I RISULTATI SONO PUBBLICATI SU NATURE COMMUNICATIONS

Nucleotidi “in vitro” nel vivo delle nubi cosmiche

Creati per la prima volta in un ambiente che simula le gigantesche nubi interstellari i mattoncini della vita sulla Terra: i nucleotidi. A ottenerli, un gruppo di scienziati capeggiati da Yasuhiro Oba nei laboratori dell'istituto di scienza delle basse temperature dell’Università di Hokkaido, in Giappone. Un esperimento che mostra come le nucleobasi costituenti il Dna possano essersi originate all'interno di gigantesche nubi cosmiche

     30/09/2019
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Akira Kouchi (a sinistra), Yasuhiro Oba (al centro) e Naoki Watanabe (a destra): alcuni dei membri del gruppo di ricerca che ha condotto gli esperimenti. Crediti: Hokkaido University

I nucleotidi sono i mattoncini che costituiscono il Dna, il materiale genetico che, salvo qualche eccezione, ogni cellula del nostro corpo possiede gelosamente custodito all’interno di un compartimento chiamato nucleo sotto forma di cromosomi – 23 coppie nell’essere umano. Agglomerati di Dna che se fossero srotolati coprirebbero una lunghezza di circa due metri. Dunque pressapoco 74 miliardi di chilometri, quasi 500 volte la distanza Terra-Sole, concatenando le doppie eliche di tutte le cellule – circa 37mila miliardi – del nostro organismo. Miliardi di chilometri di Dna tutti costituiti da solo quattro mattoncini base. Mattoncini che si pensa possano aver raggiunto il nostro pianeta attraverso impatti meteorici avvenuti quattro miliardi di anni fa, fornendo gli ingredienti chiave della ricetta della vita. Precursori che, insieme ad altre molecole organiche, gli scienziati hanno già rilevato nelle comete, negli asteroidi e anche nelle nubi interstellari – gigantesche nuvole cosmiche gassose disperse tra le stelle – ma che mai sono stati ottenuti fino a ora in un ambiente interstellare simulato in laboratorio.

Fino a ora, appunto. Un team di scienziati guidato da Yasuhiro Oba c’è infatti riuscito, producendo per la prima volta “in vitro” le quattro basi che costituiscono la doppia elica del Dna mimando le condizioni estreme delle nubi interstellari. Il risultato è pubblicato su Nature Communications.

Come hanno fatto? Utilizzando una camera di reazione. Un enorme “pentolone” nel quale hanno creato vuoto spinto e inserito, uno ad uno, gli ingredienti necessari, proprio come fosse una ricetta: una miscela gassosa di acqua, monossido di carbonio, ammoniaca e metanolo. Il tutto a una temperatura di -263 gradi sotto lo zero – la stessa temperatura che percepiremmo se ci trovassimo nel bel mezzo di una nube cosmica – e in presenza di un “ingrediente segreto”: una polvere analoga a quella che si trova nelle nubi, aderente a un substrato di reazione posto al centro della camera. Due lampade al deuterio, collocate esternamente, hanno fornito luce ultravioletta necessaria a indurre le reazioni chimiche.

Il risultato è stato la formazione di un ghiaccio simile a quello interstellare contenente i prodotti di reazione. Molecole che i ricercatori hanno infine analizzato. Non prima, però, di aver fatto desorbire questi prodotti: un rilascio dalla fase solida, essenziale per poter dare loro un nome, avvenuto a temperatura ambiente grazie a un particolare metodo messo a punto dai ricercatori stessi (ne abbiamo parlato anche su Media Inaf).

L’interno della camera di reazione a vuoto ultra spinto che il team di ricerca ha utilizzato per simulare le reazioni chimiche che avvengono all’interno di una nube interstellare. Crediti: Hokkaido University

Nomi che, grazie a uno spettrometro di massa ad alta risoluzione e a un cromatografo liquido, alla fine i ricercatori sono riusciti a dare: citosina, timina, adenina, xantina e ipoxantina – questi ultimi due intermedi di reazione della sintesi della adenina e della quarta base mancante all’appello: la guanina. Tutti costituenti dell’acido deossiribonucleico – il Dna, appunto. Sono stati inoltre trovati l’uracile, anch’esso una base azotata (presente però nell’Rna, l’altra molecola della vita ), aminoacidi – i mattoni delle proteine – e diversi tipi di dipeptidi – due aminoacidi legati assieme.

«Questo risultato potrebbe essere la chiave per risolvere questioni fondamentali per l’umanità», ha affermato il primo autore dello studio, Yasuhiro Oba, «come quelle riguardanti quali composti organici esistessero durante la formazione del Sistema solare e come abbiano contribuito alla nascita della vita sulla Terra. Risultati che potrebbero migliorare la nostra comprensione delle prime fasi dell’evoluzione chimica nello spazio».

Per saperne di più: