L'origine della vita? E' colpa, forse, della panteteina

Come indicato dai dati fossili, ma anche dai dati biologici, la vita sul nostro pianeta comparve circa 4 miliardi di anni fa. Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno cercato di simulare le condizioni della Terra primordiale, ma fino ad ora non era mai stata presa in considerazione la panteteina, o pantoneina, un frammento attivo del coenzima A. È una molecola complessa ad azione vitaminica, costituita da una cisteina e una molecola di acido pantotenico, ed è importantissima per il metabolismo delle cellule.

I processi chimico-fisici che hanno portato man mano alla comparsa di composti sempre più complessi e capaci di autoreplicarsi, sino ad arrivare a ciò che consideriamo "vita" dal punto di vista biologico, sono stati oggetto di molte ricerche. Grazie a un esperimento, i ricercatori sono riusciti a sintetizzare la panteteina in laboratorio, suggerendo che fosse assente nelle prime fasi dell'origine della vita. È stato anche relativamente "semplice" poiché il composto è stato sintetizzato artificialmente in acqua, a temperatura ambiente, utilizzando molecole formate da acido cianidrico, probabilmente molto abbondante sulla Terra primordiale.

La comparsa della panteteina potrebbe aver favorito le reazioni chimiche che hanno portato alla formazione delle prime molecole, come gli amminoacidi, e successivamente all'RNA, al DNA e ai primi organismi viventi. Alcuni ricercatori ritenevano che l'acqua fosse un elemento distruttivo per i primi composti instabili; tuttavia, i ricercatori di questo studio pensano che tali reazioni possano essere avvenute in laghi terrestri o in pozze d'acqua che si seccavano periodicamente. Le reazioni che producono la panteteina dipendono da molecole ricche di energia chiamate aminonitrili, strettamente correlate (chimicamente parlando) agli amminoacidi, i cosiddetti mattoni della vita.

Gli aminonitrili sono già stati utilizzati per dimostrare come altre componenti biologiche potrebbero essere comparse nel processo che ha portato alla nascita della vita, come per esempio i peptidi, cioè le catene di amminoacidi che portano alla formazione delle proteine, e i nucleotidi, le "basi" dell'RNA e del DNA. Lo studio in questione è un'ulteriore prova che le molecole e le strutture primarie sono predisposte, dal punto di vista chimico, a formarsi attraverso la chimica dei nitrili. Questo perché, utilizzando i nitrili, si creano facilmente diverse classi di molecole biologiche, suggerendo che potrebbe non essere esistito un "mondo a RNA" che abbia preceduto la vita, ma piuttosto un mondo in cui la molecola di RNA potrebbe aver "convissuto" con proteine, enzimi e altri cofattori, svolgendo un ruolo nella comparsa della vita.

Non si sa ancora, dal punto di vista chimico, come la panteteina possa "comunicare" con l'RNA, i lipidi e i peptidi, ma si sa che, a differenza del famoso esperimento di Miller, che utilizzava una chimica "acida", con i nitrili si ottiene una serie di reazioni che si svolgono in acqua, producendo elevate quantità di panteteina con concentrazioni relativamente basse delle sostanze chimiche necessarie alla loro formazione. Pertanto, si pensa che la comparsa della vita possa non essere avvenuta in un ambiente relativamente acido, anche perché non si riesce a capire come un ambiente acido possa portare alla formazione di peptidi (costituiti da amminoacidi). Questo esperimento offre un "passaggio extra" essenziale che prevede la presenza dell'energia necessaria per creare nuovi legami. In generale, da questo esperimento si evince che, sebbene l'esperimento di Miller preveda un ambiente acido, non presenta reazioni diverse. Cambia solo l'ambiente nel quale sono comparse le molecole della vita e, con l'acqua, la situazione sembra essere stata più favorevole. Gli ambienti favorevoli sarebbero stati associati ai laghi terrestri o a pozze d'acqua e non agli oceani, poiché (sempre pensando in modo "semplice") un ambiente quasi sconfinato come l'oceano avrebbe diluito le concentrazioni degli elementi e delle molecole.

Piccolo commento personale. Non c'è nulla di strano dal punto di vista chimico, ma è proprio la vita il problema. Se le pozze o i laghi terrestri hanno potuto portare alla comparsa di molecole e strutture sempre più complesse, o la vita ha popolato prima la "terraferma" per poi spostarsi in acqua, oppure ci devono essere stati fenomeni capaci di trasportare le molecole complesse o i primi organismi viventi da queste piccole pozze all'oceano. Questo potrebbe essere avvenuto anche attraverso fenomeni di evaporazione, seguendo il ciclo dell'acqua, ma comporterebbe un bel po' di passaggi intermedi (magari è più semplice di quanto pensiamo). C'è sempre da considerare che, anche dopo la comparsa di organismi relativamente complessi, la profondità degli oceani ha protetto gli organismi per molti miliardi di anni dai raggi UV. Pertanto, se, a detta degli autori, queste pozze come hanno potuto "proteggere" le molecole? Magari, qualche particolare roccia, come l'argilla, ha svolto un ruolo cruciale in questi processi.

Fonte: Jasper Fairchild et al. ,Prebiotically plausible chemoselective pantetheine synthesis in water.Science383,911-918(2024).