Dall'origine dell'universo alla vita: teorie e ipotesi scientifiche

Origine dell'universo

Secondo le moderne teorie l’universo ha avuto inizio da un’enorme esplosione, il Big Bang, e prima di questo tutta l’energia e la materia attuale erano compresse in un punto infinitamente piccolo. Con il Big Bang tutta l’energia fu liberata, ma la materia, a causa delle temperature elevatissime, non poteva disporsi in atomi, bensì sotto forma di particelle elementari subatomiche. Ad un certo punto, protoni e neutroni iniziarono ad aggregarsi formando dei nuclei, che col calare della temperatura, cominciarono ad attrarre gli elettroni, formando gli atomi.

Formazione del sole e dei pianeti

Il Sole si pensa sia nato da un ammasso di polvere e di gas, idrogeno e elio. Man a mano che gli atomi di idrogeno ed elio vennero attirati verso il centro della nube questa si condensò, e diventando più densa gli atomi al suo interno entravano sempre più in collisione fino a che gli atomi di idrogeno cominciarono a scontrarsi con tale forza da fondere i propri nuclei, formando atomi di elio e liberando energia nucleare. I pianeti si formarono da gas e polvere in movimento intorno al sole. Inizialmente la temperatura della terra era molto elevate, col passare del tempo iniziò a raffreddarsi a partire dalla superficie, formando la crosta esterna. In seguito l’acqua che fuoriusciva dai geyser sotto forma di gas arricchì l’atmosfera di vapore acqueo che si sarebbe condensato col diminuire della temperatura, formando gli oceani.

Caratteristiche delle cellule

Una cellula si contraddistingue da altri sistemi chimici per l’esistenza di una membrana che la separa dall’esterno, la presenza di enzimi, la capacità di duplicarsi e di evolversi. Gli esseri viventi si riproducono, crescono e si sviluppano, prendono energia dall’ambiente e la trasformano, si adattano al loro ambiente e rispondono agli stimoli.

Teoria di Oparin e Haldane

La prima interessante teoria sull’origine della vita fu elaborata da Oparin e ripresa da Haldane. Secondo loro la comparsa della vita fu preceduta da un’evoluzione chimica. Sono d’accorso sul fatto che non fosse presente ossigeno libero e che idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto fossero disponibili nell’atmosfera e nelle acque.

Inoltre sulla terra c’era moltissima energia che si manifestava sotto forma di calore, scariche elettriche e radiazioni solari. Oparin ipotizzò che in tali condizioni dai gas dell’atmosfera si sarebbero potute formare molecole organiche che si sarebbero raccolte nelle acque dando origine ad un brodo primitivo.

Esperimento di Miller

La conferma sperimentale di questa teoria si ebbe con l’esperimento di Miller, che simulò in laboratorio le condizioni ambientali probabili sulla terra primitiva, facendo circolare fra un oceano e un’atmosfera i gas come idrogeno, metano(CH4) e ammoniaca(NH3).

L’oceano veniva riscaldato ed evaporando spingeva i gas nell’atmosfera, dove delle scariche elettriche simulavano l’azione dei fulmini. Quando i gasi passavano lungo un tubo circondato da acqua di raffreddamento il vapore acque si condensava e trasportava molecole organiche. Dopo 24 ore il carbonio del metano si era incorporato in amminoacidi , molecole basi degli organismi viventi.

Evoluzione prebiologica

Col passare del tempo le molecole organiche sarebbero diventate più numerose e si sarebbero combinate formando piccoli sistemi, questa è la fase dell’evoluzione prebiologica. Questi sistemi avrebbero imparato a scambiare materia ed energia con l’ambiente, e quelli costituiti da aggregati con maggior stabilità chimica o maggior possibilità di riprodursi sarebbero aumentati rispetto a quelli meno efficienti.

Questo meccanismo di proto selezione naturale avrebbe portato ad un metabolismo, punto di partenza del mondo vivente. Oparin chiamò questi sistemi primitivi coacervati. Secondo Fox invece si sarebbero formate strutture dette microsfere protenoidi, costituite da una membrana proteica entro cui avvenivano le reazioni. Ma non erano cellule viventi, non potendo contenere e trasmettere il patrimonio genetico.

Dilemma proteine e RNA

Un dilemma ancora aperto è se si siano formate prima le proteine o l’RNA. Il requisito fondamentale affinchè si produca un’evoluzione è un codice in grado di duplicarsi e trasmettersi di generazione in generazione. Il compito di trasmettere l’informazione genetica è del DNA, che però necessita le proteine per potersi duplicare, ma esse hanno bisogno delle informazioni codificate dal DNA per assemblarsi.

È improbabile che si siano formati nello stesso momento, ma è dubbio che potesse esistere uno senza l’altro. L’ipotesi più accreditata è che sia stato l’RNA la prima molecola a compiere le funzioni svolte dal DNA e dalle proteine, visto che probabilmente era in grado di auto duplicarsi.

Altri scienziati invece ipotizzano un’origine extraterrestre della vita. Secondo Arrhenius i germi della vita sarebbero arrivati dallo spazio grazie a meteoriti staccatisi da pianeti in cui la vita era già presente. Questa ipotesi fu sostenuta da numerosi meteoriti sui quali furono ritrovati amminoacidi o sostanze organiche. Molti scienziati sono convinti che dallo spazio potrebbe essere arrivata parte del materiale organico, infatti, le molecole organiche più semplici si sintetizzano spontaneamente e in grande quantità nello spazio.