La vita richiede la ripetizione di reazioni chimiche. Descrivere i tipi di reazioni e le condizioni necessarie per la ripetizione autosufficiente – chiamata autocatalisi – potrebbe focalizzare la ricerca della vita su altri pianeti. Crediti: Betül Kaçar
Carl Sagan ha detto che se vogliamo preparare una torta da zero, dobbiamo prima inventare l’universo. Secondo gli autori di uno studio pubblicato su Journal of the American Chemical Society, se vogliamo comprendere l’universo, prima dobbiamo preparare un po’ di torte.
La vita su un pianeta lontano potrebbe non assomigliare per niente alla vita sulla Terra. Ma il numero di ingredienti chimici nella dispensa dell’universo è limitato, così come è limitato il numero di modi per mescolarli. Un team guidato da scienziati dell’Università del Wisconsin-Madison ha sfruttato queste limitazioni per scrivere un “libro di ricette” contenente centinaia di ricette chimiche potenzialmente in grado di dare origine alla vita. La loro lista potrebbe indirizzare la ricerca della vita su esopianeti, indicando le condizioni più probabili affinché tali ricette riescano a funzionare.
Il processo di progressione dagli ingredienti chimici di base ai complessi cicli del metabolismo cellulare e della riproduzione che definiscono la vita, dicono i ricercatori, richiede non solo un semplice inizio ma anche la capacità di ripetersi. «L’origine della vita è davvero un processo che nasce dal nulla», afferma Betül Kaçar, astrobiologa alla Uw-Madison. «Ma quel qualcosa non può accadere una volta sola. La vita dipende dalla chimica e dalle condizioni che possono generare un modello di reazioni autoriproduttive».
Le reazioni chimiche che producono molecole che favoriscono il ripetersi della reazione stessa sono chiamate reazioni autocatalitiche, ossia reazioni in cui il catalizzatore è rappresentato da uno dei prodotti di reazione. Nel nuovo studio, Zhen Peng e collaboratori hanno stilato un elenco di 270 combinazioni di molecole – coinvolgendo atomi di tutti i gruppi e serie della tavola periodica – con il potenziale per un’autocatalisi prolungata. «Si pensava che questo tipo di reazioni fossero molto rare», dice Kaçar. «Stiamo dimostrando che in realtà sono tutt’altro che rare. Basta guardare nel posto giusto».
I ricercatori hanno concentrato la loro ricerca su quelle che vengono chiamate reazioni di comproporzionamento. In queste reazioni, due specie contenenti lo stesso elemento con diverso stato di ossidazione, formano un prodotto dove l’elemento in questione è in uno stato di ossidazione intermedio rispetto a quelli iniziali.
Per essere autocatalitico, il risultato della reazione deve anche fornire i materiali di partenza affinché la reazione possa ripetersi, quindi l’output diventa un nuovo input, spiega Zach Adam, coautore dello studio e geoscienziato dell’Uw-Madison, che studia le origini della vita sulla Terra. Le reazioni di proporzionamento danno luogo a copie multiple di alcune delle molecole coinvolte, fornendo materiali per le fasi successive dell’autocatalisi.
Volendo fare un’analogia spicciola, l’autocatalisi è come una popolazione di conigli: coppie di conigli si uniscono, producono cucciolate di nuovi conigli, e poi i nuovi conigli crescono per accoppiarsi e creare ancora più conigli. Insomma, non ci vogliono molti conigli per avere presto molti altri conigli.
Betül Kaçar, astrobiologa alla Uw-Madison
Kaçar guida un consorzio supportato dalla Nasa chiamato Muse, acronimo di Metal Utilization & Selection Across Eons, e il suo laboratorio si concentrerà sulle reazioni che includono gli elementi molibdeno e ferro.
L’auspicio di Kaçar è che i chimici traggano spunti dall’elenco di “ricette” fornite nel nuovo studio e le provino nelle loro “pentole” simulando cucine extraterrestri. «Non sapremo mai con certezza cosa sia successo esattamente su questo pianeta per generare la vita. Non abbiamo una macchina del tempo», conclude Kaçar. «Ma, in una provetta, possiamo creare molteplici condizioni planetarie per capire in primo luogo come possono evolversi le dinamiche necessarie a sostenere la vita».
Per saperne di più:
- Leggi su Journal of the American Chemical Society l’articolo “Assessment of Stoichiometric Autocatalysis across Element Groups” di Zhen Peng, Zachary R. Adam, Albert C. Fahrenbach, and Betül Kaçar