Una delle teorie più accreditate sull'origine della vita nell'Universo, la Panspermia (dal greco "semi ovunque") afferma che le molecole di partenza per la costruzione delle prime cellule viventi siano state trasportate sulla Terra da corpi celesti come le meteoriti, le comete, gli asteroidi, ecc.
Questa teoria avanzata per la prima volta da Svante Arrhenius, premio Nobel per la Chimica nel 1903, ha ricevuto negli ultimi tempi numerose conferme sperimentali. E' del novembre 2008, la scoperta della presenza in una lontana Galassia, dello zucchero ribosio, uno dei costituenti dell'acido ribonucleico (RNA). Più recentemente, agosto 2009, è stato annunciato dai ricercatori della NASA il ritrovamento della glicina, uno dei 20 aminoacidi presenti nelle proteine di tutti gli esseri viventi, in uno dei grani di polvere della cometa Wild 2 riportati a terra dalla sonda spaziale Stardust della NASA.
In questo scenario, lo studio dei meccanismi di trasporto e protezione del materiale biotico sulla superficie terrestre o di altri pianeti, come ad esempio Marte, attraverso impatti meteoritici e di grani cometari, acquista un rilievo molto importante. Le Comete sono, infatti, i corpi più primordiali del sistema solare e il loro studio può fornire informazioni preziose sulla formazione del sistema solare stesso. Esse possono aver giocato un ruolo essenziale per la formazione della vita sulla Terra, depositando circa 4 miliardi di anni fa la materia organica dalla quale si è poi formata la vita. In effetti, si calcola che in quel periodo un enorme bombardamento cometario abbia depositato sulla Terra primordiale circa 1016 -1018 kg di carbonio.
Per questa ragione, lo studio della materia organica presente nello spazio è uno dei filoni di ricerca più interessanti della nuova disciplina scientifica denominata Astrobiologia, la quale ha lo scopo di studiare l'origine e l'evoluzione della vita sulla Terra e nell'Universo.
Oggi dopo circa 50 anni di osservazioni astronomiche e missioni spaziali, si è visto che il nostro Universo è molto ricco dal punto di vista chimico. Più di 100 specie molecolari sono state identificate nel gas presente nel mezzo interstellare della nostra Galassia. Oltre agli ambienti interstellari, molecole complesse sono state ritrovate anche nelle regioni attorno alle stelle in formazione, come pure nelle atmosfere dei pianeti, nelle comete, nelle meteoriti, e spesso associate ai grani di polvere cosmica, la cosiddetta "cosmic dust" (vedi foto), la quale pervade tutto l'Universo. La polvere nello spazio riveste diversi ruoli fondamentali. Uno di questi è l'azione catalitica nella formazione di molecole complesse. Le reazioni in fase gassosa, infatti, non sono sufficienti a spiegare - da sole - l' abbondanza delle specie molecolari osservate nello spazio. E' stato dimostrato, infatti, che le reazioni sulla superficie delle particelle minerali permettono la sintesi di certe specie molecolari che altrimenti non potrebbero essere presenti negli ambienti spaziali.
L'ipotesi dell'origine della vita mediata dalle superficie minerali fu proposta la prima volta nel 1951 dal grande chimico-fisico John D. Bernal, uno dei padri della cristallografia X. Bernal individuò nei minerali, in particolare quelli argillosi, la capacità di favorire la sintesi prebiotica dei primi polimeri biologici, attraverso la concentrazione dei composti molecolari di partenza sulla loro superficie.
Negli ultimi anni, numerose ricerche hanno rafforzato questa ipotesi. In particolare gli studi condotti dal mio gruppo di ricerca, prima al Dipartimento di Biologia Evoluzionistica e, attualmente, al Dipartimento di Astronomia e Scienza dello Spazio (DASS), e dal Dott. John Brucato, dell'Osservatorio Astronomico di Arcetri dell' INAF, hanno ampliato ulteriormente il ruolo delle superfici minerali.
In particolare è stato dimostrato che questi granuli sono capaci di proteggere le macromolecole biologiche (DNA, RNA) ad esse assorbite dai processi di degradazione causati dall'irraggiamento da parte di fotoni ultravioletti o raggi cosmici. Più recentemente, il mio gruppo, in collaborazione con ricercatori dell'Institute for Advanced Studies di Budapest, ha pubblicato sul Journal of Molecular Evolution i risultati di uno studio che dimostra come le superfici minerali possono preservare la diversità genetica e la funzionalità di sistemi replicativi basati su molecole di RNA, favorendo la comparsa di funzioni specifiche, come i componenti delle membrane cellulari, che altrimenti non potrebbero essere permesse ("The Origin of Life: Chemical Evolution of a Metabolic System in a Mineral Honeycomb?", DOI 101007/s00239-009-9278-6).
Sempre presso l'Osservatorio Astronomico di Arcetri e il DASS sono in corso studi sulla trasformazione di composti chimici (come la formammide) sottoposti ad irraggiamento UV a largo spettro, o a bande monocromatiche, in presenza o meno di superfici catalitiche di analoghi delle polveri cosmiche o CDS ("Cosmic Dust analogs") sintetizzati sotto forma di polveri o film. Questi irraggiamenti avvengono in condizioni estreme, simili a quelle che si trovano nello spazio e, tramite tecniche analitiche di chimica organica, vengono misurati i prodotti delle reazioni.
Il Dott. Brucato, inoltre, è il coordinatore italiano per lo studio della missione Marco Polo dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) che prevede di visitare uno dei piccoli corpi che intersecano l'orbita terrestre (chiamati NEO, dall'inglese "Near Earth Objects"). Questa missione ha l'ambizioso obiettivo di riportare sulla Terra alcuni campioni prelevati dalla superficie di un asteroide primitivo, che si suppone abbia conservato la memoria delle condizioni iniziali presenti nella nebulosa solare nella quale si sono formati i pianeti. I campioni, una volta a Terra, saranno analizzati nei laboratori di tutto il mondo, per l'Italia Arcetri, con strumenti di alta precisione, in modo da ottenere informazioni cruciali che contribuiranno a fornire risposte alle domande poste dal Programma Cosmic Vision 2015-2025 dell'ESA, e cioè:
-quali sono le condizioni necessarie per la formazione dei pianeti e l'innesco della Vita?
-come funziona il Sistema Solare (formazione, evoluzione) ?
Come si vede, gli argomenti scientifici trattati dall'Astrobiologia oltre ad aprire nuovi orizzonti in campo biologico, chimico, astrofisico e tecnologico, rivestono anche una notevole importanza dal punto di vista culturale e sociale. Per questi motivi, è stata costituita nel 2006 la Società Italiana di Astrobiologia (www.astrobiologia.it), la quale terrà il suo terzo Convegno a Trieste, nel mese di Maggio 2010.
Enzo Gallori
Dipartimento di Astronomia e Scienza dello Spazio