Nuove ricerche offrono una potenziale spiegazione per la formazione dei protocellule terrestri primordiali, un mistero che ha affascinato l’umanità per lungo tempo. Come sono emerse le prime cellule viventi e come hanno sviluppato le membrane strutturali essenziali per prosperare e assemblarsi in organismi complessi? Queste domande hanno trovato una risposta plausibile grazie a nuove ricerche condotte nel laboratorio del Professore di Chimica e Biochimica dell’Università della California San Diego, Neal Devaraj, il cui lavoro è stato pubblicato su Nature Chemistry.
La vita sulla Terra richiede membrane lipidiche, fondamentali per la struttura di una cellula e per svolgere molte reazioni biologiche. I lipidi sono composti da lunghe catene di acidi grassi, ma come si sono formate queste membrane cellulari primordiali a partire dalle semplici molecole presenti sulla Terra miliardi di anni fa? Gli scienziati ritengono che le molecole semplici di catene grasse corte, con meno di 10 legami carbonio-carbonio, fossero abbondanti sulla Terra primordiale.
Tuttavia, per formare vescicole, i compartimenti che ospitano la macchina complicata di una cellula, sono necessarie molecole con catene più lunghe. Sebbene alcune molecole grasse semplici potessero formare compartimenti lipidici da sole, le concentrazioni richieste sarebbero state troppo elevate per esistere su una Terra prebiotica. In assenza di enzimi, come quelli presenti oggi, è stato necessario trovare un meccanismo alternativo per la formazione di queste strutture protocellulari.
Per trovare una spiegazione a questa formazione lipidica primordiale, il team di Devaraj ha utilizzato due semplici molecole: un aminoacido chiamato cisteina e un tioestere di colina a catena corta, simili alle molecole coinvolte nella formazione e degradazione degli acidi grassi. Utilizzando il vetro di silice come catalizzatore minerale, i ricercatori hanno ottenuto la formazione spontanea di lipidi e vescicole a membrana simili a protocellule, in grado di sostenere reazioni biochimiche, a concentrazioni inferiori rispetto a quelle necessarie senza catalizzatore.
Il lavoro svolto da Devaraj e il suo team mira a comprendere come la vita possa emergere in assenza di vita, esplorando la transizione dalla materia alla vita iniziale. La ricerca, pubblicata su Nature Chemistry, fornisce una possibile spiegazione su come le prime membrane lipidiche potrebbero essersi formate sulla Terra primordiale, aprendo nuove prospettive sulla comprensione delle origini della vita.
Riferimento: Protocellule per reazione spontanea di cisteina con tioesteri a catena corta di Christy J. Cho, Taeyang An, Yei-Chen Lai, Alberto Vázquez-Salazar, Alessandro Fracassi, Roberto J. Brea, Irene A. Chen e Neal K. Devaraj, 30 ottobre 2024, Nature Chemistry. DOI: 10.1038/s41557-024-01666-y. Questa ricerca è stata supportata, in parte, dalla National Science Foundation (EF-1935372) e dai National Institutes of Health (R35-GM141939).
