Il ribosio potrebbe aver contribuito a mantenere attiva la chimica del boro alla base della vita

Uno zucchero trovato nei meteoriti potrebbe aver svolto un duplice ruolo nella chimica che ha preceduto la vita sulla Terra, secondo quanto riportato da Nautilus a proposito di uno studio pubblicato su Scientific Reports.

La ricerca esamina il ribosio, uno zucchero fragile che costituisce parte dell’RNA. L’RNA è importante negli organismi viventi perché contribuisce a conservare e utilizzare le informazioni genetiche, e molti scienziati ritengono che sia stato coinvolto nelle fasi più antiche della vita. Il problema è che il ribosio si degrada facilmente, soprattutto quando viene riscaldato, rendendo difficile spiegare come una quantità sufficiente possa essere sopravvissuta negli ambienti ostili della Terra primordiale.

Lo studio propone che il ribosio possa aver contribuito a risolvere da sé questo problema. Quando il ribosio interagisce con il borato, un composto contenente boro, ossigeno e idrogeno, il borato può proteggere lo zucchero dalla degradazione chimica. I nuovi risultati suggeriscono che la relazione funzionasse anche nella direzione opposta: il ribosio favoriva la dissoluzione dei minerali di borato, lasciando una maggiore quantità di boro nell’acqua circostante.

Un ingrediente fragile in un’antica miscela chimica

Gli scienziati che studiano le origini della vita ricreano spesso in laboratorio possibili reazioni della Terra primordiale. Questi esperimenti possono rivelare il comportamento delle singole sostanze chimiche, ma ingredienti purificati e condizioni attentamente controllate potrebbero non riprodurre le complesse interazioni presenti negli ambienti naturali.

Per questo i ricercatori hanno utilizzato minerali reali, comprese croste di borato raccolte presso le sorgenti termali di Puga, nell’Himalaya indiano. Il sito contiene una quantità di boro sufficiente a far scricchiolare sotto i piedi dei visitatori depositi di sale di borato. Eppure anche queste acque, insolitamente ricche di boro, contengono soltanto una piccola frazione della concentrazione utilizzata in alcuni esperimenti di laboratorio.

Questa differenza è importante perché i minerali contenenti boro generalmente si dissolvono con difficoltà. Gran parte dell’elemento entra a far parte di cristalli solidi invece di rimanere nell’acqua, dove potrebbe partecipare alle reazioni. Gli esperimenti descritti da Nautilus hanno rilevato che il ribosio può interferire con la formazione di quei granuli solidi e favorire la dissoluzione dei minerali di borato. Di conseguenza, una maggiore quantità di boro rimane disponibile in soluzione, mentre il borato disciolto contribuisce a preservare il ribosio.

Questo crea un possibile ciclo di retroazione. Un composto minerale protegge una molecola organica fondamentale, e quella molecola contribuisce a mantenere il composto minerale in una forma chimicamente utile. Un processo del genere potrebbe aver reso le condizioni più favorevoli alle reazioni sempre più complesse necessarie prima della comparsa della biologia.

Meteoriti, sorgenti termali e Terra primordiale

La Terra di circa quattro miliardi di anni fa era diversa dal pianeta attuale. La sua atmosfera conteneva poco ossigeno, l’attività vulcanica era più intensa e la sua superficie comprendeva sparse regioni vulcaniche e oceani ricchi di ferro. Anche i meteoriti provenienti dal giovane Sistema Solare colpivano frequentemente le terre emerse, trasportando acqua e composti contenenti carbonio.

Nautilus riferisce una stima secondo cui in quel periodo potrebbero essere arrivate ogni anno circa un milione di tonnellate di carbonio. Il meteorite di Murchison, caduto nel Victoria nel 1969, fornisce un campione dei materiali che potrebbero aver raggiunto la Terra. Gli scienziati vi hanno trovato ribosio e altri zuccheri, mentre le persone che ne raccolsero i frammenti dopo la caduta notarono un forte odore simile al cherosene, proveniente dal suo contenuto ricco di carbonio.

Una volta arrivati, questi composti potrebbero essersi accumulati in luoghi in cui il loro afflusso superava la velocità con cui venivano distrutti. Laghi e pozze poco profonde, per esempio, potrebbero aver concentrato i materiali man mano che l’acqua evaporava. Ambienti di questo tipo potrebbero aver fornito le miscele chimiche in cui minerali, acqua e composti organici interagivano per lunghi periodi.

Gli studi sulle origini della vita si sono concentrati tradizionalmente sul modo in cui i minerali potrebbero aver contribuito a rendere più elaborata la chimica organica. Il nuovo lavoro rovescia anche la prospettiva, chiedendosi come le molecole organiche possano aver modificato i minerali che le circondavano.

La chimica prima della biologia

Se il ribosio e i composti a esso correlati mantenevano una maggiore quantità di boro disciolta, potrebbero aver influenzato anche quali minerali si formavano sulla superficie primordiale della Terra. Il ribosio era probabilmente raro, ma anche l’etilenglicole e il glicerolo possono legarsi al borato. I loro effetti sui depositi minerali naturali devono ancora essere verificati.

I ricercatori suggeriscono che le implicazioni possano estendersi oltre il boro. Le molecole contenenti carbonio possono interagire con minerali che coinvolgono elementi più abbondanti, tra cui la silice e il calcio. Se così fosse, le miscele chimiche trasportate dai meteoriti o prodotte sulla Terra potrebbero aver influenzato la formazione di rocce e depositi minerali prima dell’esistenza degli organismi viventi.

Gli organismi moderni modificano visibilmente la geologia producendo conchiglie e strutture coralline attraverso la biomineralizzazione. Lo studio solleva la possibilità che composti di carbonio non viventi abbiano iniziato a influenzare la formazione dei minerali molto prima, durante la transizione dalla geochimica alla biologia.

Non è ancora noto se queste interazioni abbiano modificato interi paesaggi. Ma esaminarle potrebbe rendere più realistici i modelli di laboratorio sulle origini della vita e aiutare gli scienziati a valutare quali ambienti presenti su altri mondi potrebbero sostenere la comparsa della vita.