Ambienti prebiotici: formazione delle prime membrane cellulari

La chimica prebiotica si occupa dello studio di come le molecole necessarie per lo sviluppo della vita abbiano avuto origine e di come queste abbiano iniziato a interagire, fino a originare le forme viventi. All’interno di questa disciplina, è di particolare interesse lo studio di come le cellule possano essersi compartimentale, fino a diventare dei veri e propri contenitori per le molecole necessarie al sostentamento della vita. Secondo alcune teorie, esposte e rianalizzate, le prime membrane protocellulari si sono organizzate a partire dagli acidi grassi disponibili nell’ambiente prebiotico. Prima dell’evoluzione della complessa macchina cellulare, deve quindi essersi instaurato un processo spontaneo di crescita e divisione delle membrane protocellulari, dettata dalle proprietà fisico-chimiche intrinseche dei lipidi presenti originariamente e dalle specifiche condizioni ambientali. Infatti, a seconda della loro composizione chimica e dell’ambiente, gli acidi grassi possono ripartirsi in fasi fisiche diverse, fra cui monomeri solubili nel mezzo prebiotico, micelle, vescicole lamellari. Nell’articolo, si sono presi in considerazione gli aspetti entropici che possono contribuire al processo descritto e si è proceduto alla simulazione di processi di aggregazione e divisione di membrane protocellulari sintetiche, basandosi sull’uso di analoghi fluorescenti di acidi grassi facilmente identificabili e analizzabili tramite tecniche spettroscopiche. È stato notato che a concentrazioni inferiori a quelle necessarie per produrre aggregati macroscopici, tali componenti tendono a formare vescicole coesistenti con un numero significativo di micelle, mentre a concentrazioni superiori prevale la fase a vescicole lamellari, di particolare interesse prebiotico. L’equilibrio che si viene a instaurare può essere spostato verso la fase vescicolare lamellare qualora una soluzione molto diluita degli acidi grassi (quale poteva essere ragionevolmente l’ambiente prebiotico) subisca fenomeni di concentrazione dovuti per esempio all’evaporazione del solvente. Gli autori propongono quindi un semplice modello per un primitivo ciclo cellulare governato dall’ambiente e non dalla cellula stessa, in cui la crescita della membrana protocellulare è dovuta alla concentrazione dei lipidi in seguito a evaporazione del mezzo e la divisione cellulare è promossa per via fotochimica.
I. Budin, A. Debnath, J. W. Szostak, J. Am.Chem. Soc. 2012, 134, 20812−20819

di D. Merli

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