Energia per la vita

Tutti gli esseri viventi hanno bisogno di una fonte di energia per poter attivare reazioni chimiche. Ad esempio un fiammifero ha bisogno, per essere acceso, di una qualche forma di energia per innescare la reazione. In questo caso basterebbe semplicemente strofinare la capocchia su una superficie ruvida per poter produrre calore e quindi accendere il fiammifero. In questo caso si parla di “energia di attivazione”. Quasi tutti gli esperimenti di cui abbiamo parlato negli altri capitoli, utilizzavano come fonte di energia scariche elettriche, luce ultravioletta e calore. Queste fonti di energia possono, però, essere dannose per le molecole viventi, poiché una temperatura troppo elevata può disintegrare le molecole e i coacervati in esse contenute, provocando un danno irreparabile. La terra primordiale mancava di un’atmosfera abbastanza spessa e densa, e quindi le radiazioni ultraviolette avrebbero potuto distruggere tutto quello che era presente sulla superficie del pianeta. Questo ha impedito l’evoluzione di organismi in zone colpite da tale energia. Sia le scariche elettriche sia i raggi ultravioletti erano attivi generalmente in atmosfera, mentre l’origine della vita quasi sicuramente è nata in acqua o in luoghi umidi protetti. Quindi, altre forme di energia devono aver aiutato la nascita della vita sulla Terra. Con il passare del tempo, il brodo caldo diluito che si trovava nelle depressioni della superficie del Pianeta, iniziava a raffreddarsi e quindi le reazioni diventavano sempre più lente. A questo punto devono essere entrate in scena nuove sostanze capaci di facilitare le reazioni chimiche, sostanze presenti attualmente in tutti gli organismi viventi: gli enzimi. Gli enzimi attivano le reazioni chimiche negli organismi viventi anche in presenza di temperature così basse da non riuscire a fornire l’energia di attivazione necessaria. Gli enzimi generalmente sono formati da due parti: una proteica e una non proteica. La parte proteica contiene il cosiddetto “sito attivo”, cioè una zona che aderisce alle molecole sulle quali agisce. L’altra parte non proteica, è spesso una vitamina e aiuta la parte proteica nella sua funzione. Gli enzimi possono funzionare anche al di fuori della cellula vivente e questo ha facilitato i vari esperimenti in laboratorio. Oggi gli organismi viventi usano come fonte di energia soprattutto zuccheri. Gli zuccheri o carboidrati sono molecole formate da carbonio, ossigeno e idrogeno e vengono attualmente sintetizzati dalle piante verdi. Nell’oceano primordiale erano presenti queste sostanze? Melvin Calvin riuscì a rispondere alla domanda con un nuovo esperimento. Egli bombardò con radiazioni ad alta energia composti chimici diversi rispetto a quelli usati negli esperimenti di Miller, ma che avrebbero potuto lo stesso essere presenti nell’atmosfera primitiva. In questo modo Calvin riuscì ad avere nuove molecole tra cui zuccheri semplici come il glucosio. Grazie a particolari enzimi il glucosio e altri zuccheri simili possono formare strutture più complesse come amido e cellulosa. Negli oceani primordiali potevano esistere molecole di glucosio utilizzabili come fonte di energia, ma serve molta energia di attivazione per sciogliere i legami tra gli atomi di glucosio e produrre altra energia. Si deve quindi supporre un meccanismo simile a quello che avviene ora negli esseri viventi, cioè si devono legare alla molecola da scindere alcuni atomi che attirino su di sé gli elettroni che formano il legame per indebolire la struttura molecolare e demolirla. Nel caso del glucosio, i gruppi fosforici (un insieme di atomi di fosforo, ossigeno e idrogeno) si uniscono alla molecola di zucchero e la trasformano in glucosio-fosfato, molecola questa più debole di quella di partenza e che quindi ha bisogno di minor energia di attivazione per rompersi. L’ATP (adenosintrifosfato) è un composto chimico che fornisce non solo energia per l’aggiunta dei gruppi fosforici al glucosio, ma anche il gruppo fosforico necessario per l’indebolimento della molecola.

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