Anche se la Terra è l’unico pianeta conosciuto che ospita la vita, i blocchi molecolari che la compongono sono stati trovati in molti angoli dell’universo. Non solo si sa dell’esistenza di acqua liquida in molti corpi del sistema solare, ma questa molecola è stata rilevata in nuvole di gas e polvere sparse per tutta la galassia. Sono stati anche rilevati ammoniaca e formaldeide nell’atmosfera di Urano e Nettuno o distribuiti nel mezzo interstellare e sono state rilevate grandi quantità di idrocarburi aromatici policiclici, molecole che fungono da precursori di altre più complesse come la clorofilla o l’emoglobina.
A bordo di una meteorite che è caduto in Australia nel 1969, il cosiddetto meteorite Murchison, sono stati rilevati lipidi, i cinque nucleotidi che formano il DNA e l’RNA di tutti gli esseri viventi terrestri e fino a 70 diversi aminoacidi, la maggior parte dei quali non fanno parte della biochimica terrestre. Lo studio di queste biomolecole è importante perché può darci indizi sull’origine della vita sulla Terra e da dove provengono i composti che l’hanno generata.
Gli aminoacidi sono appunto i protagonisti di uno studio recente. Queste molecole organiche appaiono esclusivamente nella loro configurazione “sinistra” nella vita sulla Terra. Il motivo per cui è qualcosa che non siamo ancora riusciti a capire. Recentemente, ricercatori giapponesi hanno trovato indizi sull’origine cosmica di questa asimmetria utilizzando come base proprio gli aminoacidi scoperti sul meteorite australiano di cinque decenni fa.
Quando ci guardiamo allo specchio, l’immagine che vediamo sembra essere capovolta, poiché la nostra mano destra sembra ora essere a sinistra di chi ci guarda dall’altro lato e se, ad esempio, abbiamo un neo sulla guancia sinistra, l’altra persona sembrerà averlo sulla destra. Tuttavia, non c’è rotazione possibile che possa portarci a avere una configurazione come quella che vediamo allo specchio. Vale a dire, se giriamo il nostro corpo per orientarlo come il riflesso, il neo sinistro non potrà mai essere a destra. Questo perché ciò che fa lo specchio non è ruotare, ma invertire: lo specchio mostra una versione di te in cui avanti e indietro si scambiano. Ebbene, molte molecole organiche possono presentare configurazioni che sono l’inverso l’una dell’altra, che sembrano immagini speculari.
Questa proprietà è conosciuta come chirale. Le molecole possono avere un’orientazione levogira (o sinistra) o destrogira (o destra). Gli aminoacidi presenti nella vita terrestre sono tutti levogiri, ma non quelli osservati in campioni provenienti dallo spazio. Le due versioni di una molecola con chiralità sono conosciute come enantiomeri e anche se hanno la stessa formula e composizione chimica, il modo in cui interagiscono con altre molecole può variare molto.
Gli aminoacidi sono importanti perché formano i mattoni con cui sono costruite le proteine, di cui sono conosciuti milioni di tipi diversi e che regolano il meccanismo interno delle cellule. Nonostante gli aminoacidi della vita siano tutti levogiri, quando vengono creati artificialmente o rilevati nello spazio appaiono in entrambe le configurazioni. Vogliamo quindi trovare il processo attraverso il quale le molecole “sinistre” sono arrivate a dominare ciò che prima era un mondo eterogeneo.
Questo è ciò che ha cercato di fare Mitsuo Shoji, il ricercatore dell’Università di Tsukuba, in Giappone.Anche se nel meteorite Murchison sono stati trovati entrambi i tipi di aminoacidi, levogiri e destrogiri, è vero che i primi spiccavano sugli altri. La spiegazione finora è che la luce ultravioletta con polarizzazione circolare, che viene emessa ad esempio nelle regioni di formazione stellare, avrebbe favorito la prevalenza di un enantiomero. Si è verificato che effettivamente questa luce potrebbe favorire la formazione della molecola levogira per la maggior parte degli aminoacidi, ma non per tutti. Pertanto, questo fattore potrebbe aver contribuito ma non dovrebbe essere l’unico.
Il team giapponese si è invece concentrato su radiazioni meno energetiche dell’ultravioletta e ha cercato l’origine dell’asimmetria non solo negli aminoacidi, ma nelle molecole che fungono da precursori di questi. Vale a dire, in quelle molecole che, dopo diverse reazioni chimiche, finiscono per dare luogo agli aminoacidi, come gli aminopropanali o gli aminonitrili.
Hanno analizzato come la luce di frequenze specifiche potesse favorire la creazione di alcuni composti lungo processi che abbiamo sviluppato e migliorato da oltre un secolo e mezzo, da quando il tedesco Adolph Strecker sintetizzò il primo aminoacido in laboratorio.
Hanno osservato che effettivamente la produzione di aminonitrili levogiri veniva favorita e che ciò si rifletteva poi nella quantità di aminoacidi della stessa chiralità. La prevalenza assoluta di un enantiomero probabilmente richiede altri processi, ma questo è un primo passo per capire la complessa storia e le origini della nostra biochimica.
Poco a poco, innumerevoli pezzi di un puzzle si stanno unendo, formando l’immagine di come complesse molecole di carbonio abbiano reagito, disciolte in acqua, per generare strutture sempre più complesse, capaci di autoriplicarsi fedelmente ma con spazio per piccoli cambiamenti che permettessero una certa evoluzione.
Riferimenti:
- Mitsuo Shoji et al. Gli eccessi enantiomerici dei precursori di aminonitrili determinano l’omochiralità degli aminoacidi. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2023; 14 (13): 3243 DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c03862
- SB Charnley et al 2002. Biomolecole nel mezzo interstellare e nelle comete. Advances in Space Research, 30 (6). DOI: 10.1016/S0273-1177(02)00499-4