Dobbiamo il DNA al Sole?

Un’immagine composita dell’esplosione di una stella ripresa da Hubble nel 1997. Crediti: NASA

Una delle domande che i ricercatori si pongono più di frequente è: come ha avuto origine la vita? Alla base della nostra ci sono sicuramente i mattoncini del DNA, la cui formazione primordiale, però, è ancora un mistero. Per questo un gruppo di ricercatori, del Lawrence Berkeley National Lab (Dipartimento dell’Energia USA) e dell’Università delle Hawaii, ha deciso di ricreare le condizioni che potrebbero aver contribuito alla formazione dei precursori molecolari del DNA. Si tratta di strutture di carbonio e atomi di azoto, componenti chiave delle basi azotate (sono 5 e compongono sia DNA che RNA).

I ricercatori hanno dimostrato per la prima volta che oggetti caldi nell’Universo, come le stelle (magari anche il Sole), possono essere ambienti perfetti per la formazione di questi anelli molecolari contenenti azoto. Nello studio “Gas phase synthesis of (iso)quinoline and its role in the formation of nucleobases in the interstellar medium”, pubblicato su Astrophysical Journal, gli esperti descrivono l’esperimento con il quale hanno ricreato in laboratorio le condizioni che troveremmo attorno a una stella morente ricca di carbonio. «Questa è la prima volta che osserviamo una reazione calda come questa», ha affermato Ahmed Musahid, scienziato della Divisione Scienze Chimiche nel Berkeley Lab. Non è facile per gli atomi di carbonio formare gli anelli che contengono azoto, ha spiegato. Ma questo nuovo lavoro dimostra la possibilità di una reazione nella fase in cui il gas è più caldo, quello che Ahmed chiama «barbecue cosmico».

Per decenni, gli astronomi hanno puntato i loro telescopi verso il cielo alla ricerca di anelli doppi di contenenti azoto chiamati – in gergo tecnico – chinolina. Finora gli esperti hanno focalizzato la loro attenzione principalmente sul mezzo interstellare, proprio perché l’ambiente stellare è sempre stato ritenuto un candidato ideale per la formazione di strutture di carbonio ad anello, ma mai nessuno aveva dedicato abbastanza tempo cercando di capire come nascessero strutture di carbonio contenenti azoto. Per ricreare le condizioni adatte in laboratorio, Ahmed e i suoi colleghi hanno utilizzato l’Advanced Light Source (ALS), una delle fonti di luce a raggi X e ultravioletti più brillanti al mondo nonché la prima sorgente di luce di sincrotrone “di terza generazione”. Gli esperti hanno sfruttato un dispositivo chiamato “hot nozzle” (in italiano “bocchetta calda”) per simulare la pressione e le temperature che si raggiungono in ambienti stellari, soprattutto di stelle ricche di carbonio. In questa bocchetta calda i ricercatori hanno iniettato un gas composto da una molecola di carbonio contenente azoto e due molecole di acetilene. Usando al radiazione di sincrotrone dell’ASL, il team di esperti ha esaminato il gas caldo osservando quali molecole si fossero formate. Cosa hanno scoperto? Questo hot noozle da 700 gradi Kelvin trasforma il gas iniziale in uno fatto di molecole ad anello contenti azoto chiamate chinolone e isochinolina.

Esperimenti di questo genere servono a spiegare come le molecole chiave di chinoloni e isochinolina possono essere sintetizzate in questi ambienti caldi e quindi essere espulse con il vento stellare nel mezzo interstellare. E – come ha spiegato Ahmed – c’è un limite oltre il quale può verificarsi questa reazione, limite che si può superare solo attorno alle stelle. «Una volta espulse nelle nubi molecolari fredde – ha detto Ralf Kaiser, professore di chimica presso l’Università delle Hawaii – queste molecole possono condensarsi su nanoparticelle interstellari fredde, dove poi vengono elaborate. Questi processi quindi potrebbero portare a molecole biorilevanti più evolute e complesse, come le basi azotate di così cruciale importanza nella formazione del DNA e dell’RNA».