Ribosio extraterrestre e altri zuccheri nei meteoriti primitivi

Analizzando due meteoriti cadute sulla Terra, gli scienziati della NASA e di tre università giapponesi hanno trovato delle molecole di zucchero: il ribosio, componente essenziale dell’RNA, e altri zuccheri bio-essenziali come l’arbinosio e lo xilosio, tutti elementi fondamentali per la vita biologica.

La nuova scoperta, pubblicata su Proceedings of the National Academy of Science, aggiunge elementi chiave finora mancanti  nella lista di composti chimici biologicamente significativi identificati in meteoriti cadute sulla Terra. Nel caso specifico si tratta di Nwa recuperata nel 2001 in Marocco e Murchison caduta in Australia nel 1969.

Nello specifico, i ricercatori hanno identificato ribosio e altri zuccheri bio-essenziali, tra cui l’arabinosio e lo xilosio in due diversi meteoriti ricchi di carbonio, il Northwest Africa 801 e il Murchison (che già in passato aveva rivelato di trasportare composti chimici organici). Il ribosio è un componente cruciale dell’RNA (acido ribonucleico), che fa da molecola messaggera, ossia copia le istruzioni genetiche dalla molecola di DNA (acido desossiribonucleico) e le consegna a “fabbriche molecolari” all’interno della cellula, i ribosomi, che “leggono” l’RNA per assemblare le proteine ​​specifiche necessarie ai processi vitali.

«Altri importanti elementi costitutivi della vita erano già stati identificati in altre meteoriti: amminoacidi (componenti di proteine) e nucleobasi (componenti di DNA e RNA), ma finora mai gli zuccheri», afferma Yoshihiro Furukawa (Tohoku University, Giappone), autore principale dello studio pubblicato su PNAS. «La ricerca fornisce la prima prova diretta della presenza di ribosio nello Spazio e della “consegna” dello zucchero alla Terra: lo zucchero extraterrestre potrebbe aver contribuito alla formazione di RNA sulla Terra prebiotica, e potrebbe avere portato all’origine della vita.»

«È straordinario che una molecola fragile come il ribosio possa essere rilevata in un materiale così antico», ha sottolineato Jason Dworkin (NASA), coautore dello studio: «questi risultati guideranno le nostre analisi sui campioni incontaminati di asteroidi primitivi, come Ryugu e Bennu, da quali tra qualche mese arriveranno sulla Terra campioni di suolo, prelevati rispettivamente dalla sonda Hayabusa 2 (JAXA, Agenzia spaziale giapponese) e dalla OSIRIS-REx (NASA).

Un mistero persistente riguardo l’origine della vita è come la biologia sia potuta derivare da processi chimici non biologici. Il DNA è il modello per la vita, in quanto porta le istruzioni su come “costruire e far funzionare” un organismo vivente, ma l’RNA trasporta tali informazioni e molti ricercatori pensano che sia apparso prima e che sia stato successivamente affiancato dal DNA. Questo perché le molecole di RNA hanno capacità che mancano al DNA. L’RNA, infatti, può fare copie di se stesso senza l’aiuto di altre molecole, e può avviare o accelerare reazioni chimiche, e il nuovo lavoro fornisce solidi indizi a supporto della possibilità che l’RNA abbia coordinato il meccanismo della vita primordiale del DNA.

Il frammento di meteorite Muchinson

Oltre 14.000 composti chimici organici sul meteorite Murchison inclusi 70 amino acidi, sono stati identificati. Ma questo questo numero potrebbe essere solo la punta di un iceberg. A 40 anni dalla sua caduta in Australia, nuove tecniche di analisi svelano i segreti di un meteorite nato prima del Sole.

Murchison meteorite
Un frammento del meteorite Murchinson, caduto in Australia nel 1969: recenti analisi hanno rivelato la presenza di zuccheri.

Nuove analisi del teorite Murchison che più di 40 anni or sono cadde sulla Terra hanno rilevato la presenza di milioni di componenti organici oltre al fatto che il meteorite possa essere stato generato all’origine del sistema solare anche prima della formazione del sole, 4.6 miliardi di anni fa.
Il meteorite Murchison cadde in Australia nel 1969 ed è stato oggetto di approfondite analisi, ma le nuove tecniche di analisi per una spettrometria ad alta risoluzione hanno permesso agli scienziati dell’ Helmholtz German Research Center for Environmental Health di Monaco di esaminare i componenti organici del meteorite con molto maggiore dettaglio.
Il team ha trovato tracce di oltre 14.000 differenti composti chimici organici. In sostanza si è verificato che la meteorite può rivelare milioni di componenti chimici organici.
Le nuove analisi mostrerebbero che il sistema solare ai suoi primordi poteva avera una varietà di elementi chimici organici probabilmente in numero maggiore della varietà molecolare effettivamente trovata sulla Terra.
Il meteorite, secondo gli autori dello studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences, probabilmente passando per le nubi primordiali presenti all’origine del sistema solare, ha raccolto svariati elementi chimici organici. Lo studio delle sequenze delle molecole organiche nel meteorite, secondo gli autori della pubblicazione, potrebbe permettere di creare una tempistica per la formazione e l’alterazione delle molecole in esso contenute.

meteorite Murchison
Due micrograni del meteorite Murchison

Questo meteorite è una condrite carbonacea di tipo CM2. Questo gruppo di condriti carbonacee, assieme alle ancora più primitive C1, rappresentano il tipo di materia più primitiva e inalterata presente in tutto il nostro sistema solare e vantano un’età stimata di 4 miliardi e 600 milioni di anni.

Gli elementi più interessanti di questo meteorite sono la presenza di inclusioni ricche di calcio e alluminio (inclusioni particolarmente antiche ricche di questi due elementi), l’elevato contenuto di acqua (12%) e la sorprendente presenza di più di 100 diversi amminoacidi.

Materia organica

Tra questi 100 amminoacidi sono presenti composti comuni come la glicina, l’alanina e l’acido glutammico e rari come l’isovalina] e la pseudoleucina. Sono invece assenti gli amminoacidi serina e treonina, considerati contaminanti terrestri.

meteoriti
Strutture di zuccheri rilevate in questo studio (strutture da 2 a 5) e in uno studio precedente (struttura 1) (mostrato nella proiezione di Fischer) da meteoriti.

Dalle prime analisi era emerso che gli amminoacidi chirali erano presenti in miscela racemica, ovvero in parti uguali sia nella forma destrogira che in quella levogira. Alcune molecole esistono in due forme speculari non sovrapponibili. Le forme di vita sulla Terra producono solo una delle due forme speculari di questi amminoacidi e quindi una simile asimmetria, detta omochiralità, è considerata un forte indizio di un’origine biologica del materiale. La presenza di una miscela racemica era quindi la dimostrazione dell’origine extraterrestre del materiale. Tuttavia successive e più accurate indagini hanno mostrato però come alcuni di questi amminoacidi siano in realtà presenti in miscele non racemiche, con un eccesso di una delle due forme chirali. Nel 1997 analisi isotopiche su questi composti non racemici, hanno rilevato un eccesso di isotopo 15N dell’azoto rispetto alle controparti terrestri, dimostrando che nel sistema solare esiste o è esistita una sorgente extraterrestre di enantiomeri levogiri.

La lista di composti organici identificati nel meteorite Murchison si è arricchita nel 2001 dei polioli e nel 2008 anche di alcuni nucleotidi (xantina e uracile). La presenza di questi complessi composti organici in un meteorite dimostra come i mattoni della vita si siano formati anche al di fuori della Terra e anzi dà sostegno all’ipotesi secondo cui essi, o la vita stessa, possano essere arrivati sul nostro pianeta dall’esterno (panspermia).

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Organic compounds isolated in Murchison meteorite, su physics.byu.edu.
  2. O. Richard Norton, The Cambridge encyclopedia of meteorites, UK, Cambridge University Press, 2002 ISBN 0521621437.
  3. Extraterrestrial ribose and other sugars in primitive meteorites –

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