Semi di vita, la sua origine

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Le radiazioni polarizzate circolarmente emesse dalle stelle a neutroni distruggono selettivamente gli amminoacidi destrogiri. Quasi tutte le molecole biologicamente attive hanno una caratteristica singolare: sono levogire. La loro forma speculare, destrogira, invece “non funziona”. Finora questo fatto era apparso inspiegabile, ma ora una ricerca presentata al congresso dell’American Chemical Society in corso in questi giorni sembra poter far luce sul mistero. Il problema è che quando, sotto l’influenza delle radiazioni luminose e cosmiche, gli amminoacidi di base si formano naturalmente – sia sulla Terra sia sulle polveri interstellari e sui meteoriti – le due forme speculari vengono prodotte in ugual misura. Tuttavia, come spiega Ronald Breslow, il biochimico della Columbia University che ha diretto lo studio, “se mescolate a caso amminoacidi con chiralità diversa le proprietà delle proteine che si ottengono sono molto diverse da quelle normali. E non sono capaci di far funzionare i processi vitali.” Ciò significa che sulla Terra in qualche momento e in qualche luogo di un passato risalente a tre o quattro miliardi di anni fa devono essersi formate “nicchie” in cui gli amminoacidi levogiri erano presenti in misura maggiore.

Secondo Breslow, che da anni studia gli amminoacidi presenti nelle meteoriti piovute sulla Terre negli ultimi cento anni, questo squilibrio sarebbe imputabile proprio all’impatto sulla Terra di uno sciame del tutto particolare di meteoriti avvenuto in quel lontano passato. La particolarità sarebbe quella di essere passate, nel loro lungo peregrinare nello spazio, in prossimità di una stella a neutroni, prima di piombare, milioni di anni dopo, sul nostro pianeta. Le stelle a neutroni, infatti, emettono radiazione polarizzata circolarmente, la quale – ha scoperto Breslow – distrugge selettivamente una sola forma di amminoacidi, quelli destrogiri.

Ora, Breslow si fa un’altra domanda. Dato che altre forme di luce polarizzata distruggono invece le molecole levogire, è possibile che su qualche lontano pianeta siano piovuti “semi” di vita orientati a destra, ossia speculari a quelli arrivati sulla Terra? E in tal caso, come saranno quelle forme di vita?

L’asimmetria della chimica extraterrestre:
Gli amminoacidi recuperati da campioni di un meteorite incontaminato hanno una sovrabbondanza di molecole sinistrorse.

Alcuni dei possibili precursori della vita sulla Terra avrebbero avuto una chiralità preferenziale: è questa la conclusione di un lavoro dei ricercatori dell’Arizona State University coordinati da Sandra Pizzarello.
Secondo quanto si legge sull’ultimo numero della rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS), che pubblica il resoconto dello studio, intitolato “Molecular asymmetry in extraterrestrial chemistry: Insights from a pristine meteorite”, all’origine di questo risultato vi è l’analisi dei materiali organici di un speciale gruppo di meteoriti che rappresentano frammenti di asteroidi che hanno all’incirca la stessa età del sistema solare (circa 4,5 miliardi di anni).

Tra i diversi composti che in essi si trovano, l’attenzione degli studiosi si è focalizzata in particolare su alcuni amminoacidi che hanno controparti identiche nelle biomolecole terrestri e nella loro chiralità.

Quando si sintetizzano queste molecole in laboratorio, metà finiscono per essere sinistrorse e metà destrorse. Ma gli amminoacidi, i mattoni elementari delle proteine terrestri, sono tutte sinistrorse, contrariamente alle molecole di DNA e di RNA che sono destrorse. Anni fa la Pizzarello e colleghi analizzarono gli amminoacidi estratti dal meteorite di Murchison, che cadde in Australia nel 1969. Tali campioni mostravano una preponderanza di molecole sinistrorse.

La circostanza è stata ora confermata con questo nuovo lavoro pubblicato sui PNAS, basato su un meteorite ritrovato in Antartide.

“Grazie alla natura assolutamente incontaminata di questo meteorite, siamo in grado di dimostrare che altri amminoacidi di provenienza extraterrestre hanno una sovrabbondanza di molecole sinistrorse e possiamo ipotizzare che i loro precursori, le aldeidi, sono caratterizzate dalla stessa peculiarità”; ha spiegato la Pizzarello. “In altre parole, una ‘firma’ molecolare che definisce la vita sembra avere una notevole diffusione nel cosmo.”

Il microRNA cruciale per l’origine dei vertebrati:
L’incremento esplosivo nel numero di nuovi microRNA che si sono aggiunti al genoma dei vertebrati è stato un fenomeno senza paralleli nella storia evolutiva.

I ricercatori del Dartmouth College in collaborazione con i colleghi dell’Università di Bristol, nel Regno Unito, hanno tracciato un quadro dell’inizio della vita complessa – e cioè dei vertebrati – studiando la presenza di microRNA.
Questa piccola molecola scoperta di recente, è stata considerata spesso come parte del cosiddetto DNA spazzatura e, successivamente, come fattore di regolazione dell’espressione genica. Ora però si è scoperto che la sua evoluzione rappresenta un elemento chiave dell’origine dei primi vertebrati, stando a quanto riferiscono i ricercatori che firmano un articolo sull’ultimo numero dei “Proceedings of the National Academy of Sciences”.

Si è potuto constatare infatti come il microRNA sia abbondantemente e diffusamente presente tra i vertebrati, anche in quelli evolutivamente più antichi, ma non ve ne sia traccia negli invertebrati, al punto che secondo lo stesso Peterson, si può parlare di un “incremento esplosivo nel numero di nuovi microRNA che si aggiungono al genoma dei vertebrati, un fenomeno senza paralleli nella storia evolutiva.”

“Questo studio non solo indica la strada per comprendere la nostra origine evolutiva, ma ci consente anche di comprendere in che modo il nostro genoma sia stato assemblato,” ha spiegato Kevin Peterson, coautore del lavoro e professore associato di scienze biologiche del Dartmouth.

Nel corso della ricerca, è stata studiata la genomica di pesci primitivi tuttora viventi, come squali e lamprede, confrontandola con i loro parenti molto prossimi che non possiedono una spina dorsale, come i tunicati. Ricostruendo poi la storia dell’acquisizione dei microRNA condivisi da essere umani e topi, i ricercatori hanno determinato che l’alto tasso di innovazione di questa molecola nella linea filogenetica dei vertebrati si è verificato prima del punto di divergenza tra i pesci viventi senza mandibola, come le lamprede, e i pesci dotati di mandibola come lo squalo, ma dopo la divergenza degli invertebrati dai cordati.

“La maggior parte di questi nuovi geni sono richiesti per la crescita degli organi, come il fegato il pancreas e il cervello, che sono unici nei vertebrati; perciò l’origine dei vertebrati e l’origine di questi geni non coincidono.”

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