Un nuovo modo per guardare all’alba della vita

Origin of life

La catena della vita, il DNA, che si trova in tutte le cellule viventi. Crediti: NASA/Seti Institute.

Gli astrobiologi supportati dal NAI hanno proposto un nuovo approccio alla domanda dell’origine della vita che si concentra non sulla chimica “hardware” della vita, ma sulle informazioni “software”, ossia sul contenuto informativo della vita. La post doctoral fellow della NASA e prima autrice dello studio, Sara Walker, e il Professor Paul Davies dell’Arizona State University hanno presentato un nuovo approccio che potrebbe aiutare gli astrobiologi a determinare i requisiti per un sistema vivente.
In precedenza, i ricercatori avevano considerato l’origine della vita come una questione chimica, andando alla ricerca delle strade che porterebbero dalle miscele chimiche agli organismi viventi. Walker e Davies suggeriscono che il passaggio dalla non-vita alla vita possa invece essere definito in un modo diverso, ossia da come la vita usa attivamente le informazioni. Il loro studio afferma che nel modo in cui la vita elabora le informazioni e le relazioni di quell’elaborazione all’ambiente vitale sta la chiave per distinguere ciò che è vivente da ciò che non lo è. Il passo fondamentale nella comparsa della vita potrebbe verificarsi quando l’informazione nel sistema inizia a dirigere la materia che compone il sistema stesso. Il paper è stato pubblicato su Interface, Journal of the Royal Society.

Uno dei più grandi misteri della vita è come è ha avuto origine. Quali processi fisici hanno trasformato una miscela di sostanze chimiche non vitale in qualcosa di così complesso come una cellula vivente?

Per oltre un secolo i ricercatori hanno cercato di ricostruire i primi passi fondamentali sulla strada della vita. Fino a poco tempo fa, la loro attenzione era concentrata su come gli elementi costitutivi semplici della vita fossero stati sintetizzati sulla Terra primitiva, o forse nello spazio. Ma poichè ciò è avvenuto molto tempo fa, tutte le tracce chimiche sono state da tempo cancellate lasciando ampio spazio alle speculazioni e alle discussioni animate.

Ora un nuovo approccio alla questione dell’orgine della vita è stato proposto da due scienziati dell’Arizona State University, che rappresenta un nuovo tentativo per ridefinire radicalmente la questione. I ricercatori, Paul Davies, Regents Professor dell’ASU e Direttore del Beyond Center for Fundamental Concepts in Science e Sara Walker, Post Doctoral Fellow NASA presso il Beyond Center, hanno pubblicato la loro teoria nel numero del 12 dicembre 2012 della Royal Society Journal Interface, intitolato “The algorithmic origins of life”.

Gli autori spostano la loro attenzione dall'”hardware”, la base chimica della vita, al “software”, il suo contenuto informativo. Per usare un’analogia con il computer, la chimica spiega la sostanza materiale della macchina ma non funziona senza un programma e dei dati. Davies e Walker suggeriscono che la distinzione cruciale tra la non vita e la vita sta nel modo in cui gli organismi viventi gestiscono il flusso di informazione attraverso il sistema.

life

Rappresentazione artistica del sorgere di un sole su un pianeta che ospita la vita. Crediti NASA.

“Quando descriviamo i processi biologici si utilizzano tipicamente dei racconti informativi, ossia le cellule inviano dei segnali, si eseguono dei programmi di sviluppo, vengono lette le istruzioni codificate, i dati del genoma vengono trasmessi tra le generazioni e così via” ha affermato Walker. “Quindi, identificare l’origine della vita nel modo in cui l’informazione viene elaborata e gestita può aprire nuove strade per la ricerca”.

Molte sono state le teorie sull’origine della vita avanzate nel corso del tempo, ma la vera origine della prima cellula vivente sulla Terra rimane ancora uno dei misteri più grandi nella moderna scienza.

“Noi abbiamo proposto che il passaggio dalla non-vita alla vita sia unico e ben definito” ha aggiunto Davies. “Suggeriamo che la vita possa essere caratterizzata da una suo uso delle informazioni ben distinguibile e attivo, fornendo così una tabella di marcia per individuare i criteri rigorosi per la nascita della vita. Ciò è in netto contrasto con un secolo di pensiero in cui la transizione alla vita è stata gettata come una questione di chimica, con l’obiettivo di individuare un percorso plausibile di reazione dalle miscele chimiche a un’entità vivente”.

Il concentrarsi sullo sviluppo dell’informazione aiuta ad abbandonare alcuni degli svantaggi inerenti al tentativo di definire con precisione l’inizio della vita chimica. “Gli approcci chimici di base si sono bloccati nelle primi fasi della complessità chimica” ha affermato Walker “ben lontano da qualsiasi cosa che potremmo considerare ‘viva’. Più seriamente, si soffre di carenze concettuali, nel senso che non si riesce a distinguere tra la chimica e la biololgia.

“Per un fisico o un chimico la vita sembra ‘materia magica’ ” ha raccontato Davies. “Si comporta in modi del tutto straordinari che non hanno rivali in nessun altro sistema complesso fisico o chimico che sia. Tali proprietà realistiche includono l’autonomia, l’adattabilità, un comportamento ben mirato, l’abilità di sfruttare le reazioni chimiche per mettere in atto un pre-programma piuttosto che essere schiavo di queste reazioni”.

“Crediamo che il pasaggio nell’architettura dell’informazione del network chimico sia simile ad un passaggio di fase fisico, e pone un accento particolare sul flusso delle nformazioni dall’alto verso il basso (topdown) nel quale il sistema nel suo complesso acquista un guadagno causale sui suoi componenti” ha aggiunto Davies. “Questo approccio rivelerà come l’organizzazione logica dei replicatori biologici differisca in modo cruciale dalla replica semplice associata ai cristalli (non vita). Affrontando il ruolo causale dell’informazione in modo diretto, vengono spiegate molte delle qualità sconcertanti della vita”.

Gli autori si aspettano che, rimodellando il paesaggio concettuale di questo modo fondamentale, si possano spiegare non proprio l’origine della vita ma altri passaggi fondamentali, per esempio, il salto da singole cellule a molte cellule (multi-cellularità).

Fonte NASA Astrobiology – Life in the Universe – A New Way to Look at the Dawn of Life: https://astrobiology.nasa.gov/articles/2012/12/17/a-new-way-to-look-at-the-dawn-of-life/
Astrobiology Magazine: A New Way to Look at the Dawn of Life – http://www.astrobio.net/pressrelease/5212/a-new-way-to-look-at-the-dawn-of-life
Articolo: The algorithmic origins of life, Sara Imari Walker  & Paul C. W. Davies,  J. R. Soc. Interface 6 February 2013 vol. 10 no. 79 20120869; abstract disponibile su: http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/10/79/20120869.short

Sabrina

~ di Sabrina su 29 gennaio 2013.

2 Risposte to “Un nuovo modo per guardare all’alba della vita”

  1. Ciao Sabrina, ogni tanto torno🙂 e’ sempre un appuntamento piacevole quello con il tuo blog, i tuoi post sempre interessanti!!!
    Un abbraccio

    • Ciao Carissima, grazie di cuore! Anche il tuo blog è un appuntamento gustoso che non voglio perdere. Spero di riabbracciarti presto! Statemi bene!

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