Nelle nubi interstellari e nei meteoriti sono stati trovati diversi amminoacidi, ma alcune omissioni e molte curiose similarità con la vita sulla Terra costituiscono un vero e proprio enigma extraterrestre. Perché nei meteoriti sono presenti solo alcuni amminoacidi mentre altri sono assenti? E perché sembrano preferire la stessa struttura molecolare "sinistrorsa" degli amminoacidi degli esseri viventi terrestri? Rispondere a queste domande potrebbe consentire di risolvere una delle questioni fondamentali della scienza: dove e come è cominciata la vita?
"Sappiamo che questi materiali provengono dallo spazio", spiega Steve Macko, docente di scienze ambientali all'Università della Virginia di Charlottesville. Macko si riferisce in particolare a otto degli amminoacidi trovati in un certo tipo di meteorite, una condrite carbonacea. Tutti gli otto amminoacidi sono identici a quelli usati sulla Terra dagli esseri viventi. Questo, secondo Macko, parrebbe indicare un'origine cosmica per questi mattoncini biologici di base.
L'ipotesi è rinforzata dal fatto che la Terra primordiale venne continuamente bombardata da meteoriti e che l'amminoacido glicina è stato rivelato all'interno di nubi molecolari interstellari. Gli amminoacidi, i mattoni della vita che risalgono 4,6 miliardi di anni fa, potrebbero aver avuto origine in un ambiente gelido e radioattivo agli albori del sistema solare terrestre e non, come si riteneva finora, in presenza di acqua calda e in un clima mite.
La ricerca ha preso in esame la glicina, l'amminoacido più semplice formato da due atomi di carbonio, trovato in una quantità di polveri di Bennu non più grande di un cucchiaino. "La glicina può formarsi in un'ampia gamma di condizioni chimiche ed è spesso considerata un indicatore chiave della chimica prebiotica primitiva", osserva Allison Baczynski, una delle autrici della ricerca. I risultati ottenuti da Bennu sono stati confrontati con gli amminoacidi del meteorite Murchison, il meteorite caduto in Australia nel 1969 e celebre per contenere una grandissima quantità di amminoacidi.
Dal confronto è emerso che "i corpi progenitori di Bennu e Murchison abbiano avuto origine in regioni chimicamente distinte del Sistema solare", osserva Ophélie McIntosh, coautrice dello studio. Non solo: gli amminoacidi si presentano sempre in due forme speculari, come la mano sinistra e la mano destra. Ma in Bennu, le due forme di acido glutammico mostrano valori di azoto drasticamente diversi. Un mistero che i ricercatori della Penn State ora puntano a risolvere. "Speriamo di poter continuare ad analizzare gli amminoacidi di una serie di meteoriti diversi.
Bennu e Murchison: Due Testimonianze Cosmiche
Sulla crosta dell’asteroide Bennu è stato trovato materiale organico importante per la costruzione delle molecole tipiche di quel fenomeno incredibile che chiamiamo “vita”. Sono state trovate infatti ben 14 dei 20 amminoacidi che sulla Terra costruiscono le proteine e le quattro molecole che compongono il Dna: adenina, guanina, citosina e timina. È quanto emerge da due interessanti lavori di scienziati americani e inglesi pubblicati sulla rivista Nature, sezione Astronomia, che hanno potuto esaminare qualche grammo del materiale dell’asteroide riportato sulla Terra dalla missione Osiris Rex, della Nasa.
Specifichiamo subito che non è stata trovata la vita in quanto tale, ma, come abbiamo appena detto, i mattoncini Lego, se vogliamo chiamarli così, che vengono subito prima della costruzione fatta e finita. Oltre agli amminoacidi è stata trovata anche una buona quantità di ammoniaca, elemento molto importante nelle reazioni di chimica biologica, e una serie di minerali e sali, cosa che ha suggerito agli scienziati che un tempo sull’asteroide fosse presente acqua. Su Bennu ci sarebbe stata insomma un ambiente che assomigliava ad una soluzione di salamoia, sale e acqua, simile, giusto per farsi un’idea, a quella che usiamo per conservare ad esempio le olive dentro vasi di vetro in genere.
Bennu è un asteroide ben noto, con un diametro di circa 500 metri e una massa di 80 tonnellate. Attualmente è a 330 milioni di chilometri dalla terra, sembrano tanti ma è grosso modo due volte la distanza Terra-Sole.
Amminoacidi: Dall’Acqua Calda al Ghiaccio Radioattivo
Notizie dall’asteroide Bennu: gli amminoacidi, cioè le molecole organiche con cui si costruiscono le proteine e che sono alla base delle forme di vita che conosciamo, possono formarsi in modi molto diversi da quanto finora creduto: non solo in acqua liquida a temperatura mite, ma anche in ambienti ghiacciati bombardati dalle radiazioni cosmiche. Ad avanzare questa ipotesi è un team della Pennsylvania State University che ha avuto modo di analizzare una parte dei campioni rocciosi prelevati dall’asteroide e riportati sulla Terra dalla missione della Nasa Osiris-Rex nel 2023. Una scoperta che dovrebbe portare a riconsiderare i nostri criteri per la ricerca di vita su altri mondi.
Il focus dello studio, pubblicato sulla rivista Pnas, sono gli amminoacidi trovati su Bennu, ma soprattutto è la domanda che ha fatto scervellare generazioni di scienziati: in che modo questi mattoncini della vita possono essersi formati nello Spazio, prima ancora che pianeti come la Terra prendessero forma? Una delle teorie più accreditate è che gli amminoacidi si siano formati all’interno di asteroidi “caldi” attraverso un processo chimico chiamato sintesi di Strecker. La ricetta prevede che sostanze chimiche molto semplici (come acido cianidrico, ammoniaca, aldeidi o chetoni) reagiscano tra loro formando nuovi composti (gli amminoacidi, appunto) in presenza costante di acqua liquida e temperature miti (circa 25°C).
Questo modello, però, sostengono i ricercatori della Penn State, non è compatibile con quanto trovato nei campioni provenienti da Bennu. Le analisi suggeriscono, infatti, processi di sintesi degli amminoacidi molto diversi, che possono avvenire anche nel ghiaccio soggetto all’azione delle radiazioni cosmiche. "I nostri risultati mettono in discussione le teorie consolidate sui processi di formazione degli amminoacidi negli asteroidi - conferma Allison Baczynski, tra gli autori principali dello studio - Ora sembra che ci siano molte condizioni in cui questi mattoni della vita possono formarsi, non solo quando c’è acqua liquida calda. La nostra analisi ha mostrato che c’è molta più diversità nei percorsi e nelle condizioni in cui questo può avvenire”.
Seguite gli Isotopi
Potendo lavorare solo su una manciata di polvere di asteroide (quanta ce ne sta più o meno su un cucchiaino da tè) vecchia 4,6 miliardi di anni, i ricercatori hanno dovuto affinare tecniche e strumenti che servono a misurare gli isotopi, cioè forme alternative di uno stesso elemento chimico che si distinguono per la propria massa - un effetto dovuto alla presenza di un diverso numero di neutroni nel nucleo dell’atomo. L’esempio più semplice è quello dell’idrogeno e del deuterio: il nucleo dell’idrogeno è costituito solo da un protone, mentre quello del suo isotopo deuterio ha un protone e un neutrone. Anche gli altri elementi chimici hanno degli isotopi e la presenza dell'uno o dell’altro fornisce indizi sull’origine delle molecole che li contengono, sulla chimica della nube molecolare e della nebulosa protosolare che hanno generato il nostro Sistema solare, così come sulla successiva storia di eventi di alterazione e rielaborazione avvenuti sui corpi da cui provengono i meteoriti.
Nello studio, gli scienziati hanno analizzato gli isotopi del carbonio dell’amminoacido glicina trovato nei campioni provenienti da Bennu, scoprendo che i due atomi della sua formula (C2H5NO2) sono perlopiù identici, a indicare che derivano da un unico precursore, forse l’acido cianidrico. Se, invece, avessero trovato isotopi del carbonio differenti nella stessa molecola, ciò avrebbe indicato la provenienza da ingredienti di partenza distinti, come aldeidi e acido cianidrico. Le indagini sugli isotopi dell’azoto, inoltre, hanno mostrato livelli molto elevati di azoto-15, a prova che la reazione può essere avvenuta nei ghiacci esposti a radiazioni ultraviolette nelle zone più remote e fredde del sistema solare primordiale.
La Chiralità degli Amminoacidi: Un Enigma Ancora Aperto
Quelli ricavati da Bennu sono dati molto articolati e complessi, e alcuni sono così strani che si fa fatica a interpretarli. Per esempio, c’è un mistero legato alla chiralità degli amminoacidi: queste molecole esistono in due forme che sono l’una l’immagine speculare dell’altra - come le nostre mani, che sono uguali ma speculari, e quindi non sovrapponibili. Nei campioni di Bennu queste due forme sono presenti nella stessa quantità per ogni amminoacido trovato e ci si aspettava che avessero la stessa firma isotopica, dato che in teoria si sono originate dallo stesso processo chimico. Ebbene, per un particolare amminoacido (l’acido glutammico) non è così: la forma “destra” contiene quantità di azoto pesante superiori rispetto alla forma “sinistra”. E i ricercatori non sanno esattamente perché. Forse - ipotizzano - l’anomalia è dovuta all’interazione con alcuni minerali presenti sull’asteroide.
Più possibilità di vita oltre la Terra: "Ora abbiamo più domande che risposte - ammette Baczynski - Speriamo di poter continuare ad analizzare una gamma di meteoriti diversi per esaminare i loro amminoacidi. Vogliamo sapere se continuano a somigliare a Murchison e Bennu, o se forse c’è ancora più diversità nelle condizioni e nei percorsi che possono creare i mattoni della vita". Una considerazione, però, è già possibile: se la “via del ghiaccio” è possibile, allora le probabilità che i mattoni della vita siano sparsi un po’ ovunque nell’Universo aumentano moltissimo.
La vita sulla Terra portata da un asteroide? Sì, possibile. Quelli che gli scienziati chiamano i mattoni della vita come amminoacidi e basi di Dna e Rna sono stati scoperti nei campioni di rocce e polveri prelevati dall’asteroide Bennu nel 2018 e portati sulla Terra dalla missione Osiris-Rex della Nasa. Che ci fosse materia organica sugli asteroidi si sospettava da tempo e tracce erano state viste anche nei meteoriti trovati sulla Terra, ma questo risultato è la conferma definitiva che gli asteroidi contengono gli elementi alla base della vita e che potrebbero averli portati sulla Terra.
La sonda OSIRIS-REx ha riportato sulla Terra dei campioni dell'asteroide Bennu
La sonda - La sonda era partita nel 2016 per un missione straordinaria: avvicinare un asteroide, prelevarne un campione e riportarlo sulla Terra per studiarlo. L’aggancio dell’asteroide Bennu era avvenuto due anni dopo. A distanza di sette anni la sonda sta tornando e manca davvero poco, solo 48 ore, al rientro. Il conto alla rovescia per il rientro era iniziato a marzo. La preparazione - I membri del team di Osiris-Rex insieme ai partner della missione hanno simulato i piani di navigazione in vari scenari di meteo, attività solare e detriti spaziali, per garantire che il rientro della capsula avvenga all’interno di un’area mirata entro i 13 minuti previsti.
La missione - Osiris-Rex - acronimo che sta per Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer - aveva osservato e studiato l’asteroide Bennu prima di far posare il braccio robotico che aveva prelevato i preziosi campioni dell’asteroide. Finora amminoacidi sono stati scoperti nei meteoriti, ossia in frammenti di asteroidi caduti sulla Terra, “ma i meteoriti avrebbero potuto subire alterazioni a causa del contatto con l’atmosfera o nell’ambiente terrestre. C’è sempre stato il dubbio che gli amminoacidi trovati fossero terrestri. Per questo - osserva Brucato - è nata l’idea di organizzare missioni spaziali per andare a raccogliere i campioni direttamente sugli asteroidi”.
Il bombardamento di asteroidi e comete - “È importante il ruolo che gli asteroidi hanno nell’origine della vita. A circa 55 milioni di anni dalla formazione del nostro Sistema Solare è avvenuto un grande bombardamento di asteroidi e comete e in quello stesso periodo è nata la vita sulla Terra”. Quei corpi celesti “hanno portato sulla Terra materia organica e acqua” e “adesso si tratta di capire quali molecole siano arrivate. Non si sta dicendo - precisa - che la vita sia stata portata sulla Terra dagli asteroidi perché su questi corpi celesti non ci sono batteri, ma negli asteroidi sono avvenuti processi chimico-fisici che hanno permesso la formazione di molecole complesse”. La quantità di amminoacidi scoperta su Bennu è inoltre “di gran lunga superiore rispetto a quella trovata nei meteoriti”. Dalle due ricerche emerge inoltre che asteroidi ricchi di carbonio, come Bennu, in passato hanno avuto acqua liquida al loro interno.
Nei campioni di Bennu sono stati scoperti 14 dei 20 amminoacidi presenti sulla Terra e tutte e cinque le basi, ossia le lettere dell’alfabeto della vita che si trovano nelle molecole di Dna e Rna. Tutte queste scoperte sono state possibili perché i campioni di Bennu sono rimasti incontaminati: dal momento in cui sono stati prelevati dalla sonda Osiris-Rex non hanno subito alcuna alterazione, né dal contatto con l’atmosfera né dal contatto con la Terra. Le analisi hanno inoltre dimostrato che Bennu è ricco di composti a base di azoto e ammoniaca che si sono formati miliardi di anni fa nelle regioni più esterne e fredde del Sistema solare.
Molti amminoacidi possono essere creati in due versioni speculari. La vita sulla Terra produce quasi esclusivamente la varietà mancina, ma i campioni di Bennu contengono una miscela uguale di entrambe le due possibilità (mancina e destra). Ciò significa che sulla Terra primordiale, gli amminoacidi potrebbero aver iniziato in maniera simile ma, per qualche motivo non comprensibile, la vita “girò a sinistra” invece che a destra. Per capirci, la vita utilizza 20 diversi aminoacidi per creare una varietà infinita di proteine. Tuttavia, un aspetto affascinante della biologia è la preferenza per una specifica configurazione di questi aminoacidi, un fenomeno noto come omochiralità, per cui essi possono esistere in due forme speculari, simili alle nostre mani. Nonostante entrambe le configurazioni, destrorsa (D) e mancina (L), siano teoricamente valide per la vita, la natura terrestre ha scelto di utilizzare prevalentemente la forma mancina. In biologia alcune molecole costituenti gli esseri viventi sono infatti dette omochirali. Ad esempio sulla Terra tutti gli amminoacidi hanno configurazione L mentre tutti i carboidrati biologicamente rilevanti hanno configurazioni D.
La notizia è stata pubblicata su diversi articoli sulle riviste Nature e Nature Astronomy dove scienziati della NASA e di altre istituzioni hanno condiviso i risultati delle prime analisi approfondite dei minerali e delle molecole ritrovate nei campioni di Bennu, sottolineando l’eccezionale abbondanza di ammoniaca, una sostanza importante per la biologia perché, in determinate condizioni, può reagire con la formaldeide, anch’essa rilevata nei campioni, per formare molecole complesse, come gli amminoacidi. Gli scienziati hanno identificato tracce di undici minerali nel campione di Bennu che si formano quando l’acqua contenente sali disciolti evapora per lunghi periodi di tempo, lasciando i sali come cristalli solidi. Una salamoia rilevata anche sul pianeta nano Cerere e sulla misteriosa luna di Saturno, Encelado. Una scoperta certamente straordinaria che ha aperto un nuovo mistero.
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