L’origine della vita e l’esperimento di Urey e Miller

Uno scienziato russo, Alexander Oparin (1894-1980) sviluppò la prima teoria sull’origine della vita.

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L'origine della vita e l'esperimento di Urey e Miller
13/11/11. L’esperimento di Miller-Urey. Miller e Urey confermarono attraverso un esperimento l’ipotesi di Oparin, dimostrando che le molecole organiche possono formarsi spontaneamente a partire dalla materia inorganica. 10. Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore

Uno scienziato russo, Alexander Oparin (1894-1980) sviluppò la prima teoria sull’origine della vita. Secondo Oparin, la vita sarebbe comparsa sul nostro pianeta a partire da una lunga catena di eventi che prende il nome di evoluzione chimica. L’ambiente primitivo sede dell’evoluzione chimica aveva alcune proprietà fondamentali:  l’ossigeno libero era quasi del tutto assente nell’atmosfera che, però, abbondava di idrogeno, mentre sia l’atmosfera che le acque presentavano importanti percentuali di azoto e carbonio.

Oltre a questi fondamentali “mattoncini”, sul nostro pianeta non mancava una fonte di energia che si manifestava sotto forma di calore, scariche elettriche, radioattività e radiazioni provenienti dal Sole.

Secondo Oparin in tali condizioni, dai gas dell’atmosfera si sarebbero potute formare grandi quantità di molecole complesse, che in seguito si sarebbero raccolte nei mari e nei laghi del pianeta dando origine a un «brodo primordiale».

Un’altro elemento determinante è stato certamente il tempo, con il suo scorrere le molecole sarebbero diventate sempre più numerose e sempre più concentrate cosi da formare aggregati sempre più complessi.

L’evoluzione chimica, in seguito, avrebbe ceduto il passo all’evoluzione prebiotica con l’apparizione di minuscoli sistemi detti coacervati, forse il punto di partenza del mondo vivente di oggi. Oparin pubblicò la sua ipotesi nel 1922, ma la comunità scientifica non gli diede molto peso.

Passarono oltre 30 anni e nel 1953 un giovane chimico americano, Stanley Miller, propose al suo professore Harold Urey un esperimento per verificare l’ipotesi del biochimico russo Alexander Oparin.

Miller e Urey utilizzarono il Metano (CH4), Ammoniaca (NH3) ed Idrogeno (H2) in un contenitore di vetro di forma sferica che conteneva acqua calda. Queste sostanze erano ritenute presenti nella primitiva atmosfera della Terra.

Per una settimana Urey e Miller sottoposero il contenitore contenente l’acqua e le sostanze a scariche elettriche per simulare fulmini e radiazioni ultraviolette che probabilmente facevano parte dell’ambiente primordiale del nostro pianeta.

Una volta estratta la miscela, i due scienziati trovarono numerose sostanze organiche, tra di esse c’erano anche gli “amminoacidi” i mattoni della materia vivente.

Sulla Terra le reazioni chimiche ebbero centinaia di milioni di anni di tempo per rendere possibile la formazione di ulteriori sostanze. Gli esperimenti effettuati hanno sempre avuto successo in assenza di ossigeno, che ha la capacità di distruggere i composti organici.

L’ossigeno sulla terra comparve molto tardi, circa 2,5 miliardi di anni dalla formazione.

L’ossigeno venne prodotto della fotosintesi di organismi unicellulari. Simulazioni computerizzate sembrano dimostrare che esperimenti come quelli svolti da Miller ed Urey, se prolungati per almeno diecimila anni, potrebbero effettivamente produrre rudimentali molecole autoreplicanti, capaci di evolvere mediante selezione naturale.

L’esperimento di Urey e miller, rivisitato dai membri del Carnegie Institution della NAI di Washington, l’Università dell’Indiana e i team del Goddard Space Flight Center della NASA ha dato risultati inaspettati. Si è scoperto che l’esperimento di Urey e Miller ebbe due esperimenti “fratelli” che non furono mai pubblicati. Gli esperimenti, una volta recuperate le fiale sono stati rivisti con le moderne tecnologie una decina di anni fa, nel 2008.

Uno degli esperimenti inediti produsse una varietà più ampia di molecole organiche rispetto all’esperimento che rese famoso Miller.

L’esperimento inedito utilizzava un aspiratore che aumentava il flusso d’aria nel dispositivo contribuendo a creare un maggior numero di reazioni. Gli autori del report notano che negli esperimenti mai pubblicati c’erano più amminoacidi (22) e ammine (5) rispetto a quelli noti, che contavano meno amminoacidi (14) e lo stesso numero di ammine.

Forse l’utilizzo dell’aspiratore aveva migliorato e intensificato le reazioni, ma perché le fiale non vennero utilizzate per la pubblicazione?

Non lo sappiamo, Miller è morto nel 2007 e forse, si può solo speculare sul fatto ritenendo che avrebbe usato gli esperimenti fatti in maniera più semplice.

Fonti: