Cos’è il brodo primordiale? Un racconto alle origini della vita


Il nostro speciale di quest’anno affronta il tema del ritorno alle origini. E, parlando di scienza, quale miglior argomento se non la nascita della vita sulla Terra? Se ci pensiamo bene, abbiamo già sentito parlare della teoria del brodo primordiale. Ma che cos’è il brodo primordiale? Per molti di noi è un argomento nebuloso, che abbiamo affrontato alle scuole medie – ahinoi – anni e anni fa, con poco approfondimento scientifico e che ci ha lasciato tanti dubbi.

Com’è nata la vita sul nostro pianeta? Cosa ci dice la scienza in merito?

Dall’alba dei tempi, l’uomo si è sempre chiesto quale fosse l’origine della vita e per spiegarla ha utilizzato miti e leggende. Per la scienza la teoria del brodo primordiale come culla della vita sulla Terra è tutt’ora l’ipotesi più accreditata. Negli ultimi decenni gli studi in merito hanno continuato a confermare questa ipotesi, aggiungendo dettagli alla storia del nostro pianeta. Tuttavia, sono ancora tanti i tasselli che gli scienziati stanno cercando di scoprire. Ma partiamo dalle basi.

L’origine di tutto

Origine dell'universo

L’origine dell’universo (Credits: geralt su Pixabay)

C’era una volta l’universo. Era omogeneo, stabile, e temperatura e pressione erano elevate; ma questa condizione durò molto poco: l’energia accumulata diede una forte spinta all’espansione dell’universo stesso, che iniziò ad allargarsi nel vuoto molto velocemente. Da questa energia iniziarono a formarsi le prime particelle elementari – neutroni, protoni ed elettroni – che aggregandosi crearono i primi atomi e i primi elementi chimici. Tredici miliardi di anni fa vide così la luce l’universo, con le galassie e i pianeti, con tutto quello che oggi conosciamo e che ancora dobbiamo scoprire.
Poco dopo la formazione dell’universo si formò la Via Lattea, che diede vita quattro miliardi di anni fa al sistema planetario che ci ospita. Circa un miliardo di anni dopo, questo sistema si organizzò attorno al Sole e si formarono i pianeti, tra cui la nostra Terra. Nacque così il sistema solare.

La nascita della Terra

La nascita della Terra

Le origini della vita sulla Terra (Credits: qimono su Pixabay)

All’inizio la Terra era un pianeta molto caldo. Con l’allontanamento della Terra dal Sole, il pianeta iniziò a raffreddarsi esternamente e si formò la crosta terrestre. A quel tempo la Terra era molto diversa da oggi. Non vi erano le foreste né gli oceani, ma era costellata di tanti vulcani attivi, che eruttando riscaldavano l’atmosfera. L’acqua che si trovava sul pianeta arrivava dalle comete ghiacciate cadute sulla Terra e altra acqua era rimasta intrappolata nelle rocce primordiali terrestri.

Queste elevate temperature fecero evaporare l’acqua nell’atmosfera, come vapor acqueo. Poco meno di quattro miliardi di anni fa la Terra venne colpita da una pioggia di meteoriti che liberarono nell’aria grandi quantità di idrogeno. Si formò così il secondo strato della nostra atmosfera che contribuì all’abbassamento delle temperature. L’aria era ricca di acqua, elementi chimici come il carbonio, l’idrogeno, il fosforo e l’azoto, ma anche composti organici come ammoniaca e metano. Con il progressivo raffreddamento della crosta terrestre si formarono grandi nubi cariche di pioggia e la Terra venne così invasa da piogge, che permisero anche la formazione degli oceani.

Cos’è il brodo primordiale?

Neppure gli oceani erano come li conosciamo oggi. A quel tempo non c’erano né pesci colorati né coralli, non esistevano meduse o i grandi mammiferi, e nessuna distesa di alghe sui fondali. Le profondità marine erano disabitate e ostili alla vita.

Se ancora oggi non si sa bene quale fu la spinta per l’origine della vita sulla Terra, gli scienziati concordano che la culla dei primi organismi viventi furono proprio gli oceani. Nelle profondità oceaniche vi erano – e vi sono ancora oggi – delle fratture che partono dal centro della Terra, ricco di magma bollente. Queste fratture della crosta terreste si chiamano fumarole. Sono delle bocche idrotermali, dalle quali fuoriesce acqua bollente ricca di diversi minerali. Elementi chimici e minerali disciolti nell’acqua hanno interagito tra loro grazie all’energia ceduta dai fulmini e dalle elevate temperature.

Le acque dei fondali marini in prossimità delle fumarole erano ricche di ferro, rame, silicio, ma erano anche un ambiente ostile alla vita per le alte temperature e l’ambiente fortemente acido. Ma lungo la faglia della dorsale medio-atlantica altre fumarole – dette bianche – miglioravano l’ambiente rilasciando acqua più alcalina e metano.

L’acqua calda e ricca di elementi è stata il solvente che ha aiutato la formazione delle prime macromolecole organiche, i mattoncini basi della vita. Nell’acqua presente sulla Terra, a partire da composti organici semplici – come il metano e la formaldeide – iniziarono a formarsi zuccheri semplici. Secondo quanto ipotizzato il professore dell’università americana Harvard Steven A. Benner nei suoi studi recenti che portarono al ribosio e alla formazione delle purine. Il ribosio è uno zucchero semplice e insieme alle purine costituisce l’acido ribonucleico, conosciuto come Rna. È una molecola speciale perché codifica, trascrive, regola e permette l’espressione dei geni all’interno delle cellule.

All’interno del brodo primordiale in qualche modo, ancora a noi non chiaro, l’Rna iniziò a copiarsi e si iniziarono a formare le molecole di acido desossiribonucleico (Dna) e le proteine. Come abbia fatto l’Rna a copiarsi è ancora un mistero irrisolto per gli scienziati.

Le prime forme di vita

Come ormai vi sarà chiaro, l’ambiente della Terra era molto ostile. Ricapitolando: l’ossigeno libero era poco, le temperature molto elevate e gli elementi chimici disponibili erano maggiormente inorganici. È quindi molto probabile che i primi esseri viventi sulla Terra furono organismi autotrofi, in grado di produrre energia e nutrimento da elementi inorganici trasformandoli in organici.

Non abbiamo certezze sulla prima forma vivente del pianeta, ma grazie alla genetica siamo riusciti ad avere delle informazioni su un certo… Luca! Vi presento la prima forma di vita che conosciamo: Luca. Il suo nome per esteso è più complicato, ma è l’acronimo di Last Universal Common Ancestor ed è nato nel brodo primordiale. Se state pensando a qualche ritrovamento in stile Indiana Jones o Jurassic Park vi posso dire che in realtà, di Luca, non si è trovato nessun fossile. Ma grazie allo studio del genoma degli esseri viventi che conosciamo si è riscontrata una parte di geni in comune in tre domini della vita: gli archeobatteri, i batteri e gli eucarioti. Luca è quindi il nostro bisbisbisbismoltobisnonno.

Gli interrogativi e i tasselli da inserire nella storia sono ancora tanti. Questa non è l’unica storia, mancano ancora tanti passaggi da chiarire. La nostra infatti era una semplificazione dell’origine dell’universo e di come la vita abbiamo visto la luce nel brodo primordiale di una Terra neonata. La certezza è che ora siete a conoscenza di un nuovo parente da inserire nell’albero genealogico.

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