Un modello suggerisce che i predecessori della vita potrebbero aver utilizzato ioni di manganese per proteggere le proteine dalla radiazione
Un modello di predecessore della vita potrebbe proteggere le proteine dalla radiazione utilizzando ioni di manganese. Senza questi ioni, la radiazione danneggia le potenziali forme di vita. Sebbene non ci siano prove che i veri predecessori della vita avessero questa forma di protezione, i risultati di questo modello offrono una possibile spiegazione su come questo specifico ostacolo all’origine della vita potrebbe essere stato superato.
Uno dei misteri sulle origini della vita è come le molecole necessarie per avviare il processo abbiano resistito alla radiazione intensa a cui erano esposte all’epoca. È noto che lo spazio può ospitare una chimica complessa e abbiamo trovato aminoacidi necessari per la vita negli asteroidi, suggerendo che potrebbero aver colpito la Terra quando le condizioni si sono raffreddate abbastanza da permettere la sopravvivenza di molecole organiche complesse.
Tuttavia, oltre al calore, c’è un’altra minaccia per queste strutture delicate: la radiazione gamma, che era abbondante sulla Terra primitiva. Un team di ricerca guidato dal professor Bing Tian dell’Università di Zhejiang ha studiato come le proteine e altre molecole sopravvivessero a dosi elevate di radiazioni ionizzanti.
La radiazione non danneggia direttamente le molecole organiche, ma può causare la rottura dell’acqua, producendo specie reattive dell’ossigeno che causano ulteriori danni attraverso lo stress ossidativo. Deinococcus radiodurans è un batterio che può sopravvivere a radiazioni che sarebbero letali per la maggior parte degli altri organismi viventi conosciuti. È anche resistente ad altre minacce come la disidratazione e l’acidità. Per comprendere come i primi organismi e i loro predecessori non viventi sopravvivessero in condizioni estreme, lo studio di D. radiodurans potrebbe fornire importanti informazioni.
Studi precedenti hanno dimostrato che D. radiodurans utilizza ioni di manganese 3+ per proteggere le sue molecole vulnerabili dallo stress ossidativo. Questo ha portato il professor Tian a ipotizzare che questi ioni potessero fare lo stesso per le molecole pre-biologiche. Inoltre, altre forme di vita con una resistenza insolita alla radioattività accumulano molti ioni di manganese.
I ricercatori hanno anche considerato il ruolo dei polifosfati, che sono residui di fosfato. Si sa che i polifosfati erano presenti sulla Terra molto prima dell’inizio della vita e si pensa che abbiano fornito fosfati a molecole vitali come l’ATP, che le cellule utilizzano per immagazzinare energia.
Il team ha creato protocelle modello chiamate coacervati e le ha esposte a dosi elevate di radiazione gamma. Un tipo di coacervato contenente polifosfato-manganese è sopravvissuto indenne, proteggendo anche le proteine presenti nell’ambiente circostante. L’altro tipo di coacervato, che aveva ancora i polifosfati ma accoppiati con un peptide invece del manganese, è stato distrutto.
Secondo il team, gli antiossidanti al manganese sono così efficaci nel neutralizzare le specie reattive dell’ossigeno che non rimane nulla per danneggiare le proteine. Hanno ripetuto l’esperimento con il DNA nei coacervati e hanno osservato la stessa resistenza alla radiazione.
Nonostante questi risultati promettenti, c’è ancora molto da scoprire sulle origini della vita. Sono necessari molti passaggi per combinare gli ioni di manganese e i polifosfati con gli altri ingredienti necessari per l’autoreplicazione. Tuttavia, questo studio potrebbe aver superato un ostacolo significativo nel processo di emergere della vita dalla non-vita.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.
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