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Trento
1 Agosto 2018

Ferro e zolfo per il ‘primo respiro’ sulla Terra

Un team di ricerca guidato dal CIBIO dell’Università di Trento ha scoperto che i gruppi ferro-zolfo presenti sulla giovane Terra hanno attivato il metabolismo cellulare necessario allo sviluppo delle prime forme di vita. I risultati su Nature Catalysis

Una nuova ricerca coordinata da Sheref Mansy dell’Università di Trento individua per la prima volta il meccanismo biochimico alla base del metabolismo cellulare, processo necessario per lo sviluppo di qualunque forma vivente. Lo studio, pubblicato su Nature Catalysis, afferma che il ferro e lo zolfo presenti sulla giovane Terra circa 4 miliardi di anni fa sono stati gli ingredienti principali per l’attivazione dei processi chimici che hanno portato alla nascita della vita sul nostro pianeta.
La ricerca prende avvio da un altro importante risultato ottenuto l’anno scorso dal team di Sheref Mansy, che aveva già scoperto l’importanza dei gruppi ferro-zolfo nell’evoluzione prebiotica grazie all’attivazione prodotta dalla luce ultravioletta emessa dal Sole. Il nuovo articolo su Nature Catalysis si spinge oltre, attribuendo a questi elementi anche un ruolo fondamentale nel ‘primo respiro’ cellulare che ha poi portato alla nascita di forme organiche più complesse.
Tutti gli organismi viventi utilizzano l’energia prodotta durante la digestione come ‘benzina’ che alimenta i processi vitali necessari per restare in vita. Questo fenomeno è noto appunto come metabolismo e il suo funzionamento è basato su una serie di trasformazioni chimiche all’interno delle cellule. Il lavoro del team coordinato da Mansy, che vede come prima firma Claudia Bonfio, sempre dell’Università di Trento, mostra che i gruppi ferro-zolfo hanno portato per primi alla formazione dei cosiddetti gradienti di pH ovvero i meccanismi chimici che permettono la comunicazione tra le membrane cellulari. Si tratta di un processo fondamentale per la raccolta da parte delle cellule di energia, da cui dipende a sua volta l’attività metabolica che tiene in vita gli organismi viventi. Ecco dunque che grazie ad alcuni semplici ‘mattoni’ presenti sulla giovanissima Terra – il ferro e lo zolfo – è stata possibile la nascita della vita sul nostro pianeta.
«Senza ferro e zolfo – spiega Sheref Mansy, ricercatore del Cibio – Centro di Biologia integrata dell’Università di Trento e leader dello studio –  la vita sulla Terra si sarebbe potuta sviluppare in modo molto diverso. Il ferro, in particolare, ha probabilmente determinato il meccanismo chimico che alla fine si è trasformato nel metabolismo cellulare».
Questo risultato, oltre a spiegare l’origine delle prime molecole organiche presenti sulla Terra, potrebbe aiutare anche nella ricerca di eventuali altre forme di vita nell’Universo. È di pochi giorni fa, ad esempio, la scoperta della presenza di acqua liquida su Marte a opera di un team di ricerca italiano: non è escluso che anche sul pianeta rosso i gruppi ferro-zolfo possano aver portato allo sviluppo di organismi viventi primordiali.
«Marte – commenta infatti Mansy – è rosso a causa del ferro: questo elemento è presente sul suolo marziano in quantità maggiori rispetto al suolo terrestre. E dal momento che anche lo zolfo è importante sul pianeta rosso, non sarei sorpreso se si scoprissero forme di vita primordiali basate sulla chimica ferro-zolfo».
Lo studio su Nature Catalysis è stato possibile grazie a finanziamenti della Fondazione Simons e della Fondazione Giovanni Armenise Harvard.
Sheref Mansy, leader della ricerca, si è trasferito a Trento nel 2009 dopo aver vinto il Career Development Award della Fondazione Giovanni Armenise Harvard e aver fondato al Cibio il Laboratorio di Origine della Vita e Biologia Sintetica. Obiettivo del laboratorio è trovare, a livello cellulare, eventuali passaggi intermedi tra ciò che è inanimato e ciò che non lo è: in particolare, costruendo cellule in grado di ‘respirare’ artificialmente. Questo approccio può aiutare a comprendere con precisione sempre maggiore i meccanismi biochimici che hanno portato al ‘primo istante di vita’ sulla Terra.