Come si è creata la vita?

Attrazione e repulsione: la danza delle molecole

Quando si è creata la vita?
La vita si è creata 3 miliardi e 800 milioni di anni fa, quando la Terra si è raffreddata a sufficienza dopo essere nata.

E quando è nata la Terra?
Circa 4 miliardi e mezzo di anni fa e a quell’epoca sembrava un vero girone dantesco. La Terra era uno spettacolo di raggi cosmici, tempeste elettromagnetiche, instancabili vulcani nel pieno della loro giovinezza, gas irrespirabili, tuoni e fulmini a non finire. Pensa che l’aria era fatta di metano, idrogeno e ammoniaca, mentre l’ossigeno era praticamente inesistente. A quel tempo era impossibile vivere sulla Terra. Infatti quando la Terra è nata c'erano solo sostanze inorganiche, capaci di reagire fra loro ma senza creare nulla di nuovo. Come l'acqua, l'anidride carbonica, ed elementi che si combinavano in minerali, rocce e cristalli.

Immaginare che miliardi di anni fa questo pianeta era agli antipodi del paradiso che ci circonda oggi mi fa sentire privilegiata. Non esisteva la brezza, non c’erano i dipinti dei tramonti, i giochi di luce tra le foglie, i boschi. E la vita su questo pianeta com'è nata?
Ci sono diverse ipotesi, alcune confermate. Un certo Miller fece un esperimento. Raggruppò in un’ampolla gli elementi presenti nell’atmosfera primordiale e poi li sottopose a scariche elettriche per simulare i fulmini che all’epoca erano davvero tanti. Dopo alcuni giorni Miller notò che nella camera di incubazione iniziavano a formarsi delle sostanze che prima non erano presenti. Erano quelle che noi oggi chiamiamo sostanze organiche, che a differenza di quelle inorganiche, sono capaci di unirsi fra loro come tanti piccoli pezzi di lego e creare molecole nuove, più grandi e complesse. Insomma una bella novità fino a quel momento!

Quindi grazie al caso e alle condizioni atmosferiche nascono le prime molecole organiche. Ma che cos'è una molecola? Ho dei vaghi ricordi…
Una molecola è un' insieme di atomi uniti fra loro. E gli atomi, come ben sappiamo, sono formati da elettroni che hanno carica negativa e da protoni, che hanno carica positiva. Quindi ogni molecola possiede cariche elettriche positive e negative distribuite qua e là, a seconda di quali atomi la compongono. Hai presente che succede quando si avvicinano due cariche elettriche? Pensa a due calamite: le facce con la stessa carica si respingono, mentre quelle di carica opposta si attraggono al punto che poi è difficile separarle. La stessa cosa accade tra molecole, soprattutto fra quelle organiche, che come abbiamo visto possono unirsi fra loro formando lunghe catene. Ecco, prendiamo una di queste lunghe catene, immaginiamocela galleggiare nella zuppa primordiale. Mentre galleggia si ripiega casualmente qui e là finché alcune sue parti dotate di carica positiva si avvicinano ad altre parti dotate di carica negativa creando delle forme. Allo stesso modo zone con la stessa carica elettrica resteranno distanti, dando anch'esse una specifica forma a quella catena. Come dei serpentoni che si arrotolano, o magari stanno dritti (quando contengono tutte cariche uguali) e si creano molecole dalle forme più disparate. Possiamo dire che il primo movimento sulla Terra nasce con le molecole che si abbandonano a una danza spontanea guidata dalla sola energia dei propri corpi. Non è poetico? 

Si, è un po' come quando si sta nell’acqua e ci si lascia condurre dalle correnti del mare, senza controllo.
La cosa romantica è che le nostre molecole organiche, che all’inizio erano solo piccole e semplici, una volta aggregatesi, acquisiscono forme ben precise in grado di relazionarsi fra loro. Alcune si incastrano perfettamente l’una all’altra, come un puzzle, mentre altre hanno forme incompatibili e restano separate. Altre ancora fanno addirittura da ponte fra quelle separate. La capacità di aggregarsi delle molecole organiche ha dato loro una forma e la forma ha creato nuovi meccanismi per interagire. Nascono dei veri e propri pattern che si ripetono. Con il passare del tempo la complessità aumenta, le nuove forme diventano un repertorio di lego sempre più ricco con cui continuare il gioco della vita.  

E quanto dura questa danza molecolare, dov’è la svolta? Ad un certo punto sarà accaduto pure qualcos'altro, altrimenti saremmo ancora tutti delle molecole.
Questo laboratorio primordiale in cui si creano nuove strutture organiche dura qualche milione di anni. In questo scenario, oltre a quelli più semplici, abbiamo ora anche tanti mattoncini lego più complessi, dotati di forme e strutture precise. Nella moltitudine di queste continue attrazioni e repulsioni, il caso a un certo punto genera qualche combinazione più fortunata. La molecola ora non solo ha una certa forma ma, proprio grazie a questa, riesce anche a fare qualcosa, ad avere quindi una funzione. È qui che arriva la svolta. Ti faccio un esempio di una combinazione che risultò fortunata. Ad un certo punto alcune molecole organiche sviluppano una forma contenente una nicchia in cui si può incastrare un’altra molecola. Grazie a queste serrature createsi in alcune molecole e le chiavi di accesso percepite da altre, questi serpentoni iniziano a incastrarsi l’un con l’altro ad un livello di vicinanza talmente profondo che scatta una reazione chimica nuova. Essendo così vicine queste sostanze organiche riescono a cedere un atomo all’altro, o un elettrone, oppure si fondono insieme. La vicinanza ha infatti questo potere: più avvicini due elementi, più è facile che avvenga una reazione tra loro. 

Infatti Quando conosco una persona nuova finché non le stringo la mano o altre azioni che contemplano il contatto, mi sembra di non aver incontrato una parte di lei. Ha a che vedere con la reazione della vicinanza?
Si esatto. Queste nuove forme ora riescono ad agevolare reazioni che prima erano quasi impossibili, mettendo in contatto elementi che nella grande zuppa primordiale si sarebbero ignorati. Al movimento caotico si aggiunge una danza più ordinata e complessa, nuove forme creano nuove funzioni, e questo apre il mondo a nuove possibilità.
Non ci sono ancora occhi, orecchie e neanche le prime cellule, ma con la nostra lente di ingrandimento abbiamo assistito alla nascita di una tendenza che crea spontaneamente senso da ciò che è caotico e privo di alcuna direzione. Dal mondo inorganico è emerso il primo vaggito di ciò che noi chiamiamo Vita. 

Che meraviglia! E la cellula com’ è nata?

Nella prossima Biofavola: Io cellula

 Soggetto e Supervisione: Gian Paolo Rispoli