Per chi frequenta l'ambiente, l'esperimento dei primi anni Cinquanta del biochimico statunitense Stanley Miller è ben conosciuto. Per chi invece non lo conoscesse, nel 1953 Miller dimostrò in laboratorio che è possibile la formazione spontaneamente di aminoacidi, le molecole base della vita, sottoponendo a intense scariche elettriche le semplici molecole inorganiche presenti nel brodo primordiale. Ipotesi, peraltro, che era già stata formulata nel 1871 da Charles Darwin.

E così, se non fosse ancora chiaro, si cominciò concretamente a rispondere a un domanda gigantesca: come ha avuto origine la vita?

Un nuovo, importante passo in avanti per fare in modo che prima o poi riusciamo a dare una risposta “scientifica” alla questione è stato compiuto grazie a Franz Saija, ricercatore dell’Istituto per i processi chimico-fisici del Consiglio nazionale delle ricerche di Messina (Ipcf-Cnr), e Antonino Marco Saitta, professore di Fisica all’Università Pierre e Marie Curie di Parigi. I due fisici, infatti, hanno riprodotto per la prima volta al computer l'esperimento di Miller del '53, trattando le interazioni dei singoli atomi a livello quantistico, riuscendo così a individuare i meccanismi coinvolti in queste reazioni chimiche su scala atomica e a determinare le condizioni necessarie per la sintesi degli aminoacidi.

I ricercatori hanno simulato al computer il comportamento di una miscela di molecole semplici (acqua, ammoniaca, metano, monossido di carbonio, azoto), sottoponendola a intensi campi elettrici, come quelli dei fulmini dell’ambiente terrestre primordiale. L’effetto di queste scariche elettriche, dell’ordine dei 50 MV/cm, «ha determinato – spiega Saija - la trasformazione delle molecole del sistema iniziale in altre via via più complesse fino alla comparsa della glicina, l’aminoacido più semplice in natura, considerato il “mattone fondamentale” per costruire peptidi e proteine».

Gli autori del lavoro, pubblicato questa settimana sulla rivista dell’Accademia delle scienze americana (Pnas), hanno dimostrato con tecniche avanzate di simulazione numerica che queste reazioni avvengono attraverso stadi di reazione più complessi di quanto supposto in precedenza, individuando il campo elettrico come sorgente di energia fondamentale nell’innescare la formazione degli amminoacidi e identificando gli acidi formico e cianidrico e la formammide come prodotti intermedi “chiave” per la sintesi degli aminoacidi e, quindi, dei precursori del dna e degli acidi metabolici.

«La portata di questo studio si spinge al di là degli esperimenti di Miller - precisa il ricercatore dell’Ipcf-Cnr - poiché campi elettrici estremamente intensi, anche se molto localizzati, sono presenti in natura sulla superficie dei minerali che si trovano nelle profondità della Terra. Questo risultato pionieristico suggerisce dunque la necessità di esplorare a fondo il ruolo di tali campi: sia per comprendere i meccanismi chimici che hanno portato allo sviluppo di molecole biologiche sempre più complesse, sia per sfruttare le enormi opportunità che questo tipo di simulazioni numeriche quantistiche possono aprire in molti ambiti scientifici che vanno dall’elettrochimica alla neurobiochimica».

Grazie a questa ricerca, conclude Cirino Salvatore Vasi, direttore del Dipartimento Scienze chimiche e tecnologie della materia del Cnr, «è stato possibile chiarire alcuni meccanismi fondamentali alla base delle reazioni chimiche prebiotiche, che aprono nuove frontiere per lo studio dell’origine della vita e per applicazioni nell’ambito delle biotecnologie».