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La vita sulla Terra era possibile già 3,2 miliardi di anni fa

Una scintilla provocata da un fulmine, polvere interstellare o un vulcano sottomarino.
Sono solo alcuni dei possibili fenomeni alla base dell’origine della vita sulla Terra.
Ma cosa è successo dopo?
Molti batteri (batteri anaerobici), vivono anche in assenza di ossigeno, ma senza azoto in abbondanza perché si possa verificarsi la costruzione di geni – essenziali, a loro volta, per virus, batteri e altri microrganismi – la vita sulla Terra primordiale sarebbe stata scarsa, se non impossibile.
Finora si riteneva che l’azoto atmosferico per consentire la diffusione delle prime forme di vita abbia fatto la sua comparsa circa 2 miliardi di anni fa.

 Formazioni di rocce sedimentarie di 3,2 miliardi di anni fa nel nord-ovest dell’Australia, da cui sono state rilevate prove chimiche di fissazione dell’azoto (credit: R. Buick / UW)


Formazioni di rocce sedimentarie di 3,2 miliardi di anni fa nel nord-ovest dell’Australia, da cui sono state rilevate prove chimiche di fissazione dell’azoto (credit: R. Buick / UW)

Ora, una ricerca condotta presso l’Università di Washington (UW) su alcune delle rocce più antiche del pianeta, ha scoperto le prove che già 3,2 miliardi di anni fa era in atto un processo di assorbimento dell’azoto dall’atmosfera primordiale.
“Si crede che l’antica biosfera sia stata debolmente sostenuta in questo pianeta inospitale fino alla fissazione dell’azoto, allorchè improvvisamente la biosfera prese ad ampliarsi e a consolidarsi, diversificandosi in molte forme”, dice Roger Buick, docente di Scienze della Terra e dello Spazio presso la UW e co-autore dello studio. “Il nostro lavoro mostra che l’azoto non era affatto carente sulla Terra primordiale, giustificando la presenza di una biosfera sufficientemente ampia e diversificata, che trovò abbastanza precocemente l’ambiente adatto al proprio sviluppo”.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature del 16 febbraio scorso.
Gli autori hanno analizzato 52 campioni di rocce di età compresa tra 2,75 e 3,2 miliardi di anni, raccolti in Sud Africa e nell’Australia nord-occidentale. Qui si trovano infatti le rocce più antiche e meglio conservate del pianeta, formate da sedimenti depositati sui margini continentali, quindi indenni da imperfezioni nella composizione chimica che avrebbero potuto invece verificarsi in prossimità di vulcani sottomarini.
Queste rocce si formarono prima della presenza di ossigeno nell’atmosfera terrestre, che risale a circa 2,3-2,4 miliardi di anni fa, e hanno così potuto conservare indizi chimici non più rintracciabili nelle rocce più recenti.
Anche i campioni più antichi, dell’età di 3,2 miliardi di anni, hanno mostrato prove chimiche che la vita stava traendo l’azoto dall’atmosfera.
Il rapporto tra atomi leggeri e atomi pesanti di azoto è congruente con un modello che prevede la presenza di enzimi fissatori di azoto in organismi unicellulari e non corrisponde affatto a reazioni chimiche che si verificano in un ambiente abiotico, privo di vita.
“Immaginare che questo processo realmente complicato sia così antico e che si sia svolto allo stesso modo per 3,2 miliardi di anni, è realmente affascinante”, ha detto Eva Stueken, ricercatrice della UW e autore principale dello studio. “Si ritiene che questi enzimi complessi si siano formati molto precocemente e la loro evoluzione non sia stata difficile”.
L’analisi genetica di enzimi che fissano l’azoto hanno posto la loro origine tra 1,5 e 2,2 miliardi di anni fa.
La fissazione dell’azoto è un processo di riduzione che avviene allorchè si rompe il forte legame dell’azoto molecolare atmosferico (N2), e si ottiene azoto ammonico (NH3), facile da essere usato dagli organismi viventi, essendo il principale responsabile della formazione di amminoacidi, proteine, vitamine.
La ‘firma’ chimica delle rocce esaminate suggerisce che la scissione della molecola di azoto sia stata agevolata da un enzima contenente molibdeno, il più comune dei tre tipi di azoto-fissatori esistenti oggi.
Il molibdeno in tracce è un oligominerale necessario per molte forme di vita. La sua mancanza rende sterili i terreni e non consente la crescita delle piante, mostrando così il suo ruolo essenziale di azotofissatore nella produzione di nitrati.
La presenza di questo elemento nel sistema enzimatico della nitrogenasi è necessaria per generare molecole di ammoniaca dall’azoto atmosferico.
Gli autori ipotizzano che questa potrebbe essere un’ulteriore prova che in un primo tempo la vita avrebbe potuto essere presente in strati unicellulari del terreno, che avrebbero immesso in atmosfera piccole quantità di ossigeno. Questo ossigeno, a sua volta, avrebbe reagito con le rocce per rilasciare molibdeno in acqua.
“Non troveremo mai una prova diretta di uno strato dello spessore di una cellula, ma questa potrebbe costituire una prova indiretta della vita sulla Terra”, ha affermato Buick. “I microbi avrebbero potuto poi colonizzare gli oceani, vivendo in una sorta di melma sulle rocce prima ancora di 3,2 miliardi di anni fa”.

Leonardo Debbia
1 marzo 2015


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