Per un'astrobiologia del ribosio...

Gli astrobiologi, supportati dalla NASA (QUI), compiono di giorno in giorno importanti progressi nella comprensione di come la vita possa aver avuto origine sulla Terra. 

In questo breve post focalizzo l'attenzione sul ribosio, un componente chiave dell'acido ribonucleico (RNA). È anche un precursore dell'acido desossiribonucleico (DNA). 

RNA e DNA, chiamati insieme "acidi nucleici", sono necessari per tutta la vita conosciuta, dove consentono ereditarietà, genetica ed evoluzione.

Un team di scienziati riportava nel numero di Science del 9 gennaio 2004 che il ribosio e altri zuccheri semplici - che sono tra gli elementi costitutivi della vita - potrebbero essersi accumulati negli oceani della Terra primordiale se fossero presenti minerali semplici, come il borace.

"Molti elementi costitutivi delle molecole biologiche possono essere formati senza vita", ha affermato Steven Benner, Distinguished Professor presso i Dipartimenti di Chimica, Anatomia e Biologia Cellulare presso l'Università della Florida, Gainesville, e leader del gruppo di ricerca che conduce importanti esperimenti di chimica prebiotica: il sito istituzionale è disponibile QUI.

"Cinquant'anni fa (sessantotto anni fa, ndb), Stanley Miller ha fatto un famoso esperimento che generava amminoacidi facendo passare scintille elettriche attraverso un'atmosfera primitiva. Questo è stato un passo fondamentale per capire come avrebbero potuto originarsi le proteine. Ma senza acidi nucleici, le proteine ​​sembravano essere inutili, incapaci di avere figli".

Per chi è interessato alla tematica dell'origine della vita, la formazione di RNA e DNA è un problema chiave ancora in parte irrisolto. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che il ribosio, necessario per formare RNA e DNA, è instabile e forma facilmente catrami marroni se non viene mantenuto freddo.

"Il ribosio e le scintille elettriche non sono semplicemente compatibili", ha detto Benner. "Sapevamo che il ribosio e altri zuccheri si decompongono facilmente. Questo accade in cucina quando cuociamo una torta troppo a lungo. Diventa marrone quando gli zuccheri si decompongono per dare altre cose. Alla fine, la torta diventa asfalto", ha aggiunto Benner - che a noi, lettori italiani, con una simile dichiarazione, fa perdere tutta la poesia del caramello...

Riconoscendo che il ribosio aveva una particolare struttura chimica che gli permetteva di legarsi al borato, Benner aggiunse il minerale colemanite. 

"La colemanite è un minerale contenente borato che si trova nella Death Valley. Senza di essa, il ribosio si trasforma in un catrame marrone. Con esso, il ribosio e altri zuccheri emergono come prodotti puliti", ha detto Benner. 

Ha poi mostrato che altri minerali appartenenti alla classe dei borati danno lo stesso trucco, tra cui ulexite e kernite. Quest'ultimo minerale è più comunemente noto come borace. Il borace viene estratto nel sud della California e utilizzato in alcuni detergenti per il bucato - anche se oggi, allo scopo, si tende a sostituirlo con il percarbonato.

"Questo è solo uno dei numerosi passaggi da compiere per convertire in vita semplici molecole organiche trovate nel cosmo", ha ammonito Benner. "Resta ancora molto lavoro da fare. Siamo solo sorpresi che un'idea così semplice sia rimasta inutilizzata per così tanto tempo", ha aggiunto.

"L'intelligente lavoro di Steve Benner ci ha portato più vicino a rivelare l'origine della vita sulla Terra e ha promosso la comprensione della NASA del potenziale della vita altrove nell'universo", ha affermato Michael Meyer, Senior Scientist for Astrobiology presso la sede della NASA a Washington.

NASA Astrobiology Institute supporta i nodi delle università e delle organizzazioni senza scopo di lucro negli Stati Uniti. Il suo ambizioso obiettivo è comprendere l'origine, l'evoluzione, la distribuzione e il destino della vita nell'universo. 

Il gruppo di Benner è membro del NASA Astrobiology Institute da cinque anni. "Senza il supporto continuo e stabile della NASA, questo lavoro non sarebbe stato possibile", ha detto Benner.

Hanno contribuito alla ricerca di Benner anche Alison Olcott, assistente del Wrigley Institute di Catalina Island, in California; Alonso Ricardo, al tempo uno studente laureato presso l'Università della Florida; e il dottor Matthew Carrigan, un borsista post-doc presso l'Università della Florida. La ricerca è inoltre stata sostenuta anche da National Science Foundation e dall'Agouron Institute di Pasadena.

LA VIA FOTOCHIMICA

Nel 2016, Cornelia Meinert e collaboratori ha dimostrato che numerose molecole prebiotiche possono essersi formate a partire da acqua, metanolo e ammoniaca. Hanno irradiato la miscela con luce ultravioletta in condizioni simili a quelle previste durante la formazione del sistema solare. Ciò ha prodotto un'ampia varietà di zuccheri, compreso il ribosio.

Il ribosio è la subunità molecolare centrale dell'RNA, ma l'origine prebiotica del ribosio rimane sconosciuta. Abbiamo osservato la formazione di quantità sostanziali di ribosio accanto a una diversità di molecole di zucchero strutturalmente correlate - come arabinosio, xilosio e altre.

I risultati conseguiti suggeriscono che la generazione di numerose molecole di zucchero, compreso il ribosio, può essere possibile dal trattamento fotochimico e termico dei ghiacci cosmici negli stadi avanzati della nebulosa solare. 

La rilevazione del ribosio fornisce informazioni plausibili sui processi chimici che potrebbero portare alla formazione di molecole biologicamente rilevanti in ambienti planetari adatti.

L’articolo originale “Ribose and related sugars from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogs”, di Cornelia Meinert, Iuliia Myrgorodska, Pierre de Marcellus, Thomas Buhse, Laurent Nahon, Søren V. Hoffmann, Louis Le Sergeant d’Hendecourt e Uwe J. Meierhenrich è stato pubblicato su Science, QUI.