Un nuovo studio (rif.) ha rilevato che alcune reazioni chimiche sono in grado di supportaruna biologia radicalmente diversa dalla nostra. Potrebbero esistere la vita su altri pianeti che utilizzano una varietà di elementi, oltre il carbonio, su cui si basa la nostra sulla Terra.
Sul nostro pianeta, la vita è costruita sui composti organici. Queste molecole sono composte da 6 atomi principali: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo e zolfo. Tuttavia, gli scienziati si chiedono da tempo, se la vita aliena, potrebbe evolversi con una chimica diversa. Ad esempio, i ricercatori ipotizzano da tempo che il silicio potrebbe anche fungere da spina dorsale per la biologia.
Reazioni autocatalitiche
“È importante esplorare queste possibilità in modo da avere un’idea di come possono apparire tutte le forme di vita”, ha dichiarato l’autore senior Betül Kaçar, astrobiologo, batteriologo e biologo evoluzionista. Un tipo di processo chimico fondamentale per la vita sulla Terra è l’autocatalisi. Le reazioni autocatalitiche sono autosufficienti, possono produrre molecole che incoraggiano il ripetersi della medesima reazione di partenza.
“Uno dei motivi principali per cui i ricercatori si interessano all’autocatalisi è perché la riproduzione è un esempio di autocatalisi”, ha detto Kaçar. “La vita catalizza la formazione di altra vita. Una cellula produce due cellule, che possono diventare quattro e così via. Man mano che il numero di cellule si moltiplica, il numero e la diversità delle possibili interazioni si moltiplicano di conseguenza”.
Nello studio, i ricercatori hanno cercato l’autocatalisi pensando che questo processo potesse aiutare a guidare l’abiogenesi, cioè l’origine della vita dall’assenza di vita. Gli scienziati si sono concentrati sui cosiddetti cicli di comproporzionamento, che possono generare più copie di una molecola. Questi prodotti possono essere utilizzati come materiali di partenza per favorire il ripetersi di questi cicli, con conseguente autocatalisi.
I cicli di reazione
“La proporzionalità è probabilmente unica perché è una singola reazione, che produce multipli di un output, assomiglia molto alla riproduzione”, ha detto l’autore principale dello studio Zhen Peng, biologo evoluzionista. Per trovare queste reazioni, gli scienziati hanno analizzato più di due secoli di documenti scientifici digitalizzati.
“Con efficaci strumenti di ricerca, siamo stati in grado di progettare e condurre questa valutazione, prima nel suo genere, della pervasività dei cicli autocatalitici”, ha affermato il coautore dello studio Zach Adam, geologo. Alla fine, hanno scoperto 270 cicli diversi di reazioni autocatalitiche. “L’autocatalisi potrebbe non essere così rara, ma potrebbe invece essere una caratteristica generale di molti ambienti diversi. Anche quelli molto diversi dalla Terra”, ha detto Kaçar.
La maggior parte dei 270 cicli escludono il carbonio su cui si basa la vita terrestre. Alcuni erano incentrati su elementi assenti o estremamente rari nella nostra biologia, come il mercurio o il torio, un metallo radioattivo. È probabile che un certo numero di cicli si verifichino solo in condizioni estreme che stravolgono la chimica che conosciamo. I ricercatori hanno infatti scoperto che quattro cicli autocatalitici coinvolgono gas nobili, che raramente, reagiscono chimicamente con altri elementi. Se anche un gas inerte come lo xeno potesse prendere parte all’autocatalisi, “ci sono buone ragioni per supporre che l’autocatalisi avvenga più facilmente con altri elementi”, ha detto Peng.
Cosa dobbiamo cercare ?
Solo otto di questi cicli erano relativamente complessi e costituiti da quattro o più reazioni. La maggior parte dei 270 cicli erano semplici, ciascuno costituito da sole due reazioni. “Si pensava che questo tipo di reazioni fossero molto rare”, ha detto Kaçar in una nota. “Stiamo dimostrando che in realtà è tutt’altro che raro. Basta guardare nel posto giusto”. I ricercatori hanno notato che è possibile combinare più cicli insieme, anche quando sono molto diversi tra loro. Ciò porterebbe a reazioni chimiche autosufficienti che generano una vasta gamma di molecole per produrre una grande complessità.
“Con così tante ricette di base per l’autocatalisi a disposizione il focus della ricerca può ora spostarsi sulla comprensione di come l’autocatalisi, attraverso il comproporzionamento, possa avere effetti più pronunciati nel modellare la chimica di un pianeta”, ha detto Kaçar. “Quelle presentate sono una serie di ricette di base che possono essere mescolate e abbinate in modi mai provati prima sul nostro pianeta”, ha detto Peng. “Porterebbero alla scoperta di esempi nuovi di chimica complessa (vita), che funzionano in condizioni in cui i cicli a base di carbonio siano bloccati”
Resta incerto quanto siano plausibili questi cicli, hanno avvertito i ricercatori. “Non è garantito che tutti gli esempi che abbiamo raccolto possano essere analizzati in laboratorio o trovati su altri oggetti astronomici”, ha detto Peng. Questo lavoro potrebbe avere un enorme influenza nella ricerca della vita nell’universo e per capire come si sia formata. Inoltre potrebbe avere applicazioni pratiche, come “l’ottimizzazione della sintesi chimica e l’uso efficiente delle risorse e dell’energia”, ha detto Adam.
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