Che cosa è la Vita? Come è emersa la Vita? Come si può "costruire" la Vita?
Potrei cominciare con un’introduzione classica al tema, suddividendola nei vari passi oggi normalmente richiamati: Primordial RNA World (self-replicating rybozymes) => RNA- Protein World => RNA-DNA Retro World => DNA world => Cellular Organisms and Virus World.
Ma una siffatta introduzione può essere cercata tramite Google, senza troppi sforzi.
Preferisco quindi riportare il punto di vista di un autore che ho trovato molto interessante.
Worlds apart. Historically, the prebiotic generation of the different classes of biomolecules has been dealt separately from each other. Reliance on extrapolating extant biological pathways backward, based on the principle of parsimony, leads to some of these “worlds” inventing the other classes of molecules, which are lacking in their own respective worlds. The ‘?’ refers to other satellites that may be needed to help these worlds exist and to “evolve”.
Krishnamurthy R. Giving Rise to Life: Transition from Prebiotic Chemistry to Protobiology. Acc Chem Res. 2017;50(3):455-459. doi:10.1021/acs.accounts.6b00470
Nel 2012 fu pubblicato un libro dalla Oxford University Press dal titolo “What is Life? How Chemistry Becomes Biology“, scritto da un professore di chimca organica: Addy Pross.
In questo libro l’autore ha affrontato tutte e tre le domande riportate nel titolo, domande che lui definisce il “triangolo della comprensione olistica”.
In particolare ha cercato di definire la Vita, di indicare come procedere per capire dove è il confine tra Chimica e Biologia, tra materia non vivente e materia vivente, o, più specificamente, tra reti molecolari non viventi e reti molecolari viventi, e perché la vita (sistemi altamente complessi) emerga spontaneamente dal “caos” pur rispettando la seconda legge della termodinamica.
L’autore apre riportando un’affermazione di un eminente chimico di Harvard, George Whitesides, che non molto tempo fa disse:”Molti chimici credono, come me, che la Vita sia emersa spontaneamente da miscele di molecole in una Terra prebiotica. Come? Non ne ho idea.”
Ma, nonstante quanto detto da Whitesides, nel seguito del libro coraggiosamente inizia a delineare una propria proposta sia su come sia emersa la Vita, sia sul perché la Vita sia emersa spontaneamente da sistemi molecolari non viventi.
Egli individua nella formazione di sistemi chimici replicativi, via via più complessi, il passo fondamentale verso la costruzione dei sistemi viventi.
Definisce lo stato vivente come un nuovo stato della materia, lo stato replicativo della materia caratterizzato dalla proprietà di subire continue trasformazioni da stati di equilibrio dinamico cineticamente meno stabili a stati di equilibrio dinamico cineticamente più stabili. Questa è la forza che guida le trasformazioni dello stato replicativo della materia: la naturale tendenza di questi sistemi verso una stabilità cinetica dinamica (dynamic kinetic stability, DKS) maggiore, stabilità cinetica dinamica che porta alla formazione di sistemi replicativi sempre più complessi (complessificazione). Prima si formarono sistemi replicativi chimici, poi, con l’aumentare della complessità, sistemi replicativi al confine tra la chimica e la biologia, e, infine, sistemi replicativi biologici tout-court quali quelli che tutti noi oggi conosciamo come virocellule e ribocellule.
Definisce la Vita come una rete dinamica di reazioni, autosostenentesi, cineticamente stabile, derivata da reazioni autocatalitiche di replicazione.
La Vita è altresì una proprietà emergente che si manifesta nei sistemi molecolari basati sugli acidi nucleici soggetti a cicli di reazioni di replicazione, mutazione, complessificazione e selezione.
E il risultato del processo continuo di cicli di replicazione, mutazione, complessificazione e selezione è l’evoluzione.
Infine, Pross identifica l’inizio della Vita con il momento in cui un qualche replicatore non-metabolico acquisisce la capacità di catturare energia dall’ambiente.
Tale situazione si presenta quando si forma una rete molecolare in cui al replicatore si aggiunge un sistema metabolico (“simple autocatalytic cycle formation”) capace di fornire energia al replicatore.
In questo modo Pross supera anche la questione metabolism-first vs replication-first: “complexification (i.e., the establishment of reaction cycles) could not have come about without replication, and template replication without complexification had nowhere to go.”
