Riprodotta al computer l’origine della vita

    Come ha avuto origine la vita? I primi scienziati a tentare di rispondere furono Stanley Miller e Harold Urey, due fisici statunitensi che nel 1953 dimostrarono in laboratorio la possibilità che si formassero spontaneamente aminoacidi, cioè le molecole base della vita, sottoponendo a intense scariche elettriche le semplici molecole inorganiche presenti nel cosiddetto “brodo primordiale”. Oggi, un nuovo esperimento realizzato da due fisici italiani, Franz Saija dell’Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr di Messina (Ipcf-Cnr) e Antonino Marco Saitta, dell’Università Pierre e Marie Curie, ha permesso un nuovo importante passo avanti in questo campo di studi. Replicando l’esperimento Miller-Erey, e studiando le interazioni dei singoli atomi a livello quantistico, i due ricercatori sono infatti riusciti ad individuare i meccanismi coinvolti in queste reazioni chimiche su scala atomica e a determinare le condizioni necessarie per la sintesi degli aminoacidi.

    I risultati dello studio sono stati pubblicati sui Proceedings of the National Academy of Sciences. “Abbiamo simulato al computer il comportamento di una miscela di molecole semplici (acqua, ammoniaca, metano, monossido di carbonio, azoto), sottoponendola a intensi campi elettrici”, spiega Saija. “L’effetto di tali scariche elettriche, dell’ordine dei 50 MV/cm, ha determinato la trasformazione delle molecole del sistema iniziale in altre via via più complesse fino alla comparsa della glicina, l’aminoacido più semplice in natura, considerato il ‘mattone fondamentale’ per costruire peptidi e proteine”. Tali intense scariche elettriche simulano l’azione dei fulmini presenti nell’ambiente terrestre primordiale.

    Lo studio ha dimostrato mediante tecniche avanzate di simulazione numerica che queste reazioni avvengono attraverso stadi di reazione più complessi di quanto supposto in precedenza, individuando il campo elettrico come sorgente di energia fondamentale nell’innescare la formazione degli amminoacidi e identificando gli acidi formico e cianidrico e la formammide come prodotti chiave per la sintesi degli aminoacidi e, quindi, dei precursori del Dna e degli acidi metabolici.

    “La portata di questo studio si spinge al di là degli esperimenti di Miller”, prosegue il ricercatore dell’Ipcf-Cnr, “poiché campi elettrici estremamente intensi, anche se molto localizzati, sono presenti in natura sulla superficie dei minerali che si trovano nelle profondità della Terra. Questo risultato pionieristico suggerisce dunque la necessità di esplorare a fondo il ruolo di tali campi: sia per comprendere i meccanismi chimici che hanno portato allo sviluppo di molecole biologiche sempre più complesse, sia per sfruttare le enormi opportunità che questo tipo di simulazioni numeriche quantistiche possono aprire in molti ambiti scientifici che vanno dall’elettrochimica alla neurobiochimica”.

    Riferimenti: Miller experiments in atomistic computer simulations; Franz Saija, Marco Saitta; Proceedings of the National Academy of Sciences doi: 10.1073/pnas.1402894111

    Credits immagine: Cnr

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