fisiche, l’informatica, la storia naturale e la scienza planetaria.
  3. RNA-comparedto-DNA_thymineAndUracilCorrectedL’ipotesi del Mondo a RNA propone che molecole autoreplicanti di acido ribonucleico (RNA) furono i precursori della vita attuale, che si basa sull’acido desossiribonucleico (DNA), RNA e proteine ​​. Le molecole di RNA sono in grado di memorizzare informazioni genetiche come il DNA, e catalizzano le reazioni chimiche come un enzima proteico (ribozimi). Per questi motivi l’ipotesi del Mondo a RNA è piuttosto affascinante e, da quando fu proposta nel 1986, ha riscosso tanto interesse.
  4. il molibdeno è il 54esimo elemento più abbondante della crosta terrestre e il 25esimo elemento più abbondante negli oceani, con una media di 10 parti per miliardo.  Il ruolo più importante del molibdeno negli organismi viventi è nella fissazione dell’azoto atmosferico in alcuni batteri, l’enzima nitrogenasi (va precisato che alcuni batteri, in mancanza di molibdeno, sono in grado di sintetizzare una nitrogenasi alternativa contenente vanadio o solo ferro). Il molibdeno è coinvolto nei processi di azotofissazione e di riduzione dei nitrati. Negli animali e nell’uomo sono stati identificati tre enzimi che hanno assoluto bisogno di molibdeno per funzionare correttamente.
    Come molti altri metalli di transizione, anche il molibdeno possiede una particolare configurazione elettronica che gli consente di scambiare gli elettroni degli orbitali più esterni e di legarsi ad altri atomi (ex. l’ossigeno). Nel suo più alto stato di ossidazione il molibdeno dà origine a molibdato (MoO4) che a sua volta è la base per la costruzione di un particolare tipo di ioni molecolari (di solito anioni) chiamati poliossometallati, aventi una struttura tridimensionale.
  5. Nel 2008, uno studio affermò che una carenza di molibdeno nei primi oceani della Terra fu un fattore limitante per quasi due miliardi di anni per l’ulteriore evoluzione della vita degli eucarioti (che comprende tutte le piante e gli animali).
    La scarsità di molibdeno rilevata negli scisti neri (una roccia sedimentaria oceanica) fa supporre una relativa mancanza di ossigeno negli oceani primordiali. La maggior parte dei composti del molibdeno hanno una bassa solubilità in acqua, mentre il molibdato di litio MoO4 2 – è solubile in acqua. Una volta che l’ossigeno molecolare iniziò a disciogliersi negli oceani, favorì la conversione dei minerali di molibdeno in molibdati, rendendo disponibile l’elemento chimico ai batteri fissatori di azoto (procarioti). In questo modo finalmente furono disponibili grandi quantità di composti azotati necessari allo sviluppo definitivo degli eucarioti.
  6. Il motivo dell’estrema instabilità delle molecole di RNA risiede nel loro gruppo carbonilico: un atomo di carbonio con un doppio legame a un atomo di ossigeno è estremamente reattivo e tende a decomporsi.
  7. I borati sono composti di boro e ossigeno (ossoanioni). In pratica sono ioni molecolari composti da atomi di ossigeno legati ad un atomo detto centrale, in questo caso il boro.
  8. Le rocce terrestri più antiche sono state trovate in Canada, la greenstone belt di Nuvvuagittuq è una distesa di roccia nativa (cratone) esposta al largo della Baia di Hudson, nel Quebec settentrionale.
  9. Credo che comunque a Steven Benner vada riconosciuto il merito di aver infranto il tabù dell’idea che la vita – o i suoi precursori – sia in grado di sopravvivere nello spazio e muoversi nell’universo, la Panspermia.

Riferimenti:

  1. R.J.P. Williams, and J.J.R. Fraústo da Silva, "The involvement of molybdenum in life.", Biochemical and biophysical research communications, 2002. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11906160
  2. E.S. Grew, J.L. Bada, and R.M. Hazen, "Borate minerals and origin of the RNA world.", Origins of life and evolution of the biosphere : the journal of the International Society for the Study of the Origin of Life, 2011. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21221809
  3. J.D. Stephenson, L.J. Hallis, K. Nagashima, and S.J. Freeland, "Boron Enrichment in Martian Clay", PLoS ONE, vol. 8, pp. e64624, 2013. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0064624
  4. A. UDRY, H.Y. McSWEEN Jr, P. LECUMBERRI-SANCHEZ, and R.J. BODNAR, "Paired nakhlites MIL 090030, 090032, 090136, and 03346: Insights into the Miller Range parent meteorite", Meteoritics & Planetary Science, vol. 47, pp. 1575-1589, 2012. http://dx.doi.org/10.1111/j.1945-5100.2012.01420.x
  5. J. Tuff, J. Wade, and B.J. Wood, "Volcanism on Mars controlled by early oxidation of the upper mantle", Nature, vol. 498, pp. 342-345, 2013. http://dx.doi.org/10.1038/nature12225
  6. D. Trail, E.B. Watson, and N.D. Tailby, "The oxidation state of Hadean magmas and implications for early Earth’s atmosphere", Nature, vol. 480, pp. 79-82, 2011. http://dx.doi.org/10.1038/nature10655
  7. V. Stagno, D.O. Ojwang, C.A. McCammon, and D.J. Frost, "The oxidation state of the mantle and the extraction of carbon from Earth’s interior", Nature, vol. 493, pp. 84-88, 2013. http://dx.doi.org/10.1038/nature11679

Umberto Genovese

Autodidatta in tutto - o quasi, e curioso di tutto - o quasi. L'astronomia è una delle sue più grandi passioni. Purtroppo una malattia invalidante che lo ha colpito da adulto limita i suoi propositi ma non frena il suo spirito e la sua curiosità. Ha creato il Blog Il Poliedrico nel 2010 e successivamente il Progetto Drake (un polo di aggregazione di informazioni, articoli e link sulla celebre equazione di Frank Drake e proposto al l 4° Congresso IAA (International Academy of Astronautics) “Cercando tracce di vita nell’Universo” (2012, San Marino)) e collabora saltuariamente con varie riviste di astronomia. Definisce sé stesso "Cercatore".

Un commento:

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