(Origine della vita sulla terra e ruolo dei peptidi-Immagine:il Dr. Serge Krasnokutski studia la formazione di biomolecole a bassa temperatura nel vuoto. Credito: Jens Meyer/Università di Jena).
Il team di ricerca della Friedrich Schiller University Jena e del Max Planck Institute for Astronomy trova indizi sulla possibile origine extraterrestre dei peptidi.
I ricercatori della Friedrich Schiller University Jena e del Max Planck Institute for Astronomy hanno scoperto un nuovo indizio nella ricerca dell’origine della vita, dimostrando che i peptidi possono formarsi sulla polvere in condizioni come quelle prevalenti nello spazio. Queste molecole, che sono uno degli elementi costitutivi di base di tutta la vita, potrebbero quindi non aver avuto origine sul nostro pianeta, ma forse nelle nubi molecolari cosmiche.
Catene di aminoacidi
Tutta la vita come la conosciamo è costituita dagli stessi mattoni chimici. Questi includono peptidi, che svolgono varie funzioni completamente diverse nel corpo: trasportare sostanze, accelerare reazioni o formare scaffold stabilizzanti nelle cellule. I peptidi sono costituiti da singoli amminoacidi disposti in un ordine specifico. L’ordine esatto determina le eventuali proprietà di un peptide.
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Come sono nate queste biomolecole versatili è una delle domande sull’origine della vita. Amminoacidi, nucleobasi e vari zuccheri presenti nei meteoroidi, ad esempio, mostrano che questa origine potrebbe essere di natura extraterrestre. Tuttavia, affinché un peptide si formi da singole molecole di amminoacidi, sono necessarie condizioni molto speciali che in precedenza si presumeva fossero più probabili esistere sulla Terra.
Il primo passaggio richiede acqua, mentre per il secondo passaggio non deve esserci acqua
“L’acqua gioca un ruolo importante nel modo convenzionale in cui vengono creati i peptidi”, afferma il Dott. Serge Krasnokutski del Laboratory Astrophysics and Cluster Physics Group del Max Planck Institute for Astronomy dell’Università di Jena. In questo processo, i singoli amminoacidi si combinano per formare una catena. Affinché ciò avvenga, è necessario rimuovere ogni volta una molecola d’acqua. “I nostri calcoli di chimica quantistica hanno ora dimostrato che l’amminoacido glicina può essere formato attraverso un precursore chimico – chiamato aminochetene – combinato con una molecola d’acqua. In parole povere: in questo caso, occorre aggiungere acqua per la prima fase di reazione e rimuovere acqua per la seconda”.
Con questa conoscenza, il team guidato dal fisico Krasnokutski è stato ora in grado di dimostrare un percorso di reazione che può avvenire in condizioni cosmiche e non richiede acqua.
“Invece di fare la deviazione chimica in cui si formano gli amminoacidi, volevamo scoprire se le molecole di aminochetene non potevano invece essere formate e combinarsi direttamente per formare peptidi“, afferma Krasnokutski, descrivendo l’idea alla base del lavoro. Aggiunge: “E lo abbiamo fatto nelle condizioni che prevalgono nelle nubi molecolari cosmiche, vale a dire sulle particelle di polvere nel vuoto, dove le sostanze chimiche corrispondenti sono presenti in abbondanza: carbonio, ammoniaca e monossido di carbonio“.
In una camera ad altissimo vuoto, substrati che fungono da modello per la superficie delle particelle di polvere sono stati riuniti con carbonio, ammoniaca e monossido di carbonio a circa un quadrilionesimo della normale pressione dell’aria e meno 263 gradi Celsius.
“Le indagini hanno mostrato che in queste condizioni, la poliglicina peptidica si formava da semplici sostanze chimiche”, afferma Krasnokutski. “Queste sono quindi catene del semplicissimo amminoacido glicina e abbiamo osservato lunghezze diverse. I campioni più lunghi erano costituiti da undici unità dell’amminoacido“.
In questo esperimento, il team tedesco è stato anche in grado di rilevare il sospetto aminochetene. “Il fatto che la reazione possa avvenire a temperature così basse è dovuto al fatto che le molecole di aminochetene sono estremamente reattive. Si combinano tra loro in un’efficace polimerizzazione. Il prodotto di questo è la poliglicina”.
L’effetto tunnel quantistico potrebbe avere un ruolo
“Ciononostante è stato sorprendente per noi che la polimerizzazione dell’amminochetene potesse avvenire così facilmente in tali condizioni”, afferma Krasnokutski. “Questo perché una barriera energetica deve essere effettivamente superata affinché ciò avvenga. Tuttavia, può darsi che in questo siamo aiutati da un effetto speciale della meccanica quantistica. In questa speciale fase di reazione, un atomo di idrogeno cambia posto. Tuttavia, è così piccolo che, come particella quantistica, non ha potuto superare la barriera ma è stato semplicemente in grado di attraversarla, per così dire, attraverso l’effetto tunnel“.
Ora che è chiaro che non solo gli amminoacidi, ma anche le catene peptidiche possono essere create in condizioni cosmiche, potremmo dover guardare non solo alla Terra, ma anche più nello spazio quando cerchiamo l’origine della vita.
Fonte:Nature Astronomy
