TEORIA DELLA SINTESI ABIOTICA: CARATTERISTICHE PRINCIPALI - BIOLOGIA - 2025

La teoria della sintesi abiotica è un postulato che propone che la vita abbia avuto origine da composti non viventi (abiotico = non vivente). Suggerisce che la vita sia sorta gradualmente dalla sintesi di molecole organiche. Tra queste molecole organiche spiccano gli amminoacidi, precursori di strutture più complesse che danno origine a cellule viventi.

I ricercatori che hanno proposto questa teoria sono stati lo scienziato russo Alexander Oparin e il biochimico britannico John Haldane. Ognuno di questi scienziati, indagando per conto proprio, è arrivato alla stessa ipotesi: che l'origine della vita sulla Terra provenisse da composti organici e minerali (materia non vivente) che precedentemente esistevano nell'atmosfera primitiva.

John Haldane, uno dei promotori della teoria della sintesi abiotica

In cosa consiste?

La teoria della sintesi abiotica stabilisce che l'origine della vita sulla Terra era dovuta alla miscela tra composti inorganici e organici che erano nell'atmosfera in quel momento, che era caricata con idrogeno, metano, vapore acqueo, anidride carbonica e ammoniaca.

Teoria di Oparin e Haldane

Oparin e Haldane pensavano che la Terra primordiale avesse un'atmosfera riducente; cioè un'atmosfera con poco ossigeno dove le molecole che erano presenti tendono a donare i loro elettroni.

Successivamente l'atmosfera cambierebbe gradualmente dando origine a molecole semplici come l'idrogeno molecolare (H2), il metano (CH4), l'anidride carbonica (CO2), l'ammoniaca (NH3) e il vapore acqueo (H2O). In queste condizioni, hanno suggerito che:

- Molecole semplici avrebbero potuto reagire, utilizzando l'energia dei raggi del Sole, le scariche elettriche delle tempeste, il calore del nucleo terrestre, tra gli altri tipi di energia che alla fine hanno influenzato le reazioni fisico-chimiche.

- Questo ha favorito la formazione di coacervati (sistemi di molecole da cui ha avuto origine la vita, secondo Oparin) che galleggiavano negli oceani.

- In questo "brodo primitivo" le condizioni sarebbero adeguate per poter combinare i mattoni nelle reazioni successive.

- Da queste reazioni si sono formate molecole più grandi e complesse (polimeri) come proteine ​​e acidi nucleici, probabilmente favorita dalla presenza di acqua proveniente dalle pozze in prossimità dell'oceano.

- Questi polimeri avrebbero potuto essere assemblati in unità o strutture in grado di essere mantenute e replicate. Oparin pensava che potessero essere "colonie" di proteine ​​raggruppate per svolgere il metabolismo, e Haldane suggerì che le macromolecole fossero racchiuse in membrane per formare strutture simili a cellule.

Considerazioni sulla teoria

I dettagli su questo modello probabilmente non sono del tutto corretti. Ad esempio, i geologi ora credono che l'atmosfera primitiva non si stesse restringendo e non è chiaro se gli stagni sul bordo dell'oceano siano un luogo probabile per la prima apparizione della vita.

Tuttavia, l'idea di base "una formazione graduale e spontanea di gruppi di molecole semplici, quindi la formazione di strutture più complesse e infine l'acquisizione della capacità di auto-replicarsi" rimane al centro della maggior parte delle ipotesi sulle origini del vita reale.

Esperimenti a supporto della teoria della sintesi abiotica

Miller e Urey sperimentano

Nel 1953, Stanley Miller e Harold Urey fecero un esperimento per testare le idee di Oparin e Haldane. Hanno scoperto che le molecole organiche potrebbero essere prodotte spontaneamente in condizioni riducenti simili a quelle della Terra primordiale descritte in precedenza.

Miller e Urey costruirono un sistema chiuso che conteneva una quantità di acqua riscaldata e una miscela di gas che si pensava fossero abbondanti nell'atmosfera terrestre primordiale: metano (CH4), anidride carbonica (CO2) e ammoniaca (NH3).

Per simulare i fulmini che avrebbero potuto fornire l'energia necessaria per le reazioni chimiche che hanno provocato il verificarsi dei polimeri più complessi, Miller e Urey hanno inviato scariche elettriche attraverso un elettrodo nel loro sistema sperimentale.

Miller e Urey sperimentano

Dopo aver eseguito l'esperimento per una settimana, Miller e Urey hanno scoperto che si erano formati vari tipi di amminoacidi, zuccheri, lipidi e altre molecole organiche.

Mancavano molecole grandi e complesse, come DNA e proteine. Tuttavia, l'esperimento Miller-Urey ha mostrato che almeno alcuni degli elementi costitutivi di queste molecole potrebbero formarsi spontaneamente da composti semplici.

L'esperimento di Juan Oró

Continuando con la ricerca delle origini della vita, lo scienziato spagnolo Juan Oró ha utilizzato le sue conoscenze biochimiche per ottenere la sintesi, in condizioni di laboratorio, di altre molecole organiche importanti per la vita.

Oró ha replicato le condizioni dell'esperimento Miller e Urey, che produce derivati ​​del cianuro in grandi quantità.

Utilizzando questo prodotto (acido cianidrico), più ammoniaca e acqua, questo ricercatore è stato in grado di sintetizzare molecole di adenina, una delle 4 basi azotate del DNA e uno dei componenti dell'ATP, una molecola fondamentale per fornire energia alla maggior parte degli esseri viventi .

Quando questa scoperta fu pubblicata nel 1963, non ebbe solo un impatto scientifico ma anche popolare, poiché dimostrò la possibilità della comparsa spontanea di nucleotidi sulla Terra primordiale senza alcuna influenza esterna.

Riuscì anche a sintetizzare, ricreando in laboratorio un ambiente simile a quello che esisteva sulla Terra primitiva, altri composti organici, principalmente lipidi che fanno parte delle membrane cellulari, alcune proteine ​​ed enzimi attivi importanti nel metabolismo.

Esperimento di Sydney Fox

Nel 1972, Sydney Fox ed i suoi collaboratori hanno condotto un esperimento che ha permesso loro di generare strutture con proprietà di membrana e osmotiche; cioè simili alle cellule viventi, che chiamavano microsfere proteinoidi.

Usando una miscela secca di amminoacidi, si procedeva a riscaldarli a temperature moderate; così hanno ottenuto la formazione di polimeri. Questi polimeri, una volta disciolti in soluzione salina, hanno formato minuscole goccioline delle dimensioni di una cellula batterica in grado di svolgere determinate reazioni chimiche.

Queste microsfere avevano un doppio involucro permeabile, simile alle attuali membrane cellulari, che permetteva loro di idratarsi e disidratarsi a seconda dei cambiamenti nell'ambiente in cui si trovavano.

Tutte queste osservazioni ottenute dallo studio delle microsfere, hanno mostrato un'idea sul tipo di processi che avrebbero potuto originare le prime cellule.

L'esperimento di Alfonso Herrera

Altri ricercatori hanno condotto i propri esperimenti per provare a replicare le strutture molecolari che hanno dato origine alle prime cellule. Alfonso Herrera, uno scienziato messicano, è riuscito a generare artificialmente strutture che ha chiamato sulfobios e colpoidi.

Herrera ha utilizzato miscele di sostanze come sulfocianuro di ammonio, tiosanato di ammonio e formaldeide, con le quali è stato in grado di sintetizzare piccole strutture ad alto peso molecolare. Queste strutture ricche di zolfo erano organizzate in modo simile alle cellule viventi, motivo per cui le chiamò sulfobia.

Allo stesso modo, ha mescolato olio d'oliva e benzina con piccole quantità di idrossido di sodio per generare altri tipi di microstrutture che erano organizzate in modo simile ai protozoi; ha chiamato queste microsfere colpoidi.

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