Uno sguardo ai primissimi processi alla base dell’origine della vita sulla Terra

 

Grazie a una tecnologia innovativa, i ricercatori hanno simulato reazioni chimiche (che si verificano a velocità di miliardesimi di secondo) che potrebbero aver formato la vita sul nostro pianeta.

 

 

Una nuova tecnologia ha gettato ulteriore luce sull’annosa domanda: quali sono le origini della vita sulla Terra?

Prima che la vita si formasse sul nostro pianeta, ciò che gli scienziati chiamano la condizione pre-biotica, l’atmosfera era meno densa.

Ciò significava che la radiazione ad alta energia dallo spazio era onnipresente e ionizzava molecole. Alcuni ipotizzano che piccole pozzanghere d’acqua contenenti urea – un composto organico essenziale per formare basi di nucleo – siano state esposte a questa intensa radiazione, causando la conversione dell’urea in prodotti di reazione.

Questi servirebbero come elementi costitutivi della vita: DNA e RNA.

Ma per saperne di più su questo processo, gli scienziati avevano bisogno di immergersi ulteriormente nel meccanismo alla base della ionizzazione e della reazione dell’urea, nonché nei percorsi di reazione e nella dissipazione di energia.

Un gruppo collaborativo internazionale composto dall’autore corrispondente Zhong Yin, attualmente professore associato presso l’International Center for Synchrotron Radiation Innovation Smart (SRIS) dell’Università di Tohoku, insieme ai colleghi dell’Università di Ginevra (UNIGE) e dell’ETH di Zurigo (ETHZ) e dell’Università di Amburgo, è stato in grado di rivelare di più grazie a un innovativo approccio di spettroscopia a raggi X.

La tecnologia ha permesso ai ricercatori di esaminare le reazioni chimiche che si verificano nei liquidi con una precisione temporale senza pari.

Fondamentalmente, l’approccio innovativo ha permesso ai ricercatori di studiare gli intricati cambiamenti nelle molecole di urea a livello di femtosecondi, cioè una quadrilionesima parte di un secondo.

“Abbiamo mostrato per la prima volta come le molecole di urea reagiscono dopo la ionizzazione”, afferma Yin.

“Le radiazioni ionizzanti danneggiano le biomolecole di urea. Ma dissipando l’energia dalla radiazione, le uree subiscono un processo dinamico che si verifica sulla scala temporale dei femtosecondi”.

Studi precedenti che hanno esaminato le reazioni molecolari erano limitati alla fase gassosa. Per espandere questo all’ambiente acquoso, che è l’ambiente naturale dei processi biochimici, il gruppo ha dovuto progettare un dispositivo in grado di generare un getto liquido ultrasottile, con uno spessore inferiore a un milionesimo di metro, all’interno del vuoto.

Un getto più spesso avrebbe impedito le misurazioni assorbendo una parte dei raggi X impiegati.

Yin, che ha agito come sperimentatore principale, crede che la loro scoperta faccia molto di più che rispondere a come si è formata la vita sulla Terra.

Apre anche un nuovo percorso nel nuovo campo scientifico dell’attochimica. “Impulsi luminosi più brevi sono necessari per comprendere le reazioni chimiche in tempo reale e spingere i confini dell’attochimica. Il nostro approccio consente agli scienziati di osservare un film molecolare, seguendo ogni fase del processo lungo il percorso”.

I dettagli dei risultati del gruppo sono stati riportati sulla rivista Nature il 28 giugno 2023.