Un team di ricercatori guidato da Thomas Richards dell’Università di Oxford, nel Regno Unito, ha studiato le proprietà delle membrane per comprendere come queste strutture cellulari abbiano influenzato la chimica della vita sulla Terra fin dalle sue origini. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati il??20 maggio sulla rivista open access PLOS Biology.
Come sia nata la vita rimane una domanda aperta nella scienza, a cui i ricercatori stanno cercando di rispondere studiando le caratteristiche comuni alle forme di vita odierne. Tutto ciò che è vivente è composto da cellule, e ciò che ha reso le prime cellule diverse dalle reazioni chimiche che avvengono nell’ambiente è una membrana. Studiando le proprietà di queste membrane primordiali, gli scienziati possono comprendere meglio come la vita abbia avuto origine e si sia evoluta nella diversità degli organismi che conosciamo oggi.
Una caratteristica importante delle membrane è ciò che permettono il passaggio e ciò che impediscono di entrare nella cellula. Questo influenza le molecole coinvolte nei processi biologici che mantengono le cellule in funzione. I ricercatori si sono concentrati su alcuni tipi di molecole essenziali per tutta la vita: gli zuccheri che costituiscono la struttura portante del DNA e dell’RNA e i mattoni delle proteine, noti come amminoacidi. I ricercatori erano interessati a queste molecole non solo perché sono così diffuse in tutti gli organismi viventi, ma anche perché si deformano in modi specifici.
Le molecole biologiche hanno una proprietà chiamata chiralità, che si riferisce al modo in cui la molecola ruota. È come confrontare la mano sinistra con la mano destra. Le mani sono composte dalle stesse strutture, organizzate fondamentalmente nello stesso modo, ma capovolte in modo da non essere identiche. In biologia, la chiralità è importante per il modo in cui le molecole interagiscono. Ad esempio, tutti gli zuccheri nel DNA e nell’RNA devono avere la stessa chiralità (essere tutti destrorsi) per assemblarsi nella struttura portante di un filamento di DNA o RNA. Tuttavia, il motivo per cui la vita abbia scelto una chiralità rispetto all’altra è rimasto un interrogativo persistente.
I ricercatori ipotizzano che le membrane primordiali possano aver svolto un ruolo chiave nella selezione degli zuccheri destrorsi e degli amminoacidi levogiri che tutte le forme di vita utilizzano oggi. Hanno analizzato ciò che era in grado di attraversare membrane con proprietà simili a quelle degli archea, un importante gruppo di microbi. I ricercatori hanno anche testato una membrana da loro progettata che combina proprietà archeali e batteriche. Per entrambi i tipi di membrana, gli zuccheri destrorsi del DNA e dell’RNA sono passati più facilmente, mentre le versioni levogire hanno avuto difficoltà a permeare.
C’era una maggiore variabilità tra gli amminoacidi. Alcuni amminoacidi levogiri avevano maggiori probabilità di attraversare la membrana con proprietà miste batteriche e archeali. Tra questi, l’amminoacido alanina, che si ritiene sia stato uno dei primi amminoacidi utilizzati dalla vita. Sebbene questo studio non fornisca un quadro completo degli amminoacidi che le nostre cellule utilizzano oggi, questi risultati dimostrano come le differenze nelle membrane influenzino fortemente gli amminoacidi in grado di attraversarla. Poiché le membrane studiate sono solo approssimazioni di ciò in cui la prima vita sulla Terra potrebbe essere stata racchiusa, potrebbero esserci altre proprietà sconosciute delle membrane primordiali che hanno influenzato quelle che oggi consideriamo le nostre molecole più essenziali.
Gli autori aggiungono: “Tutte le forme di vita conosciute utilizzano una stereochimica specifica: amminoacidi levogiri e DNA destrogiro. Capire come si sia evoluta questa stereochimica è una chiave misteriosa di lunga data per comprendere l’origine della vita. I nostri esperimenti dimostrano che uno specifico tipo di membrana – la struttura che racchiude le cellule – agisce come un setaccio che seleziona la stereochimica utilizzata dalla vita”.
Accedi al documento disponibile gratuitamente su PLOS Biology
Contatti:
Tom Richards, thomas.richards@biology.ox.ac. Regno Unito
Stefano Pagliara, s.pagliara@exeter.ac.uk
Juliano Morimoto, juliano.morimoto@abdn.ac.uk
Citazione: Goode O, Lapinska U, Morimoto J, Glover G, Milner DS, Santoro AE, et al. (2025) La selezione della permeabilità delle membrane biologicamente rilevanti corrisponde alla stereochimica della vita sulla Terra. PLoS Biol 23(5): e3003155. https://doi.org/10.1371/ journal.pbio.3003155
Paesi dell’autore : Regno Unito, Brasile, Stati Uniti
Finanziamento: vedi manoscritto
Conflitti di interesse: gli autori hanno dichiarato che non sussistono conflitti di interesse.
Immagine in evidenza
Didascalia dell’immagine: Riepilogo dei risultati della selezione della permeabilità per le membrane archeali e ibride.
Credito immagine: Goode O, et al., 2025, PLOS Biology, CC-BY 4.0 ( https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ )
