La prevalenza di un “enantiomero” rispetto ad un altro nelle molecole biologiche potrebbe dipendere dall’azione dei raggi cosmici polarizzati magneticamente, che ne avrebbero “selezionato” un tipo piuttosto che un altro (fonte: NASA / Jenny Mottar).
Come la vita sia potuta “nascere” sulla Terra è una di quelle domande su cui gli scienziati più si arrovellano. Fred Hoyle, astronomo tanto famoso quanto controverso, soleva dire che “la comparsa spontanea di un organismo unicellulare da una casuale combinazione di composti chimici è probabile quanto il montaggio di un Boeing 747 ad opera di un tornado che attraversi un deposito di rottami“. Lui era un fautore della panspermia, l’ipotesi secondo la quale la vita “è arrivata”, non nata, su questo pianeta, ma questa frase spiega molto bene quanto complicato sia il fenomeno vita.
Le domande a cui dare una risposta sono in effetti tantissime, ma ad una di queste forse si è riusciti a dare una spiegazione. Le molecole biologiche hanno una caratteristica peculiare: sono chirali. Ciò significa che tra due possibili configurazioni di una molecola, identiche in tutto e per tutto (struttura, proprietà fisiche e chimiche, ecc.), ma con gli atomi che le compongono disposti diversamente nello spazio, nelle molecole biologiche si ritrova la netta prevalenza di un tipo o di un altro. Un esempio? Pensate alle mani, esse hanno le stesse proprietà, la stessa struttura, ma hanno le dita disposte diversamente nello spazio, per cui quando provate a sovrapporle (provateci: poggiate il dorso di una mano sul palmo dell’altra…) vi rendete conto che… non sono sovrapponibili! In effetti, sperimentiamo la chiralità delle mani ogni volta che proviamo ad infilarci il guanto sbagliato…
Ebbene, le reazioni chimiche, a meno di non utilizzare particolari catalizzatori, producono molecole in “miscele racemiche”, miscele nelle quali una molecola è presente nelle stesse quantità in entrambe le configurazioni. Ma le molecole biologiche no, esse si presentano o in configurazione “mano destra” o in configurazione “mano sinistra”. Perché? Come dicevamo prima, alcuni ricercatori credono di aver trovato la risposta.
Elica di RNA in configurazione sinistrorsa e destrorsa, quest’ultima caratteristica delle strutture biologiche (fonte: The chiral puzzle of life, N. Globus e R.D. Blandford, Astrophysical Journal Letters, modificata).
Innanzitutto, come si fa a capire la configurazione di una molecola chirale? Se ne fa attraversare una miscela da luce polarizzata, una radiazione elettromagnetica nella quale le vibrazioni dei treni di onde, invece di avvenire in tutti i piani perpendicolari alla direzione di propagazione, come avviene per la luce, avvengono in un solo piano per l’azione, ad esempio, di un campo elettrico. Attraversando la miscela, il piano della luce polarizzata ruota di un certo angolo in senso orario (enantiomero destrogiro D, o continuando con il nostro esempio, “mano destra”) o in senso antiorario (enantiomero levogiro L, mano sinistra).
Nel nostro corpo ed in quello di tutti gli esseri viventi, fatta eccezione per alcuni batteri, tutti gli amminoacidi (i costituenti delle proteine) sono levogiri e tutti gli zuccheri sono destrogiri. Come mai? Perché questa preferenza per una forma piuttosto che per l’altra? Cosa ha fatto “scegliere” al fenomeno vita una conformazione chirale invece che un’altra se entrambe si producono nella stessa quantità?
E veniamo al lavoro pubblicato ad inizio maggio su Astrophysical Journal Letters (per chi avesse voglia di leggerlo, ecco l’articolo originale “The Chiral Puzzle of Life“). In questo articolo, in buona sostanza, si suggerisce che i raggi cosmici che bombardano costantemente il nostro pianeta abbiano avuto un’influenza decisiva nel produrre quella “scelta”, fungendo appunto da catalizzatore.
I raggi cosmici (in particolare muoni ed antimuoni e i loro derivati, rispettivamente elettroni e positroni) sono polarizzati magneticamente ed i ricercatori sostengono che, su molecole di RNA (lo stesso discorso vale per il DNA) costituite da un’impalcatura di zuccheri (ribosio per l’RNA e deossiribosio per il DNA) originariamente sia D che L, essi potrebbero aver favorito un maggior tasso di mutazione in una molecola piuttosto che in un’altra. RNA e DNA formati da ribosio e deossiribosio in configurazione chirale D, bombardato da radiazioni ionizzanti in misura maggiore, ha quindi subito più “rotture”, più mutazioni, “evolvendo” quindi più rapidamente, soppiantando l’altro. Lo stesso sarebbe avvenuto per le proteine, in cui al contrario sarebbero stati favoriti gli amminoacidi in configurazione chirale L.
I ricercatori hanno proposto degli esperimenti per verificare la teoria, e siamo sicuri che prima o poi, da qualche laboratorio, ci sarà un lavoro che confermerà o confuterà questa teoria. Nel frattempo, non possiamo far altro che stupirci di quanto la nostra stessa esistenza sia così strettamente legata all’essere figli di questo universo. Siamo “figli delle stelle” non solo per gli atomi di cui siamo costituiti, “fabbricati” nelle centrali termonucleari delle stelle e diffusi nel cosmo dalle supernovae, ma anche per un “influsso cosmico”, ben spiegato dalla fisica, che potrebbe aver selezionato le molecole grazie alle quali siamo vivi…
