DAL PROTO ORGANISMO ALLA CELLULA. Prima parte

Post n. 33

Quindi, in epoca prebiotica, miliardi e miliardi e miliardi di proto-organismi si trovavano disseminati su tutta la superficie del pianeta, all’interno di masse argillose e nelle più svariate condizioni chimico-fisiche. I componenti di ogni proto-organismo erano compresi all’interno di una macrostruttura ordinata, “quasi cristallina”, di acqua e il sistema interattivo assumeva l’aspetto di un gel. Tutti i componenti venivano tenuti insieme da un campo elettromagnetico interno e intorno al sistema che si estendeva nello spazio circostante. Esso può essere rappresentato prendendo a prestito un immagine da “Chimica prebiotica ed origine della vita” 2010.

 

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Le frecce rappresentano le linee di forza del campo intorno al sistema in quel punto. Poiché il proto-organismo è costituito principalmente da molecole asimmetriche il campo elettromagnetico è asimmetrico.

Inoltre, abbiamo definito l’omeostasi come la risposta del campo elettromagnetico interno e intorno al proto-organismo ai cambiamenti dell’ambiente sia interno che esterno.

Il numero dei proto-organismi, a quell’epoca doveva essere veramente enorme, perché la loro formazione deve essere stato un processo spontaneo e rapido che non necessitava di grandi apporti di energia.  Nelle cellule degli organismi viventi è necessaria una grande quantità di energia per la sintesi dei componenti delle proteine e degli acidi nucleici. Ma le sostante necessarie per l’origine di questi polimeri, la loro crescita e il loro mantenimento, i proto-organismi li avevano a disposizione nell’ambiente, bisognava solo assemblarle. Ora, in presenza di catalizzatori in un microambiente non acquoso (post n. 26) per la sintesi dei polimeri è sufficiente l’energia termica dell’ambiente. Il proto-organismo nasceva quindi come eterotrofo, assumeva cioè i composti necessari dall’ambiente circostante.

È sicuramente probabile che le proteine di molti proto-organismi non erano abbastanza funzionali, per composizione e struttura, al loro auto-mantenimento. Ne consegue che un numero considerevoli di proto-organismi si saranno decomposti mentre tanti altri procedettero nel loro cammino verso la vita.

Ma per quest’ultimo obiettivo cosa mancava al proto-organismo?

1) Un acido nucleico a doppia elica, il DNA, con funzione di archivio per l’informazione chimica.

2) Un organello, il Ribosoma, che guida la sintesi proteica.

3) Gli RNA di trasferimento, i tRNA, che trasportano gli amminoacidi al sistema di sintesi proteica RNA-Ribosoma (post n.27).

4) Una membrana cellulare.    

Ora, la soluzione di questi quattro punti deve essere stata sicuramente sotto il controllo termodinamico. Però, mentre per la formazione del proto-organismo era evidente un considerevole aumento del caos universale, nella via verso la formazione della cellula, almeno per i primi tre punti, non sembra che ci sia un così grande aumento del caos da giustificare un passo così importante. Questo passaggio sembra più una specie di aggiustamento della macchina. Infatti, l’omeostasi, cioè la risposta del campo elettromagnetico interno e intorno al proto-organismo ai cambiamenti dell’ambiente sia interno che esterno, poteva controllare il numero di α-eliche necessarie alla sintesi degli RNA e viceversa. L’omeostasi poteva controllare anche il numero di enzimi a struttura super-secondarie o terziarie e infine permettere la diffusione, dall’esterno all’interno del proto-organismo, solo delle sostanze necessarie mancanti e mantenere il sistema in equilibrio termodinamico. Il proto-organismo aveva cioè la possibilità di auto-mantenersi.

Secondo Antonio Damasio in “Il sé viene alla mente” 2012, l’omeostasi a tutti i livelli persegue il medesimo obiettivo: la sopravvivenza degli organismi. A volere estendere tale concetto l’omeostasi doveva dedicarsi solo della sopravvivenza del proto-organismo.

Ora noi sappiamo che se il proto-organismo fosse rimasto tale esso non sarebbe sopravvissuto, prima o poi si sarebbe decomposto, ma questo il proto-organismo non poteva saperlo.

E allora, avendo la possibilità di auto-mantenersi, perché non è rimasto proto-organismo, perché ha intrapreso il cammino verso la vita?

Forse la situazione non era poi così tranquilla come si potrebbe immaginare. All’interno del proto-organismo alcuni enzimi erano, sicuramente, soggette a decomposizione o non erano funzionali.  Questi enzimi venivano dissociati da altri enzimi per recuperare gli amminoacidi. Eventuali amminoacidi mancanti venivano recuperati dall’ambiente esterno. Gli amminoacidi, all’interno del proto-organismo, diffondevano in tutte le direzioni e si assemblavano utilizzando come stampo la prima molecola di RNA che incontravano tra le centinaia presenti nel proto-organismo. Poiché l’incontro tra RNA ed amminoacidi era casuale la probabilità che gli amminoacidi avessero trovato lo stampo giusto era scarsa. Inoltre, essendo la diffusione casuale, gli enzimi potevano approdare su stampi di RNA diversi dando origine a corte molecole di enzimi di nessuna utilità. E lo stesso discorso vale per la sintesi di RNA su stampi di α-Eliche. In queste condizioni, il proto-organismo entrava in una fase di instabilità e si allontanava dall’equilibrio termodinamico raggiunto risalendo dalla fossa energetica.

 

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Insomma, per il suo auto-mantenimento il proto-organismo rischiava di rimanere vittima del caso. All'omeostasi non rimaneva che ricercare nell'ambiente prebiotico le molecole necessarie per ristabilire l’equilibrio termodinamico.

È stata quindi l’esigenza di riportare l’equilibrio all’interno del proto-organismo che l’omeostasi dà origine al DNA. Questo acido nucleico differisce dall’RNA perché i suoi nucleotidi contengono lo zucchero D-Desossiribosio al posto del Ribosio e la base azotata Timina al posto dell’Uracile. Come riporta C. Ponnamperuma in “Origine della vita” 1985, Oro e Cox hanno trovato che il desossiribosio (Destro e Levo) si forma, con un rendimento di circa il 5%, da gliceraldeide e acetaldeide in sistemi acquosi. La reazione è catalizzata da ossidi di metalli bivalenti. La Timina è stata ottenuta da Ernesto Di Mauro e Raffaele Saladino facendo reagire la formammide (HCONH₂) in presenza di TiO₂, ossido metallico largamente presente in natura (opera citata). Quindi, desossiribosio e Timina, anche se in piccole quantità, erano presenti, in epoca prebiotica. L’omeostasi deputata a mantenere o ripristinare l’equilibrio chimico permette, all’interno del citoplasma del proto-organismo, solo la diffusione di queste due sostanze specifiche. La presenza di Timina e D-Desossiribosio, l’immediata formazione dei tri-nucleotidi contenenti questi composti e la conseguente sintesi di corte molecole di DNA devono aver stabilizzato enormemente il proto-organismo.

Nel DNA a doppio filamento la Timina (T) si accoppia con l’Adenina (A) formando la coppia T-A, ma anche l’Uracile può formare coppie U-A. Tutto ciò può significare che il campo elettromagnetico di un tri-nucleotide contenente la Timina è simile al campo elettromagnetico contenente l’Uracile, e che i tri-nucleotidi contenente T codificano gli stessi amminoacidi dei tri-nucleotidi contenete U. Questo ci porta a concludere che la formazione di corte molecole di DNA sia avvenuta su stampi di α-Eliche. Tali molecole saranno state saldate insieme da enzimi presenti nel proto-organismo. La comparsa del DNA deve aver innescato immediatamente la separazione delle funzioni con il DNA depositario dell’informazione genetica e l’RNA delegato alla traduzione del messaggio in proteine che veniva generato solo quando necessario. Alcuni RNA liberati dal ruolo di depositari dell’informazione genetica assunsero il compito di tRNA, mentre altri si aggregarono dando origine ad un primitivo Ribosoma di RNA. Nasce quindi un sistema di traduzione del messaggio in proteine basato su RNA, tRNA e Ribosoma.

Ma perché l’RNA, libero dal ruolo dell’informazione genetica, trascritto in modo specifico, non ha continuato a sintetizzare le proteine attraverso un’interazione diretta, perché si è scelto di utilizzare tRNA e Ribosoma?

Come abbiamo ipotizzato nel post n. 27, in epoca prebiotica doveva esistere una interazione diretta tra un tri-nucleotide e un amminoacido specifico dell’α-elica, un sistema chimico-fisico di riconoscimento e complementarietà. Questo significa che se le α-Eliche hanno sintetizzato molecole di RNA, queste ultime hanno sintetizzato le α-eliche.

Ma un sistema diretto di riconoscimento e complementarietà, tra tripletta di basi e amminoacidi, funziona esattamente come un sistema bifasico. Tra la molecola di RNA e la soluzione si genera un doppio strato elettrico che dipende dalla tensione interfacciale, (post n. 20). In un tale sistema, piccolissime tracce di tensioattivi alterano la tensione interfacciale e quindi il potenziale elettrocinetico. Le piogge contenevano sicuramente un gran numero di molecole dannose e qualcuna riusciva certamente a ingannare il campo elettrico intorno al proto-organismo. Una sola molecola estranea, che si interpone nell’interfaccia RNA soluzione cioè tra tripletta di basi e amminoacido, altera completamente il segnale elettrico di tale sistema. L’amminoacido specifico non riconosce il suo tri-nucleotide, la sintesi proteica si blocca ed è la fine.

Per mantenere l’equilibrio, urgente era quindi il montaggio di un sistema più elaborato per la sintesi delle proteine. Un sistema robusto fondato sull’interazione tra codone e anticodone, che avrebbe certamente rallentato la sintesi proteica ma che l’avrebbe resa più sicura. Appare quindi il sistema basato su RNA, tRNA e Ribosoma, che con la comparsa del DNA riportano il sistema all’equilibrio, ma l’insieme del proto-organismo diventa più complesso.

Tale complessità è dovuta anche al fatto che complessi sono diventati alcuni processi all’interno del proto-organismo. Per esempio: la replicazione del DNA, Il sistema DNA-proteine per l’espressione di un gene in RNA, la sintesi delle proteine attraverso il sistema RNA-Ribosoma-tRNA.  Ora, pur nel quadro del disegno generale ognuno di questi processi opera in modo autonomo. Questo fa supporre che ognuno di questi processi sia un sotto-insieme con un proprio campo elettromagnetico ed una omeostasi di sotto-insieme. Ma allora, come potrebbe funzionare il proto-organismo?

Immaginiamo che all’interno di un sotto-insieme una proteina si decompone e come conseguenza di tale decomposizione il suo campo elettromagnetico cambia. Il nuovo campo comunica ad sotto-insieme DNA-proteine di esprimere il gene specifico per quella proteina in RNA. La presenza del nuovo RNA, attraverso il suo campo elettromagnetico, aziona il sistema tRNA-Ribosoma che sintetizza la proteina. Si crea quindi una rete di sotto-insiemi interdipendenti, tutti, necessariamente, in coordinazione sinergica con il campo elettromagnetico del proto-organismo che regola l’equilibrio dell’insieme.

In riferimento alla cellula Paul Davis “Da dove viene la vita” 2000 scrive: «Le innumerevoli molecole specializzate di cui dispone, molte delle quali si trovano solo all’interno degli organismi viventi, sono già di per sé enormemente complesse. Esse eseguono una danza di squisita perfezione, orchestrata con sorprendente sincronia. Di gran lunga più elaborata del più complicato balletto, la danza della vita che coinvolge innumerevoli attori molecolari in coordinazione sinergica. Eppure è una danza senza traccia di un coreografo; nessuna intelligenza, nessuna forza mistica, nessuna entità cosciente fa entrare in scena le molecole al momento giusto, sceglie gli interpreti più adatti, chiude i cerchi, separa le coppie, fa muovere il tutto. La danza della vita è spontanea, si crea e si sostiene da sé». E Duranti Marcello in: “Introduzione allo studio delle proteine” 2015 aggiunge: «La sinfonia della vita è suonata da un’orchestra di decine di migliaia di elementi senza direttore. Ogni proteina segue il suo pezzo in modo corretto e al momento giusto».

Ma forse la danza della vita non è spontanea, esistono coreografo e direttore: è il campo elettromagnetico intorno e interno al proto-organismo che avvolge ogni molecola, i sotto-insiemi e tutto il sistema. È il campo elettromagnetico dell’insieme del proto-organismo che dirige l’orchestra e mantiene l’equilibrio sotto il controllo termodinamico. Esso, per mantenere questo equilibrio, innesca reazioni, aggrega molecole, comanda sintesi e coordina i tutti processi.

Quindi la danza della vita non è spontanea nel senso che non esiste coreografo. Essa è spontanea nel senso che il processo è spontaneo, cioè sotto il controllo termodinamico.
L'aumento della complessità necessita di un numero sempre maggiore di composti da reperire nell'ambiente circostante, in particolare amminoacidi per la maggiore necessità di enzimi.

Sorge quindi, ben presto, un altro problema: l’elevato numero di proto-organismi complessi, contenuti nelle masse argillose, inizia a depauperare l’ambiente e i composti a disposizione diminuiscono sempre di più. L’omeostasi deputata a mantenere la sopravvivenza del proto-organismo deve andare a procurarsi i composti necessari. Però, il proto-organismo è di fatto un gel, che anche se tenuto insieme da un campo elettromagnetico interno e intorno ad esso, gode sempre della protezione delle pareti della nicchia. Abbandonare la nicchia senza una nuova protezione significa, per il proto-organismo, disperdere tutto il suo contenuto semifluido nell’ambiente, cioè la fine. Si rende necessaria una protezione che si sostituisca alle pareti della cavità, che avvolga il proto-organismo e gli permette di muoversi liberamente, in una parola: una membrana.

La comparsa della membrana segna un salto epocale: Il proto-organismo si trasforma in proto-cellula e diventa autonomo; siamo ad un passo dalla vita.   

Anche se forse non sapremo mai come in realtà sono andate le cose, è fondamentale analizzare bene questo passaggio epocale e trovare tutti gli indizi necessari di un possibile percorso.

Partiamo allora da Christian De Duve “Alle origini della vita” 2008: «Nelle cellule attuali le membrane non hanno mai origine ex novo; esse si sviluppano per accrescimento, ossia attraverso l’inclusione di nuove molecole in un tessuto preesistente. Le membrane, quindi, vengono da membrane preesistenti, legate da una filiazione ininterrotta con una membrana ancestrale che potrebbe risalire fino ai primissimi tempi della vita sulla Terra». Questo non significa che le attuali membrane siano membrane ancestrali. Significa che le attuali membrane hanno lentamente sostituto le membrane ancestrali al crescere delle capacità metaboliche della cellula, ma la loro natura doveva essere simile. I componenti delle attuali membrane sono i fosfolipidi, composti formati Glicerolo cui sono legati un residuo fosforico (testa) e due lunghe catene di acidi grassi che contengono 15-17 atomi di carbonio legati con atomi di idrogeno (coda).

Ora, mentre la testa per la presenza di cariche elettriche è solubile in acqua, la coda non lo è, ma si può legare con le code di altre molecole formando doppi strati lipidici e per questa loro doppia possibilità i fosfolipidi sono denominati anfifili. Quindi, se abbiamo dei fosfolipidi in acqua, le lunghe code dei fosfolipidi, non essendo solubili in acqua (idrofobiche), aumentano l’energia del sistema e rendono la soluzione instabile. Senza scendere troppo nei particolari, il legame tra le code e la formazione dei doppi strati lipidici è un processo spontaneo che aumenta il caos universale ed è quindi sotto il controllo termodinamico.  

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I doppi strati lipidici possono formare vescicole separando l’interno dall'esterno e le teste del fosfolipide si legano all'acqua interna ed esterna alle vescicole.

In “Origini: l’universo, la vita, l’intelligenza” a cura di Bertola, Calvani e Curi 1994, nel capitolo Origini della vita, André Brack scrive: «Gli acidi grassi sono noti per formare delle vescicole quando le catene idro-carboniche contengono più di dieci atomi di carbonio. Tuttavia, le membrane ottenute con questi semplici anfifili non restano stabili in una grande varietà di condizioni. Lipidi neutrali stabili possono essere ottenuti condensando gli acidi grassi con il glicerolo. Gli acidi grassi possono pure essere associati al glicerolo-3-fosfato con buone rese. Così, la maggior parte degli attuali fosfolipidi può essere ottenuta in condizioni semplici (Deamer e Orò 1980). Si deve tuttavia notare che gli acidi grassi sono fatti di monossido di carbonio e idrogeno a temperature (450°C) che è improbabile siano esistite sulla Terra primitiva». Ma come riporta Christian De Duve (opera citata) proprio Deamer ha trovato, nel meteorite di Murchison sostanze anfifile capaci di formare vescicole.

https://it.wikipedia.org/wiki/Liposoma

Una di queste sostanze sembra essere un acido grasso contenete nove atomi di carbonio che preparato artificialmente e in certe condizioni sembra formare vescicole. Tale possibilità rileva ancora De Duve è rinforzata dal fatto che Hanczyc e al. 2003 hanno osservato la formazione di vescicole di acidi grassi catalizzate dall’argilla.

Numerosi sono ormai anche gli esperimenti che dimostrano come,

all’aumentare della concentrazione di acidi grassi o loro derivati, denominati anche surfattanti, le vescicole prima aumentano di volume e poi si dividono, imitando la divisione cellulare. Inoltre, le membrane degli attuali organismi viventi non sono costituiti soltanto da fosfolipidi ma contengono anche un numero elevato di proteine. Queste ultime oltre ad avere funzioni strutturali sono impiegate come trasportatori di materia dall’interno all’esterno della cellula e viceversa, mentre altre contengono recettori che svolgono una funzione importante nella comunicazione tra i due lati della membrana. Inoltre, molti ricercatori hanno messo in evidenza come alcune vescicole presentano anche una permeabilità selettiva.

In definitiva esiste la possibilità che in epoca prebiotica siano esistiti composti capaci di dare origini a vescicole.

Ma come sono andate veramente le cose.

È probabile che all’inizio siano state le proteine, in superficie, a costituire una membrana che si limitava a presidiare l’entrata della cavità. Queste proteine dovevano contenere rudimentali recettori e comunicavano all’omeostasi lo stato dell’ambiente circostante. Ora molte proteine contengono nella loro molecola tratti anfifili e questi devono essersi legati con sostanze anfifile esistenti nell’ambiente. Come vedremo più avanti è molto probabile che queste sostanze fossero già corte molecole di fosfolipidi vista la possibilità, come sostiene Brack (opera citata), di ottenerli anche in condizioni semplici. Per la necessità di lasciare la cavità alla ricerca delle sostanze necessarie alla sopravvivenza, l’omeostasi associa alle proteine che presidiavano la cavità sempre più fosfolipidi dell’ambiente circostante, fino a formare una rudimentale membrana, catalizzata dall’argilla, che avvolge tutto il proto-organismo. Le proteine che presidiavano la cavità devono essere state distribuite su tutta la superficie della membrana. La formazione della membrana formata da fosfolipidi e proteine è un processo spontaneo, come la formazione di vescicole, perché aumenta il caos universale ed è quindi sotto il controllo termodinamico. Essa è molto flessibile e può muoversi con facilità tra i granuli di argilla alla ricerca di nutrimento. Il proto-organismo diventa proto-cellula che, capace di muoversi autonomamente, abbandona la cavità.

Ma perché proprio i fosfolipidi?

 I principali polimeri, proteine, acidi nucleici, polisaccaridi, lipidi, sono costituiti da composti le cui molecole presentano una forma Destro ed una Levo. Ma nel mondo biologico solo una di queste forme viene utilizzata: o il Destro o il Levo. Per esempio, nelle proteine vengono utilizzati amminoacidi della forma Levo, mentre negli acidi nucleici gli zuccheri sono della forma Destro.

In diversi articoli abbiamo già richiamato il fatto che gli amminoacidi sono chirali, in altre parole, essi non sono costituite da una sola molecola ma due molecole (50% Destro e 50% Levo) di cui una è l’immagine speculare dell’altra.  Ogni atomo o gruppo atomico che costituisce le molecole presenta legami covalenti polari e di conseguenza è un dipolo. Ora, se la forma D è l’immagine speculare della forma L, anche i dipoli della forma D saranno l’immagine speculare dei dipoli della forma L. Poiché la molecola ha una struttura spaziale, a livello molecolare l’andamento dei dipoli delle due differenti strutture si possono immaginare di forma elicoidale, una orientata verso destra e l’atra verso sinistra. A ciascuna di queste molecole è associato un campo elettromagnetico le cui linee di forza hanno un andamento elicoidale. I campi elettromagnetici associate alle due forme devono necessariamente uno l’immagine speculare dell’altro.

Per semplificare, abbiamo qualche volta associato alla forma Destro un campo elettromagnetico ad andamento elicoidale destro e alla forma Levo un campo elettromagnetico ad andamento levo.

In realtà, nessuno ha mai studiato l’andamento di tali campi. Può essere che l’andamento destro del campo elettromagnetico corrisponda realmente alla forma Destro ma può, altrettanto bene, corrispondere alla forma Levo. Ciò che noi possiamo dire è che se due campi elettromagnetici elicoidali si associano vuol dire che i loro andamenti si complementano.

Perché questa precisazione? Perché i fosfolipidi componenti la membrana sono chirali, cioè presentano una forma Destro e una Levo. Ora, nei batteri e negli organismi superiori viene utilizzata la forma Levo: cioè un acido grasso legato a L-Glicerol 3 fosfato. In un’altra famiglia (più precisamente dominio) di batteri, gli archeobatteri, le code dei componenti della membrana sono catene di alcoli legate a D-Glicerol 3 fosfato, cioè la forma Destro.  Come abbiamo più volte evidenziato, il campo elettromagnetico intorno al proto-organismo deve risultare necessariamente elicoidale, asimmetrico. Ora, in epoca prebiotica, oltre all’acido grasso legato a L-Glicerol 3 fosfato (forma Levo), doveva essere presente anche la sua immagine speculare, il D-Glicerol 3 fosfato (forma Destro). Se nei batteri e negli organismi superiori è stata scelta la forma L, e negli archeobatteri la forma D, vuol dire che i loro campi elettromagnetici si complementano con l’andamento elicoidale del campo elettromagnetico intorno al proto-organismo. La membrana, risulta quindi saldamente ancorata al campo elettromagnetico del proto-organismo e assicura che i componenti di quest’ultimo non si disperdano nell'ambiente. La figura mostra il proto-organismo avvolto da una membrana le cui teste asimmetriche sono riprodotte in verde, mentre in blu sono rappresentate le proteine di superficie.

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Nello stesso tempo, poiché le teste asimmetriche dei componenti della membrana sono sia interne che esterne, essa trasferisce all'esterno l’asimmetria del campo elettromagnetico intorno al proto-organismo: la proto-cellula è asimmetrica. Se non esistesse il campo elettromagnetico del proto-organismo, la membrana non avrebbe nessun ancoraggio e abbandonata la cavità, alla minima perturbazione, membrana e proto-organismo si separerebbero disperdendosi. Ma se le cose stanno così, vuol dire che l’ipotesi del campo elettromagnetico interno e intorno al proto-organismo è un’ipotesi verosimile.

La proto-cellula, però, non è ancora la cellula. Mancano due passaggi fondamentali verso la vita: l’origine della duplicazione cellulare e l’origine delle mente.

                                                                                                                     

                                                                                          Giovanni Occhipinti

Prossimo articolo: Dal proto-organismo alla cellula. Seconda parte (fine maggio)

ORIGINE DEL PROTO-ORGANISMO

Post n. 32

L’universo ha avuto origine 13,6 miliardi di anni fa. Fu proprio il Big Bang, l’origine dell’universo, a porre le premesse per l’origine della vita, perché fu da quell’origine che si formarono gli elementi chimici.

Nei post già pubblicati abbiamo descritto l’origine degli elementi e l’origine, dalla materia inanimata, di sostanze fondamentali per l’origine della vita in particolare amminoacidi, formaldeide (HCHO) e acido cianidrico(HCN). Inoltre si è anche descritto ampiamente come l’argilla, secondo l’ipotesi di Bernal, abbia potuto selezionare, accumulare e proteggere queste sostanze fondamentali. Le argille hanno funzionato quindi da agente fisico regolatore e un ruolo fondamentale deve aver avuto la silice colloidale. Questa ipotesi spiega con un modello unico selezione, accumulo e formazione dei polipeptidi, e ci indica anche simultaneità e localizzazione. Infatti, non è di nessun interesse che uno di questi processi avvenga al polo nord, un altro all’equatore e l’altro al polo sud ed in condizioni chimico-fisiche completamente diverse. E ancora, non è di nessun interesse se ad un dato istante vengono selezionati gli amminoacidi, da questi dopo un mese vengono selezionati i levo e dopo un anno si ha la catalisi

Si pone allora la domanda: come è avvenuta la sintesi delle proteine sulla superficie della silice?

Mentre, come abbiamo già esposto (post n.26), in ambiente acquoso la reazione di formazione dei polipeptidi è impossibile, all’interno dei doppi strati elettrici si crea un microambiente non acquoso che favorisce la formazione dei polipeptidi. Inoltre all’interno di questi compartimenti entra in gioco una termodinamica a piccole scale, dove la formazione del polipeptide diventa un processo spontaneo.

Quindi gli amminoacidi Levo accumulati all'interno dei doppi strati elettrici della silice colloidale, all'interno di micro-cavità argillose, danno origine a catene polipeptidiche avvolte intorno alla silice colloidale.

Le particelle di silice colloidale hanno, però, un vita molto breve. Se una particella di silice colloidale, sulla cui superficie si è sintetizzato un polipeptide, incontra altre particelle di silice colloidale, si formerà silice amorfa. Le interazioni elettriche tra particelle di silice colloidale sono così forti da deformarsi reciprocamente.

Il polipeptide, non trovando più le interazioni elettriche originarie, si stacca dalla superficie e va in soluzione all'interno della cavità.

Poiché la silice colloidale era elicoidale necessariamente elicoidale sarà anche l’andamento dei polipeptidi. Queste strutture in soluzione sono termodinamicamente instabili e, per effetto dell’agitazione termica e degli urti con le molecole di acqua dovrebbero decomporsi in amminoacidi e cadere nello stato 2 di energia.

Ma come abbiamo visto nel post n. 18, la decomposizione dei polipeptidi in amminoacidi pur essendo termodinamicamente possibile è cineticamente impossibile. Le molecole di acqua non hanno, a temperatura ambiente l’energia sufficiente per spezzare tutti i legami del polipeptide. La decomposizione avviene ma a velocità molto bassa; una barriera energetica impedisce, quindi, una rapida decomposizione. I polipeptidi contengono però, al suo interno, cariche positive e cariche negative.     

 Ciascun polipeptide, prima di essere decomposto lentamente dall’acqua in singoli amminoacidi e precipitare nello Stato 2 come previsto dalla termodinamica, stabilisce    spontaneamente legami tra le cariche positive e negative che stabilizzano la struttura elicoidale. La formazione della struttura stabile e ordinata, denominata α-elica, libera energia che aumenta l’entropia universale. L’α-elica si trova quindi in una fossa energetica, Stato 1.

È probabile però che la composizione in amminoacidi delle α-eliche fosse diversa nelle diverse zone del pianeta. Come gli esperimenti alla Miller hanno dimostrato, alcuni amminoacidi si formano in condizioni particolari. Per esempio Metionina e Cisteina si formano solo se nella miscela dell’atmosfere primordiale fosse stato presente Idrogeno Solforato (H₂S). Ma questo composto poteva essere presente solo in vicinanza dei vulcani. Altri amminoacidi hanno bisogno di alte temperature non raggiungibile con gli esperimenti di Miller (post n. 25). Dobbiamo quindi prendere in considerazione il fatto che probabilmente la composizione delle α-eliche, sulla superfice del pianeta, poteva variare in conseguenza di condizioni chimico-fisiche locali.

E allora, non si può non concludere che i polipeptidi, prodotti dalle ordinarie forze chimico-fisiche e da condizioni chimico-fisiche locali, sotto forma di α-elica, dovevano trovarsi, in epoca prebiotica, in grande abbondanza, su tutta la superficie del pianeta, in ogni cavità, in ogni poro, in ogni nicchia di masse argillose.                  

Ma come evidenzia Duranti Marcello in “Introduzione allo studio delle proteine” 2015: «Alcune α-eliche contengono porzioni del cilindro idrofobiche, ciò dà origine a interazioni tra amminoacidi idrofobici dando origine a strutture super secondarie che sono il primo passo verso le strutture terziarie delle proteine».

È probabile quindi che all'interno di masse argillose, da alcune α-eliche, si siano formati spontaneamente strutture super secondarie e successivamente, con ulteriori 

aggregazioni, strutture terziarie o globulari, cioè enzimi ad ampio spettro di azione. La formazione delle strutture globulari, provoca l’espulsione di molecole di acqua che aumenta il caos universale e quindi termodinamicamente più stabili. La struttura terziaria occuperà adesso lo Stato 1, con un’energia inferiore di quella di due o tre singole α-eliche e sarà quindi termodinamicamente più stabile.

Quanto esposto fino adesso, cioè l’origine dei polipeptidi, è corredato in linea di massima da dati sperimentali. Il cammino seguito dai polipeptidi verso l’origine del proto organismo, e quindi verso l’origine della vita, è per la scienza un vero mistero. Ora, impegnarsi nella ricerca di un tale cammino si rischia, come scrisse Schrödinger, di rimediare una brutta figura. Ma siccome non sono un accademico, io non rischio nessuna figuraccia e quindi ci provo.

Non avendo a disposizione dati sperimentali, per comprendere l’origine del proto-organismo, possiamo procedere, con uno sforzo di logica e di immaginazione, solo attraverso una narrazione credibile.

E allora, immaginiamo una nicchia, una micro cavità all’interno di una massa argillosa dove si sono accumulati qualche centinaio di α-eliche. Alcune α-eliche hanno dato origine a strutture super secondarie e successivamente a strutture terziarie. Le strutture terziarie o globulari contengono al loro interno gruppi idrofobi e alla loro superficie gruppi idrofili con cariche elettriche residue. Strutture terziarie e α-eliche erano, quindi, sicuramente circondate da cluster di acqua a formare un complesso sistema interattivo proteico.

Volendo fare una estrema sintesi, se immaginiamo che sulla superficie di un polipeptide si trovano i residui con cariche negative, essi saranno avvolti da una nuvola di molecole di acqua con H^δ+ orientato verso il negativo.

Nella zona di contatto tra i due aggregati di acqua, l’acqua stessa si disporrà in modo da minimizzare la repulsione elettrostatica.

Dentro la cavità, tutti i componenti del sistema interattivo dovevano, quindi, essere compresi all'interno di una macrostruttura ordinata, “quasi cristallina”, di acqua ed il sistema interattivo proteico assumeva l’aspetto di un gel. A questa macrostruttura possiamo estendere il concetto espresso da Peter W. Atkins in riferimento all’α-elica riportato nel Post n. 18: La disposizione 

ordinata di tutte le molecole di questa macrostruttura a gel è favorita rispetto ad un ammasso irregolare in quanto corrisponde alla situazione di maggior caos dell’universo. La macrostruttura è certamente dotata di un caos minore a causa della disposizione ordinata, ma il caos universale è maggiore a causa dell’energia che si libera al momento della formazione dei forti legami idrogeno.  

Come il sasso sulla collina che ad ogni temporale sprofonda sempre di più e diventa più stabile, cosi la macrostruttura è precipitata in una fossa energetica, rappresentata dallo Stato 1, e presenta una grande stabilità chimica.Questo sistema interattivo tra molecole proteiche opera, quindi, all’interno del secondo principio della termodinamica, dove è l’ordine a generare caos, la formazione di strutture complesse a produrre entropia.All’interno di questa struttura a gel i componenti del sistema comunicavano attraverso la forza elettromagnetica generata dai potenziali di superficie. Ora è evidente che se dall’ambiente esterno una o più molecole ricche di energia vengono a contatto con il gel della micro cavità, il polipeptide che si trova in prossimità inizia a destabilizzarsi cambiando forma. Tale cambiamento induce l’acqua che avvolge il polipeptide ad assumere un’altra disposizione. Tale nuova disposizione costringerà tutte le molecole di acqua del gel a riorientarsi elettricamente passando l’informazione a tutte le macromolecole del sistema che in misura grande o piccola saranno soggette a cambiamenti della loro forma. L’energia accumulata da un singolo polipeptide, viene scaricata e condivisa da tutto il complesso sistema interattivo. La nuova disposizione di tutte le altre macromolecole del gel manderà un retrosegnale che indicherà alla prima macromolecola se respingere o cooptare, se sintetizzare e cosa sintetizzare. Avranno successo solo i sistemi che riusciranno ad elaborare un sistema di comunicazione che minimizza gli errori. Il complesso sistema interattivo è diventato un’entità e presenta una rudimentale omeostasi, cioè la capacità di mantenere un equilibrio chimico uniforme più o meno costante in un ambiente mutevole. L'omeostasi definita così è però solo un'idea, un concetto.

Ma come possiamo rappresentarci fisicamente questa entità, e che cosa è veramente l’omeostasi?

La formazione delle molecole dagli atomi coinvolge sempre cariche elettriche. Intorno alla molecola di un composto dobbiamo immaginarci un campo elettromagnetico con un suo contenuto energetico specifico, diverso di qualsiasi altro composto.  Tale campo elettromagnetico conferisce le proprietà al composto. Per esempio, in una goccia o in un bicchiere d’acqua il campo elettromagnetico che avvolge tutte le molecole conferisce, a temperatura ambiente, la liquidità dell’acqua. Il campo elettromagnetico che avvolge le molecole di un amminoacido gli conferisce la solubilità in acqua. Quando decine di amminoacidi si legano a formare una proteina enzimatica il campo elettromagnetico intorno alla sua molecola non solo conferisce le proprietà intrinseche come la solubilità, ma conferisce anche una funzione: la funzione enzimatica, cioè l’enzima, attraverso il suo campo elettromagnetico, riconosce e scinde o lega molecole specifiche. Quando centinaia di enzimi, avvolti da cluster di acqua, danno origine ad un sistema interattivo proteico, precipitato in una fossa energetica e quindi molto stabile, il campo elettromagnetico intorno e interno a tale sistema, organizza e controlla il sistema stesso e lo identifica come entità. Ora, il campo elettromagnetico dell’entità proteica genera sicuramente proprietà e funzioni, che a livello macroscopico si esplicano come omeostasi. Ma se l'entità è sotto il controllo del suo campo elettromagnetico, possiamo definire l'omeostasi come: la risposta del campo elettromagnetico dell’entità rispetto a cambiamenti dell’ambiente esterno e del mezzo interno. L’omeostasi è un’emergenza associata ad un complesso sistema interattivo precipitato in una fossa energetica e quindi in equilibrio chimico. L’omeostasi, attraverso reazioni chimiche e cicli di retroazione, tende a preservare questo equilibrio. Poiché questa entità presenta omeostasi possiamo identificarla come un primitivo citoplasma proteico.

Emergenza la si deve intendere sempre nel significato dato da Ernst Mayr (opera citata): «La comparsa di caratteristiche impreviste in sistemi complessi». «Essa non racchiude nessuna implicazione di tipo metafisica». «Spesso nei sistemi complessi compaiono proprietà che non sono evidenti (né si possono prevedere) neppure conoscendo le singole componenti di questi sistemi».

In realtà questo è vero anche per i sistemi semplici. L’acqua è costituita da Idrogeno e Ossigeno. Conoscendo le proprietà di questi due gas nessuno può prevedere le proprietà dell’acqua. E questo è vero per tutti i composti chimici. Solo che alle proprietà dei sistemi semplici e alle loro trasformazioni la chimica è riuscita ad associare delle leggi. Per contro ai sistemi complessi che conducono alla vita,che non presentano proprietà specifiche, noi associamo dei concetti.

L'omeostasi definita come la risposta del campo elettromagnetico dell'entità rispetto ai cambiamenti dell'ambiente esterno e del mezzo interno non è più un concetto, ma assume un significato chimico-fisico.

Il secondo passaggio fondamentale verso l’origine del proto-organismo è la formazione di corte molecole di RNA.

Ma come è avvenuta la formazione dell’RNA?

L’RNA e costituito da nucleotidi (post n. 31), questi ultimi sono formati dal legame tra un gruppo fosfato (H₂PO₄^-) e un nucleoside.

 I costituenti dei nucleosidi sono: uno zucchero, il D-Ribosio, appartenente alla famiglia degli zuccheri (in basso nella figura), e una delle quattro basi azotate: Adenina (nella figura) e Guanina, appartenenti alla famiglia delle Purine; Uracile e Citosina appartenenti alla famiglia delle Pirimidine.

Si pone allora il problema di capire se questi costituenti erano presenti in epoca prebiotica.

In relazione alle basi azotate, nel 1961 Juan Orò uno dei chimici più impegnati in ricerche di chimica prebiotica, riuscì a sintetizzare l’Adenina scaldando a 70°C una elevata concentrazione di (HCN) acido cianidrico in presenza di ammoniaca (NH₃). In questo esperimento si ottennero parecchie sostanze organiche e tra queste adenina. In seguito, Orò riuscì a sintetizzare anche la guanina. In merito a questi esperimenti C. Ponnamperuma in “Origine della vita”, 1984 commenta: «[…] le concentrazioni usate da Orò erano di gran lunga troppo alte per corrispondere a una situazione prebiotica. Se le condizioni sperimentali fossero state davvero simili a quelle prebiotiche, se, per esempio, si fossero usate concentrazioni più basse, allora queste reazioni sarebbero di grande aiuto alla comprensione dell'origine delle purine nelle condizioni presenti nella fase prebiotica della Terra».

Purtroppo dopo questi esperimenti e per oltre 50 anni non risultano esperimenti significativi.

Come esposto nel post n.7, il motivo è probabilmente da ricercare nella supponenza dei sostenitori del “Mondo a RNA” che hanno trasformato un’ipotesi in un modello confermato, considerando superflua la ricerca sui costituenti degli acidi nucleici.

Dopo questo lungo periodo sembrava che la ricerca sull’origine dei costituenti degli acidi nucleici fosse caduta nell’oblio, quando due scienziati italiani Ernesto Di Mauro e Raffaele Saladino riaprono la partita.

I loro esperimenti descritti nel saggio “Dal big bang alla cellula madre l‘origine della vita” 2016, sono di notevole interesse. Innanzitutto perché, invece di utilizzare HCN (Acido cianidrico) che è un gas, hanno ottenuto le basi azotate utilizzando la HCONH₂ (Formammide) che ha un punto di ebollizione oltre i 200°C, e che era sicuramente presente in epoca prebiotica perché prodotta dalla reazione tra HCN e H₂O. Inoltre tali esperimenti avvengono utilizzando argilla o minerali sicuramente presenti in epoca prebiotica. Questi esperimenti rientrano a pieno titolo nella teoria di Bernal. Egli, infatti, aveva ipotizzato che l’argilla avrebbe potuto funzionare da principio regolatore per selezionare, accumulare, proteggere e catalizzare le sostanze fondamentali per l’origine della vita. Ci troviamo così ad avere, in epoca prebiotica, le basi necessarie per l’acido nucleico proprio all’interno di masse argillose, dove ha origine il primitivo citoplasma proteico.

In relazione al Ribosio è da evidenziare che la sua molecola, come le molecole degli amminoacidi, presenta una forma Destro e Levo, una l’immagine speculare dell’altra, ma solo il Destro viene utilizzato negli acidi nucleici. Il Ribosio, come l’Arabinosio, lo Xilosio e il Lisosio, è un pentamero della formaldeide (HCHO), nel senso che risulta formato da 5 molecole di formaldeide ma è, in soluzione acquosa, un composto instabile. Intorno al 1880 A. Butlerov trattando la formaldeide in ambiente fortemente basico, riuscì a sintetizzare il Ribosio, reazione nota come reazione del formoso. Questa reazione non opera in condizioni prebiotiche, inoltre assieme al Ribosio si sono forma una miscela di altri zuccheri, compresi gli altri tre pentameri, che avrebbero intralciato la formazione dell’acido nucleico (post n.10). In mancanza di ricerche valide, nel 1994 L. Orgel in Le scienze, “L’origine della vita sulla terra” scriveva: «Innanzitutto, in mancanza di enzimi, è problematico sintetizzare ribosio in quantità adeguate e con un sufficiente grado di purezza».

Nel 2008 in “Alle origini della vita” Christian De Duve prende in considerazione le ricerche di Prieur (2001) e di Ricardo (2004) i quali, utilizzando i borati sono riusciti a stabilizzare il Ribosio e limitare a formazione di altri zuccheri. Ricardo, in “Planetary Organic Chemistry and the Origins of Biomolecules” 2015, descrive nel dettaglio il meccanismo delle razioni e la funzione del boro ma riporta anche le critiche di Hazen che definisce il boro un elemento “esotico” per la chimica prebiotica. Christian De Duve riporta anche un lavoro di Ricardo et al. 2004 i quali hanno ottenuto i quattro pentosi (sia Destro che Levo) facendo reagire gliceraldeide con glicolaldeide. Anche Di Mauro e Saladino richiamano i lavori di Pieur e Ricardo ma aggiungono che simili risultati furono ottenuti anche impiegando Zirconati. Ora, il fatto è che i zirconati sono tutt’altro che “esotici”, essi, anche se in piccole quantità, si trovano distribuiti su tutta la superfice del pianeta e principalmente in rocce sedimentarie e metamorfiche. L’argilla, in relazione alla composizione, si distingue in caolinite, beidellite e montmorillonite. Nell’argilla beidellite è stata trovata una quantità di zirconati superiore alla media del pianeta. E così ci ritroviamo ancora una volta all’interno della teoria di Bernal. Quindi, in epoca prebiotica, oltre ad un primitivo citoplasma proteico contenute nelle cavità dell’argilla, è probabile che decine di basi azotate e decine di zuccheri, sia Destro che Levo, si trovassero diffuse all’interno di masse argillose. Da questa miscela di basi azotate e zuccheri, diffuse nelle masse argillose, soltanto quattro basi, Adenina, Citosina, Guanina e Uracile e solo un zucchero il D-Ribosio sono stati cooptati all’interno del rudimentale citoplasma proteico.

Ma perché proprio questi e non gli altri, quale costrizione ha imposto tale selezione.

A selezionare questi composti deve essere stata l’omeostasi del primitivo citoplasma proteico.

L’omeostasi deputata a mantenere l’equilibrio chimico permette, all'interno del citoplasma proteico, solo la diffusione di sostanze che mantengono tale equilibrio. 
Come abbiamo detto l'omeostasi, è la risposta del campo elettromagnetico dell'entità rispetto ai cambiamenti dell'ambiente esterno e del mezzo interno. E allora, proviamo a dare una rappresentazione fisica dell'omeostasi.

Immaginiamo di avere un bicchiere di acqua e di aggiungere zucchero. Possiamo semplicisticamente dire che il campo elettromagnetico intorno alle molecole di zucchero è compatibile con quello delle molecole di acqua e quindi lo zucchero si scioglie in acqua. Se invece nel bicchiere mettiamo una goccia di olio, il campo elettromagnetico intorno alla molecole dell’olio non è compatibile con quello dell’acqua, l’olio non si miscela con l’acqua e si raccoglie alla sua superficie. Ora, immaginiamoci come poteva essere il campo elettromagnetico generato, intorno alla nostra entità proteica, da centinaia di α-eliche. Queste α-eliche erano costituite da L-amminoacidi ed avevano tutte un andamento destrorso. Il campo elettromagnetico intorno all’entità proteica doveva riflettere l’andamento elicoidale destrorso delle α-eliche e quindi doveva essere necessariamente destrorso. Se l’entità proteica fosse stata costituita da α-eliche sinistrorse, il campo elettrico sarebbe stato sinistrorso cioè l’immagine speculare del campo elettrico dell’entità destrorsa. Ora, poiché le molecole di D-Ribosio e di L-Ribosio sono una l’immagine dell’altra, anche il loro campo elettrico deve essere uno l’immagine speculare dell’altro, cioè destrorso e sinistrorso. E allora, quando in epoca prebiotica molecole di D-Ribosio e di L-Ribosio cercarono di diffondere all’interno della cavità dove si trovava un’entità di α-eliche destrorse, l'omeostasi ha cooptato il D-Ribosio destrorso perché complementare al campo elettrico dell’entità mentre la sua immagine speculare, L-Ribosio sinistrorso, venne respinto.

Oltre al Ribosio nelle masse argillose erano presente sicuramente altri zuccheri simili al Ribosio, anch’essi Destro e Levo, come per esempio l’Arabinosio. Il D-Arabinosio al pari del D-Ribosio era sicuramente complementare al campo elettrico dell’entità proteica. Ma perché è stato scelto il D-Ribosio e non il D-Arabinosio.  

Come si vede dall’immagine la molecola di D-Arabinosio ha, rispetto al D-Ribosio un solo un gruppo –OH a sinistra invece che a destra. Per questa piccola differenza l’Arabinosio ha un punto di fusione di 157°C mentre il Ribosio ha un punto di fusione di 90°C. Ma i punti di fusione sono determinati dalla interazione delle cariche elettriche delle molecole, cioè in definitiva del campo elettromagnetico intorno alle molecole. Quindi i campi elettromagnetici delle molecole di D-Ribosio e di D-Arabinosio sono diversi. Ma come abbiamo già detto, al campo elettromagnetico specifico di ogni molecola di qualsiasi composto è associato un contenuto energetico specifico. Le molecole di D-Ribosio e D-Arabinosio hanno perciò contenuti energetici diversi. Allora, se il campo elettromagnetico intorno all'entità proteica ha scelto il D-Ribosio vuol dire che il contenuto energetico delle sue molecole mantengono l’equilibrio dell’entità proteica, mentre le molecole di D-Arabinosio lo avrebbero destabilizzato. L'omeostasi dell’entità proteica riconosce quindi differenze di campo elettromagnetico e di livello energetico delle molecole. Questo principio deve aver funzionato anche nella scelta delle basi azotate. Solo i campi elettromagnetici associati alle molecole di Adenina, Citosina, Guanina, Uracile sono compatibili con il campo elettromagnetico intorno e interno all'entità proteica, e i loro livelli energetici stabilizzano l’equilibrio termodinamico. In definitiva, l’omeostasi coopta le molecole dell’ambiente in base alla compatibilità del campo elettromagnetico e al contenuto energetico.

Semplicisticamente possiamo concludere che Adenina, Citosina, Guanina, Uracile e D-Ribosio solo solubili nell'entità proteica mentre non lo sono tutte le altre basi azotate e zuccheri.

L’entità proteica che presenta omeostasi l’abbiamo identificato come primitivo citoplasma proteico.

Ma il rudimentale citoplasma proteico altro non è che un insieme di enzimi. All’interno dell’entità, questi enzimi utilizzando il poco fosfato a disposizione nella soluzione, legano nel modo giusto il D-Ribosio con una delle basi e con fosfato dando origine ai nucleotidi. Atri enzimi legano nel modo giusto tre nucleotidi dando origine ai trinucleotidi. Come abbiamo ipotizzato nel post n. 27, in epoca prebiotica doveva esistere una interazione diretta tra un trinucleotide e un amminoacido specifico, un sistema chimico-fisico di riconoscimento e complementarietà. Ora, quando i trinucleotidi diffondono all’interno dell’entità e incontrano un’α-elica ogni trinucleotide si sovrappone allo specifico amminoacido dell’α-elica. Nel momento in cui ciascun amminoacido dell’α-elica è sovrapposto dallo specifico trinucleotide sarà l’azione enzimatica dell’α-elica a legare i trinucleotidi dando origine all’RNA, l’acido ribonucleico. Poiché l’RNA è stato sintetizzato da un enzima elicoidale, l’α-elica, esso risulta avere una struttura elicoidale. Se nella cavità erano presenti un centinaio di α-eliche diverse, esse daranno origine a un centinaio di RNA diversi. Gli RNA si sostituiscono alla silice e con gli amminoacidi in soluzione potranno sintetizzare gli enzimi che per varie cause venivano decomposti. Per utilizzare la metafora di Cairns-Smith: l’armatura, la silice, ha generato un arco, l’α-elica, che a sua volta ha generato un’armatura, RNA, che si sostituisce definitivamente alla prima.  La sintesi dei nucleotidi (Ribosio + base azotata +gruppo fosfato), la sintesi dei trinucleotidi e la sintesi dell’RNA avvengono tutte nel microambiente non acquoso della superfice degli enzimi. Queste condizioni permettono all’enzima una reattività straordinaria e diversa dalle reazioni in ambiente acquoso. Inoltre in tutte queste reazioni di sintesi si liberano molecole di acqua che andranno ad aumentare il caos universale. Si crea ancora ordine aumentando l’entropia: Caos dall’ordine.

Con la comparsa degli RNA l’entità si amplia dando origine ad un citoplasma contenente un sistema interattivo Acidi nucleici-Enzimi che sprofonda ancora di più nella fossa energetica. L'omeostasi mantiene l'equilibrio chimico attraverso il campo elettromagnetico intorno e interno all'entità

La nuova entità, cioè il citoplasma Acidi nucleici-enzimi, è il proto-organismo.

In conclusione, il secondo principio della termodinamica non potendo seguire la via del massimo caos rappresentata dalla fossa energetica dello stato 2, segue il cammino del caos possibile e scava una fossa energetica parallela rappresentata dallo stato 1. 

 Lu Lungo questo cammino, attraverso salti successivi l’ordine genera caos fino a dare origine al proto-organismo. Si è sempre considerato il proto-organismo come un sistema lontano dall’equilibrio termodinamico descritto dallo stato 2. In realtà il proto-organismo è un sistema lontano dal caos massimo ma è in equilibrio con il caos possibile e quindi sotto il controllo del 2° principio della     termodinamica.

E allora, questo è lo scenario che ci troviamo di fronte.

In miliardi e miliardi di cavità, nicchie, anfratti e spazi inter-cristallini di un imprecisato ma enorme numero di masse argillose si sintetizzano un numero infinito di polipeptidi che danno origine ad un primitivo citoplasma proteico. Molecole di basi azotate e di D-Ribosio contenute nelle masse argillose che vengono cooptate all’interno del citoplasma proteico. Polipeptidi elicoidali che sintetizzano l’acido nucleico. L’interazione acidi nucleici-enzimi dà origine ad un numero sterminato di proto-organismi.

                                                                                  Giovanni Occhipinti

Prossimo articolo: Dal proto-organismo alla cellula ( fine Marzo)