L’origine delle biomolecole: l’esperimento di Miller

Le molecole di interesse biologico non hanno nulla di differente dal punto di vista strutturale, puramente chimico, rispetto alle molecole che caratterizzano il cosiddetto mondo inorganico o inanimato. Quindi gli scienziati per molto tempo, sin dal 1700-1800, si interrogavano su come queste molecole che poi hanno portato alla formazione e all’origine della materia vivente si fossero formate e in quali condizioni.

L’origine dell’universo si aggirerebbe intorno, secondo le più recenti teorie, a 13-14 miliardi di anni fa, in occasione di una grande esplosione energetica (Big-bang). Ciò avrebbe portato, con tutta questa energia, alla formazione delle molecole più semplici.

L’esperimento di Miller è un esperimento fondamentale condotto intorno al 1950 da Miller insieme ad un suo docente in un laboratorio in cui progettarono uno strumento sterile costituito da 2 palloni di vetro, in cui uno conteneva l’acqua e l’altro due elettrodi che potessero mimare la condizione della Terra primordiale, su cui c’era questa tempesta di fulmini.
La cosiddetta atmosfera primordiale era caratterizzata dalla presenza di vari gas e completamente priva di ossigeno, l’O₂ è comparso successivamente nel corso dell’evoluzione della materia vivente, all’inizio c’erano solo gas primordiali come l’ammoniaca, il metano, l’idrogeno, ed acqua, mentre la temperatura si aggirava intorno agli 80°C.
Quindi, tramite queste scariche elettriche generate dagli elettrodi all’interno della sfera di vetro, essi andarono poi a raccogliere, tramite un rubinetto che era collegato con questo sistema, i composti che si erano formati, e trovarono composti molto semplici come l’acido formico, l’acido acetico, gli acidi carbossilici, le basi azotate o alcuni amminoacidi come Glicina, Alanina e addirittura alcuni zuccheri.
Si è visto che attraverso un primo apporto di energia si formavano composti più semplici come aldeidi o cianuro di idrogeno, con un secondo apporto di energia si aveva la formazione di alcuni acidi carbossilici e poi molecole via via più complesse.

Quindi i passaggi probabilmente potrebbero essere stati questi:

1. formazione del brodo prebiotico, con inclusi nucleotidi derivanti da componenti dell’atmosfera primitiva priva di O₂;
2. produzione di corte molecole di RNA con sequenze casuali;
3. selezione di segmenti di RNA catalitici con capacità auto-replicante;
4. sintesi di peptidi specifici catalizzati da RNA;
5. progressiva specializzazione dei peptidi nella replicazione dell’RNA e co-evoluzione di RNA e proteine;
6. sviluppo di sistemi primitivi di traslazione con genoma a RNA;
7. il genoma a RNA comincia ad essere copiato in DNA;
8. affermazione del genoma a DNA prodotto su complessi proteina-RNA (quindi ribosomi) con catalizzatori proteici.

Tutto questo è successo all’incirca più di 10 miliardi di anni fa, mentre invece le prime forme viventi (più semplici) poi comparvero intorno a 4 miliardi di anni fa. Ci si chiede, come mai sono comparse le prime forme di vita che poi hanno portato alla comparsa delle varie forme complesse che oggi conosciamo? Forse perché “la vita è una delle modalità con cui la materia riesce a comprendere sé stessa”.
Gli scienziati si interrogano ancora sul mistero della vita ma non hanno trovato una risposta precisa.