La vita sulla Terra è un fenomeno affascinante e complesso, che ha richiesto la presenza di molecole complesse in grado di formarsi o arrivare dallo spazio. Tuttavia, per la vita emergere, era fondamentale che queste molecole sopravvivessero alle condizioni estreme del nostro pianeta primordiale, caratterizzato da un’intensa radiazione gamma. In questo articolo, esploreremo come gli ioni di manganese potrebbero aver svolto un ruolo cruciale nel proteggere i primi mattoni della vita da queste radiazioni letali.
La Sopravvivenza dei Mattoni della Vita
Il Mistero delle Origini della Vita
Uno dei grandi interrogativi riguardanti l’origine della vita è come le molecole necessarie per innescare il processo vitale siano riuscite a resistere alla forte radiazione a cui sarebbero state esposte. Lo spazio, sorprendentemente, ospita una chimica piuttosto complessa. Abbiamo scoperto molti degli aminoacidi necessari per la vita negli asteroidi, suggerendo che questi potrebbero aver “condito” la Terra una volta che le condizioni si fossero raffreddate a sufficienza da permettere la sopravvivenza di molecole organiche complesse.
La Minaccia della Radiazione Gamma
Tuttavia, il calore non è l’unica minaccia per queste strutture delicate. Un’altra è la radiazione gamma, e si sa che la Terra primordiale ne era ricca. Un team guidato dal Professor Bing Tian dell’Università di Zhejiang ha esplorato la resistenza di proteine e altre molecole a dosi elevate di radiazione ionizzante. La minaccia della radiazione alle molecole organiche non è sempre diretta; può causare la scissione dell’acqua, producendo specie reattive dell’ossigeno che infliggono danni ancora maggiori attraverso lo stress ossidativo.
La Protezione degli Ioni di Manganese
Deinococcus radiodurans: Un Modello di Resistenza
Deinococcus radiodurans è un batterio che, come suggerisce il nome, è in grado di sopravvivere a radiazioni letali per quasi tutti gli altri esseri viventi conosciuti. È anche particolarmente resistente ad altre minacce come la disidratazione e l’acidità. Per comprendere come i primi organismi, e i loro predecessori non viventi, siano sopravvissuti in condizioni profondamente inospitali per la vita, lo studio di D. radiodurans potrebbe essere un buon punto di partenza.
Il Meteorite di Murchison e il Ruolo dei Polifosfati
Il meteorite di Murchison ha dimostrato che molti dei mattoni della vita erano disponibili sulla Terra primordiale, ma solo ora comprendiamo perché non sono stati distrutti. Studi precedenti hanno mostrato che uno dei trucchi di D. radiodurans è l’utilizzo di ioni di manganese 3+. Questi proteggono le molecole vulnerabili del batterio dallo stress ossidativo, portando Tian a chiedersi se potessero fare lo stesso per le molecole pre-biologiche. Inoltre, altre forme di vita con una resistenza insolita alla radioattività accumulano anche molti ioni di manganese.
I ricercatori sospettavano che i residui di fosfato, noti come polifosfati, potessero avere un ruolo. I polifosfati sono noti per essere stati presenti sulla Terra molto prima dell’inizio della vita, probabilmente prodotti nei vulcani, e si sospetta che abbiano donato fosfati a molecole vitali come l’ATP, che le cellule utilizzano per immagazzinare energia.
Il team ha formato protocellule modello da gocce liquide note come coacervati e le ha bombardate con radiazioni gamma sufficienti a conferire superpoteri in un film Marvel. Un tipo di coacervato, contenente polifosfato-manganese, è sopravvissuto illeso, inclusi le proteine che attrasse dall’ambiente circostante. L’altro, che aveva ancora i polifosfati ma abbinati a un peptide invece che al manganese, è stato annientato.
Conclusioni e Prospettive Future
Gli antiossidanti di manganese sono così efficaci nel catturare le specie reattive dell’ossigeno che non rimane nulla a danneggiare le proteine, ha concluso il team. Hanno ripetuto l’esperimento con il DNA nei coacervati, osservando ancora una volta la resistenza alle radiazioni. È ancora lunga la strada da questo lavoro alla comprensione di come la vita potrebbe essere iniziata. Molti passaggi sarebbero stati necessari per combinare gli ioni di manganese e i polifosfati con gli altri ingredienti necessari per l’autoreplicazione. Tuttavia, un altro ostacolo apparentemente insormontabile alla vasta sfida dell’emergere della vita dal non-vivente potrebbe essere stato risolto.
