Il 24 settembre del 2023 la missione della Nasa Osiris-Rex ha consegnato sulla Terra circa 120 grammi di campioni prelevati dall’asteroide Bennu, un frammento di roccia primordiale vecchio di 4.6 miliardi di anni.
Immagine di Bennu ottenuta combinando 12 acquisizioni fatte dalla sonda Osiris-Rex da una distanza di 24 km dall’asteroide. Crediti: Nasa/Goddard/Università dell’Arizona
Le prime analisi condotte dagli scienziati hanno evidenziato la presenza al suo interno di numerose molecole essenziali per la vita come la conosciamo. Tra queste, oltre a tutte e cinque le basi azotate che costituiscono l’ossatura del Dna e dell’Rna – adenina, guanina , citosina, timina e uracile – figurano anche 14 dei 20 amminoacidi presenti sulla Terra, i mattoni fondamentali per la costruzione di proteine, neurotrasmettitori e ormoni.
La loro scoperta in un asteroide incontaminato come Bennu rafforza l’ipotesi che gli ingredienti chimici alla base della biologia si siano formati nello spazio profondo e siano stati successivamente consegnati sulla Terra primordiale tramite impatti di asteroidi e comete. Tuttavia, il meccanismo esatto attraverso il quale questi amminoacidi si siano originati resta ancora una questione aperta.
La teoria più accreditata dagli scienziati prevede che tali molecole siano state plasmate nei corpi progenitori in presenza di acqua liquida e a temperature comprese tra 0 e 25 gradi Celsius, attraverso un percorso chimico noto come sintesi di Strecker, dal nome del chimico tedesco che per primo lo descrisse.
Una nuova ricerca guidata da un team di scienziati della Penn State University delinea ora uno scenario di formazione alternativo, quantomeno per quanto riguarda Bennu. Analizzando la composizione isotopica degli amminoacidi in un campione dell’asteroide, i ricercatori hanno scoperto che almeno uno di essi si sarebbe formato in assenza di acqua liquida, in un ambiente gelido e fortemente irradiato, attraverso un percorso chimico differente da quello ipotizzato in precedenza.
Nello studio, Allison Baczynski, ricercatrice della Penn State University, e colleghi si sono concentrati sulla glicina (C2H5NO2), il più piccolo e più semplice amminoacido proteinogenico. Utilizzando il campione Orex-800107-183 di Bennu, gli scienziati hanno prima eseguito la spettrometria di massa di un aggregato omogeneizzato di polvere per identificare e caratterizzare l’amminoacido. Successivamente, hanno analizzato la composizione isotopica del carbonio delle molecole. Infine, hanno confrontato i risultati con quelli ottenuti dall’analisi della meteorite di Murchison, una condrite carbonacea caduta in Australia nel 1969.
I risultati della ricerca, pubblicati ieri sui Proceedings of the National Academy of Sciences, hanno evidenziato una differenza significativa nella composizione isotopica della glicina tra i due asteroidi, una diversità che, secondo i ricercatori, riflette ambienti di formazione chimicamente e fisicamente distinti.
Mentre nella glicina della meteorite di Murchison si osserva una marcata asimmetria in termini di composizione isotopica tra carbonio alfa (Cα) e carbossile (COOH), compatibile con una formazione in ambienti acquosi tramite la sintesi di Strecker, nella glicina presente nei campioni di Bennu i due atomi di carbonio risultano isotopicamente omogenei, indicando una sintesi non in soluzione acquosa, ma sui ghiacci interstellari attraverso reazioni indotte dalle radiazioni, spiegano i ricercatori.
Le reazioni possibili sono diverse, ma la più plausibile sarebbe una reazione di tipo radicale–radicale modificata, che avverrebbe sui ghiacci irradiati dalla luce ultravioletta. In sintesi: in presenza di metanolo, acido cianidrico e ammoniaca l’irraggiamento Uv porterebbe inizialmente alla formazione di nitrili, molecole precursori degli amminoacidi. Questi verrebbero poi trasformati in amminoacidi attraverso un successivo processo di idrolisi.
Le differenze nell’abbondanza degli isotopi indicano che Bennu conservi firme isotopiche derivanti da una regione distinta del disco protoplanetario del giovane Sole, probabilmente più esterna e fredda rispetto a quella in cui si è formato il corpo parentale della meteorite di Murchison. In questo senso, Bennu e Murchison rappresenterebbero due “capsule del tempo” provenienti da quartieri molto diversi del Sistema solare primordiale.
Uno dei campioni dell’asteroide Bennu analizzati dai ricercatori per misurare l’abbondanza isotopica del carbonio e dell’azoto negli amminoacidi. Crediti: Jaydyn Isiminger / Penn State
«Uno dei motivi per cui gli amminoacidi sono così importanti è che riteniamo abbiano avuto un ruolo cruciale nell’origine della vita sulla Terra», sottolinea Ophélie McIntosh, ricercatrice della Penn State University, coautrice dello studio. «Le molecole che abbiamo studiato su Bennu mostrano una firma isotopica molto diversa rispetto a quelle del meteorite Murchison: un risultato che suggerisce che i corpi progenitori dei due asteroidi si siano probabilmente formati in regioni chimicamente distinte del Sistema solare».
La glicina non è l’unica molecola oggetto dello studio. Un altro amminoacido preso in esame dai ricercatori è l’acido glutammico, del quale i ricercatori hanno indagato la composizione isotopica dell’azoto.
Gli amminoacidi esistono in due forme speculari e non sovrapponibili, chiamate enantiomeri D ed L, analoghe alla nostra mano destra e sinistra. Le due specie, essendo chimicamente identiche, solitamente condividono la stessa firma isotopica. Non nel caso di Bennu, però: nonostante le due forme siano presenti nel campione in proporzioni quasi uguali – o racemiche, come dicono gli addetti ai lavori –, l’enantiomero D è risultato significativamente più ricco dell’isotopo pesante dell’azoto (15N) rispetto alla forma L. Un risultato che, osservano i ricercatori, suggerisce storie di formazione o di alterazione chimica distinte, escludendo una semplice contaminazione terrestre.
In futuro, gli scienziati prevedono di analizzare diversi meteoriti per studiarne gli amminoacidi, con l’obiettivo di capire se presentano caratteristiche simili a quelle di Murchison e Bennu oppure se esista una varietà ancora più ampia di condizioni e processi capaci di produrre questi mattoni fondamentali della vita.
«I nostri risultati cambiano il modo in cui abbiamo finora immaginato avvenisse la formazione degli amminoacidi negli asteroidi», conclude Baczynski. «Lo studio mostra che questi mattoni della vita possono formarsi in condizioni molto diverse, non soltanto in presenza di acqua liquida calda».
Per saperne di più:
- Leggi su Proceedings of the National Academy of Sciences l’articolo “Multiple formation pathways for amino acids in the early Solar System based on carbon and nitrogen isotopes in asteroid Bennu samples” di Allison A. Baczynski, Ophélie M. Mcintosh, Danielle N. Simkus, Hannah L. McLain, Jason P. Dworkinc, Daniel P. Glavin, Jamie E. Elsila, Mila Matney, Christopher H. House, Katherine H. Freeman, Harold C. Connolly Jr. e Dante S. Lauretta