Appunti per esame di Botanica

TERZA LEZIONE 09/03/23.

ORIGINE DELLA VITA: una delle prime ipotesi.

Esistono moltissime teorie sull’origine della vita che si basano su alcuni dati ottenuti attraverso lo studio di

varie materie.

→Grazie allo studio dei dati geologici (studio delle rocce) si è potuto capire come era costituito il nostro

pianeta all’origine.

→ Invece con lo studio dei dati biochimici degli esseri viventi di oggi, in particolare delle proteine, si è

potuto arrivare a quanto si sono evoluti. Basarsi sulle proteine non sempre è efficiente in quanto sono

soggette nel tempo a continue mutazioni. Per questo gli scienziati hanno cominciato a studiare

maggiormente l’RNA 16S, che è quello che muta di meno durante il tempo, ottenendo sempre più risposte

in ambito evolutivo.

Questi studi hanno dato delle indicazioni su come poteva essere l’ambiente all’inizio della storia evolutiva

del nostro pianeta.

L’ipotesi oggettivamente più interessante e attendibile, perché sono stati ritrovati dei residui di sostanze

organiche nei vari ambienti, è che la vita sul nostro pianeta possa essersi originata grazie all’arrivo di un

meteorite. Questa ipotesi è stata però abbandonata perché già è difficile ricostruire la storia del nostro

pianeta nonostante i dati a disposizione sui nostri organismi e i dati geologici, figuriamoci ricostruire la

storia degli eventi accaduti su un altro pianeta sconosciuto.

UN’ALTRA IPOTESI: generazione spontanea.

Secondo questa ipotesi la vita (molecole organiche) poteva originare da materia inanimata (molecole

inorganiche).

Questa ipotesi fu provata negli anni '20 da Miller e Oparin che hanno ricreato in un pallone di vetro le

condizioni ambientali della Terra primordiale. Partirono dal presupposto che le prime forme di vita si

svilupparono in acqua, la quale agiva da schermo protettivo contro i raggi UV per queste prime forme di

vita. È difficile immaginare la vita nell’ambito di queste enormi distese di acqua perché la diluizione era

eccessiva e, di conseguenza, anche la dispersione; la quale non consentiva agevolmente la riproduzione e

l’evoluzione di questi primi organismi.

Nell'atmosfera, quindi, non vi era ossigeno libero, piuttosto idrogeno (H ), più diffuso nell'universo, e altri

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gas quali metano (CH ), ammoniaca (NH ), azoto e acqua (H O). L’atmosfera era addirittura riducente e,

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quindi, la vita al di fuori del mondo acquatico non era possibile a causa dei violenti raggi ultravioletti che

avrebbero distrutto qualsiasi forma di vita o qualsiasi sostanza organica.

Con queste condizioni ed in presenza di una fonte di energia, come i fulmini o la radiazione solare, si

sarebbero potute originare molecole più complesse (organiche).

Per l’esperimento si servirono di due sfere sterili contenenti una acqua allo stato liquido e l’altra i gas

elencati precedentemente e due elettrodi. Queste sfere erano collegate tra loro da tubi sigillati. L’acqua

veniva scaldata (aumento temperatura) per indurre la formazione di vapore acqueo mentre i due elettrodi

venivano utilizzati per fornire scariche elettriche che simulavano fulmini. Il tutto veniva poi raffreddato

cosicché l’acqua potesse ricondensare e ricadere nella prima sfera per ripetere il ciclo.

Dopo circa una settimana ininterrotta in cui le condizioni erano mantenute costanti, Miller osservò che

circa il 15% dell’idrogeno era andato a formare composti organici, tra cui alcuni amminoacidi ed altri

potenziali costituenti biologici come aminoacidi, acidi grassi ecc.

Ad esempio, quando si formavano i fosfolipidi si notò che essi si raggruppavano formando piccole

membrane idrofobiche. La molecola più importante che si formò era la protoporfina 9, la quale se entrava

in contatto con il magnesio portava alla formazione della clorofilla.

CONCLUSIONE:

Si può immaginare che in acque non profonde, nelle zone tra acqua e prime porzioni di terra fuoriuscite si

originarono le prime forme di vita. Ciò è avvenuto grazie all’ausilio di un substrato enzimatico, l’argilla, che

agì come un catalizzatore naturale di reazioni chimiche.

Quindi si originarono le prime strutture delimitate da una membrana di fosfolipidi in cui restavano

intrappolate proteine, DNA ed RNA. Questi organismi così semplici, molti dei quali esistono ancora, poi

cominciarono a riprodursi.

Non si sa se siano nati prima gli autotrofi o gli eterotrofi in quanto esistono due teorie diverse:

1. Sono nati prima gli autotrofi che sono i produttori autonomi principali di sostanza organica.

2. C’è chi ha ipotizzato che la fotosintesi è un processo troppo complesso per essere nato subito

e quindi sono nati prima gli eterotrofi, i quali hanno cominciato ad usufruire delle molecole

organiche che li circondavano nell’acqua. Con l’esaurimento di queste molecole, gli organismi

si sono necessariamente evoluti cominciando a produrre autonomamente molecole

organiche. Gli unici organismi che possono essersi evoluti per produrre autonomamente

sostanze organiche in quelle condizioni ambientali estreme sono gli ARCHIBATTERI, i quali

però erano autotrofi ma non fotosintetici. La fotosintesi è comparsa con gli EUBATTERI.

I BATTERI.

I batteri sono i primi organismi procarioti che sono comparsi sul nostro pianeta. Si dividono in:

•ARCHIBATTERI:

i primi organismi autotrofi non fotosintetici in grado di vivere in ambienti estremi con temperature molto

elevate, pH acido ecc. grazie alla diversa composizione chimica della membrana: non è costituita da

fosfolipidi, ma da alcoli che legati danno molta stabilità e rigidità alla membrana. Quindi non si parla di

mosaico fluido (come per gli eubatteri) in quanto la temperatura elevata la distruggerebbe.

Questi organismi inventano per primi un meccanismo per utilizzare la luce per sintetizzare le molecole

autonomamente: tramite una proteina di membrana, BACTERIO RODOPSINA.

Questa eccitata dalla luce subisce delle modifiche conformazionali che provocano un passaggio di protoni

(H+) che, a loro volta, creano un gradiente protonico che serve a produrre ATP. Una volta prodotta l’ATP si

può fare qualunque tipo di sintesi organica.

NOTA 1: li possiamo ritrovare NOTA 2: la rodopsina è una molecola sensibile

sulla bocca delle fumarole alla luce che modifica la sua struttura in base

della Solfatara (T elevatissima, alla radiazione luminosa. L’abbiamo anche noi

pH=1) nel passaggio luce/buio.

•EUBATTERI:

sono molto più simili agli eucarioti, in quanto entrambi costituiti da membrana a mosaico fluido, che agli

archibatteri.

In base alla forma si classificano come:

▪ Cocchi

▪ Bacilli

▪ Spirilli

Possono vivere da soli o formare colonie come:

o Streptococchi

o Strafilococchi

o Sarcine

Possono essere:

❖ Immobili

❖ Mobili: grazie alla presenza di flagelli.

La classificazione più importante è dal punto di vista metabolico. Distinguiamo:

• Autotrofi fotosintetici* o chemiosintetici.

NOTA: A differenza della fotosintesi, in cui gli organismi utilizzano la luce solare come fonte di

energia, i chemiosintetici utilizzano l'energia chimica derivata dall'ossidazione di sostanze

inorganiche per sintetizzare composti organici.

• Eterotrofi: possono util