Protocellule in laboratorio offrono indizi su come è nata la vita

Roma – Grazie a delle speciali “protocellule” studiate in laboratorio è stato possibile chiarire uno dei passi fondamentali dell’evoluzione della vita sul nostro Pianeta. Il risultato è stato ottenuto da un team di ricerca guidato dall’Università della California di San Diego che ha dato conto del proprio lavoro su Nature Chemistry. Per far sì che le loro funzioni non venissero minate, le cellule primordiali avevano bisogno che le loro parti rimanessero unite senza disperdersi. Tutte le cellule moderne impacchettano le loro “viscere” all’interno di una membrana complessa a doppio strato fatta di lipidi, più nello specifico molecole complesse e pesanti chiamate fosfolipidi. Le prime cellule probabilmente si affidavano invece a lipidi più semplici, forse molecole note come acidi grassi. Contengono catene di atomi di carbonio e le versioni con 10 o più atomi di carbonio possono spontaneamente fondersi per creare membrane come dimostrato in laboratorio. Ma c’è un problema: tali lipidi così lunghi erano probabilmente estremamente rari sulla Terra primordiale. Il biologo chimico Neal Devaraj dell’Università della California di San Diego e i suoi colleghi si sono chiesti se ci fosse un modo affinchè anche gli acidi grassi più corti potessero formare delle membrane. Queste molecole corte sono state trovate nei meteoriti, quindi alcuni ricercatori pensano che potrebbero essere state più abbondanti sulla Terra primitiva rispetto alle loro controparti più lunghe. Un precedente lavoro del laboratorio di Devaraj ha mostrato che l’amminoacido cisteina, che era probabilmente prevalente anche durante la giovinezza del nostro pianeta, può agire come una pinza chimica, legando insieme alcune molecole precursori per produrre lipidi. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno combinato la cisteina con parenti chimici di acidi grassi contenenti otto atomi di carbonio ciascuno. L’amminoacido ha reagito con le molecole, formando lipidi con due code (anche i fosfolipidi nelle membrane moderne presentano simili doppie code). Alcuni di questi lipidi si sono radunati in sfere ricoperte di membrana note come protocellule, riferisce il team. Sebbene i compartimenti vuoti non siano cellule (mancano di metabolismo e di un meccanismo per l’ereditarietà, tra gli altri attributi), potrebbero imitare una fase dell’evoluzione cellulare. I parenti più corti degli acidi grassi che contenevano solo sei o sette atomi di carbonio non formavano invece protocellule, ha scoperto il team. I ricercatori hanno notato qualcos’altro che potrebbe essere rilevante per l’origine delle prime cellule: le protocellule si assemblavano facilmente su coprioggetto in vetro per vetrini da microscopio. Il vetro contiene silice, così come la sabbia e certi tipi di argilla che sarebbero stati presenti sulla Terra primordiale. Devaraj ipotizza che la silice in tali materiali potrebbe aver innescato in modo simile la formazione delle prime membrane. Le membrane delle protocellule mostravano altre somiglianze con quelle delle cellule autentiche. Ad esempio, i fosfolipidi nelle membrane cellulari moderne si allineano in un doppio strato. Lo spessore delle membrane nelle protocellule dei ricercatori suggeriva che i lipidi adottassero la stessa disposizione. Una membrana racchiude anche molecole importanti all’interno di una cellula, una capacità che gli scienziati hanno dimostrato essere posseduta anche dalle loro protocellule. Devaraj e colleghi hanno scoperto che le membrane delle loro protocellule potevano resistere ai livelli di ioni di calcio e magnesio probabilmente presenti sulla Terra primordiale, un attributo chiave poiché gli ioni sono essenziali per la funzione dell’RNA, che potrebbe essere stato il primo vettore di informazioni genetiche e il primo enzima. Quando i ricercatori hanno dotato le protocellule di tipi di RNA moderni che agiscono come enzimi, le molecole hanno catalizzato reazioni chimiche all’interno delle sfere. (30Science.com)