Le rocce porose delle isole vulcaniche potrebbero aver fornito le condizioni per la replicazione dell’RNA
La ricerca delle origini della vita sulla Terra ha sempre affascinato gli scienziati, portandoli a esplorare vari scenari e ambienti che potrebbero aver favorito la nascita delle prime forme di vita. Tra le ipotesi più accreditate, vi sono quelle che suggeriscono che la replicazione dell’RNA, un passaggio cruciale per l’inizio della vita, potrebbe essere avvenuta nei pori delle rocce vulcaniche delle isole. Questo studio offre una nuova prospettiva su uno degli aspetti più enigmatici dell’apparizione della vita e potrebbe indirizzare gli sforzi futuri per ricostruire il processo.
Le teorie principali sull’origine della vita
Il modello del “piccolo stagno caldo”
Per molti anni, gli scienziati hanno dibattuto su due modelli principali per spiegare l’origine della vita. Il primo, ispirato da Charles Darwin, propone che la vita abbia avuto inizio in un “piccolo stagno caldo”, dove gli amminoacidi, probabilmente forniti da meteoriti, si sarebbero concentrati e avrebbero dato origine alle prime molecole di RNA. Questo modello suggerisce che piccoli corpi d’acqua sulla superficie terrestre, riscaldati dal sole e arricchiti da composti organici, avrebbero potuto fornire l’ambiente ideale per la sintesi delle prime molecole biologiche.
Il modello delle bocche idrotermali
L’alternativa al modello del “piccolo stagno caldo” è rappresentata dalle bocche idrotermali sul fondo dell’oceano. Questi ambienti, ricchi di energia e nutrienti, avrebbero potuto fornire le condizioni necessarie per la sintesi e la replicazione dell’RNA. Le bocche idrotermali sono caratterizzate da temperature elevate e da un’abbondanza di composti chimici, che potrebbero aver favorito le reazioni necessarie per la formazione delle prime molecole di RNA.
Una nuova ipotesi: le rocce porose delle isole vulcaniche
Il contributo di Philipp Schwintek
Recentemente, Philipp Schwintek, dottorando presso la Ludwig-Maximilians-Universität, ha proposto una nuova ipotesi: le rocce porose delle isole vulcaniche potrebbero aver fornito le condizioni ideali per la replicazione dell’RNA. Schwintek e i suoi coautori hanno utilizzato un processo di revisione controverso, noto come “reviewed preprint”, per pubblicare il loro lavoro su eLife. Questo metodo ha suscitato critiche in passato, ma offre una piattaforma per la condivisione rapida di nuove idee scientifiche.
Il ruolo dei pori delle rocce vulcaniche
Secondo Schwintek, la replicazione dell’RNA potrebbe essere avvenuta nei pori delle rocce vulcaniche, dove l’acqua in movimento avrebbe creato le condizioni necessarie per la sintesi dell’RNA. In particolare, l’acqua che si muove attraverso i pori delle rocce, asciugata da un gas che percola attraverso la roccia per raggiungere la superficie, avrebbe potuto creare un ambiente favorevole per la replicazione dell’RNA. Questo scenario sarebbe stato molto comune sulle isole vulcaniche della Terra primordiale, che offrivano le condizioni asciutte necessarie per la sintesi dell’RNA.
Il modello sperimentale
La simulazione di un poro di roccia vulcanica
Il team di Schwintek ha creato un modello di un poro di roccia vulcanica parzialmente riempito d’acqua. L’acqua evaporava nel punto in cui incontrava il gas, che a sua volta si dissolveva parzialmente nell’acqua, producendo correnti nel processo. Per tracciare i movimenti dell’acqua, il team ha aggiunto piccole sfere e frammenti di DNA che brillano per una facile visibilità.
I risultati dell’esperimento
I risultati dell’esperimento hanno mostrato che l’evaporazione continua portava a un’accumulazione di filamenti di DNA al confine tra gas e acqua. In un’ora, la concentrazione di DNA al confine con il gas era trenta volte superiore rispetto al resto del sistema. Questo suggerisce che, anche su un pianeta dove gli acidi nucleici erano scarsi, essi potevano concentrarsi sufficientemente vicino ai confini gas/acqua per permettere la replicazione.
Implicazioni e conclusioni
La separazione dei filamenti di RNA
Un aspetto cruciale della replicazione dell’RNA è la separazione dei filamenti, che può avvenire facilmente in determinate condizioni. Tuttavia, la presenza di sali di magnesio, necessari per la replicazione, ostacola la separazione dei filamenti. Schwintek e i suoi colleghi hanno ipotizzato che il flusso circolare del fluido al confine, insieme alla diffusione passiva, avrebbe potuto guidare la separazione dei filamenti forzando gli acidi nucleici attraverso aree con diverse concentrazioni di sale.
Conferma delle ipotesi
Utilizzando la spettroscopia FRET, il team ha confermato che i filamenti di DNA si legavano vicino al confine gas-acqua in condizioni stabili, ma si separavano quando l’acqua fluiva verso l’alto. Le concentrazioni di sale diminuivano di tre volte sotto l’influenza di piccoli vortici alla superficie, permettendo la separazione lontano dal confine con l’aria.
Prove di replicazione
Per verificare ulteriormente la loro ipotesi, il team ha aggiunto un colorante fluorescente agli acidi nucleici e enzimi che sintetizzano il DNA a doppio filamento. In due ore, la fluorescenza è aumentata, indicando che la replicazione stava avvenendo. Tuttavia, quando lo scambio di gas e acqua è stato interrotto, la replicazione si è fermata.
Conclusioni finali
Questo studio suggerisce che le rocce porose delle isole vulcaniche potrebbero aver fornito un ambiente favorevole per la replicazione dell’RNA, un passaggio cruciale per l’inizio della vita. Sebbene non sia possibile provare definitivamente che la vita abbia avuto inizio in queste condizioni senza una macchina del tempo, i risultati di questo studio offrono una nuova prospettiva che merita ulteriori indagini. Se confermati, questi risultati potrebbero portare a considerare le rocce porose delle isole vulcaniche come un ambiente chiave per l’origine della vita, accanto ai modelli tradizionali del “piccolo stagno caldo” e delle bocche idrotermali.
