Chimica prebiotica: formazione di composti organici origine della vita
La chimica prebiotica si occupa di come i composti organici si siano formati per dare origine alla vita sulla Terra
L’origine della vita rimane inspiegabile nonostante decenni di ricerche anche se la formazione di composti organici in condizioni prebiotiche suggerisce che queste molecole fossero presenti nell’ambiente terrestre primitivo.
La difficoltà maggiore emerge da una serie di fattori spesso in contrapposizione tra loro. Innanzi tutto vi è la composizione della prima atmosfera.
Inizialmente alcuni studiosi stimarono che l’atmosfera primitiva fosse altamente riducente mentre in seguito altri hanno ipotizzato che l’atmosfera fosse essenzialmente simile a quella odierna, sebbene senza la stessa quantità di ossigeno molecolare.
Questo aspetto influenza il flusso delle radiazioni solari a varie lunghezze d’onda che raggiunge gli ambienti superficiali e il tipo di sostanze organiche che raggiungono la superficie.
La mancata conoscenza della composizione e delle proprietà delle acque come pH, salinità e temperatura pregiudica la conoscenza della chimica dell’acqua.
Non si conoscono le temperature prevalenti sulla superficie terrestre prebiotica che hanno conseguenze fondamentali per i processi chimici organici. Nonostante tutti questi ostacoli si è giunti a ipotizzare la formazione di alcuni composti
Con così tante incertezze nella comprensione dell’origine della vita sulla Terra, la chimica ad oggi conosciuta costituisce il supporto alla chimica prebiotica offrendo un mezzo per comprendere come si siano formati i composti organici negli ambienti prebiotici.
Amminoacidi
L’esperimento di Miller-Urey condotto nel 1953 rappresenta la prima dimostrazione di come le molecole organiche si possono formare a partire da sostanze inorganiche più semplici.
L’idea nacque dal presupposto che nel mondo prebiotico non ci fosse ossigeno libero, ma idrogeno e altri gas quali metano e ammoniaca e acqua. Nell’esperimento in due sfere, collegate tra loro da un sistema di tubi sigillati, contenenti rispettivamente acqua e idrogeno, metano e ammoniaca furono posti due elettrodi che fornivano scariche elettriche per simulare i fulmini.
L’acqua presente in una sfera era scaldata per indurre la formazione di vapore acqueo. Il sistema era poi raffreddato in modo che l’acqua potesse ricondensare e ricadere nella prima sfera per ripetere il ciclo.
Dopo circa una settimana circa il 15% dell’idrogeno era diminuito e si erano formati composti organici tra cui amminoacidi come glicina, alanina, acido glutammico e acido aspartico
Purine
Il biochimico spagnolo Joan Oró nel 1961 scoprì che l’adenina che ha formula C5H5N5 che è quindi formalmente un pentamero di HCN poteva essere ottenuta da soluzioni concentrate di cianuro di ammonio NH4CN fatte rifluire per alcuni giorni. La polimerizzazione di soluzioni concentrate di cianuro di ammonio produce anche guanina tra −80 e −20 gradi Celsius
Pirimidine
La prima sintesi prebiotica di pirimidine studiata è stata quella dell’uracile da acido malico e urea e successivamente quella della citosina da cianoacetilene HCCCN e cianato NCO–. Si tenga conto che è prodotto dall’azione di scariche di scintille su miscele di metano e azoto e il cianato è prodotto dal cianogeno o dalla decomposizione dell’urea.
Chimica prebiotica oltre la Terra
Degli otto pianeti del nostro sistema solare e nelle loro lune molti sembrano compatibili con la sintesi di composti organici e molti sono noti per contenerli. Tuttavia le temperature estreme del lato illuminato dal sole di Venere o Mercurio sono probabilmente troppo ostili per la sintesi di sostanze organiche complesse ma il sottosuolo di Marte sembra ospitare sia acqua liquida che solida.
La luna di Saturno, Titano, ospita composti organici e la luna di Giove Europa è ricoperta da uno spesso strato di ghiaccio al di sotto del quale potrebbe trovarsi un oceano dalla composizione non ancora conosciuta
