I PRIMI ORGANISMI SULLA TERRA GRAZIE ALL'AZOTO

C’era vita già 3,2 miliardi di anni fa

La scoperta cambia il nostro modo di pensare alla vita sulla Terra. La conclusione dello lavoro pubblicato su Nature è che quando la terra aveva 1,34 miliardi di anni microbi e simili organismi viventi utilizzavano l'azoto presente nell'atmosfera

I campioni più antichi sono stati raccolti nel deserto del Northwestern Australia e risalgono a 3,2 miliardi di anni fa. Crediti: R. BUICK / UNIV. OF WASHINGTON

I campioni più antichi sono stati raccolti nel deserto del Northwestern Australia e risalgono a 3,2 miliardi di anni fa. Crediti: R. BUICK / UNIV. OF WASHINGTON

Riuscite a immaginare la Terra come un luogo inospitale e senza vita? Ebbene, 3,2 miliardi di anni fa era proprio così. Poi all’improvviso qualcosa e cambiato e la vita è cominciata a sbocciare. Gli esperti si stanno avvicinando alla soluzione del mistero: per adesso hanno già contraddetto la teoria precedente, che affermava che la vita sul nostro pianeta si sarebbe formata 2 miliardi di anni fa.

La vita, almeno per alcuni microbi, può esistere anche senza ossigeno, ma senza la presenza abbondante di azoto necessaria per costruire i geni – essenziali per i virus, batteri e tutti gli altri organismi – la vita sulla Terra primordiale sarebbe stata scarsa se non impossibile. Finora, come detto, si è pensato che l’azoto abbia potuto sostenere la vita terrestre solo a partire da 2 miliardi di anni fa, ma di recente un gruppo di ricercatori dell’Università di Washington ha analizzato 52 campioni di roccia raccolti nel deserto del Nothwestern Australia e del Sudafrica risalenti a un periodo che va, appunto, da 2,75 miliardi a 3,2 miliardi di anni fa e ha scoperto che l’azoto e il processo che lo rende più facile da usare per gli organismi, chiamato azotofissazione, è emerso primaSi tratta di rocce tra le più antiche sul nostro pianeta e che quindi custodiscono le origini della nostra esistenza. L’azotofissazione è uno dei processi fondamentali per la vita sulla Terra: in poche parole si tratta della riduzione, dell’azoto molecolare (N2) in azoto ammonico (NH3), che poi è il principale responsabile della formazione dei mattoni della vita, amminoacidi, proteine, vitamine.

Le rocce si sono formate da sedimenti depositati sui margini continentali, quindi sono libere di irregolarità chimiche che si verificherebbero in prossimità di un vulcano sottomarino. Gli esperti hanno inoltre scoperto che le rocce in questione si sono formate prima che l’ossigeno arricchisse l’atmosfera, quindi circa 2,3-2,4 miliardi di anni fa, ed è per questo che molti elementi chimici si sono preservati.

«Gli scienziati hanno trovato che in queste rocce (sedimentarie e di basso grado metamorfico) la presenza di componente nitrogena che sembra non essere spiegabile attraverso reazioni chimiche in assenza di vita. inoltre predatano la presenza di molibdeno come catalizzatore di reazioni biotiche a prima del great oxidation event», ha spiegato a Media INAF Costanzo Federico, delDipartimento di Fisica e Geologia dell’Università di Perugia. I ricercatori «hanno fatto uno studio isotopico dell’azoto d15N e della materia organica presenti nei sedimenti. I valori isotopici sono compatibili con un’origine biogenica e non possono essere spiegati da processi abiotici come processi idrotermali o reazioni fotochimiche», ha aggiunto.

Nei campioni più antichi (risalenti, cioè, a quando la Terra aveva 1,34 miliardi di anni) c’è la prova chimica che i primi esseri viventi (microbi e simili) stessero assorbendo azoto dall’atmosfera per vivere. Gli esperti hanno analizzato il rapporto tra gli atomi di azoto più pesanti e quelli più leggeri presenti in queste antichissime rocce, scoprendo che l’azoto conservato in esse come una preziosa reliquia non può che essere il prodotto del metabolismo di organismi viventi, perché non corrisponde alle reazioni chimiche che si verificano in assenza di vita. Si tratta di un processo antichissimo che va avanti inalterato da oltre 3 miliardi anni. «E’ affascinante», ha commentato Eva Stüeken, prima firma dell’articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature. «Questo ci dice che enzimi molto complessi si sono formati presto», per i ricercatori tra 1,5 e 2,2 miliardi di anni fa.

E nello studio in particolare si parla di un enzima basato sul molibdeno, un elemento chimico che oggi è abbondante sulla Terra perché l’ossigeno reagisce con le rocce portandolo negli oceani. In realtà, però, la sua presenza sulla Terra primordiale, prima della comparsa dell’ossigeno, è ancora un mistero. Nei prossimi studi si cercherà di capire cosa abbia potuto limitare la vita sulla Terra primordiale, analizzando metalli come zinco, rame e cobalto.

Roger Buick, co-autore della ricerca, ha detto: «Non troveremo mai alcuna prova diretta degli organismi unicellualri che popolavano la Terra, ma una prova indiretta sì. I microbi potrebbero aver strisciato fuori dell’oceano e vissuto in uno strato di melma sulle rocce a terra anche prima di 3,2 miliardi anni fa».

Jack Hills, la catena rocciosa più antica del mondo (4,4 miliardi di anni fa), nel deserto del Western Australia. Crediti: INAF

Jack Hills, la catena rocciosa più antica del mondo (4,4 miliardi di anni fa), nel deserto del Western Australia. Crediti: INAF

Per saperne di più:

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature: “Isotopic evidence for biological nitrogen fixation by molybdenum-nitrogenase from 3.2 Gyr”, di Eva Stüeken et al.