Ipotesi sull’origine della vita

Ipotesi sull'origine della vita

     Occorrerebbe innanzitutto definire cosa si intende per “vita”; prendo, tra le possibili opzioni, il concetto di vita espresso sul sito del vocabolario Treccani: “proprietà o condizione di sistemi materiali (i sistemi viventi, dagli organismi unicellulari a quelli pluricellulari più evoluti) caratterizzati da un alto grado di organizzazione e complessità, e di cui la cellula è considerata unità fondamentale; in essi, un numero elevato di sottosistemi, o organi diversi, concorrono funzionalmente a costituire un tutto unico, per cui si parla di individuo vivente o organismo (e i sistemi viventi formano il mondo organico), che dà luogo a capacità di crescita, sviluppo e movimento autonomo, di autoregolazione, di metabolizzazione, di adattabilità, di reattività e, soprattutto, di riproduzione, agamica o per mezzo di particolari cellule sessuali (gameti).”

     Questa definizione è più o meno quella accettata nella comunità scientifica, anche se l’avvento dei sistemi informatici e dell’ intelligenza artificiale tendono a problematizzare ulteriormente una possibile definizione generale.

     Ma, se è relativamente semplice definire un individuo vivente, decisamente meno facile è ipotizzare come, quando e dove si è formato il primo organismo (da cui successivamente, secondo la teoria dell’evoluzione di Darwin, si sono evolute tutte le specie, estinte o meno, viventi). 

     Da gran parte degli studiosi si considera questo processo iniziale “in cui la materia inorganica si è organizzata in strutture ordinate (composti organici, in particolare le macromolecole fondamentali: proteine e acidi nucleici)” un evento eccezionale, altri lo ritengono invece un evento relativamente probabile.

     In ogni caso fino ad ora non si ha una teoria completa e definitiva su come ciò sia potuto avvenire, né quando e neppure dove. A tal proposito ritengo utile introdurre il concetto di “singolarità” e le sue ripercussioni sulle ultime teorie sull’Universo.

     Sia nel pensiero comune che in quello filosofico e matematico si intende per singolarità qualche cosa di eccezionale, unico, irripetibile. Come si vede, ben si attaglia all’origine della vita. Ma ancora più rilevante è la definizione di singolarità in fisica: punto dello spazio-tempo in cui il campo gravitazionale è infinito, tal che nulla può evadere da esso.

     Per cercare di spiegare meglio: considerato lo spazio-tempo una struttura continua, con alternanza di zone a campo gravitazionale più o meno forte, una singolarità è una interruzione di questa struttura (esempio più noto sono i cosiddetti buchi neri); tutto ciò che avviene in questa zona di interruzione è impossibile da conoscere, in quanto nessuna informazione viene inviata da essa, infatti neppure la luce riesce ad uscirne. 

     Il premio Nobel per la fisica Roger Penrose ha ipotizzato una proprietà delle singolarità predette nel futuro (come i buchi neri), per cui queste si manifestano in luoghi celati ad osservatori esterni; questa proprietà è stata da lui chiamata censura cosmica: la natura aborre una singolarità nuda! Ovvero non ci permette di osservarla.

     Esistono anche singolarità nel passato, all’inizio della presente espansione dell’Universo: oggi è quasi completamente accettato il concetto che l’Universo ed il tempo abbiano avuto inizio nel cosiddetto Big Bang. Anche in questo caso è impossibile avere informazioni su ciò che vi era prima di questo evento e su come e perché si sia verificatoHo riportato, pur brevemente, questi concetti perché mi sembra possano essere attinenti alla questione dell’origine della vita: se si trattasse realmente di un evento eccezionale, si potrebbe interpretare come una singolarità e quindi la censura cosmica ci impedirebbe di conoscere ciò che è avvenuto. Questa, però, è soltanto una mia considerazione, per cui proverò a riportare le teorie attualmente più accreditate su una possibile spiegazione dell’origine dei fenomeni viventi

 Ipotesi del Brodo Primordiale: già avanzata, ma non ufficialmente, dallo stesso Darwin, fu pubblicata per la prima volta dal sovietico A. Oparin nel 1924: in condizioni adeguate con acqua, ammoniaca, metano, sali fosforici e scariche elettriche si producono sostanze organiche, precursori delle molecole essenziali per la formazione di una cellula. Questa teoria fu confermata da Miller (negli Stati Uniti) nel 1953, riuscendo a formare in laboratorio diverse sostanze organiche, tra cui amminoacidi. Questa è la cosiddetta Chimica Prebiotica.

     Con la scoperta del DNA, sempre nel 1953, nasceva la biologia molecolare; Crick (uno degli scienziati che scoprì il DNA, gli altri due erano Watson e Rosalind Franklin…ma quest’ultima – essendo donna – non ebbe il premio Nobel…) ipotizza tre flussi nella vita: materia, energia e informazione; quest’ultima è, secondo lui, la più importante ai fini riproduttivi tramite l’RNA messaggero.

 

Sciame di meteoriti - Leonidi- immagine tratta da www.ilmeteo.it

     Seconda ipotesi è la Panspermia: la vita proviene dallo spazio (lo stesso Crick era fautore di questa ipotesi); l’informazione potrebbe essere nata con catene di silicio che poi la hanno trasmessa all’RNA, una volta che si è formato. Poiché anche questa ipotesi sposterebbe il problema dal nostro pianeta ad un altro punto dell’Universo, c’è chi ipotizza che la vita (o almeno i composti chimici necessari ad essa) si sia prodotta con la nascita dell’Universo. L’ipotesi della panspermia ha recentemente suscitato maggiore interesse in seguito alla scoperta della presenza di composti organici nelle nubi molecolari e in alcuni meteoriti. Inoltre, studi simili all’ esperimento di Miller e Urey sulla chimica nell’atmosfera primordiale terrestre sono stati compiuti relativamente alla chimica delle nubi molecolari; raffreddando, a temperature analoghe a quelle sussistenti all’interno di una nube molecolare, un composto contenente molecole tipiche delle regioni interstellari (ammoniaca, metano) ed illuminando il sistema con luce ultravioletta si è potuto osservare la formazione di numerose nuove molecole organiche, anche piuttosto complesse, le quali, una volta disciolte in acqua, hanno formato membrane in qualche modo simili a quelle cellulari.

https://www.meteoweb.eu/2019/11/camini-idrotermali-culla-vita-primordiale/1338316/

     Terza ipotesi è l’Origine Metabolica: nei particolari “camini vulcanici” nelle caverne subacquee, in determinate condizioni, molecole con ferro e zolfo, in presenza di carbonio, potrebbero aver dato inizio a molecole organiche in grado di compiere più funzioni (una sorta di metabolismo, per l’appunto) fino a produrre una molecola di RNA (un cosiddetto protovirus) da cui si potrebbe essere giunti ad organismi “estremofili”, che vivono cioè in condizioni estreme a temperature anche pari ad 80°C.

      In effetti nelle solfatare e nei camini idrotermali sono stati trovati organismi viventi; tra questi, molti appartengono al dominio degli Archea, organismi unicellulari altamente specializzati che hanno conservato il maggior numero di tratti presumibilmente presenti nei primi organismi viventi, secondo l’ipotesi dell’origine metabolica. Nella attuale classificazione degli organismi viventi si hanno: Batteri, Archea e Eucarioti (batteri e archea non hanno nucleo cellulare, sono procarioti, ma differiscono tra loro per vari fattori tra cui il metabolismo). Tutti e tre sono collegati al primo organismo formatosi, un protovirus con solo RNA!

     Tutti deriviamo da questo ipotetico protovirus; nel 2017 sono stati scoperti organismi simili agli Archea, ma con caratteristiche degli Eucarioti, che quindi sarebbero gli antenati più vicini a questi ultimi. Per cui si è propensi a pensare che in realtà vi siano solo due rami viventi: Batteri ed Archea! Quale che sia l’ipotesi corretta sull’origine della vita, TUTTI I VIVENTI la condividiamo, per cui si inizia ad usare il concetto di condividuo piuttosto che individuo…molte idee, sia in campo filosofico che scientifico, sembrano essere in rapida evoluzione!

Cosimo Alberto Russo

Roma, 30 luglio 2023

L’immagine di apertura dell’articolo è tratta da:  www.pozzuolimania.com/monumenti-pozzuoli/vulcano-solfatara-di-pozzuoli/ 

Bibliografia:

RaiScuola: Storie della Scienza-15 ï Origine della Vita – Stagione 2022

S.W. Hawking, R. Penrose – “La Natura dello Spazio e del Tempo”, BUR (Rizzoli) 1996

www.treccani.it/vocabolario/vita/

www.sapere.it/enciclopedia/panspermìa.html

www.nature.com/articles/s41559-019-1018-8

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18613974/

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