Nella gerarchia cosmica, la Terra e la stella attorno a cui ruota, per così dire, sono ancora agli inizi. La Terra si è formata dalla sostanza rimasta dopo la nascita del Sole 4,6 miliardi di anni fa, mentre l'età dell'Universo nel suo insieme è considerata di 11-16 miliardi di anni. Come durante la formazione di tutti i pianeti, la fase iniziale dell'esistenza del nostro pianeta era così turbolenta che è quasi impossibile immaginarla.
E anche dopo che il globo ha preso la sua forma, la sua superficie è stata fusa per altri 600 milioni di anni, il surriscaldamento è stato causato dal calore proveniente dall'interno, dal nucleo terrestre, e dal bombardamento di asteroidi dall'esterno, che ha portato la temperatura degli oceani in evaporazione al punto di ebollizione. Durante questo periodo, che alcuni geologi chiamano Hed, l'inferno regnava davvero sul nostro pianeta.
Dopo che il costante bombardamento da parte degli asteroidi cessò e gli asteroidi rimanenti si trovavano in certe orbite e difficilmente potevano danneggiare la Terra, il carbonio, l'azoto, l'idrogeno e l'ossigeno in varie combinazioni "formarono amminoacidi e altro materiale da costruzione di base della materia vivente". Come scrisse il premio Nobel Christian de Duve nel suo libro Polvere vivificante, pubblicato nel 1995, "i prodotti di questi processi chimici, depositati dalle precipitazioni atmosferiche, dalle comete e dai meteoriti, hanno formato gradualmente la prima materia organica sulla superficie priva di vita del nostro pianeta condensato di recente".
Questo film ricco di carbonio è stato influenzato da entrambi i processi che hanno luogo nella Terra stessa e dalla caduta di corpi spaziali sulla sua superficie; l'effetto della radiazione ultravioletta è stato molte volte più forte di oggi, perché ora siamo protetti dall'atmosfera terrestre. Tutti questi materiali furono infine depositati nei mari e, come scrisse l'eminente scienziato JB Haldane nel suo famoso articolo del 1929, "gli oceani primordiali avevano la consistenza di un brodo caldo e diluito".
Il principale sottoprodotto di questi processi era qualcosa di viscoso, brunastro, chiamato "gommoso", "appiccicoso" e, in altre parole, il risveglio dei ricordi dell'infanzia. Coloro che si oppongono alla conclusione di Charles Darwin secondo cui l'uomo è un parente di scimpanzé e oranghi, infatti, antepongono una persona a quest'ultimo insulto: veniamo da una specie di melma!
Quindi, abbiamo un "brodo" primario in cui un sacco di qualcosa di appiccicoso è mescolato ovunque. Come potrebbe la vita sulla Terra derivare da questa materia prima? È qui che inizia il vero mistero. È generalmente accettato che il ruolo decisivo sia stato svolto dall'RNA - acido ribonucleico, un parente stretto del DNA, che determina il codice genetico degli esseri umani e di altri esseri viventi. Eppure, ci sono ancora numerose controversie su come, quando e dove la vita abbia avuto origine. Esaminiamo brevemente alcune delle questioni che alimentano queste discussioni.
Per molto tempo, biologi e chimici hanno creduto che la vita sulla Terra sarebbe dovuta sorgere non prima di un miliardo di anni dopo che il pianeta si era raffreddato e il suo intenso bombardamento da parte di asteroidi si era fermato, e questo è accaduto circa 3,8 miliardi di anni fa. Quindi ne consegue che la vita sulla Terra esiste da non più di 2,8 miliardi di anni. Ma le prove geologiche, e persino i fossili organici, suggeriscono sempre più che i batteri esistevano già molto prima.
La formazione della Groenlandia Isua, composta dalle rocce più antiche del nostro pianeta, la cui età è determinata in 3,2 miliardi di anni, contiene carbonio, il principale materiale da costruzione di tutte le forme di vita conosciute e nei rapporti caratteristici della fotosintesi batterica. Molti biologi concludono che anche in un periodo così precoce i batteri dovevano essere esistiti, e se è così, allora c'erano organismi più primitivi dei batteri anche prima.
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Relativamente di recente, un geologo dell'Università dell'Australia occidentale, Bigir Rasmussen, ha scoperto nel cratone di Pilbara nell'Australia nordoccidentale, resti fossili di microrganismi filamentosi di età compresa tra 3,5 miliardi di anni, nonché resti fossili "possibili" che risalgono a 3,235 miliardi di anni fa, in eruttarono depositi vulcanici nell'Australia occidentale. A causa di tali ritrovamenti, sorge un grave problema: le origini della vita vengono posticipate a 200mila anni dopo la fine del periodo Hed, che molti biologi considerano un tempo piuttosto breve perché avvengano i necessari processi chimici.
La scoperta più recente di Rasmussen, riportata nel giugno 1999 su Nature, solleva un altro dilemma. Poiché le biomolecole necessarie per la materia vivente, come le proteine e gli acidi nucleici, sono molto fragili e sopravvivono meglio a temperature più basse, molti chimici sono da tempo convinti che la vita sulla Terra sarebbe dovuta sorgere a temperature basse, forse anche negative. … Eppure Rasmussen ha scavato i suoi microscopici filamenti nel materiale originariamente situato vicino alla bocca del vulcano, dove la temperatura era estremamente alta.
Infatti, gli organismi più antichi che continuano ad esistere oggi sono i batteri che vivono in prese d'aria vulcaniche conservate o in sorgenti con temperature dell'acqua fino a 110 ° C. L'esistenza di questi antichi batteri nelle prese d'aria dei vulcani fornisce una forte evidenza a favore dell'assunzione di condizioni di alta temperatura per l'origine della vita sulla Terra, supportata da altri scienziati.
Uno dei sostenitori della visione dell'origine della vita sulla Terra in condizioni di freddo è Stanley Miller, che divenne immediatamente famoso nel 1953 dopo aver condotto una serie di esperimenti all'Università di Chicago. Era quindi uno studente laureato e ha studiato con il chimico vincitore del premio Nobel Harold Urey, che ha vinto il premio Nobel per aver scoperto l'idrogeno pesante chiamato deuterio. Secondo Yuri, l'atmosfera del pianeta era originariamente costituita da una miscela di molecole di idrogeno, metano, ammoniaca, vapore acqueo ed era particolarmente ricca di idrogeno. (Si noti che l'ossigeno era presente solo nella composizione del vapore acqueo. Solo dopo l'emergere della vita nell'atmosfera, l'ossigeno ha iniziato ad apparire come risultato del rilascio di anidride carbonica durante la fotosintesi, che alla fine ha portato allo sviluppo di forme biologiche più complesse.)
Miller ha preparato una miscela degli elementi che Yuri aveva indicato in un recipiente sigillato e per diversi giorni lo ha esposto a scariche elettriche che simulavano un fulmine. Con sua sorpresa, nel barattolo di vetro è apparso un bagliore rosato e l'analisi dei risultati ottenuti ha rivelato la presenza di due amminoacidi (un componente di tutte le proteine), oltre ad altre sostanze organiche, che si credeva fossero formate solo da cellule viventi. Questo esperimento, che il suo leader approvò con riluttanza, non solo rese famoso Miller, ma portò anche all'emergere di un nuovo campo della scienza: la chimica abiotica, il cui compito principale era ottenere sostanze biologiche in condizioni che si ritiene esistessero sulla Terra prima dell'emergere della vita.
La parola "considerare" è fondamentale qui. Le ipotesi sulla composizione dell'atmosfera terrestre prima che la vita si sviluppasse sul nostro pianeta cambiano continuamente. E sebbene molti esperimenti siano stati condotti dopo il lavoro di Miller nel 1953, non portarono a risultati che potessero essere associati al concetto di "vita", nonostante la formazione di vari tipi di molecole organiche in essi. Come nota de Duve in La polvere che dà la vita, tali esperimenti sono spesso condotti “in condizioni più artificiose di quelle necessarie per un processo veramente abiotico.
Tra tutti questi esperimenti, l'esperimento originale di Miller rimane classico. Era praticamente l'unico concepito al solo scopo di replicare condizioni prebiologiche plausibili senza l'intenzione di ottenere un prodotto finale specifico. In altre parole, è sempre abbastanza facile organizzare un esperimento in modo tale da ottenere molto probabilmente il risultato desiderato, ma le condizioni sperimentali saranno troppo adatte.
Almeno in tali esperimenti, non era possibile riprodurre la vita anche nella sua forma più elementare, sotto forma di una cellula separata senza nucleo. Come scrisse Nicholas Wade nel suo articolo del New York Times del giugno 2000 sull'ultima scoperta di Rasmussen, "I tentativi più intensi dei chimici di creare molecole in laboratorio tipiche della materia vivente hanno solo dimostrato che si tratta di un compito diabolicamente difficile".
Pertanto, i problemi principali si concentrano su due principali linee di ricerca al fine di stabilire l'origine della vita sulla Terra. Il momento dell'origine della vita è spinto ancora più nel passato, così che, a quanto pare, rimane troppo poco tempo per i processi chimici necessari affinché abbia luogo l'origine della vita. E queste stesse reazioni chimiche, come prima, rimangono altrettanto misteriose.
Nonostante i colossali progressi tecnici e un'enorme quantità di dati genetici accumulati, l'esperimento di Stanley Miller del 1953 rimane praticamente l'unico risultato convincente di tale ricerca. Tuttavia, la scoperta stessa ha sollevato dubbi: molti scienziati ora credono che l'equilibrio degli elementi che ha usato sulla base del lavoro del suo leader G. Juri fosse sbagliato. Quando il rapporto tra i componenti cambia, gli amminoacidi ottenuti da Miller non si formano.
A causa di nuove difficoltà, l'intero quadro dell'evoluzione della vita è diventato più oscuro. Una volta sembrava che potesse essere chiaramente tracciato da alberi filogenetici (genealogici) che riflettevano la storia evolutiva di un organismo dalle sue stesse radici. Gli alberi filogenetici furono costruiti per la prima volta nel XIX secolo in conformità con la teoria di Charles Darwin al fine di dimostrare chiaramente la storia evolutiva dei singoli gruppi di animali. Il primo albero ramificato fu costruito dal biologo evoluzionista tedesco Ernst Haeckel (che propose anche il termine "ecologia").
La scoperta del DNA ha permesso di creare tali alberi filogenetici non solo per animali e piante, ma anche per il loro materiale genetico, che ha permesso di comprendere molto più a fondo i processi alla base del concetto di "vita". Per ottenere alberi genealogici, i ricercatori conducono un'analisi comparativa delle sequenze dei mattoni molecolari degli acidi nucleici (nucleotidi) o degli amminoacidi nelle proteine. I risultati vengono confrontati per diversi organismi.
In base ai meccanismi di ramificazione dell'evoluzione e delle mutazioni, utilizzando questa tecnica, è possibile determinare le distanze tra due rami dell'albero filogenetico, ovvero scoprire fino a che punto due specie si sono allontanate dal loro antenato comune e l'una dall'altra. (Inoltre, questo metodo ha aiutato gli scienziati a trovare l'età degli antichi organismi che esistono ancora oggi nelle bocche vulcaniche surriscaldate.) Il compito di eseguire un'analisi comparativa delle sequenze è forse più facile da capire se tracciamo un'analogia con un gioco di parole in cui si una parola lunga con lo scopo di formare quante più parole brevi possibile dalle sue lettere costitutive.
Alla fine degli anni '70, Carl Wose dell'Università dell'Illinois applicò l'analisi comparativa delle sequenze alle molecole di RNA presenti in tutti gli esseri viventi, ottenendo un albero filogenetico più complesso del previsto. I tre rami principali dell'albero corrispondevano ai tre regni fondamentali degli organismi viventi: procarioti, archaea ed eucarioti. I procarioti sono microrganismi come i batteri.
La nuova suddivisione proposta da Wose - gli archei - include un secondo gruppo di batteri trovati in luoghi molto caldi sulla Terra, come le sorgenti termali. Gli eucarioti sono organismi costituiti da grandi cellule che hanno un nucleo formato; questo include tutti gli organismi multicellulari - piante e animali, inclusi gli esseri umani.
Ma dall'inizio degli anni '80, quando più genomi sono stati decodificati in tutti e tre i regni, il quadro è diventato più incerto. Gli alberi basati su geni diversi dal modello proteico originale di Wase si sono rivelati completamente diversi. Inoltre, i geni vengono riorganizzati in modi sorprendenti, persino inaspettati. Queste variazioni rendono estremamente difficile ricondurre tali geni ad antenati comuni e, cosa ancora più spiacevole, suggeriscono che il gene primario - il fondatore della vita - stesso avesse una struttura piuttosto complessa, più complessa di quanto dovrebbe avere il gene "originale".
L'unica soluzione plausibile a questo problema è supporre che invece di crescere continuamente verso l'alto per formare rami verticali nelle prime fasi dell'evoluzione della vita, l'albero ha emesso rami laterali e alcuni geni sono stati trasferiti orizzontalmente. Questa idea è supportata dal fatto che ancora oggi i batteri possono trasmettere alcuni geni in direzione orizzontale, tra cui, purtroppo, quei geni che rendono i batteri resistenti agli antibiotici. Questa conclusione significa che l'albero della vita, invece di avere un bel tronco dritto, si trasforma in qualcosa che assomiglia a un dipinto di Jackson Pollock. Questo è a dir poco scoraggiante.
Ma Karl Wose non era imbarazzato. Ha ipotizzato che un organismo unicellulare, che per lungo tempo è stato considerato la forma di vita originaria, possa essere stato una sorta di colonia, costituita da diversi tipi di cellule, in grado di scambiare abbastanza facilmente informazioni genetiche in senso orizzontale. Alcuni scienziati sono confusi da questa leggerezza percepita. Significa che il meccanismo di replicazione (riproduzione) dei geni, che si osserva nel DNA ed è un meccanismo abbastanza preciso, sviluppato nelle cellule solo in un secondo momento. La colonia alla fine dovette raggiungere uno stadio di sviluppo più elevato, quando ogni organismo prese la propria forma. Ma quando è successo?
Allora come è nata la vita sulla terra?
Al giorno d'oggi, gli esperti attribuiscono date completamente diverse al momento in cui sottili alberi di DNA hanno iniziato a formare rami verticali - nell'intervallo da solo un miliardo di anni fa e quasi fino ai 4 miliardi di anni precedentemente ipotizzati. Come nella situazione con la teoria del Big Bang all'origine dell'Universo, grazie a nuove scoperte e metodi di misurazione man mano che la nostra conoscenza si espande, le teorie sull'origine della vita sulla Terra non sono semplificate, ma complicate. Per questo motivo, altre spiegazioni per l'emergere della vita, a lungo liquidate come fantastiche, hanno mantenuto alcuni sostenitori.
La vita potrebbe essere stata portata sulla Terra dallo spazio circostante? Naturalmente, asteroidi, meteoriti e comete contengono elementi che formano i mattoni della materia vivente, ed è generalmente accettato che la vita sulla Terra sia nata da una combinazione di tali materiali che già esistevano sulla Terra e sono stati portati dallo spazio. Ma il materiale da costruzione è una cosa, e la vita stessa è un'altra. Alcuni eminenti scienziati ritengono che la vita primaria sia stata portata sul nostro pianeta dallo spazio già completamente formato, cioè non solo parti costituenti, ma gli stessi organismi. Nel 1821, Sals-Guyonde Montlivol suggerì che la luna fosse la fonte della vita sul nostro pianeta.
Questa idea fu ripresa in relazione a Marte nel 1890, quando l'astronomo americano Percival Lovell (che predisse l'esistenza del pianeta Plutone e calcolò la sua orbita) disse che i canali visibili sulla superficie del pianeta rosso potevano essere costruiti solo da esseri intelligenti. William Thomson (Lord Kelvin), che ha sviluppato la scala della temperatura perfetta, alla fine del XIX secolo, ha suggerito che la vita è stata portata sul nostro pianeta dai meteoriti.
Nessuno era più ossessionato da idee come il chimico svedese Svante Arrhenius, che vinse il Premio Nobel nel 1903 per il suo lavoro di fondazione in elettrochimica. Secondo la sua teoria della panspermia, le spore batteriche sparse nello spazio del mondo freddo sono in grado di percorrere lunghe distanze in uno stato di animazione sospesa e sono pronte a svegliarsi se incontrano un pianeta ospitale sul loro cammino. Non conosceva il problema delle micidiali radiazioni cosmiche.
Fred Hoyle ha promosso alcune versioni dell'ipotesi della panspermia in connessione con la sua teoria di un universo stazionario, che è descritta nel cap. 1. Hoyle arrivò al punto di affermare che epidemie come la pandemia di influenza spagnola del 1918 erano causate da germi dallo spazio e che il naso umano si era evoluto per impedire agli agenti patogeni di entrare nel corpo dallo spazio.
Francis Crick (che ha ricevuto il premio Nobel per la medicina nel 1962 con James Watson e Maurice Wilkins per la scoperta della doppia elica del DNA) e il fondatore della chimica prebiologica, Leslie Orgel, si sono spinti oltre, sostenendo l'idea che la vita sia stata "seminata" sulla Terra dai rappresentanti dell'extraterrestre altamente sviluppato civiltà. Hanno chiamato questa ipotesi "panspermia diretta".
I devoti degli UFO sono, ovviamente, felici di avere il premio Nobel Scream tra i loro sostenitori, e gli scrittori di fantascienza sono sempre pronti a saltare a questo tipo di idee. I canali marziani di Lovell hanno ispirato HG Wells in una certa misura nella famosa Guerra dei mondi, pubblicata nel 1898. Mentre molti scienziati rispettati protestano apertamente contro l'idea della panspermia, direttamente o indirettamente, alcuni sono più cauti.
Christian de Duve ha scritto: "Con sostenitori così famosi, l'ipotesi della panspermia difficilmente può essere respinta senza un'analisi dettagliata", nonostante il fatto che, a suo avviso, tali teorie non abbiano prove convincenti. Questa conclusione fu fatta nel 1995, ma l'anno successivo, il mondo intero fece il giro dei titoli dei giornali con una dichiarazione fatta dalla NASA.
Il rapporto della NASA riguardava una delle rocce scoperte nel 1984 in Antartide. I campioni erano frammenti di un meteorite chiamato SNCs (pronunciato "snix") - un'abbreviazione per i nomi dei luoghi in cui sono stati trovati i primi tre di questi frammenti, Shergotty - Nakhla - Chassigny. In una conferenza stampa dedicata a questo evento, un campione della roccia giaceva su un cuscino di velluto blu, e il capo della NASA Dan Goldin si è rivolto ai presenti con le parole: "Non oggi o domani sapremo se esiste solo la vita sulla Terra", che si è rivelata un ottimo modo attirare l'attenzione dei giornalisti.
Quindi gli scienziati della NASA hanno parlato di ciò che era sicuramente noto su queste rocce. Gli studi hanno dimostrato che si sono formati su Marte circa 4,5 miliardi di anni fa. Per mezzo miliardo di anni, la roccia è rimasta sotto la superficie di Marte, ma dopo che sono comparse delle crepe sulla superficie di Marte a seguito di impatti meteorici, è stata esposta all'acqua. Nuovi eventi si sono verificati con questa roccia circa 16 milioni di anni fa, quando un oggetto spaziale, forse un asteroide, cadde su Marte, a seguito del quale un frammento della crosta marziana fu lanciato nello spazio circostante.
Dopo aver viaggiato nello spazio per milioni di anni, questo frammento cadde in Antartide solo 16.000 anni fa. Nel 1957, lo scrittore di fantascienza James Blish pubblicò il romanzo Cold Year, incentrato sulla roccia trovata nell'Artico e si rivelò essere il residuo di un pianeta distrutto dai marziani durante la guerra dei due mondi, che fece esclamare l'eroe: "La storia dell'universo in un cubo ghiaccio! " Gli eventi alla conferenza della NASA sono stati meno drammatici, anche se i giornali hanno fatto del loro meglio per promuovere la storia.
La roccia, scoperta dalla NASA, conteneva carbonati simili a quelli che si formano sul nostro pianeta con la partecipazione di batteri. Sono stati trovati anche solfuri di ferro a grana fine e altri minerali che assomigliano ai prodotti di scarto dei batteri. Inoltre, utilizzando un microscopio elettronico a scansione, sono state identificate minuscole strutture che potrebbero essere resti fossili di batteri marziani - sono stati sommersi così in profondità da non potersi formare sulla Terra.
Non volendo essere imbarazzati, i funzionari della NASA avevano a disposizione uno scienziato che disse che queste strutture erano troppo piccole per essere batteri e che i carbonati sembravano essersi formati a temperature molto elevate incompatibili con la vita. Tuttavia, le sue osservazioni scettiche non potevano in alcun modo impedire la comparsa di giganteschi titoli urlanti sui giornali: "Life on Mars!"
La successiva discussione di questo problema da parte degli scienziati è avvenuta sulla base di una terminologia scientifica che può spaventare qualsiasi giornalista. Il problema potrebbe essere risolto se si aprisse una di quelle minuscole tende da sole fossilizzate. Se troviamo una parete cellulare, o meglio ancora un frammento di una cellula, avremmo una risposta.
Sfortunatamente, non esiste una metodologia sviluppata per tale ricerca. Quando la risposta è ancora ricevuta, anche se positiva, molti scienziati diranno probabilmente che questo dimostra solo che la vita su Marte, come sulla Terra, esisteva sotto forma di batteri. Questa non sarà la prova che la vita abbia avuto origine su Marte e sia stata portata sul nostro pianeta (o viceversa), e non confermerà la teoria della panspermia. Ma ora non si può più sostenere che non vi siano motivi per ipotizzare tali possibilità.
J. Malone
