La scommessa della vita

Circa 4,4 miliardi di anni fa comparve sulla Terra l’acqua allo stato liquido, mentre la prova incontrovertibile dell’esistenza della vita è datata a 2,7 miliardi di anni fa. In questo lungo lasso di tempo, secondo gli scienziati, la vita sarebbe emersa dalla materia inanimata.
Ancora oggi non sappiamo come la vita organizzata e complessa sia potuta emergere in maniera spontanea in un processo chiamato abiogenesi.

Tomonori Totani, professore di astrofisica all’Università di Tokyo, ha realizzato un modello microscopico di molecole per capire se l’abiogenesi possa essere effettivamente la ragione dell’origine della vita. Nell’universo c’erano abbastanza stelle e pianeti per permettere alla complessità di emergere dal caos?

I risultati ottenuti da Tomonori, pubblicati in uno studio sulla rivista Nature mostrano che le probabilità che la vita sia emersa casualmente non sono molto alte, almeno tenendo conto dell’universo osservabile.

“Speravo di trovare almeno un percorso realistico di abiogenesi, per spiegarla in ambito scientifico“, ha detto Totani in un’intervista a Live Science. “A volte si afferma che la probabilità di abiogenesi è incredibilmente bassa e che l’origine della vita non può essere compresa dalla scienza. Io, come scienziato, ho sognato di trovare una spiegazione scientifica del perché siamo qui“.

Totani ha preso in esame l’ipotesi principale per la abiogenesi, che la vita sia emersa attraverso il RNA. Questa ipotesi pone al centro molecole di acido ribonucleico, RNA appunto, in epoca prebiotica erano dominanti sulla Terra, che in seguito avrebbe visto emergere attraverso l’evoluzione delle proteine e del DNA, la vita come la conosciamo. La chimica del RNA, seppur primitiva se confrontata alla chimica basata sul DNA, è stata la prima molecola capace di copiare e archiviare informazioni e di avviare e accelerare reazioni chimiche, due caratteristiche essenziali della vita presente sulla Terra.

La molecola di RNA è costituita da monomeri che si uniscono per formare un polimero. In particolare, l’RNA è costituito da una catena di molecole a base di azoto chiamate nucleotidi. I ricercatori pensano che affinché l’RNA possa svolgere la sua funzione essenziale di copiarsi, deve essere composto da una catena di nucleotidi lunga da 40 a 60 nucleotidi.

Come si sono formate queste catene di nucleotidi? Se è vero che a livello sperimentale i nucleotidi si organizzano in modo casuale in RNA con un tempo sufficiente e nelle giuste condizioni, è altrettanto vero che l’abbondanza di RNA diminuisce rapidamente con l’aumentare della lunghezza delle loro catene e nessuno degli esperimenti è mai riuscito a produrre catene più lunghi di 10 monomeri.

“È stato confermato sperimentalmente che la polimerizzazione dell’RNA può avvenire mediante un processo casuale“, ha affermato Totani. “Alcuni ricercatori hanno sostenuto di avere prodotto sperimentalmente catene di RNA lunghe più di 50 monomeri lunghi, ma questi esperimenti non si sono rivelati riproducibili. Un problema è che gli aggregati possono essere facilmente scambiati per un lungo polimero di RNA.”

Il modello realizzato da Totani utilizza il metodo più conservativo di polimerizzazione dell’RNA, in cui ciascun monomero viene attaccato casualmente uno a uno fino a formare una catena di monomeri. Gli scienziati hanno suggerito che i polimeri potrebbero legarsi l’un l’altro per accelerare il processo, ma Totani ha affermato che un tale processo è “altamente speculativo e ipotetico“.

Secondo gli scienziati, la vita è comparsa sulla Terra circa 500 milioni di anni dopo la formazione del pianeta. In tutto l’universo che possiamo osservare esistono qualcosa come 10 ^ 22 stelle (1 seguito da 22 zeri!) facendo sembrare alta la probabilità che la vita prima o poi si sviluppi in qualche punto di esso.

Eppure, questo numero non è sufficiente a rendere probabile la formazione di RNA con una catena più lunga di 40 nucleotidi. Con un numero troppo basso di stelle con pianeti adatti alla vita, l’abiogenesi non potrebbe avvenire.

“Tuttavia, nell’universo c’è molto più che l’osservabile“, ha affermato Totani in una dichiarazione. “Nella cosmologia contemporanea, si concorda che l’universo ha subìto un periodo di rapida inflazione, producendo una vasta regione di espansione oltre l’orizzonte di ciò che possiamo osservare direttamente. Fattorizzare questo volume maggiore [di stelle con pianeti abitabili] in modelli di abiogenesi aumenta enormemente le possibilità che la vita si verifichi“.

L’universo ha avuto origine circa 13,8 miliardi di anni fa attraverso un processo noto come Big Bang. Inizialmente ha subito un processo di inflazione andato via via rallentando fino a riprendere vigore alcuni miliardi di anni fa. L’inflazione ha “gonfiato” l’universo a una velocità maggiore della velocità della luce e oggi dalle parti più distanti di esso, vista la grande espansione, non ci giunge nessuna informazione.

Queste porzioni di universo sconosciute possono celare informazioni e un grande numero di galassie e di stelle poste al di la della nostra portata. Si stima che l’intero universo, quello che possiamo osservare e quello posto oltre l’orizzonte contenga qualcosa come 10 ^ 100 stelle, un googol di stelle, un numero enorme, un 1 seguito da 100 zeri. Questo numero di astri ci dice che è probabile che si sviluppi. Una buona notizia per l’ipotesi dell’avvento del RNA ma una cattiva per la ricerca della vita nell’universo.

Se la vita è iniziata per la prima volta grazie allo sviluppo del RNA, “la vita sulla Terra è stata creata da una possibilità molto rara di produrre un lungo polimero di RNA“, ha detto Totani. “Molto probabilmente, la Terra è l’unico pianeta che ospita la vita nell’universo osservabile. Prevedo che osservazioni o esplorazioni future della vita extraterrestre non daranno risultati positivi“.

Secondo Totani, la scoperta della vita su altri mondi dovrebbe implicare che essa aabbia avuto origine allo stesso modo della vita sulla Terra, grazie al rilascio di materia organica attraverso comete e asteroidi nello spazio interplanetario o interstellare. Lo studio di Totani non da nessuna risposta definitiva sull’origine della vita ma è certamente uno spunto interessante.

Non sappiamo se la vita sulla terra sia l’unica esistente in tutto l’universo osservabile ma se quanto ipotizzato da Totani è corretto sarà molto improbabile che la specie umana nell’arco della sua esistenza incontri altre forme di vita.