ORIGINE VITA/ Da Pasteur ai meteoriti del Tagish Lake: nuova luce sull’asimmetria delle biomolecole

- Filippo Peschiera

Come spiega FILIPPO PESCHIERA, nel XIX secolo gli studi sui cristalli dell’acido tartarico portarono Pasteur a comprendere che in natura le molecole organiche presentano un’asimmetria

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foto:Infophoto

Nella metà del XIX secolo gli studi sui cristalli dell’acido tartarico portarono Louis Pasteur a comprendere che in natura tutte le molecole organiche presentano una asimmetria molecolare: in seguito i chimici hanno approfondito gli studi di stereochimica – cioè lo studio delle proprietà spaziali delle molecole e come queste ultime si riflettano sul comportamento delle sostanze – iniziati all’inizio del secolo. È noto che per quanto riguarda i venti amminoacidi naturali che si legano a formare le proteine, l’unica struttura possibile per la vita è quella levogira (o sinistrorsa) e non quella destrogira (o destrorsa): questo fatto è uno dei misteri più grandi della chimica organica.

Grazie alla possibilità di analizzare alcuni meteoriti caduti sulla Terra, alcuni scienziati hanno proposto un’ipotesi sulla presenza di una struttura chimica tridimensionale preferenziale; le ricerche si basano su quanto accaduto nel gennaio 2000, quando un grande meteoroide esplose in atmosfera sopra il nord della British Columbia in Canada e piovvero frammenti sulla superficie ghiacciata del Tagish Lake. I ricercatori del Goddard Space Flight Center della Nasa guidati da Daniel Glavin, hanno ora scoperto che i campioni contenevano una quantità quattro volte superiore di forma levogira di acido aspartico rispetto a quella destrogira, mentre l’eccesso di alanina sinistrorsa era soltanto l’otto percento in più dello stesso amminoacido destrorso: in condizioni ambientali terrestri questo risultato lascia perplessi, perché entrambi gli amminoacidi dovrebbero avere un grande eccesso di struttura levogira.

Glavin commenta: «Un grande eccesso di levogiro nell’uno e non nell’altro (amminoacido) ci dice che essi non sono stati creati dalla vita, ma all’interno dell’asteroide del Tagish Lake». Il team ha confermato che gli amminoacidi sono stati creati nello spazio, utilizzando l’analisi degli isotopi. «Abbiamo trovato che l’acido aspartico e l’alanina nei nostri campioni del Tagish Lake erano altamente arricchiti di carbonio 13, indicando che probabilmente erano stati creati da processi non biologici nell’asteroide madre» dice Jamie Elsila, coautrice con Glavin e altri di un recente articolo apparso su Meteoritics and Planetary Science.

Bisogna sottolineare che sulla Terra il carbonio 12 è quello più stabile con una presenza di quasi il 99% in natura, mentre il carbonio 13 arriva a poco più dell’1%. Una prima ipotesi per la formazione dell’eccesso levogiro degli amminoacidi era quella di ritenere che esso fosse causato dall’esposizione alla radiazione polarizzata nella nebulosa solare; ma questo da solo non poteva spiegare una così grande differenza percentuale delle due strutture dell’acido aspartico. In seguito gli scienziati concentrarono il loro studio sul processo di cristallizzazione delle molecole amminoacidiche e quindi sulla formazione dei relativi cristalli, perché ritenevano potesse essere questo il punto di svolta della loro ricerca.

 

Le molecole di acido aspartico hanno una struttura che permette loro di legarsi fra loro a formare cristalli puri, cioè composti solo da forme sinistrorse o destrorse: per questi amminoacidi un eccesso di una o dell’altra forma potrebbe portare alla creazione di un tipo di cristallo a discapito dell’altro. Le molecole di alanina, invece, portano prevalentemente alla formazione di cristalli composti da un ugual numero di strutture levogire e destrogire: durante la crescita del cristallo, ogni piccolo eccesso di una forma rispetto all’altra tende ad essere eliminato e quindi la loro differenza percentuale è molto piccola. La spiegazione che i ricercatori della Nasa ipotizzano è che probabilmente un piccolo inizio di eccesso levogiro potrebbe essere stato creato dalle condizioni della nebulosa solare: la luce polarizzata ultravioletta o altri tipi di radiazioni di stelle vicine avrebbero potuto favorire la formazione di amminoacidi sinistrorsi o la distruzione dei destrorsi e questo iniziale eccesso sarebbe potuto essere amplificato negli asteroidi da processi come la cristallizzazione.

 

Successivamente i meteoriti avrebbero portato il materiale sulla Terra e gli amminoacidi levogiri si sarebbero incorporati nella vita nascente grazie alla loro grande abbondanza. Se queste scoperte verranno confermate negli anni futuri, si risolverà uno dei più grandi ed affascinanti enigmi della biologia dopo più di centocinquant’anni dall’esperimento di Pasteur sui cristalli emiedrici di tartrato doppio di potassio e ammonio. Inoltre, si arriverà a un nuovo modo di concepire la vita extra-terrestre; perché, se gli amminoacidi possono essere sintetizzati in processi non biologici, la loro eventuale presenza su un pianeta non potrà essere la prova di un’attività biologica.

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