Alle origini della vita. Le prime proteine mai apparse sul nostro pianeta provenivano dal mare

Duemilasettecento anni fa, il primo nostro poeta ad aver preso in mano una penna, Esiodo, narrò di come dalla spuma del mare fosse nata Afrodite, dea della bellezza, dell’amore e della generazione di vita. Proprio dalla spuma del mare, e precisamente dalle goccioline rilasciate sulla battigia e vaporizzate in aria, potrebbe, in realtà, essere derivata la chimica che ha dato origine alle più versatili e ubiquitarie componenti della vita sulla terra, le proteine.

Le proteine sono dentro di noi in una moltitudine di forme diverse, ciascuna a compiere una o più funzioni precise all’interno delle nostre cellule: sono, in essenza, la gran macchina biochimica che ci permette di esistere, e lo permette a tutto ciò che vive sul nostro pianeta. I muscoli che ci sorreggono, i neuroni grazie ai quali pensiamo, gli anticorpi che ci proteggono, la pelle che ci ricopre, gli enzimi della nostra digestione ed in pratica ogni nostra parte, grande o piccola che sia, alla fine si riduce ad una bene orchestrata rete proteica, in grado di svolgere a livello microscopico tutte le attività che esercitiamo.

Oggi ciascuna proteina esistente può essere ricondotta alla sequenza di un gene che per essa codifica: è nel genoma di ogni organismo che è contenuto il codice che, opportunamente tradotto, serve a costruire il numero giusto di ogni proteina che lo compone. Le proteine sono da tempo immemore la “cassetta degli attrezzi” degli organismi viventi; tuttavia, oggi possiamo facilmente vedere che, per fare ogni proteina, servono alcune proteine specializzate.

Questo introduce un problema importante: come sono state create le prime proteine, quelle che poi sono state “arruolate” dai primi macchinari biochimici in evoluzione, se la loro esistenza dipende da altre proteine? È un dilemma che, da tempo, assilla chi studia l’origine della vita sulla terra, ed è uno di quei punti su cui i creazionisti più avvertiti si attaccano, per cercare di indebolire l’idea che l’inizio della vita sul nostro pianeta sia stato un fenomeno spontaneo.

Ebbene, seppure forse non abbia generato Venere, pare proprio che la spuma del mare, e più precisamente microgoccioline dovute alla sua nebulizzazione meccanica, siano state la culla in cui, spontaneamente, si sono formate le prime piccole proteine mai apparse sul nostro pianeta.

In un lavoro appena pubblicato su PNAS, a partire da risultati già ottenuti lo scorso anno, è stato infatti dimostrato che, contrariamente a quanto avviene in soluzione acquosa standard, la principale reazione chimica che porta alla formazione di proteine diviene favorevole energeticamente e, quindi, spontanea. Questo, probabilmente, è dovuto al particolare ambiente che si ha all’interfaccia fra aria e acqua, sulla superficie delle goccioline microscopiche: carica elettrica, orientamento molecolare alla superficie, tensione superficiale, alterazione del pH, limitazione a due dimensioni della diffusione ed altri simili effetti sono chiamati in causa dagli autori dell’ultimo lavoro quali possibili cause che rendono la sintesi spontanea di proteine, una reazione normalmente sfavorita, altamente favorita, con tempi di reazione di frazioni di millesimo di secondo.

Il moto del mare, generando continuamente goccioline, ma anche qualunque altro fenomeno in grado di vaporizzare soluzioni acquose di amminoacidi (i precursori chimici delle proteine, diffusi in tutto l’universo) e un po’ di fosforo, è pertanto tutto ciò che serve per ottenere una ampia varietà casuale di piccole proteine diverse. Queste piccole e versatili macchine molecolari erano quindi probabilmente già disponibili, quando i primi replicatori molecolari fatti di RNA, antesignani degli odierni genomi negli organismi viventi, hanno potuto approfittarne per migliorare le proprie possibilità di sopravvivenza e di replicazione; e la gran legge di Darwin, quindi, ha potuto favorire un rapporto sempre più stesso fra genomi di RNA, e poi di DNA, e proteine, fino ad arrivare a chi ha scritto questo breve articolo e a chi lo sta leggendo. Non la “la dea donata dalla schiuma, l’incoronata Citerea”, ma il nostro stesso macchinario molecolare: a quanto pare, questo ci hanno donato la fisica e la chimica delle goccioline di spuma di mare.