Un algoritmo per valutare le molecole in base alla loro complessità potrebbe aiutare a identificare quelle che provengono da vita extraterrestre. Credits: Naomi Johnson, laboratorio Cronin, Università di Glasgow
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C’è vita extraterrestre, là fuori? Le nostre ricerche fino ad oggi non ha avuto successo. La vita è un processo complesso, all’interno del quale si alternano e intrecciano una miriade di fattori. Inoltre, le molecole che caratterizzano gli esseri viventi su altri pianeti potrebbero essere diverse da quelle che vediamo sulla Terra. Questo ha reso difficile accertarsi della presenza di “vita” come noi la conosciamo. Fino a oggi.
Ora i ricercatori hanno un nuovo strumento in grado di identificare le biofirme molecolari che consentirà loro di cercare la vita nell’Universo, indipendentemente dalla forma che assume. In un articolo pubblicato di recente su Nature Communications, un team di scienziati descrive un approccio universale al rilevamento della vita. Incluso un sistema che potrebbe essere facilmente pilotato su una sonda spaziale per trovare la vita al di fuori del nostro pianeta.
L’assemblaggio molecolare
La teoria alla base dello studio prende il nome di assemblaggio molecolare. E’ stata sviluppata da un team di scienziati dell’Università di Glasgow guidato da Lee Cronin, in collaborazione con un’equipe dell’Arizona State University.
L’idea è quella di misurare la complessità delle molecole. “Una delle caratteristiche uniche della vita è che costruisce molecole complesse e altrimenti improbabili” afferma Caleb Scharf, direttore di astrobiologia alla Columbia University. “Il trucco sta nel valutare questa improbabilità.” In questo modo, la teoria dell’assemblaggio è in grado di identificare le molecole come biofirme oppure no. E per farlo utilizza le regole note nei percorsi di assemblaggio chimico tra le molecole.
Il numero MA di assemblaggio molecolare
Gli scienziati hanno sviluppato un algoritmo che assegna un punteggio di complessità alle molecole. Questo punteggio è detto numero di assemblaggio molecolare, MA, e si basa sul numero di legami necessari per creare la molecola. Perciò le grandi molecole biogene dovrebbero presentare un numero MA maggiore rispetto a molecole più piccole, o molecole grandi ma non biogene.
L’algoritmo rappresenta il primo tentativo di misurare sperimentalmente la complessità molecolare. E’ estremamente potente e potrebbe essere testato in laboratorio su strumenti da incorporare in future missioni spaziali. Uno strumento di rilevamento della vita basato su questo metodo potrebbe essere sfruttato per rilevare biofirme sugli esopianeti.
La coautrice dello studio Sara Imari Walker, della School of Earth and Space Exploration dell’ASU, dichiara:
Il metodo consente di identificare la vita senza la necessità di alcuna conoscenza preliminare della sua biochimica. Può quindi essere utilizzato per cercare la vita aliena nelle future missioni della NASA. E sta costituisce un approccio sperimentale e teorico completamente nuovo per rivelare la natura di ciò che è la vita nell’Universo e come può emergere da sostanze chimiche senza vita.
MA MOLECULES Sedici dei 2,5 milioni di valori di MA che i ricercatori hanno calcolato per molecole di diversa complessità. Credits: Stuart M. Marshall et al.
Gli esperimenti eseguiti
Per testare il nuovo metodo, i ricercatori hanno assegnato il numero MA a un database di circa 2.5 milioni di molecole. La collaborazione con la NASA, l’ASU e il team di Glasgow rivela che il sistema funziona con campioni provenienti da tutta la Terra e campioni extraterrestri. I campioni includevano un po’ del meteorite Murchison e campioni di sedimenti lacustri contenenti fossili dell’Olocene (30.000 anni fa) e del Miocene medio (14 milioni di anni fa).
Nel caso dellafosfina rilevata su Venere, proposta come un segno di vita microbica nell’atmosfera, la molecola ha il numero MA più basso possibile di 1. Ciò significa che non potrebbe mai essere una biofirma (non da sola).
Solo la vita crea un elevato numero di assemblaggio molecolare
Utilizzando il metodo dell’assemblaggio molecolare, gli scienziati hanno dimostrato che solo la vita è in grado di creare molecole con un elevato numero MA. Esisterebbe anche una soglia per il numero MA oltre la quale la vita si rende necessaria a produrre la molecola. In questo modo si possono distinguere sistemi viventi e non viventi: a seconda del grado in cui riescono ad assemblare strutture molecolari altamente complesse.
Il team ha calcolato la MA di 2,5 milioni di molecole. La scala dei colori indica la frequenza delle molecole in un dato peso molecolare e intervallo MA, aumentando dal viola scuro, al verde e al giallo. Le etichette bianche mostrano come varia la MA per alcuni tipi di composti. Credits: Stuart M. Marshall et al.
Rilevare vita aliena e comprendere i sistemi chimici
L’assemblaggio molecolare è uno strumento particolarmente efficace. Non solo per rilevare la presenza di vita aliena nel Sistema Solare o in pianeti extrasolari, ma anche per quantificare le conseguenze della vita sui sistemi chimici, ottenendo delle misure sperimentali vere e proprie.
“Riteniamo che ciò consentirà un approccio completamente nuovo alla comprensione dell’origine dei sistemi viventi sulla Terra e su altri mondi. E, si spera, all’identificazione di sistemi viventi negli esperimenti di laboratorio” afferma Cole Mathis, ricercatore post-dottorato all’Università di Glasgow. “Se riusciamo a capire come i sistemi viventi sono in grado di auto-organizzarsi e produrre molecole complesse, possiamo usare queste intuizioni per progettare e produrre nuovi farmaci e nuovi materiali”.
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