Il grande mistero della vita

Per cercare forme di vita extraterrestri, che siano batteri o esseri più o meno evoluti, bisogna ben comprendere quali siano gli ingredienti della vita e come sia possibile che un gruppo di atomi qualsiasi si organizzino a tal punto da sostenersi, nutrirsi, muoversi, replicarsi e persino pensare. 

Come si formano i primi organismi a partire da semplici molecole a base di carbonio? Quando avviene la transizione tra materia inanimata e animata? Ed è nato prima il DNA che crea le proteine, o le proteine in modo che poi si formasse una molecola, il DNA, capace di utilizzarle e produrle?

A tutte queste domande rispondiamo con un colossale: non lo sappiamo. Ancora più lontani siamo dal comprendere quello che è senza dubbio il più grande mistero della biologia e, forse, anche sella filosofia: com'è possibile che atomi e comuni molecole riescano a raggiungere un livello di organizzazione tale da riuscire ad acquisire una coscienza e la capacità di rendersi conto della propria esistenza? Qual è la molla che fa scattare l'interruttore che segna il confine tra vita incosciente e cosciente? E per quale motivo fisico atomi inanimati riescono tutti insieme ad acquisire delle capacità che da soli o in compagnia, nel 99,9999% dell'Universo, non avranno mai? Nel centro delle stelle ci sono più atomi che in tutti gli esseri viventi che mai popoleranno questo pianeta, eppure le stelle non hanno coscienza, non sono neanche considerate esseri viventi.

Quello che possiamo cercare di fare è sperimentare, partendo dalla base della vita, da quegli organismi semplici che però hanno già fatto un passo enorme rispetto a tutti gli oggetti inanimati dell'Universo: vivere. Possiamo allora cercare di riprodurre le condizioni adatte alla vita e vedere in quanto tempo e come si sviluppa. Non sarà probabilmente sufficiente a capire tutto, ma almeno possiamo avere un’idea di quali possano essere gli ingredienti base.

Per ora sappiamo che serve l’acqua, ma potrebbe andar bene qualsiasi altro liquido? Ed è verosimile pensare che con un po’ d’acqua, qualche molecola organica pescata a caso e un po’ di energia che non guasta mai, sia possibile, semplicemente aspettando pazientemente, che la vita si crei da sola? In altre parole, i processi biologici sono una conseguenza inevitabile e spontanea nell’Universo, come la nascita delle stelle da una grande nube di gas che collassa?  

Nel corso degli anni sono stati molti gli esperimenti che hanno cercato di far luce su quest’affascinante argomento. Il più importante e famoso è senza dubbio l’apparato costituito da Miller e Urey. Noto semplicemente come esperimento di Miller, cercava di riprodurre le condizioni presenti sulla Terra poco dopo la sua formazione, compresa la composizione chimica del suolo e dell’atmosfera.

In un’ampolla era presente l’acqua che veniva riscaldata e fatta evaporare leggermente. I vapori andavano in un’altra ampolla che riproduceva la composizione chimica dell’atmosfera primordiale priva di ossigeno, ma ricca di ammoniaca, carbonio, idrogeno, metano. Il vapore acqueo condensava e poi tornava nel vaso contenente acqua arricchendola con gli elementi atmosferici e dando vita al brodo primordiale.

Nell’ampolla atmosferica era presente anche un elettrodo che simulava attraverso scariche elettriche i fulmini molto violenti e abbondanti nell’antica atmosfera terrestre.

Dopo qualche settimana, Miller e Urey notarono che nel brodo primordiale si erano formate spontaneamente diverse molecole organiche, tra cui proprio gli amminoacidi. I risultati sono stati confermati da tutti gli esperimenti successivi e testimoniano come agli ingredienti della vita non serve niente se non le leggi della chimica per aggregarsi. 

Naturalmente tra la formazione degli amminoacidi e le prime strutture viventi il passo è ancora lungo e in questo caso un ruolo fondamentale è svolto dal tempo.

Robert Hazen, geologo della George Mason University ha sicuramente inquadrato molto bene il contesto:

“Nell'arco di circa 10.000 anni una versione moderna dell'esperimento di Urey e Miller potrebbe effettivamente produrre una rudimentale molecola autoreplicante, capace di evolvere mediante selezione naturale: in breve, la vita. [...] La spiegazione più plausibile è che le molecole autoreplicanti si siano formate prima sulla superficie delle rocce. Le superfici umide della Terra primordiale avrebbero costituito un grande laboratorio naturale, portando avanti in qualsiasi momento qualcosa come 10³⁰ piccoli esperimenti, per un periodo durato forse da 100 a 500 milioni di anni. Un esperimento di laboratorio che duri per 10.000 anni può quindi tentare di ricreare questa situazione eseguendo un gran numero di piccoli esperimenti contemporaneamente. Dall'esterno, queste incubatrici molecolari apparirebbero come stanze piene di computer ma al loro interno ci sarebbero laboratori chimici on-chip, contenenti centinaia di pozzi microscopici, ognuno con diverse combinazioni di composti che reagiscono su una varietà di superfici minerali.”

Quest’affermazione basata sui risultati di tutti gli esperimenti ci suggerisce anche un’altra cosa, che a questo punto pare come un’eventualità estrema ma teoricamente possibile: anche noi esseri umani, quando un giorno capiremo fino in fondo i processi biologici, potremmo mettere insieme gli ingredienti giusti e creare la vita partendo da materia inanimata. Qualcuno potrebbe vederci un comportamento eticamente e religiosamente discutibile ma non è questa la sede per discuterne. Ci troveremmo a fare quello che il caso dell’Universo ha eseguito qui sulla Terra. E lo scenario, pensando con mente aperta, potrebbe essere ancora più affascinante: se da qualche parte ci sono esseri più avanzati di noi, che siamo dei bambini per l’età dell’Universo, allora tutto quello che scopriamo e scopriremo sarà già stato affrontato e messo in atto da milioni o miliardi di anni. Noi, insomma, non saremmo di certo i primi.

Non sappiamo, in conclusione, come sia possibile passare da materia inanimata a organismi viventi e da questi fare poi il salto evolutivo verso esseri dotati di coscienza, ma abbiamo comunque un'affascinante base da cui partire. Questa montagna di atomi che costituisce un uomo, circa 7∙10²⁷  per essere precisi, proviene dalle più disparate parti dell'Universo. Alcuni, quelli di idrogeno, si sono formati pochi minuti dopo la nascita dell'Universo e sono vecchi di 13,8 miliardi di anni; tutti gli altri, invece, si sono generati nei nuclei di grandi stelle, in miliardi di anni di storia dell'Universo, in chissà quali regioni del Cosmo. Non solo siamo figli delle stelle, ma anche e soprattutto la manifestazione più alta dell'Universo che in un'opera titanica, combattendo contro quell'entropia che tende a distruggere ogni minimo ordine, ha organizzato miliardi di miliardi di miliardi di atomi così bene che riescono a pensare, a emozionarsi e a meravigliarsi di loro stessi e di ciò che li circonda. Se questa non è pura meraviglia, non so cos'altro possa esserlo.

Quante Terre tra i pianeti extrasolari?

Nel 2007, quando scoprii il transito di un pianeta extrasolare, i pianeti scoperti erano ancora poche centinaia e il nostro, HD17156b, era il più particolare. In pochi anni le cose sono cambiate radicalmente, grazie anche a missioni dedicate a questo importantissimo campo della ricerca, tra cui spicca il telescopio spaziale Kepler, che ha individuato migliaia di nuovi pianeti in transito.

Si vedono a fatica ma ce ne sono molte...

Nel 2015 sono più di 3000 i pianeti individuati. Molti, a causa dei nostri limiti tecnologici, sono giganti gassosi simili a Giove che orbitano a distanze molto ravvicinate dalle proprie stelle. Altri sono ancora più peculiari: ci sono pianeti fatti per il 30% di diamante, pianeti che orbitano attorno a due o più stelle, pianeti che stanno evaporando, altri che possiedono anelli centinaia di volte più estesi di quelli di Saturno e altri ancora che vagano nello spazio senza avere una stella attorno alla quale orbitare. Dal momento della prima scoperta, nel 1995, la nostra visione dei pianeti dell’Universo è cambiata drasticamente, sia per quanto riguarda il loro numero che per le loro proprietà.

Si pensa che solo nella Via Lattea ci siano qualcosa come 100 miliardi di pianeti; qualcuno afferma addirittura che potrebbero essere più numerosi delle stelle.

Per migliaia di anni l’uomo si è posto domande sulla loro esistenza, senza però averne le prove. Il ragionamento, se si accetta un principio fondamentale, è semplice. L’Universo è un luogo immenso che funziona sulla base di poche e ferree leggi fisiche che non ammettono eccezioni. Se attorno al Sole, che è una stella normalissima, fatta dei materiali più abbondanti del Cosmo, ci sono dei pianeti, composti anch’essi da materia straordinariamente comune, perché questi corpi celesti non dovrebbero riempire le galassie come delle piccole formiche popolano una grande foresta?

Ci sono voluti migliaia di anni di evoluzione tecnologica per provare questa affermazione filosofica, a testimonianza che la nostra mente, se libera da condizionamenti, corre molto più veloce di qualsiasi altra cosa e potrebbe farci fare scoperte straordinarie, ben prima di poterle persino confermare.

Tanti, tantissimi pianeti; e allora, ce ne sono alcuni simili alla Terra? Sì, e si crede che siano tra i corpi più abbondanti. Nonostante i nostri limiti tecnologici ci impediscano ancora di trovarli tutti, già ne conosciamo una ventina che hanno caratteristiche molto simili, se non addirittura migliori, rispetto al nostro pianeta.

Corpi celesti rocciosi, alla giusta distanza dalle proprie stelle, che con tutta probabilità hanno acqua liquida in superficie e forse persino forme di vita più o meno complesse.

Benché ancora in gran parte invisibili, le nostre statistiche ci dicono che un pianeta simile alla Terra è così frequente nella Via Lattea, che la probabilità di incontrarne uno entro una sfera dal raggio di 10 anni luce è del 94%! Dieci anni luce, a confronto con l’estensione della Via Lattea di circa 100 mila anni luce, sono come per noi il pianerottolo di casa. Ecco allora che solo nella Via Lattea i pianeti gemelli del nostro potrebbero essere, nella peggiore delle ipotesi, decine di milioni. Nella migliore, miliardi.

In questo spazio nero, vuoto e totalmente silenzioso chiamato Universo, abbiamo troppo spesso l’impressione di essere soli, ma è probabile, invece, che condividiamo da miliardi di anni l’avventura della vita con tante altre specie, curiose, sognatrici e silenziose, che forse si stanno ponendo ora le nostre stesse domande.

Per un approfondimento: http://phl.upr.edu/