Origine della vita, evaporazione potrebbe essere stata fondamentale

Compartimentazione delle molecole genetiche precoci all'interno delle goccioline acquose in evaporazione. È quello che potrebbe essere accaduto tra 3,8 e 4 miliardi di anni fa favorendo le condizioni per l'origine della vita sulla Terra (credito: DOI: 10.1038/s41467-021-23410-7 | Nature Communications)

L’evaporazione può facilitare la compartimentazione di quei composti chimici che possono essere importanti per le cellule. L’evaporazione stessa, quindi, potrebbe aver fornito l’ambiente adatto per l’evoluzione della vita sul nostro pianeta. Sono le conclusioni raggiunte da un nuovo studio pubblicato su Nature Communications[1] e realizzato da un team guidato da Anderson Shum del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Hong Kong (HKU).

Evoluzione della vita: emersione degli elementi costitutivi

Secondo la teoria più accettata, la vita si è originata sulla Terra attraverso complessi meccanismi che hanno portato all’emersione degli elementi costitutivi della vita ancor prima che questa nascesse davvero. Queste prime biomolecole, e i loro precursori, possono essere considerati come elementi essenziali per la formazione della prima cellula vivente, quella che poi si sarebbe evoluta nel cosiddetto “brodo primordiale”, tra 3,7 e 4 miliardi di anni fa.
Tuttavia il meccanismo con il quale i biopolimeri si sono compartimentati e concentrati per poi avallare l’azione prebiotica è ancora abbastanza incompreso.

Separazione di fase liquido-liquido

Probabilmente è avvenuta la cosiddetta “separazione di fase liquido-liquido”, un fenomeno che vede gli organelli senza membrana formarsi nelle cellule. Questo potrebbe essere stato il meccanismo che ha poi portato alla compartimentazione prebiotica. Tuttavia il fenomeno della separazione di fase liquido-liquido è difficile da “innescare” in un ambiente di laboratorio. Qui entra in gioco il nuovo studio del team del professore Shum.

Fenomeno ripetibile in laboratorio con evaporazione delle goccioline

I ricercatori hanno scoperto che il fenomeno può essere non solo innescato ma anche mantenuto in azione tramite l’evaporazione delle goccioline. I ricercatori hanno già svolto esperimenti in cui ottenevano la compartimentazione delle biomolecole tramite l’evaporazione di una gocciolina d’acqua contenente glicole polietilenico (PEG) e destrano. Ottenuta la compartimentazione, venivano migliorate le reazioni biochimiche con tanto di immagazzinamento degli acidi nucleici, di trascrizione in vitro e di un aumento dell’attività dei ribozimi.

“Abbiamo fatto luce su come le molecole potrebbero essere state separate prima dell’evoluzione delle membrane nelle prime forme di vita. Un aspetto importante della vita è la compartimentazione e la concentrazione di biomolecole in quantità sufficienti per le reazioni chimiche”, spiega Andrew Brian Kinghorn, ricercatore della Scuola di scienze biomediche della HKU.

Note e approfondimenti

  1. Non-associative phase separation in an evaporating droplet as a model for prebiotic compartmentalization | Nature Communications (IA) (DOI: 10.1038/s41467-021-23410-7)

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