Oparin e la chimica prebiotica della vita

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“Destinazione Cosmo” è un blog che si occupa di argomenti legati alla Criminologia, alle Scienze Forensi ed alla Divulgazione Scientifica. Per ciò che concerne la Criminologia e le Scienze Forensi, troverete articoli e saggi che spaziano dai Serial Killer agli Omicidi Seriali; dal Satanismo alle tecniche di adescamento dei giovani; dal bullismo nelle scuole alla pedofilia; dalla “Sindrome del Bambino Maltrattato” alla violenza contro le donne; dai “Difetti della Giurisprudenza” al “Della Pubblica Felicità” di L. A. Muratori. E tanto altro.
Per quanto concerne, invece, la Divulgazione Scientifica, troverete articoli e saggi dedicati, soprattutto, al mondo dell’astronomia e delle scienze ad essa collegate. Tutto il materiale sarà correlato da una moltitudine di meravigliose foto dell’Universo scattate dalla Terra e dallo spazio.
Perché? Perché «Il mondo delle scienze fisiche ed il mondo delle scienze della vita sono separati ancor oggi da una terra di nessuno inesplorata», come disse il fisico italiano Mario Agèno. Ed è arrivato il momento di iniziare l’esplorazione.
Questi e tanti altri gli argomenti trattati in questo blog che si presenta con un carattere di novità sia culturale che didattica: la verifica scientifica.

Danila Zappalà

Danila Zappalà
Laureata in Giurisprudenza presso l’Università degli Studi di Urbino, ha frequentato un Master di specializzazione di 2° livello in "Scienze Criminologico - Forensi" presso l’Università "La Sapienza" di Roma.
Conseguito il Diploma di Master con Lode e Pubblicazione della Tesi, ha fondato nel 2007 a Siracusa il Centro Studi Scienze Criminali di cui è attualmente Presidente. Tiene Corsi di Criminologia e Psicopatologia Forense, Conferenze e Seminari per le Forze dell’Ordine e per tutte le altre categorie professionali.
Da sempre appassionata di Astronomia è attualmente una Divulgatrice Scientifica che collabora con varie testate giornalistiche scrivendo per Rubriche di Criminologia e Scienze. Tiene Corsi di Astronomia, Conferenze e Seminari di Scienze ed è autrice di numerosi saggi ed articoli di Criminologia, Scienze Forensi e Divulgazione Scientifica.
Con la BookSprint Edizioni ha pubblicato nel 2013 un libro dal titolo “La Formazione degli Operatori Territoriali nella Prevenzione del Crimine” in vendita nelle migliori librerie d’Italia e, con la stessa Casa Editrice, sono in corso di pubblicazione “Crime Scene. Manuale di Criminologia e Scienze Forensi ” e “Astronomia Bambini. Lezioni di astronomia per alunni di scuola elementare e media”.

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Mag 6

Oparin e la chimica prebiotica della vita

La teoria prebiotica della vita, secondo la quale i precursori della vita sulla Terra si sarebbero formati nell'atmosfera primitiva terrestre, ha dominato il campo per moltissimo tempo. Ma ora qualcosa è cambiato e gli scienziati non sono più tanto sicuri che le cose, sulla Terra, siano andate proprio così...

di Danila Zappalà

chimica prebiotica, precursori della vita

La vera, rivoluzionaria scoperta che ha radicalmente mutato gli orientamenti di quella dottrina che ha dominato il campo per moltissimo tempo e che era fondamentalmente contraria all’esistenza di altre forme di vita nell’Universo è la scoperta di numerose molecole organiche negli spazi interstellari (soprattutto nelle Nebulose), nelle comete e nei meteoriti. La scoperta di queste molecole organiche (ne sono state scoperte finora più di 800 tipi diversi) ha dimostrato che la vita non è affatto un miracolo occasionalmente accaduto sul pianeta Terra, ma che potenzialmente essa è una parte essenziale dell’Universo: un Universo la cui dinamica ha portato non solo la materia inorganica a trasformarsi in materia organica, ma che ha fatto sì che la materia organica prendesse coscienza di sé. L’uomo pensa, soffre, piange e gioisce; in una parola, ha coscienza di sé. Questa consapevolezza non ci permette di escludere, con categorica certezza, che quello che è accaduto sul nostro pianeta non sia accaduto anche in altre parti dell’universo. Infatti, queste molecole, fondamentali mattoni per l’edificazione della vita, sono incredibilmente comuni e abbondanti nello spazio, più di quanto non ci si sarebbe mai immaginato. La cosa più importante e che stupisce di più è che esse sono situate in punti dello spazio, oserei dire, strategici; tali, cioè, da garantirne la sopravvivenza.

Nelle Nebulose, infatti, che sono quelle parti dell’Universo in cui si formano le stelle e che tutti noi sappiamo essere miscugli di gas, rocce e polveri cosmiche, le molecole organiche sono inglobate e protette dai granellini di polvere che, in questo modo, le difendono dall’azione dei raggi cosmici e dai raggi X che, essendo ovunque nello spazio, le distruggerebbero senz’altro.

Inoltre essendo trasportate in quantità abbondanti da comete e meteoriti, i cui strati superficiali preservano anch’essi le molecole organiche dalla distruzione, è possibile che tali molecole abbiano dato origine alla vita in pianeti molto distanti dal nostro.

Gli scienziati sono da sempre impegnati nell’elaborazione di teorie che spieghino (o tentino di farlo) l’origine della vita sulla Terra

E, al momento, due sono le principali teorie che più frequentemente troviamo nei manuali scolastici:

1) La teoria “terrestre” della vita, che fu elaborata da Oparin e verificata sperimentalmente da Miller.

2) La teoria “extraterrestre” della vita, in base alla quale cospicue quantità di molecole organiche vennero liberate dall’impatto di una cometa con la Terra.

Oparin, pensando ad un’atmosfera terrestre primitiva composta in prevalenza da ammoniaca, idrogeno e metano, teorizzò che alla presenza di vapore acqueo e con l’apporto dell’energia prodotta dalle scariche elettriche dei comuni fulmini atmosferici, si generassero spontaneamente alcune molecole organiche, soprattutto aminoacidi.

Queste molecole organiche, nell’ipotesi di Oparin, si sarebbero poi evolute nel brodo primordiale traendo da esso il nutrimento necessario alla loro evoluzione.

Stanley Miller, dell’Università di Chicago, nel 1953 verificò sperimentalmente questa teoria e dimostrò che, in effetti, alle condizioni previste da Oparin, si formano molecole organiche complesse.

Miller, in un pallone di vetro riempito con un miscuglio di metano, ammoniaca e idrogeno, che introdusse nelle percentuali indicate da Oparin, creò artificialmente delle scintille elettriche per simulare i fulmini primitivi, facendo circolare una corrente di vapore acqueo.

Dopo una settimana di sperimentazione trovò nell’acqua, inaspettatamente, numerosi aminoacidi, fornendo, così, alla teoria di Oparin la verifica sperimentale che ne fece la teoria dominante fra tutte.

Questa chimica prebiotica planetaria può, sinteticamente, essere divisa in due fasi:

1) in una prima fase molecole organiche reattive si formano nell’atmosfera primitiva;

2) in una seconda fase questi precursori atmosferici evolvono nel brodo primordiale per formare i mattoni della vita.

Queste linee di sviluppo di chimica prebiotica sono, dunque, come dicono i testi scolastici, quelle che hanno prevalso sulla Terra primitiva?

Pare proprio di no.

Il modello di Oparin e Miller, infatti, non è adattabile al caso terrestre.

Se Oparin ha scelto il suo miscuglio di metano, ammoniaca e idrogeno è perché, in passato, si pensava che l’atmosfera primitiva della Terra avesse una composizione molto simile a quella dei pianeti giganti come Giove e Saturno.

Successivamente, però, si è capito che non c’è mai stata molta ammoniaca nell’atmosfera primordiale terrestre perché l’ammoniaca ha una molecola che viene facilmente distrutta dai raggi ultravioletti del Sole.

Inoltre, nemmeno di idrogeno ce ne deve essere stato tanto: essendo l’idrogeno molto leggero esso è quasi certamente sfuggito all’attrazione di un pianeta piccolo come la Terra, perdendosi nello spazio.

Due dei componenti scelti da Oparin sono quindi esclusi. Resta il metano, ma la maggior parte dei geochimici pensa che nell’atmosfera primitiva non vi si trovasse nemmeno molto metano.

I chimici del prebiotico sono molto dispiaciuti, dunque, ma il modello di Oparin, pur essendo dotato di plausibilità scientifica, non va più bene: esso non è adattabile al caso terrestre.

Tuttavia, nonostante questa teoria scientifica non vada bene per l’ipotesi terrestre, essa potrebbe andare bene per altri corpi del Sistema Solare.

Su Titano, infatti, che è uno dei principali satelliti di Saturno, sembrerebbe essere in atto al momento la prima fase prebiotica della vita teorizzata da Oparin e verificata sperimentalmente da Miller.

L’atmosfera densa di Titano racchiude in sé tutti gli ingredienti e le sorgenti di energia necessarie; il primo stadio dei precursori atmosferici, quindi, potrebbe esservi verosimilmente in corso, come sembrerebbero dimostrare i 6 idrocarburi e i 4 nitrili scoperti nella sua atmosfera.

Quanto all’evoluzione verso i mattoni della vita, e cioè al passaggio alla seconda fase prebiotica della chimica di Oparin concernente, lo ricordiamo, l’evoluzione delle molecole organiche nel brodo primordiale, essa è ostacolata dalla totale assenza di acqua liquida. Se acqua c’è su Titano essa è sicuramente gelata e forma, forse, dei continenti ghiacciati che si muovono su un oceano costituito prevalentemente da metano ed etano.

L’interesse degli scienziati nei confronti di Titano deriva quindi dalla chimica prebiotica che potrebbe avervi luogo.

L’ultima parola, comunque, spetterà alla sonda Cassini il cui modulo di atterraggio Huygens, inviato con la sonda nel 1997 in missione su Titano, è arrivato a destinazione il 14 gennaio 2005 e finirà di inviarci i dati raccolti quanto prima.

In base a ciò che la Huygens ci ha comunicato finora, comunque, le nostre speranze sembrerebbero essere state confermate: nell’atmosfera di Titano sarebbe effettivamente in atto una chimica prebiotica della vita.

Il modulo Huygens, lo ricordiamo, ha preso il nome dallo scienziato che nel 1655 non solo ha rivelato l’esatta natura degli anelli di Saturno, ma che ha anche scoperto Titano che, per dimensioni, è il secondo satellite del Sistema Solare, superato solo da Ganimede (satellite di Giove) il cui diametro è solo di 100 Km circa superiore a quello di Titano.

Dovendo trovare una nuova nicchia prebiotica nella quale collocare la formazione delle molecole organiche che, come già detto, non hanno potuto formarsi nell’atmosfera primitiva terrestre, alcuni scienziati hanno pensato che queste molecole avrebbero potuto benissimo formarsi in prossimità di alcune sorgenti di calore sottomarine.

In prossimità di queste sorgenti, infatti, alcune delle quali sono state scoperte solo recentemente nelle più remote profondità oceaniche, si hanno delle emanazioni gassose ad altissima temperatura e grosse quantità di sali minerali assai riducenti che avrebbero potuto favorire la nascita e l’evoluzione di materiale organico.

La prima e la seconda fase prebiotica della vita, dunque, potrebbero benissimo aver avuto luogo entrambe nel brodo primordiale.

Ma c’è di più.

Ed Selpeter e Carl Sagan, scienziati, purtroppo, ormai scomparsi, sostengono addirittura che esseri simili alle nostre meduse giganti potrebbero abitare, in questo stesso istante, gli strati liquidi di qualche pianeta situato chissà dove nella Galassia, in prossimità di fonti di calore come quelle appena descritte.

Ricordiamo che, fra tutti gli scienziati, Ed Selpeter e Carl Sagan sono sempre stati soliti speculare sulla possibile esistenza di forme di vita extraterrestri, anche intelligenti, assolutamente diverse dalle specie viventi conosciute sulla Terra.

Entrambi, infatti, hanno sempre gridato a gran voce che altri esseri viventi potrebbero benissimo non aver bisogno di un pianeta di tipo terrestre per vivere e neppure della chimica del carbonio per esistere, la quale potrebbe, per esempio, essere sostituita da una chimica basata sul silicio.

Tuttavia, dal momento che si avanza su questo terreno, essendo le nostre conoscenze limitate a quanto è successo sulla Terra, è inevitabile elaborare le nostre teorie sulla base del modello terrestre.

Selpeter e Sagan arrivano a pensare che creature viventi possano abitare perfino gli strati atmosferici di Giove. L’atmosfera di Giove, infatti, estremamente calda in profondità e fredda in quota, possiede un livello nel quale si hanno circa 20° C e dove, secondo loro, potrebbe evolversi una chimica organica.

Questi due scienziati immaginano che delle vere e proprie mongolfiere viventi abitino questo livello.

Ed Selpeter, addidirttura, immagina, sulla base di complicatissimi calcoli gravitazionali, che questi esseri abbiano le dimensioni delle nostre grandi città.

La chimica e la fisica, in effetti, autorizzano l’esistenza di simili forme di vita e questo basta ad impedirci di affermare categoricamente che su pianeti come Giove la vita sia impossibile, riferendoci ovviamente a forme di vita di tipo non terrestre.

Purtroppo, però, questo non basta a giustificare un dispendioso programma di verifica: gli scienziati, infatti, preferiscono impiegare le poche risorse economiche a loro disposizione per programmare missioni di ricerca supportate da prove ed indizi che oggettivamente le giustifichino, come accade per Marte e per Titano. E non per semplici teorie, seppur valide da un punto di vista scientifico. 

Per esigenze di completezza, ricordiamo, inoltre, La Nuvola Nera di Fred Hoyle, lo scienziato che, sull’esempio di Segan, in un suo romanzo ipotizza, sempre in armonia con quanto disposto dalla scienza, che esseri costituiti da miscele di gas interstellare magnetizzato, abitino gli spazi interstellari (e, quindi, non un pianeta) nutrendosi dell’energia emessa dalle stelle.

Nel romanzo di Hoyle è così che comincia la storia: una di queste “Nuvole” si colloca attorno al Sole per nutrirsi della sua energia mettendo in pericolo la vita della nostra stella e, quindi, quella di tutti gli esseri viventi sulla Terra. Per fortuna, nel romanzo, tutto finisce bene.

Chissà…

Magari un giorno anche noi scopriremo di non essere soli nell’Universo e speriamo che le cose vadano bene anche in quel caso…

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