L'ORIGINE DELLA VITA - E fu la vita.

Definire la vita non è cosa semplice. Un essere vivente compie un'attività e conserva la propria struttura. Ma anche un robot può essere programmato per farlo, eppure non lo consideriamo vivente. Negli anni sono state date molte definizioni di vita. Una è questa: un essere vivente è un sistema chimico che ha un metabolismo, capace di riprodursi e di subire un'evoluzione molecolare con selezione degli errori genetici mutazioni. Più semplicemente, il vivente produce energia per mantenere la sua struttura che continuamente tende a disgregarsi.

E fu la vita.

La vita è apparsa molto presto sul nostro pianeta, tra 4,6 miliardi di anni fa, data di formazione della Terra e 3,8 miliardi di anni fa, cui risalgono le più antiche tracce fossili di vita conosciute: gli antenati degli attuali batteri Come è apparso dal nulla il primo organismo vivente? Secondo una teoria accreditata, in condizioni opportune, atomi come carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, reagendo insieme potrebbero aver formato le prime molecole complesse, amminoacidi e carboidrati , le quali, a loro volta, si sarebbero evolute in polimeri simili alle proteine e agli acidi nucleici . Si tratta della teoria dell'"evoluzione molecolare", che spiega come da semplici atomi, per aggregazione e selezione, si è arrivati all'essere vivente, in un processo che, però, non avviene spontaneamente. Nell'Universo, infatti, tutto tende al disordine e gli ostacoli alla formazione di molecole complesse sono molti. Ad esempio, i raggi ultravioletti del Sole attaccano i legami, spezzano le molecole, possono produrre radicali liberi che a loro volta, legandosi al carbonio, ne limitano la capacità di aggregazione. E sulla Terra primordiale, priva dello strato protettivo di ozono, i raggi solari dovevano arrivare con grande intensità. La vita, quindi, deve ess 353b11d ere comparsa in un ambiente protetto dalle aggressioni ambientali. Forse all'interno di bolle di lipidi.

La vita in una bolla?

Quando versiamo dell'olio nell'acqua e agitiamo, si producono tante piccole sfere oleose. La membrana di queste bolle è formata da lipidi ,molecole che hanno una testa attratta dall'acqua (idrofila), e una lunga catena di atomi di carbonio che invece la respinge (idrofoba). In una soluzione acquosa, queste molecole tendono a formare una membrana a doppio strato che può chiudersi su se stessa, con le teste idrofile all'esterno e la coda idrofoba all'interno. Si crea così un ambiente protetto. Forse, proprio dentro questi sacchetti oleosi, le molecole della vita hanno cominciato a evolvere.

I catalizzatori primitivi

Come hanno dimostrato molti esperimenti, senza qualcosa che aiuti le molecole a incontrarsi e a reagire, la formazione di strutture complesse come proteine e acidi nucleici è praticamente impossibile. Per questo oggi si tende a pensare che i primi composti biologici si siano evoluti a contatto con "catalizzatori primitivi", forse argille o ammassi di pirite. Le particelle di argilla, dotate spesso di cariche positive, sembrano particolarmente adatte a questo ruolo: su di loro tendono ad aderire adenina, polifosfati, Dna e Rna, le molecole della vita. Il chimico A.G. Cairns-Smith, nel suo libro Genetic Takeover and Mineral Origins of Life, sostiene che le prime molecole della vita erano probabilmente diverse da quelle attuali: molto più semplici, forse costituite proprio da cristalli di argilla. O almeno, l'argilla potrebbe aver fornito il substrato che ha facilitato l'incontro tra le molecole organiche.

La culla della vita

Tra gli esperti non c'è accordo neanche sul luogo di nascita della vita. Per alcuni, in pozze di acqua sulla superficie del pianeta, per altri negli abissi degli Oceani. Secondo quest'ultima recente teoria, i primi organismi potrebbero essere nati al buio, nelle profondità marine, a contatto con le sorgenti sulfuree idrotermali, che emettono acqua caldissima, ricca di minerali. Le alte temperature avrebbero favorito la polimerizzazione delle molecole organiche. Questi ambienti estremi sono abitati ancora oggi da batteri chemiosintetici che ottengono energia non dalla fotosintesi, ma dall'ossidazione chimica di semplici composti inorganici, come il solfuro. Presso queste sorgenti vivono anche animali poco evoluti, crostacei ciechi, molluschi bivalvi, lunghi vermi marini, che respirano grazie a anidride carbonica e ossigeno prodotti dal metabolismo dei batteri. Le attuali ricerche sono volte a comprendere se questi organismi siano i discendenti diretti dei primi esseri viventi o solo il risultato più recente di un ecosistema particolare.
Un'altra ipotesi, detta della "panspermia ", è che la vita sia arrivata sulla Terra dallo spazio. Tuttavia, questa teoria, avvalorata dal ritrovamento di molecole organiche in meteoriti e comete, si limita a spostare la questione su un altro Pianeta, non rispondendo alla domanda fondamentale di come gli elementi chimici si sono aggregati ed evoluti, per dare origine al primo essere vivente.

L'esperimento Miller-Urey

L'esperimento di Miller e Urey è forse il più conosciuto, e tra i primi nel suo genere. Furono ricreate in laboratorio le condizioni primordiali ipotizzate: l'atmosfera era simulata da gas come metano, ammoniaca e idrogeno, mentre l'oceano era simulato da vapore acqueo. I gas furono fatti attraversare da scariche elettriche, e ne risultò la produzione di alcuni amminoacidi (composti organici). Solitamente si pone l'enfasi sulla produzione degli amminoacidi, ma non viene dato risalto al fatto che in questo e in altri esperimenti simili furono prodotti miscugli racemici (in uguale quantità) di amminoacidi destrogiri e levogiri. In natura quasi tutti gli amminoacidi che compongono le proteine sono levogiri, mentre gli acidi nucleici sono esclusivamente destrogiri. Non può nascere alcuna forma di vita da una qualunque combinazione di entrambi; anche un solo amminoacido destrogiro, aggiunto a una catena di amminoacidi levogiri, può modificare la proteina rendendola non attiva biologicamente. Asserire che gli esperimenti abbiano prodotto la vita è quantomeno errato: per produrre delle proteine non è affatto sufficiente produrre qualche amminoacido, ma sono necessarie lunghe catene di amminoacidi ordinati nel modo corretto e nella forma esatta. Oltre a ciò, gli esperimenti furono condotti con livelli inaccettabili di interferenza umana. Ad esempio, quella stessa fonte di energia utilizzata per produrre gli amminoacidi, li avrebbe distrutti se Miller non li avesse rimossi artificialmente. Resta inoltre il problema di spiegare come i diversi elementi avrebbero potuto trovarsi aggregati in natura nella stessa area e combinarsi correttamente in proteine, anziché produrre semplicemente degli amminoacidi isolati.

Le critiche all'esperimento

Nonostante l'incontestabile risultato raggiunto, l'esperimento ha sollevato alcuni ragionevoli dubbi. In primo luogo, oggi, l'ipotesi dell'atmosfera prebiotica raccolta da Miller, alla luce di nuove considerazioni, non è più attendibile. Probabilmente, non era né riducente né ossidante, ma uno stadio intermedio, a causa della forte attività vulcanica primitiva, che immetteva nell'aria grandi quantità di anidride carbonica. Sotto queste condizioni, la sintesi di molecole organiche per scariche elettriche non è più così efficiente.
Un'altra critica all'esperienza di Miller è stata suscitata dalla struttura degli amminoacidi trovati nel suo "brodo primordiale". In natura, gli amminoacidi esistono in due forme, immagini speculari l'una dell'altra: possono essere destrogiri o levogiri. Quelli degli esseri viventi sono esclusivamente levogiri. Nella miscela di Miller, invece, erano presenti entrambi i tipi.

Alcune riflessioni sulla biogenesi

La condizione richiesta perché gli amminoacidi possano formare delle proteine è un'alta concentrazione, mentre ambienti come l'oceano o l'atmosfera, al contrario, dovrebbero causare una diluizione. Inoltre, gli amminoacidi non hanno una tendenza naturale a formare proteine, ma al contrario, le proteine tendono a "scomporsi" in amminoacidi.
Le stesse fonti di energia che avrebbero dovuto formare le proteine (scariche elettriche, calore terrestre, radiazione solare) avrebbero distrutto la vita anziché crearla. Lo stesso Miller, che lavorò con energie di livello ben inferiore a quello dei fulmini, dovette ricorrere alla rimozione degli amminoacidi prodotti mediante trappola fredda, onde evitare la loro distruzione. Anche ipotizzando che le proteine siano potute essere state prodotte da eventi casuali, non esiste la più remota possibilità di credere che esse abbiano potuto formare cellule viventi dotate di una membrana, di un proprio metabolismo, e in grado di riprodursi autonomamente. Nessuno scienziato ha mai dimostrato che questo aumento di complessità sia possibile e che possa essersi verificato, anche ipotizzando la presenza di un numero di proteine migliaia di volte superiore a quello proposto dagli evoluzionisti.

Selezione naturale

Per selezione naturale si intende il fatto che alcune varietà di organismi viventi riescono a contribuire più efficacemente di altre alle generazioni future mediante la propria prole. La selezione naturale opera sulle caratteristiche preesistenti, ma non ne può produrre di nuove. La parola stessa "selezione" implica una riduzione, e non un incremento. La selezione non produce nuove funzioni, organi, o caratteristiche, né è in grado di giustificare il vertiginoso incremento di informazioni necessario per la macroevoluzione, in quanto implica sempre una perdita di informazioni, e mai un guadagno

Complessità

Molte molecole necessarie per la vita, come il DNA, l'RNA, e le proteine, hanno un grado di complessità tanto elevato che appare estremamente improbabile che possano essersi create mediante l'evoluzione. Inoltre, non esiste alcun supporto sperimentale per queste affermazioni. Anche ammesso che siano passati miliardi di anni dalla nascita della vita ad oggi, la teoria evoluzionistica non è in grado di spiegare come si possa ottenere mediante l'evoluzione l'impressionante complessità del cervello umano, con i suoi oltre centomila miliardi di connessioni, oppure quella dell'occhio, del sistema uditivo, o del cuore. La complessità dell'organizzazione delle cellule eucariote è tanto superiore a quella delle procariote che è alquanto arduo immaginare come possa essere stata possibile l'evoluzione da batterio a piante, animali e uomini (Hickman, Bergman, et al).Inoltre, tutte le forme di vita conosciute, dal più semplice microrganismo all'essere umano, utilizzano per il trasporto dell'energia l'ATP, una molecola di complessità irriducibile in quanto non può funzionare se semplificata (Behe). Come possa essere sopravvissuta anche la più semplice forma di vita primordiale senza questa molecola è un'altra domanda alla quale i sostenitori dell'abiogenesi devono rispondere. Il DNA stesso non può funzionare senza almeno 75 proteine (di cui 55 solo per i ribosomi), che sono però prodotte solo dal DNA, in quanto il loro codice genetico è trasportato proprio dalle molecole degli acidi nucleici (Dickerson, Scientific American, settembre 1978). L'uno necessita dell'altro, eppure l'uno non può essere esistito, o essersi evoluto, prima dell'altro. La teoria evoluzionistica, rifiutando l'esistenza di un creatore, non fornisce una risposta alternativa a questo quesito. La ricerca ha dimostrato che alcune molecole di RNA hanno la capacità di funzionare da enzimi; comunque esse non sono in grado di replicarsi autonomamente, quindi non è possibile utilizzare questo argomento nelle ricerche in senso evoluzionistico (Joyce, Orgel).

Considerazioni sull'origine della vita nel nostro pianeta

In merito all'origine della vita possiamo distinguere tre posizioni filosofiche:

a) Si è trattato di un miracolo;

b) si è trattato di un caso altamente improbabile;

c) è stata l'inevitabile conseguenza del funzionamento delle leggi della fisica e della chimica, date le giuste condizioni

Il principio dell'uniformità della natura.Le leggi della natura sono le stesse in tutto l'Universo; di conseguenza i processi fisici che hanno prodotto la vita sulla Terra possono anche produrla altrove.

Il principio della completezza.In natura tutto ciò che è possibile tende a realizzarsi. Gli scienziati affermano che esistono ben poche regole o processi compatibili con le leggi della natura. Se il principio della completezza è una buone guida, possiamo sentirci incoraggiati a credere che, se nulla impedisce la nascita della vita, la vita nascerà. Entrambi questi principi, quello dell'uniformità e quello della completezza, furono invocati da Lucrezio nella sua argomentazione a favore dell'esistenza di altri mondi abitati.

Il principio copernicano ( o principio della mediocrità).Il pianeta Terra occupa una posizione speciale nell'Universo: è un tipico pianeta che ruota attorno a una tipica stella in una tipica galassia. Copernico ha stabilito che la Terra non è al centro dell'Universo. Anche se le sue considerazioni si limitavano essenzialmente all'organizzazione del Sistema Solare, il cambiamento nella visione del mondo fu enorme. Alcuni astronomi cercarono di restare aggrappati agli ideali pre - copernicani per un po' di tempo. Secondo l'astronomo olandese Jacobus C. Kapteyn, il sole occupava un posto speciale al centro della via Lattea, e anche in questo secolo molti hanno continuato a considerare la nostra galassia come unica.

L'ipotesi del miracolo.Il miracolo: un caso di sospensione o di violazione delle leggi della fisica, anche se di breve durata, che non è necessario che un evento del genere sia stato progettato o concepito da Dio, potrebbe semplicemente succedere. La maggior parte delle religioni ha sempre sostenuto che l'origine della vita, fosse un evento miracoloso. Molti credenti hanno la sensazione che se la vita in generale o la specie umana in particolare avessero origini completamente naturali questo significherebbe che non occupiamo nessuna posizione speciale nell'ordine delle cose e si spezzerebbe il potentissimo legame tra gli esseri umani e Dio, la cui esistenza è stata sempre sostenuta dalla religione. L'eventuale scoperta dell'esistenza di altre forme di vita metterebbe seriamente in crisi l'ipotesi del miracolo. Anche se non c'è un motivo logico per cui un miracolo che ha dato origine alla vita non possa essersi verificato più di una volta, il concetto di miracolo, il concetto implica comunque qualcosa di speciale, singolare e significativo. A rigore, tuttavia, scoprire che esistono forme di vita al di là della Terra non dovrebbe necessariamente contraddire l'ipotesi del miracolo. E' possibile che la vita abbia avuto miracolosamente origine in un punto dell'Universo e poi si sia diffusa su molti sistemi stellari. Sulla Terra tutte le forme di vita si basano sugli acidi nucleici, e sul DNA, completamente diverso questo farebbe pensare a un'origine indipendente e costituirebbe una prova importante contro l'ipotesi del miracolo.

L'ipotesi del caso.Alcuni scienziati sostengono che la nascita della vita sia stato un evento unico ma comunque naturale. L'origine della vita è un tale enigma soprattutto perché la comparsa spontanea di una complessità cosi elaborata e organizzata sembra altamente improbabile.

L'ipotesi del processo naturale altamente probabile.Secondo Carl Sagan le prove a nostra disposizione fanno pensare che, la nascita della vita dovesse necessariamente verificarsi; è come se l'origine della vita sui pianeti adatti a essa fosse incorporata nella chimica dell'Universo. E' stato stabilito che la Terra ha circa 4 miliardi e mezzo di anni e per molte decine o addirittura centinaia di milioni di anni le condizioni sulla sua superficie sono state probabilmente inadatte alla vita. E' ormai diventato chiaro che molti sistemi fisici e chimici, in certe circostanze, possono compiere spontaneamente un balzo verso stati di maggiore complessità. Perché ci sia la vita non è necessaria, ad esempio, la presenza di acqua in forma liquida, o addirittura di carbonio. Potremmo immaginare forme di vita esotiche: creature che galleggiano nella densa atmosfera di Giove, o nuotano nell'idrogeno liquido nei mari di Titano.

Dalla Genesi: primo racconto della creazione

"In principio Dio creò il cielo e la terra. La terra era informe e deserta e le tenebre ricoprivano l'abisso e lo spirito di Dio aleggiava sulle acque.
Dio disse: «Sia la luce!». E la luce fu. Dio vide che la luce era cosa buona e separò la luce dalle tenebre e chiamò la luce giorno e le tenebre notte. E fu sera e fu mattina: primo giorno. Dio disse: «Sia il firmamento in mezzo alle acque per separare le acque dalle acque». Dio fece il firmamento e separò le acque, che sono sotto il firmamento, dalle acque, che sono sopra il firmamento. E così avvenne. Dio chiamò il firmamento cielo. E fu sera e fu mattina: secondo giorno. Dio disse: «Le acque che sono sotto il cielo, si raccolgano in un solo luogo e appaia l'asciutto». E così avvenne.  Dio chiamò l'asciutto terra e la massa delle acque mare. E Dio vide che era cosa buona. E Dio disse: «La terra produca germogli, erbe che producono seme e alberi da frutto, che facciano sulla terra frutto con il seme, ciascuno secondo la sua specie». E così avvenne: la terra produsse germogli, erbe che producono seme, ciascuna secondo la propria specie e alberi che fanno ciascuno frutto con il seme, secondo la propria specie. Dio vide che era cosa buona. E fu sera e fu mattina: terzo giorno. Dio disse: «Ci siano luci nel firmamento del cielo, per distinguere il giorno dalla notte; servano da segni per le stagioni, per i giorni e per gli anni e servano da luci nel firmamento del cielo per illuminare la terra». E così avvenne: Dio fece le due luci grandi, la luce maggiore per regolare il giorno e la luce minore per regolare la notte, e le stelle. Dio le pose nel firmamento del cielo per illuminare la terra e per regolare giorno e notte e per separare la luce dalle tenebre. E Dio vide che era cosa buona. E fu sera e fu mattina: quarto giorno.
Dio disse: «Le acque brulichino di esseri viventi e uccelli volino sopra la terra, davanti al firmamento del cielo». Dio creò i grandi mostri marini e tutti gli esseri viventi che guizzano e brulicano nelle acque, secondo la loro specie, e tutti gli uccelli alati secondo la loro specie. E Dio vide che era cosa buona. Dio li benedisse: «Siate fecondi e moltiplicatevi e riempite le acque dei mari; gli uccelli si moltiplichino sulla terra». E fu sera e fu mattina: quinto giorno. Dio disse: «La terra produca esseri viventi secondo la loro specie: bestiame, rettili e bestie selvatiche secondo la loro specie». E così avvenne: Dio fece le bestie selvatiche secondo la loro specie e il bestiame secondo la propria specie e tutti i rettili del suolo secondo la loro specie. E Dio vide che era cosa buona. E Dio disse: «Facciamo l'uomo a nostra immagine, a nostra somiglianza, e domini sui pesci del mare e sugli uccelli del cielo, sul bestiame, su tutte le bestie selvatiche e su tutti i rettili che strisciano sulla terra». Dio creò l'uomo a sua immagine;a immagine di Dio lo creò;maschio e femmina li creò. Dio li benedisse e disse loro:«Siate fecondi e moltiplicatevi,riempite la terra;soggiogatela e dominate sui pesci del maree sugli uccelli del cielo e su ogni essere vivente che striscia sulla terra». Poi Dio disse: «Ecco, io vi do ogni erba che produce seme e che è su tutta la terra e ogni albero in cui è il frutto, che produce seme: saranno il vostro cibo. A tutte le bestie selvatiche, a tutti gli uccelli del cielo e a tutti gli esseri che strisciano sulla terra e nei quali è alito di vita, io do in cibo ogni erba verde». E così avvenne. Dio vide quanto aveva fatto, ed ecco, era cosa molto buona. E fu sera e fu mattina: sesto giorno. Così furono portati a compimento il cielo e la terra e tutte le loro schiere. Allora Dio, nel settimo giorno portò a termine il lavoro che aveva fatto e cessò nel settimo giorno da ogni suo lavoro. Dio benedisse il settimo giorno e lo consacrò, perché in esso aveva cessato da ogni lavoro che egli creando aveva fatto. Queste le origini del cielo e della terra, quando vennero creati. La prova della libertà. Il paradiso. Quando il Signore Dio fece la terra e il cielo, nessun cespuglio campestre era sulla terra, nessuna erba campestre era spuntata - perché il Signore Dio non aveva fatto piovere sulla terra e nessuno lavorava il suolo e faceva salire dalla terra l'acqua dei canali per irrigare tutto il suolo -; allora il Signore Dio plasmò l'uomo con polvere del suolo e soffiò nelle sue narici un alito di vita e l'uomo divenne un essere vivente.Poi il Signore Dio piantò un giardino in Eden, a oriente, e vi collocò l'uomo che aveva plasmato. Il Signore Dio fece germogliare dal suolo ogni sorta di alberi graditi alla vista e buoni da mangiare, tra cui l'albero della vita in mezzo al giardino e l'albero della conoscenza del bene e del male. Un fiume usciva da Eden per irrigare il giardino, poi di lì si divideva e formava quattro corsi. Il primo fiume si chiama Pison: esso scorre intorno a tutto il paese di Avìla, dove c'è l'oro e l'oro di quella terra è fine; qui c'è anche la resina odorosa e la pietra d'ònice. Il secondo fiume si chiama Ghicon: esso scorre intorno a tutto il paese d'Etiopia. Il terzo fiume si chiama Tigri: esso scorre ad oriente di Assur. Il quarto fiume è l'Eufrate.Il Signore Dio prese l'uomo e lo pose nel giardino di Eden, perché lo coltivasse e lo custodisse.Il Signore Dio diede questo comando all'uomo: «Tu potrai mangiare di tutti gli alberi del giardino, ma dell'albero della conoscenza del bene e del male non devi mangiare, perché, quando tu ne mangiassi, certamente moriresti».Poi il Signore Dio disse: «Non è bene che l'uomo sia solo: gli voglio fare un aiuto che gli sia simile». Allora il Signore Dio plasmò dal suolo ogni sorta di bestie selvatiche e tutti gli uccelli del cielo e li condusse all'uomo, per vedere come li avrebbe chiamati: in qualunque modo l'uomo avesse chiamato ognuno degli esseri viventi, quello doveva essere il suo nome. Così l'uomo impose nomi a tutto il bestiame, a tutti gli uccelli del cielo e a tutte le bestie selvatiche, ma l'uomo non trovò un aiuto che gli fosse simile. Allora il Signore Dio fece scendere un torpore sull'uomo, che si addormentò; gli tolse una delle costole e rinchiuse la carne al suo posto. Il Signore Dio plasmò con la costola, che aveva tolta all'uomo, una donna e la condusse all'uomo. Allora l'uomo disse:«Questa volta essa è carne dalla mia carnee osso dalle mie ossa. La si chiamerà donna perché dall'uomo è stata tolta». Per questo l'uomo abbandonerà suo padre e sua madre e si unirà a sua moglie e i due saranno una sola carne. Ora tutti e due erano nudi, l'uomo e sua moglie, ma non ne provavano vergogna."

Clic sul Big Bang «L'Universo è piatto e si espande senza limite»

ROMA - Una «palla di fuoco»: è la prima immagine in assoluto di come era l'Universo primordiale 13 miliardi di anni fa, poco dopo il Big Bang. Un risultato eccezionale, ottenuto da un telescopio italo-americano. L'esperimento, realizzato in 8 anni di lavoro, è stato diretto dal prof. Paolo de Bernardis dell'Università di Roma La Sapienza e dal prof. Andrew Lange del California Institute of Technology. La luce prodotta allora ha viaggiato nello spazio per oltre 13 miliardi di anni e si è trasformata in radiazione a microonde. Queste sono state rielaborate fino a giungere alla foto. L'esperimento ha dimostrato che l'Universo è piatto e che si espande all'infinito (teoria inflazionaria) secondo il modello geometrico elaborato da Euclide. (Nella foto a fianco, l'immagine dell'Universo poco dopo la sua nascita).