già in altre occasioni abbiamo parlato delle varie ipotesi sulla origine della vita. Ecco un ulteriore approfondimento sul celeberrimo esperimento di Miller-Oparin.
Grazie all'elaborazione al computer è stato possibile confermare le conclusioni dell'esperimento. L'articolo è stato tratto dalla newsletter Scienzainrete, lievemente modificato per una migliore lettura.
Riprodotti al computer i
‘mattoni della vita’
Come è
avvenuto il passaggio dall’inorganico all’organico? Come, in sostanza, ha avuto
origine la vita? Un importante passo in avanti, nelle nostre conoscenze, è
stato compiuto grazie a due fisici di Messina, Franz Saija, ricercatore
dell’Istituto per i processi chimico-fisici, del Consiglio nazionale delle
ricerche di Messina (Ipcf-Cnr), e Antonino Marco Saitta, professore di Fisica
all’Università Pierre e Marie Curie, che, per la prima volta, hanno riprodotto
al computer il celebre esperimento di Stanley Miller, con il quale, nel 1953,
si dimostrò, in laboratorio, la possibilità di formare spontaneamente gli
aminoacidi, le molecole base della vita, sottoponendo a intense scariche
elettriche le semplici molecole inorganiche presenti nel brodo primordiale,
così come ipotizzato, già nel 1871, da Charles Darwin. Trattando le interazioni
dei singoli atomi a livello quantistico, i due ricercatori sono riusciti ad
individuare i meccanismi coinvolti in queste reazioni chimiche su scala atomica
e a determinare le condizioni necessarie per la sintesi degli aminoacidi.
“Abbiamo simulato al computer il comportamento di una miscela di molecole
semplici (acqua, ammoniaca, metano, monossido di carbonio, azoto),
sottoponendola a intensi campi elettrici”, spiega Saija. “L’effetto di tali
scariche elettriche, dell’ordine dei 50 MV/cm, ha determinato la trasformazione
delle molecole del sistema iniziale in altre via via più complesse, fino alla
comparsa della glicina, l’aminoacido più semplice in natura, considerato il
‘mattone fondamentale’ per costruire peptidi e proteine.”. Tali intense
scariche elettriche simulano l’azione dei fulmini, presenti nell’ambiente
terrestre primordiale. Gli autori di questo lavoro, pubblicato, questa
settimana, sulla rivista dell’Accademia delle scienze americana ‘Pnas’, hanno
dimostrato, mediante tecniche avanzate di simulazione numerica, che queste
reazioni avvengono attraverso stadi di reazione più complessi di quanto
supposto in precedenza, individuando il campo elettrico come sorgente di
energia fondamentale nell’innescare la formazione degli amminoacidi e
identificando gli acidi formico e cianidrico e la formammide come prodotti
intermedi ‘chiave’ per la sintesi degli aminoacidi e, quindi, dei precursori del
dna e degli acidi metabolici. “La portata di questo studio si spinge al di là
degli esperimenti di Miller”, prosegue il ricercatore dell’Ipcf-Cnr, “poiché
campi elettrici estremamente intensi, anche se molto localizzati, sono presenti,
in natura, sulla superficie dei minerali che si trovano nelle profondità della
Terra. Questo risultato pionieristico suggerisce dunque la necessità di
esplorare a fondo il ruolo di tali campi: sia per comprendere i meccanismi
chimici che hanno portato allo sviluppo di molecole biologiche sempre più
complesse, sia per sfruttare le enormi opportunità che questo tipo di
simulazioni numeriche quantistiche possono aprire in molti ambiti scientifici, dall’elettrochimica
alla neurobiochimica.”. “L’attività da cui nasce questo articolo si inquadra
nello studio dei sistemi macromolecolari, polimeri e fluidi complessi, condotto
tramite metodi di simulazione numerica all’Istituto per i processi
chimico-fisici afferente al Dipartimento Scienze chimiche e tecnologie della
materia del Cnr”, sottolinea il direttore, Cirino Salvatore Vasi. “Da questa
ricerca è stato possibile chiarire alcuni meccanismi fondamentali alla base
delle reazioni chimiche prebiotiche, che aprono nuove frontiere per lo studio
dell’origine della vita e per applicazioni nell’ambito delle biotecnologie.”.
Ufficio Stampa CNR
(9 settembre
2014)
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