mercoledì 8 dicembre 2010

Un batterio destinato a rivoluzionare la percezione dell'Universo

"...E Dio vide che era cosa buona" (Genesi).
Felisa Wolfe-Simon è una donna che ha cambiato per sempre la nostra percezione dell'Universo: ha scoperto dei batteri che si nutrono di arsenico, riproducendosi, realizzando e indossando vestiti molecolari su misura a base di arsenico.


La scienziata Felisa Wolfe-Simon - Lago Mono in California

La rivista Science ha pubblicato un articolo che pare confermare la veridicità di una notizia capitale ed epocale come tante altre in questo incredibile anno 2010 (non è facile stare al passo delle pubblicazioni scientifiche mondiali). Un anno di vera scienza che ha messo in seria difficoltà il Principio antropico debole e forte. Per cui tutto quello che esiste deve necessariamente adattarsi al nostro modo di "essere" e di percepire la multiforme realtà che muta, si evolve e si trasforma nello spaziotempo sotto i nostri stessi occhi increduli.

In attesa dell'imminente visita (speriamo pacifica) di ET, che ci crediate o meno, la vita esiste ovunque sulla Terra, nel Sistema Solare e nell'Universo. Dunque anche nella microbica biosfera arsenico-fosforo dei sedimenti di un lago americano. Tossico e letale per la vita così come la conoscevamo.
Anche nelle forme e nelle specie ritenute finora semplicemente inimmaginabili e impossibili. Se queste ricerche saranno validate scientificamente, allora il Sistema Solare, oltre la Terra, è certamente pieno zeppo di strane forme di vita. Magari di brulicante vita batterica sottomarina. Ma pur sempre vita aliena.

Il microrganismo appena scoperto dai ricercatori della Nasa (Felisa Wolfe-Simon, Jodi Switzer Blum, Thomas R. Kulp, Gwyneth W. Gordon, Shelley E. Hoeft, Jennifer Pett-Ridge, John F. Stolz, Samuel M. Webb, Peter K. Weber, Paul C. W. Davies, Ariel D. Anbar e Ronald S. Oremland) è molto più terrestre ed attraente (dunque, poco extra ed assai meno alieno) di quanto si creda.

La Terra è un pianeta meraviglioso, molto conosciuto là fuori, un'oasi vitale straordinaria, uno dei trilioni di mondi delle galassie note e ignote, dove tutto è possibile. Anche ricominciare daccapo l'evoluzione della vita partendo da un batterio come GFAJ-1. Questo è il suo nome scientifico.
Allora, il miracolo di Chanukkà AD 2010 (per gli Ebrei l'anno 5571) non è più solo un fenomeno soprannaturale ma anche scientifico, perché dal totalmente inatteso continuano a scaturire le più straordinarie scoperte e invenzioni.
L'eso-astro-biologia sta cambiando radicalmente la nostra fondamentale percezione del concetto di forma di vita. Sulla Terra ed altrove. La vita si aggrappa a tutto, anche all'arsenico, pur di "essere" vitale.

L'Uomo impari la lezione, prima di legiferare su come staccare la spina con tanta facilità, prima di dispensare la "buona" morte a destra ed a manca, prima di legittimare, giustificare e condividere intellettualmente il suicidio rituale accademico e cinematografico!

La vita può benissimo fare a meno di noi, unica razza umana sulla Terra (fino a prova contraria), per ripartire alla grande anche da zero! Questa è la morale della storia.
E l'umiltà che ha animato le ricerche condotte nel tossico lago Mono in California, ha prodotto i suoi frutti.
È stato scoperto il primo microrganismo terrestre capace di vivere e riprodursi nel letale cocktail chimico di arsenico-fosforo. I ricercatori hanno semplicemente posto la domanda giusta a Madre Natura.
Quel batterio è in grado di mutare il proprio DNA quasi a piacimento, sostituendone "pezzettini" essenziali alla propria esistenza, passando tranquillamente dalla modalità-fosforo alla modalità-arsenico nelle proprie componenti molecolari e cellulari.

Un messaggio molto potente. È la stessa definizione di Vita che si espande. La scienza non può che prenderne atto. D'ora in poi quando cercheremo forme di vita nel Sistema Solare e sugli altri mondi, sapremo cosa cercare.
Un messaggio altrettanto significativo. Le applicazioni in campo bio-medico per la salute umana (medicina rigenerativa), saranno incalcolabili perché potremo usare il segreto celato in questi batteri per salvare tutte le vite umane.

È stata aperta, per la seconda volta nel 2010, dopo la straordinaria scoperta dello scienziato Craig Venter, un'altra finestra spalancata su un universo bio-chimico decisamente alternativo all'ordinario.
Che riscriverà per sempre i testi di biologia.

Finora sapevamo che il carbonio, l'idrogeno, l'azoto, l'ossigeno, il fosforo e lo zolfo erano le sei colonne portanti essenziali a tutte le forme di vita note qui sulla Terra.
Il fosforo, in particolare, è un componente della spina dorsale chimica del DNA e dell'RNA, le strutture basilari che trasportano le istruzioni genetiche per la vita.
È considerato un elemento essenziale per tutte le cellule viventi: il fosforo è un componente centrale delle molecole che trasportano l'energia vitale in tutte le cellule (adenosina trifosfato) e i fosfolipidi. Che formano tutte le membrane cellulari.

L'arsenico, chimicamente simile al fosforo (sono metalli vicini nella Tavola periodica degli elementi) è velenoso per la maggior parte delle forme di vita terrestri. Anche se, insieme agli altri metalli, lo beviamo tranquillamente in tutte le acque minerali, a dosi infinitesimali.
Però oltre i limiti tollerabili, l'arsenico distrugge le vie metaboliche poiché si comporta come il fosforo.

"Sappiamo che alcuni batteri possono respirare arsenico - rivela Felisa Wolfe-Simon, l'astrobiologa della Nasa in forza all'U.S. Geological Survey di Menlo Park, California, leader del team di ricerca - ma abbiamo scoperto un batterio capace di fare qualcosa di totalmente nuovo, come costruire parti di sé stesso con l'arsenico. Se esiste una forma di vita qui sulla Terra in grado di fare qualcosa di così inaspettato, cos'altro di totalmente sconosciuto può riservarci la Vita?".

Il nuovo microrganismo GFAJ-1 appartiene a un comune gruppo di batteri, chiamati Gammaproteobatteri.
In laboratorio i ricercatori hanno fatto crescere dei microbi lacustri, mettendoli a dieta e introducendo una generosa porzione di arsenico. Gli scienziati hanno permesso che gradualmente il fosforo dell'originale colonia lacustre si riducesse. Poi lo hanno sostituito con l'arsenico.

I batteri a quel punto hanno continuato a vivere e riprodursi, invece di morire. Le analisi mostravano che l'arsenico veniva usato dai batteri per produrre pezzi di ricambio delle nuove cellule GFAJ-1.

La questione focale, scoperta dai ricercatori, è che questi nuovi batteri vivono di arsenico normalmente incorporato nel loro tessuto biologico vivente, ossia nelle loro fondamenta bio-chimiche, nel DNA, nelle proteine e nelle membrane cellulari.
Se la scoperta sarà confermata dalla comunità scientifica internazionale, il Premio Nobel è in cassaforte non solo per Felisa Wolfe-Simon. I ricercatori hanno fatto uso di una gran varietà di tecniche altamente sofisticate per determinare in laboratorio dove esattamente i batteri facevano proprio l'arsenico!

L'esplorazione del Mono Lake, per la sua straordinaria chimica (l'alta salinità accoppiata all'alta alcanilità unita a una delle concentrazioni naturali di arsenico più alte nel mondo) è stata la scelta decisiva resa possibile dal fatto che i ricercatori sanno che quest'ambiente primordiale è il risultato di un isolamento dalle sorgenti di acqua fresca, durato almeno 50 anni.

I risultati di questa scoperta epocale produrranno sicuramente effetti a cascata nelle ricerche in molti campi delle scienze, a cominciare dallo studio dell'evoluzione della vita sulla Terra, della chimica organica, dei cicli vitali bio-geochimici, della mitigazione dei cambiamenti climatici e degli effetti dei disastri ambientali naturali nella biosfera Terra.
Questa scoperta aprirà la strada a nuove sfide scientifiche e tecnologiche, verso le nuove frontiere della conoscenza nella microbiologia e nella medicina rigenerativa.
E pensare che tutto sembra ispirato da un film di fantascienza tipo Avatar, Alien e Star Trek.
Un flash-forward ora diventato incredibilmente un flash-back!

L'idea di una biochimica alternativa per la vita, ora reale grazie a questi nuovi batteri appena scoperti, è sempre stato un tema caro alla fantascienza. Finora era semplicemente impensabile che una semplice e piccola forma di vita qui sulla Terra potesse utilizzare l'arsenico non solo per respirare e nutrirsi ma anche per costruirsi pezzi mancanti di sé stessa! Ora sappiamo che esiste.
Forse, non solo nel lago Mono ma anche su Titano, su Marte, su Venere, su Giove, su Urano, su Nettuno, sulle comete, sugli asteroidi, su tutti i pianeti e finanche nel cocktail di gas interstellare.

I semi di una vita aliena più complessa.

Ma il problema focale resta sempre lo stesso, irrisolto. Cosa genera la scintilla vitale primordiale?
L'acqua sulla Terra è di origine aliena, cometaria. Dunque siamo alieni? Una delle assunzioni basilari sulla vita terrestre, è stata messa in discussione semplicemente analizzando del fango lacustre. Senza quei primi sei elementi basilari, noi umani non potremmo vivere. La Terra si sta forse preparando a qualcos'altro?

La scoperta di un organismo dinamico in grado di usare arsenico e fosforo per tenersi aggrappato alla vita, per riparare sé stesso e riprodursi, affascina forse più di qualunque altra scoperta di vita intelligente extraterrestre. Perché dimostra che la vita (anche quella tossica!) è capace di sorprenderci.
Nell'albero della vita, GFAJ-1 si annida in mezzo a una selva di altri batteri del genere Halomonas famosi perché in grado di tollerare alte concentrazioni di arsenico. GFAJ-1 è un architetto prodigio. Pare che sappia usare l'arsenico per fare molte cose nel suo stesso organismo, oltre a riprogrammare il suo DNA.

Se la Wolfe-Simon riuscirà a dimostrarlo, meriterà ben più del Premio Nobel. "È la prima volta nella storia nella biologia - fa notare il grande fisico, cosmologo ed astrobiologo Paul Davies dell'Arizona State University - che sia stato trovato qualcosa in grado di usare liberamente uno dei due differenti elementi della Tavola periodica nella sua struttura di base".

Le implicazioni della scoperta non sono state ancora comprese nella loro reale portata. La vita più semplice è possibile anche negli ambienti naturali più ostili alla razza umana. Forme di vita possono nascere facilmente anche in assenza di grandi quantità di fosforo e questo incrementa esponenzialmente la probabilità di trovare alieni veri là fuori.

Non solo. Abbiamo capito che molte forme di vita terrestre attendono di essere ancora scoperte per espandere ulteriormente le nostre capacità intellettuali di comprensione delle condizioni essenziali alla vita qui sulla Terra ed altrove.
La molecola del DNA, come sapete, ha la forma di una scaletta a spirale: i gradini sono costituiti da coppie di nucleotidi che contengono le istruzioni genetiche della vita.
I lati della scaletta sono lunghe catene di molecole alternate di zucchero e fosfato. Una molecola di fosfato contiene 5 atomi: uno di fosforo, 4 di ossigeno. Senza il fosforo, niente vita! Senza il fosfato, niente vita! Niente DNA.
Era quello che credevamo fino a poche ore fa.

Ma il batterio GFAJ-1 pare abbia riscritto la storia della biologia universale. Crescere i batteri più famosi di sempre, di generazione in generazione, è un altro messaggio altrettanto potente. Vogliamo sperare che di essi se ne faccia un buon uso perché il vaso di Pandora è stato scoperchiato.
I batteri continuano a riprodursi, indifferenti alle sorti politiche ed economiche planetarie, nuotando nel loro terreno di coltura. Il poco fosforo originale presente nella colonia lacustre non avrebbe consentito il mantenimento in vita dei batteri, figurarsi la divisione cellulare, secondo le più comuni conoscenze scientifiche. Ma chi avrebbe mai scommesso un centesimo sulla meraviglia che si sarebbe manifestata poco dopo il pranzo a base di arsenico? Questi batteri non solo lo mangiano per vivere e riprodursi, ma lo indossano. Sono in grado poi di tornare sui propri passi, per nutrirsi e ristrutturarsi di fosforo, a seconda delle quantità disponibili.
Meglio della creatura Alien che, come sapete, ha acido molecolare al posto del sangue!

Gli scienziati ancora non hanno trovato una risposta su come sia possibile ciò che osservano. Hanno anche ipotizzato un cannibalismo batterico più semplice per capire il processo molecolare. Certamente la sfida scientifica e tecnologica è ancora aperta per rispondere a questo affascinante quesito.
I dati finora acquisiti dagli spettrometri di massa (protocolli ICP-MS e NanoSIMS) che mostrano la distribuzione dei vari elementi chimici all'interno delle cellule batteriche GFAJ-1, hanno rivelato una chiara differenza tra le cellule alimentate con arsenico e quelle con fosforo.
Quelle alimentate con arsenico erano cariche di metallo, con poco fosforo. Nelle cellule alimentate con fosforo era vero il contrario.
Introducendo arsenico radioattivo nel terreno di crescita di alcuni microbi, la Wolfe-Simon ha capito che circa un decimo dell'arsenico assorbito dai batteri finiva nei loro acidi nucleici. Per confermare che quest'arsenico veniva incorporato nel DNA, la scienziata ha usato una tecnica ben accettata nella biologia molecolare, nota come "gel di estrazione del DNA purificato" per isolare e concentrare il DNA dalle cellule GFAJ-1.
Queste estrazioni di DNA concentrato hanno dimostrato che l'arsenico era effettivamente presente nel loro DNA. Gli scienziati hanno usato anche la spettroscopia ad assorbimento di raggi X in grado di fornire informazioni sulla struttura delle molecole, illuminando i legami chimici interni stimolati dal fascio di luce X.
All'interno del DNA estratto dalle cellule GFAJ-1 affamate di fosforo, i ricercatori hanno trovato l'arsenico legato all'ossigeno ed al carbonio allo stesso modo dei legami di fosforo con l'ossigeno e il carbonio del normale DNA
Quindi i batteri GFAJ-1 possono sostituire indifferentemente l'arsenico con il fosforo nel proprio DNA.

Autore: Nicola Facciolini
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...