Racchiusi all’interno di alcune delle rocce più antiche della Terra ci sono nanocristalli precedentemente trascurati che raccontano una storia su come potrebbe essere emersa la vita.
Gli scienziati dell’Università dell’Australia Occidentale e dell’Università di Cambridge affermano che le loro scoperte potrebbero spiegare perché il fosforo è diventato un elemento fondamentale della vita e come le molecole si sono unite per formare l’RNA primitivo nelle sorgenti idrotermali sul fondo del mare. Hanno esaminato al microscopio elettronico a trasmissione rocce risalenti a 3,5 miliardi di anni fa provenienti dalla regione di Pilbara, nell’Australia occidentale, e hanno trovato minerali inaspettati. Il Pilbara è rinomato per la conservazione incontaminata della crosta terrestre durante l’ era Archeana , quando la vita era appena agli inizi. Le rocce in quest’area sono una capsula del tempo contenente approfondimenti sulla chimica prebiotica. Da lontano, un occhio esperto potrebbe identificare la roccia rossa a strisce di Pilbara come una miscela di quarzo molto fine (contenente silicio e ossigeno) ed ematite (fatta di ferro e ossigeno), una combinazione nota come jaspilite . Un esame più attento rivela qualcosa di sorprendente; nanocristalli nascosti con proprietà interessanti. Disperse nei letti di diaspro ci sono sottili particelle di greenalite , un minerale contenente ferro, silicio e ossigeno, che sarebbe stato espulso da una vicina bocca idrotermale e sarebbe precipitato sul fondo del mare miliardi di anni fa. “Abbiamo trovato nascoste tra gli ossidi di ferro più evidenti (che conferiscono alla roccia il suo colore rosso brillante) argille ferrose molto più abbondanti”, ha detto il geologo Birger Rasmussen dell’Università dell’Australia Occidentale . “È sorprendente che si possano vedere nanoparticelle in rocce così vecchie, e parte del motivo è che sono sigillate in questi materiali relativamente chimicamente inerti.” Il colore rosso del diaspro di 3,49 miliardi di anni è dovuto a piccole particelle di ematite (minerale di ossido di ferro). Particelle di greenalite e apatite di lunghezza inferiore a un millesimo di millimetro sono nascoste tra le particelle più evidenti di ematite. Su scala nanometrica, la struttura della greenalite è insolita. I bordi delle particelle sono ondulati a causa di un disallineamento nella sua struttura cristallina tra gli strati ottaedrici ricchi di ferro e gli strati tetraedrici ricchi di silice. “Produce una serie di scanalature parallele sui bordi che sono della dimensione perfetta per cose come RNA e DNA”, afferma Rasmussen, spiegando che questo rende le nanoparticelle di argilla lo strumento catalitico perfetto per allineare i componenti di queste biomolecole in modo che possano facilmente incastrarsi tra loro. . Miliardi di anni fa, le sorgenti idrotermali avrebbero potuto produrre trilioni di microscopiche particelle di argilla con scanalature che fungevano da catene di montaggio, concentrando RNA o pre-RNA. Considerati a lungo un luogo in cui la vita potrebbe emergere, le sorgenti idrotermali forniscono il luogo perfetto affinché questo processo avvenga. Mescolano costantemente l’acqua di mare attraverso le camere magmatiche e riversano nell’oceano pennacchi caldi e fumosi pieni di sostanze nutritive. “È un luogo ideale in cui possono verificarsi reazioni chimiche… perché sono aree con gradienti estremi”, afferma Rasmussen. Le rocce del Pilbara, risalenti a 3,5 miliardi di anni fa, contenevano anche nanoparticelle di fluorapatite (un minerale composto da ossigeno, calcio, fluoro e fosforo).
La roccia di jaspilite dell’Australia occidentale, risalente a 3,5 miliardi di anni fa, conteneva quarzo, ematite e greenalite. Gli scienziati sono rimasti perplessi sul motivo per cui il fosforo si trova in così tante strutture biologiche (compreso il DNA, le membrane e i lipidi) nonostante le concentrazioni così basse dell’elemento nell’oceano. Ma la presenza del minerale fluorapatite contenente fosforo nelle rocce vecchie di miliardi di anni fornisce una potenziale spiegazione: i camini idrotermali potrebbero essere stati una delle prime fonti di fosforo accessibile. I modelli dei ricercatori suggeriscono che la concentrazione di fosforo nelle acque marine profonde 3,5 miliardi di anni fa era probabilmente da 10 a 100 volte superiore a quella odierna. “Perché la vita ha selezionato il fosforo per così tanti processi biochimici essenziali, inclusa la produzione di materiale genetico, quando oggi è così scarso nell’oceano? La risposta potrebbe essere che il fosforo era molto più abbondante durante l’origine e la prima evoluzione della vita,” dice Rasmussen.
Questo articolo è stato pubblicato su Science Advances .
