La Vita sul pianeta Terra (I parte)

Come è nata la vita sulla Terra? Da dove vengono i primi batteri primordiali di vita? E la vita che conosciamo è nata sulla Terra o no? E soprattutto, esiste la vita in qualche altra parte dell’Universo? Risposte certamente non facili da dare; cominciamo a ragionarci su partendo dall’unico esempio reale che possiamo studiare, la vita sulla nostra Terra.

Come tutte le forme di vita, i batteri si basano sulle molecole complesse di carbonio. In età primordiale molecole di carbonio senza vita hanno miracolosamente cominciato a generare una copia di loro stesse. Come sia potuto accadere che queste molecole si replicassero e si evolvessero nelle prime cellule viventi rimane forse il più grande mistero di tutta la scienza.  Quello che gli studiosi hanno scoperto è che la vita scaturì sulla Terra poco dopo la sua nascita, molto prima di quanto avessero mai creduto.

Dal momento in cui nacque, il nostro pianeta fu bombardato da giganteschi asteroidi e comete. Il periodo più violento di questo bombardamento iniziò poche centinaia di milioni di anni dalla nascita della Terra. E’ molto probabile che la vita sul nostro pianeta iniziò durante questi violenti bombardamenti primordiali di asteroidi e comete. Un team di geologi studiando le più antiche rocce terrestri finora scoperte, nelle regioni del nord-ovest della Groenlandia, ha scoperto alcuni dei primi processi geologici terrestri di cui si sconosceva l’esistenza. Si pensa che le rocce in questi luoghi abbiano un’età compresa tra i 3,7 e i 3,9 miliardi di anni. In un certo periodo possono essere esistiti alcuni tipi di fossili e microfossili, ma le estreme condizioni di pressione e calore della Terra di quei tempi primordiali che le rocce dovettero subire, potrebbero averli distrutti. Quello che può essere rimasto di allora sono delle tracce chimiche di antichi batteri o microbi.

Tutti gli esseri viventi, quando si tratta di assorbire il carbonio intorno a loro, prediligono il carbonio-12; questo importante indizio è stato sfruttato per individuare tracce di vita primordiali. Alcuni scienziati usando una microsonda a ioni molto potente hanno scoperto che le rocce della Groenlandia contengono una quantità di carbonio-12 più alta del previsto. Un segnale certo della presenza di vita al tempo in cui queste rocce si depositarono, quasi quattro miliardi di anni fa. Si tratta della più antica testimonianza mai riscontrata. Questi campioni costituiscono la prima prova diretta dell’esistenza di una biosfera nel nostro pianeta.

Ma se la vita scaturì così presto sulla terra, da dove provenivano le sue particelle elementari? Probabilmente, poco dopo la sua nascita il nostro pianeta entrò in collisione con un gigantesco corpo celeste; i suoi strati più esterni si vaporizzarono dando origine al nostro satellite naturale, la Luna. Tutti i composti del carbonio che esistevano sulla Terra  furono distrutti da quel devastante impatto. Una recente teoria che si va sempre di più affermando ipotizza da dove venivano le prime complesse molecole a base di carbonio, suggerendo l’idea che, per così dire, ci siano state consegnate “già pronte” direttamente dallo Spazio. Se ci pensiamo un momento, lo Spazio tutto sommato non è molto distante da noi, appena venti chilometri sopra la nostra testa. Ciò è nulla in confronto alla sua immensa vastità. Gli astronomi negli anni passati descrivevano lo spazio come “vuoto assoluto”; da tempo si è dimostrato che le particelle elementari della vita sono comuni nella Volta Celeste e nello Spazio e precipitano regolarmente sulla Terra.

Ogni anno cadono sul nostro pianeta circa 40.000 tonnellate di piccoli asteroidi e comete; in genere sono particelle di dimensione inferiore al millimetro e addirittura le respiriamo e le ingeriamo con il cibo; purtroppo sono molto difficili da rintracciare. Per essere comunque certi di catturare particelle incontaminate, bisogna “prenderle” prima che attraversino l’atmosfera terrestre. Per raccogliere solo pochi milligrammi di particelle dalle tonnellate che cadono sulla Terra, si è provato a far volare un aereo a 20.000 metri di altezza, al confine tra l’atmosfera e la Terra, con dei tamponi adesivi posti tra le ali del veivolo per raccogliere la materia. Successivamente le particelle raccolte sono state divise in minuscole sezioni per poterle esaminare. Ogni particella era dieci volte più sottile dello spessore di un capello. Si è così scoperto che queste polveri cosmiche sono ricche di molecole di carbonio. Al microscopio elettronico si è potuto vedere una schiera di minerali, carbonio e materiale organico, che hanno 4,5 miliardi di anni. E’ lecito supporre che questi siano i componenti elementari della vita. Nello Spazio sono ancora dispersi grandi quantità di ammassi di detriti originati dalla creazione del Sistema Solare; la maggior parte di essi è costituita  da frammenti rocciosi che orbitano nella cintura degli asteroidi. Una prova fondamentale che gli ingredienti della vita provengono dallo Spazio è costituita dalla straordinaria meteorite rinvenuta in Australia nel 1969. Accuratamente esaminata si scoprì che conteneva aminoacidi, i mattoni fondamentali della vita. La prima volta che furono trovati aminoacidi in un corpo proveniente dallo Spazio. Gli aminoacidi sono costituiti da catene di atomi di carbonio; essi formano le proteine, vitali per qualsiasi organismo vivente. Le sostanze organiche contenute in queste meteoriti possono aver soddisfatto il fabbisogno primordiale della Terra. Di conseguenza, se ciò è vero, tutte le sostanze organiche ed il carbonio nel nostro corpo, nonché nel nostro cibo, sarebbero arrivate nel nostro pianeta sotto forma di anidridi carbonacei contenuti nelle meteoriti.

In chimica una molecola le cui due forme a immagine speculare sono sovrapponibili è detta achirale. Quindi la chiralità è la proprietà di un oggetto di essere non sovrapponibile alla sua immagine speculare.

Un esempio classico di oggetto chirale è una mano o un piede di una persona che può essere destro o sinistro. Al contrario un chiodo è identico e sovrapponibile alla propria immagine speculare, quindi non è chirale. Pare che in natura, dagli atomi alle persone, ci sia una preferenza per la chiralità, ovvero una preponderanza per la destra o la sinistra. Tralasciando le facili battute che si possono fare sulla politica, ciò è particolarmente riscontrabile nel caso degli esseri umani. Le persone possono essere destrorse o sinistrorse, cioè preferire l’uso della mano destra o di quella sinistra; ci sono casi in cui si è ambidestri, ma questa non è la regola. Al contrario, considerando le maggioranze, prevale solitamente l’uso della mano destra.

Quale può essere il motivo di questa scelta?

La predominanza della mano destra sulla sinistra è universale e non dipende da alcun fattore come ad esempio la razza o la cultura o il luogo di nascita. Inoltre se la maggioranza dell’umanità fosse sinistrorsa non ci sarebbe alcuna differenza sostanziale o alcun svantaggio. Perché quindi la maggioranza degli uomini nasce con questa forma di “selezione” naturale per l’uso della mano destra? Una risposta sicura non esiste. Si può ipotizzare che l’uso della destra sia ereditario e quindi divenuto dominate. Nel tempo poi questa chiralità si è conservata e trasmessa da generazione in generazione.

Però non solo gli oggetti ma anche processi come le reazioni chimiche possono presentare chiralità. Per esempio, certe interazioni atomiche e nucleari mostrano una preferenza per la sinistra o per la destra. E  non esiste a priori alcun motivo perché una debba essere superiore all’altra.

Lo scoprì Luis Pasteur nel 1848 esaminando al microscopio un sale dell’acido tartarico. Lo studioso osservò che esso formava due tipi di cristallo, uno speculare all’altro. Dopo averli separati e sciolti nell’acqua li osservò illuminandoli con un fascio di luce polarizzata. Si accorse immediatamente che una soluzione faceva ruotare la luce polarizzata in senso orario, l’altra in senso antiorario. Con una grande intuizione, Pasteur postulò che le due forme distinte dei cristalli dello stesso sale e la loro proprietà di far ruotare la luce in modo diverso fossero dovute al fatto che le molecole che formavano i cristalli fossero di due tipi, uno “Destrorso” e l’altro “sinistrorso”. Su questa considerazione lo scienziato concluse che inizialmente il composto doveva essere otticamente inattivo in quanto conteneva un ugual numero di molecole destrorse e i sinistrorse. La scomposizione e la relativa reazione chimica avrebbe creato uno squilibrio rendendo la soluzione otticamente attiva. Era quindi lecito pensare che la chimica degli organismi viventi è chirale. La scienza moderna ha provato che la simmetria speculare è spesso assente in natura: l’Universo è asimmetrico a tutti i livelli, da quello subatomico a quello macroscopico, dall’atomo alla Galassia. L’Universo è anche abbondante di amminoacidi destrorsi e sinistrorsi; però nella Terra, luogo di sviluppo della vita, a quanto pare c’è un vincitore: la molecola sinistrorsa. Non c’è alcun motivo, almeno apparente, affinché la biologia abbia scelto nel nostro pianeta un tipo di chiralità: il fatto è comunque questo, piaccia o meno. E nessuno ancora è riuscito a capire il perché.

Un recente studio dell’astrobiologo Daniel Galvin del Goddard Space Flight Center della NASA, pubblicato sul Astrophysical Journal Letter, ha dimostrato che nello spazio si creano condizioni ideali per favorire la sintesi di amminoacidi sinistrorsi. Questo coincide con una preponderanza di amminoacidi con chiralità sinistra trovata in campioni di asteroidi e comete caduti sulla Terra. Non ci vuol molto a pensare ad una “quasi prova” della possibilità della provenienza spaziale delle molecole che hanno originato la vita nel nostro pianeta. Pura casualità? Selezione naturale? Mai come oggi comunque la teoria della Panspermia, ovvero dell’origine extraterrestre della vita sulla Terra, è stata così attuale. Nelle grandi nebulose, polverosi regioni di formazione stellare, i granelli di polvere, materia stessa, si allineano lungo le direttrici dei grandi campi magnetici esistenti. La luce viene così polarizzata e quando colpisce una cometa o un asteroide ghiacciato si origina la sintesi di amminoacidi. E guarda un po’, sono proprio di sinistra, così come è stato dimostrato che gli amminoacidi che costituiscono le cellule viventi sulla Terra sono sinistrorsi. E pure lo Spazio è pieno di molecole di amminoacidi nelle due versioni, destrorse e sinistrorse.

Se le meteoriti che bombardavano la Terra dopo la sua formazione erano sufficientemente grandi, poterono penetrare l’atmosfera di allora e schiantandosi sulla superficie si frantumarono e  depositarono il loro carico di microrganismi sul nostro pianeta. Nelle meteoriti sono stati riscontrati più di 70 varietà di amminoacidi e 8 di questi sono i componenti elementari delle proteine presenti nelle cellule viventi (e sono tutti sinistrorsi). Durante le prime centinaia di migliaia di anni di vita del nostro pianeta, milioni o forse miliardi di asteroidi e comete possono aver fecondato la Terra con il germe della vita. Le comete inoltre potrebbero aver trasportato quantità persino maggiori di aminoacidi rispetto alle meteoriti. Alcune comete avrebbero avuto dimensioni superiori ad una montagna e grandi quantità di composti organici. Persino l’acqua pare sia stata “importata” dallo spazio sempre dalle “instancabili” comete. D’altronde nel periodo di formazione della Terra i vulcani  e il continuo bombardamento di asteroidi sulla sua superficie non possono essere certo stati di aiuto al nascere della vita. E’ presumibile che il nostro pianeta sia stato del tutto inospitale a qualsiasi forma batterica di vita per oltre mezzo miliardo di anni dalla sua nascita; stando però ai ritrovamenti fossili ultimamente avvenuti, rimane un periodo di 200-300 milioni di anni per lo sviluppo delle prime forme di vita: decisamente poco per la creazione e lo sviluppo di un organismo così complesso come una cellula vivente.

[tratto dal libro “Mille Miliardi di stelle” di Aldo Gagliano ]