Vita extraterrestre: la Terra potrebbe essere il modello standard

Seguendo le leggi della fisica la vita sulla Terra potrebbe essere un modello per la vita nell'universo, aderendo a un modello standard di costanti o equazioni della vita

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Entro la fine di questo secolo, afferma l’astrofisico Martin Rees, dovremmo essere in grado di chiederci se viviamo o meno in un multiverso e quanta varietà di leggi della fisica mostrano i suoi ‘universi‘ costitutivi.

La risposta a questa domanda, dice Rees, “deciderà come dovremmo interpretare l’universo ‘biofriendly’ in cui viviamo (e che potremmo condividere con qualsiasi alieno con cui un giorno potremmo entrare in contatto)“.

Le stesse leggi fondamentali della fisica si applicano in tutto l’intero dominio che possiamo rilevare con i telescopi. Se non fosse così – gli atomi fossero “anarchici” nel loro comportamento – non avremmo fatto progressi nella comprensione dell’universo osservabile.

Ma questo dominio osservabile, dice Rees, potrebbe non essere tutta la realtà fisica; alcuni cosmologi ipotizzano che il “nostrobig bang non sia stato l’unico, che la realtà fisica sia abbastanza grande da comprendere un intero “multiverso“.

Anche gli astronomi conservatori, conclude Rees, “sono fiduciosi che il volume dello spazio-tempo entro il raggio dei nostri telescopi – quello che gli astronomi hanno tradizionalmente chiamato ‘l’universo’ – è solo una piccola frazione delle conseguenze del big bang. Ci aspettiamo che esistano molte più galassie situate oltre l’orizzonte, non osservabili, ognuna delle quali (insieme a tutte le intelligenze che ospita) si evolverà similmente alla nostra“.

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La fisica della vita

Seguendo le leggi della fisica, Charles Cockell suggerisce che la vita sulla Terra potrebbe essere un modello per la vita nell’universo, aderendo a un modello standard di costanti o equazioni della vita.

Cockell, astrobiologo dell’Università di Edimburgo e direttore del Centro britannico per l’astrobiologia e autore di The Equations of Life: How Physics Shapes Evolution, vede il tema della costruzione della vita attraverso la lente di un osservatore che sta cercando di capire come la vita sulla Terra possa servire da banco di prova per una possibile vita altrove nell’universo.

Non importa quanto diverse siano le condizioni su mondi lontani, tutti presumibilmente hanno le stesse leggi della fisica, dalla meccanica quantistica alla termodinamica e alle leggi di gravità, come riporta il New York Times. 

E la vita, come dice Cockell, è semplicemente materia vivente, “materiale capace di riprodursi ed evolversi“. Se esistesse biologia altrove nell’universo, la troveremmo sorprendentemente familiare non solo nell’aspetto, ma anche nel meccanismo a base di carbonio nelle sue cellule.

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Ci sono equazioni e regole che non sono limitate ai sistemi viventi che sono alla base del modo in cui opera la vita. Queste equazioni sono coerenti, per quanto ne sappiamo, in qualsiasi parte dell’universo. Per capire come potrebbe essere la vita altrove, è fondamentale avere una conoscenza approfondita di come funziona qui.

Riavvolgere il nastro dell’evoluzione

Riavvolgendo e riavviando il nastro dell’evoluzione DNA, RNA, ATP, il ciclo di Krebs – la trafila di Biology 101 – probabilmente si ripresenterebbero, qui o in mondi lontani, scrive George Johnson sul New York Times: le singole cellule poi si unirebbero insieme, cercando i vantaggi della vita metazoica finché, prima che tu te ne accorga, qualcosa di simile alla varietà di vita che conosciamo.

Le leggi della biologia, secondo Cockell, imitano le leggi fisiche che sono le stesse ovunque: la gravità, per esempio, è onnipresente, non esclusiva del nostro sistema solare. Le restrizioni sono ovunque: le molecole organiche, sulla Terra o altrove, si denaturano ancora alle alte temperature, si disattivano a quelle basse. Alcuni ingredienti sono indispensabili per la vita: il carbonio è l’elemento ottimale per assemblare la vita che germoglia; l’acqua è il solvente ideale.

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Se ha ragione“, ha scritto Darby Dyar, scienziato senior, Planetary Science Institute e presidente del Venus Exploration Analysis Committee della NASA, “allora il nastro dell’evoluzione è stato eseguito anche sul nostro vicino più prossimo, Venere, dove le prove attuali suggeriscono che gli oceani liquidi (e condizioni molto simili alla Terra) sono stati presenti per circa 3 miliardi di anni. Inoltre, anche esopianeti di recente scoperta posti a distanze simili a Venere dalle loro stelle diventano candidati altamente probabili per ospitare un tale ambiente”.

Le leggi della fisica incanalano le creature viventi in forme ristrette“, afferma Cockell. “Restringono l’ambito dell’evoluzione. La vita aliena può avere molte somiglianze con la vita qui“.

Le nostre percezioni sono Terra centriche

L’ipotesi di Cockell è un po’ più sottile di quanto si riscontra in molti rapporti popolari“, ha scritto Steven Benner, della Foundation for Applied Molecular Evolution in Florida.

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Le leggi della fisica sono certamente universali, e con uguale certezza vincolano le forme che la vita potrebbe assumere. Tuttavia, in quest’anno, in questo secolo, la nostra percezione di quelle leggi e di quelle forme rimane orribilmente “terrestre-centrica”.

Parliamo di acqua, DNA e proteine, perché è così che siamo fatti. Eppure molti, forse la maggior parte, pianeti rocciosi simili alla Terra hanno altri solventi, l’acido solforico di Venere o il metano di Titano. Poiché non viviamo in acidi o idrocarburi, le logiche chimiche che potrebbero operare in questi ambienti non sono da noi ben esplorate.

Lo strano è negli occhi di chi guarda

In effetti, mentre lo strano è negli occhi di chi guarda” continua Benner, “i biologi sintetici che creano forme alternative di materia che potrebbero funzionare sono stupiti di quanto la nostra immaginazione terrestre abbia limitato la nostra visione di ciò che quelle forme di vita potrebbero essere . E sarei molto più a mio agio nell’accettare le equazioni della fisica odierna se potessero dirci in modo convincente, ad esempio, cosa costituisce il 90% della massa gravitazionale nella galassia”.

Non universale al di fuori del nostro sistema solare

Il biochimico della Georgia Tech e direttore del Centro per l’origine della vita, Loren Dean Williams ha scritto che “Non sono sicuro di essere la persona migliore per questo perché non sono d’accordo con l’ipotesi che i biopolimeri o il metabolismo della terra siano universali per la vita al di fuori del nostro sistema solare. L’idea che il DNA, l’RNA e le proteine si siano affermate altrove nell’universo è un esempio di un tipo di errore così comune da meritare un nome, evoluzione = errore di ottimizzazione”.

Un tratto, un processo o una caratteristica che siano sorti dall’evoluzione sembrano essere perfetti, ma non lo sono mai. Il tuo polso potrebbe sembrare perfetto; puoi suonare un violino o fare karate o scrivere con una penna. Ma l’evoluzione dipende dal percorso. Le ossa del tuo polso si sono evolute dalle ossa della pinna del nostro antenato pesce e dipendono dalla loro storia molto specifica. Se diverse forze evolutive agissero sul nostro antenato pesce, potresti avere un polso diverso.

E incredibilmente, “Allo stesso modo (secondo me) i biopolimeri si sono evoluti chimicamente da molecole organiche più semplici e sono prodotti della loro storia (di cui non sappiamo molto)“, ha continuato Williams.

Un pianeta che ruota più rapidamente, un diverso modello di impatti, un diverso inventario chimico o un diverso profilo di temperatura durante l’evoluzione chimica potrebbero aver prodotto un diverso set di biopolimeri. E questi biopolimeri alternativi sembrerebbero perfetti. Alcuni potrebbero proporre che fossero universali per tutta la vita nell’universo. Penso che si sbaglierebbero“.

Vita a base di carbonio

In generale, condivido le opinioni espresse da Cockell sull’origine della vita su altri corpi planetari, in particolare se condividono le caratteristiche geologiche, chimiche e fisiche della Terra“, ha scritto l’astrobiologo dell’Università di Washington John A Baross in una e-mail a The Daily Galaxy.

Le proprietà specifiche della vita sulla Terra che potrebbero essere universali anche per la vita su un pianeta simile alla Terra includendo macromolecole a base di carbonio, dipendenza da metalli e oligoelementi, l’uso di sostanze chimiche o luminose come fonti di energia per il metabolismo e molto probabilmente una dipendenza dall’acqua come solvente per effettuare reazioni di ossidazione e riduzione”, spiega Baross.

Ci sono molte ragioni per cui la vita basata sul carbonio dovrebbe essere enfatizzata: è uno degli elementi più abbondanti nell’universo ed è stato registrato in meteoriti, comete e polvere interplanetaria. Inoltre, molti dei composti organici usati dalla vita sono sintetizzati abioticamente sulla Terra in un’ampia gamma di condizioni ambientali. La vita basata sul carbonio altrove avrebbe biochimiche simili alla vita sulla Terra?”.

Ci sono alcune prove che ci sono “regole della chimica organica” che implicherebbero o presupporrebbero l’universalità di specifiche reazioni chimiche e strutture macromolecolari“, conclude Baross.

L’origine della vita altrove, data la contingenza dell’evoluzione, potrebbe comportare la selezione di organismi ed ecosistemi diversi da quelli che si trovano sulla Terra. Tuttavia, è probabile che condividano caratteristiche biochimiche e forse fenotipi simili con gli organismi terrestri”.

“La possibilità di vita su un corpo planetario diverso dalla Terra è un altro problema su cui possiamo solo speculare”, conclude Baron.

Contingenza vs. Convergenza

Woodward W. Fischer, professore di geobiologia al California Institute of Technology, ha scritto: Mi vengono in mente le classiche discussioni che avrebbero avuto luogo tra Steve Gould e Simon Conway Morris sull’importanza dei ruoli della contingenza rispetto alla convergenza nell’evoluzione”.

Gould è rimasto colpito dal modo in cui la vita è modellata da rari eventi casuali come l’impatto di un bolide come quello che ha colpito lo Yucatan sessantacinque milioni di anni fa e ha spazzato via i dinosauri non-aviari, lasciando spazio ecologico per l’affermazione dei mammiferi. Senza questo singolare evento, si potrebbe obiettare che l’ascesa dei mammiferi e la loro importanza negli ecosistemi terrestri non avrebbero mai avuto luogo”.

Conway Morris è stato preso dalla convergenza nell’evoluzione: il volo, ad esempio, è stato inventato molte volte in biologia (insetti, uccelli, pipistrelli, scoiattoli, ecc.); basta evolvere una superficie di controllo aerodinamica e puoi volare. Quindi sosteneva che si potesse eseguire di nuovo il nastro della vita e ottenere più o meno lo stesso risultato: scimmie bipedi intelligenti. La congettura di Cockell è molto in sintonia con gli argomenti della convergenza”.

Ma penso che sia importante considerare che ci sono buoni esempi di entrambe le contingenze/singolarità nella storia della vita sulla Terra“, continua Fischer.

Le singolarità risaltano: i processi biologici che sono assolutamente critici per la moderna biosfera come la fotosintesi dell’ossigeno si sono evoluti una volta in più di 4 miliardi di anni di evoluzione sulla Terra e ci sono voluti 2 miliardi di anni perché emergesse. Anche se il nostro pianeta è immerso nella luce solare e nell’acqua (i due substrati necessari per la fotosintesi ossigenata), questo processo si è evoluto solo una volta”.

Visto che è una singolarità non possiamo presumere che accadrebbe con certezza. Inoltre, non sappiamo perché ci sia voluto così tanto tempo perché si evolvesse, presumibilmente parte del motivo è che si tratta di un compito chimico impegnativo. Ma quando l’O2 è diventato abbondante grazie alla fotosintesi, la biologia ha evoluto molti modi di respirare e di usare l’O2 nel metabolismo: qui c’è la convergenza“.

Quindi l’O2 è una buona cosa per la vita (a lungo termine) e per la biosfera è facile capire come accedervi. Vale a dire che abbiamo esempi di entrambi gli stili di evoluzione dei membri finali che sono importanti. E questo rende anche difficile valutare con certezza la questione se la vita dovesse emergere altrove, deve seguire le stesse regole molecolari e metaboliche che fa la vita sulla Terra“.