L'origine della vita sulla Terra

Secondo le ipotesi oggi più accreditate, la vita avrebbe avuto origine a partire da semplici composti chimici (origine abiotica della vita), che si sarebbero aggregati in forme via via più complesse. Le prime testimonianze fossili di forme viventi risalgono a circa 3,4 miliardi di anni fa, ma si ritiene probabile che la vita sia comparsa sulla Terra circa 3,6 miliardi di anni fa, quando le condizioni del pianeta erano molto diverse da quelle attuali: la Terra era ancora in via di consolidamento e di raffreddamento, la temperatura in superficie era molto elevata e l'atmosfera priva di ossigeno. Una prima ipotesi sulla formazione di molecole organiche fu avanzata, negli anni Venti, dal chimico russo A.I. Oparin (1894-1980) e dal biologo inglese J.B.S. Aldane (1892-1964). Essi ipotizzarono che l'atmosfera primitiva fosse composta da metano, ammoniaca, idrogeno e vapore acqueo: sottoposti all'azione di scariche elettriche atmosferiche e alle radiazioni solari, i gas dell'atmosfera primordiale avrebbero originato le prime biomolecole all'interno di raccolte d'acqua ad alta temperatura, che costituivano il cosiddetto brodo primordiale. Queste prime biomolecole si sarebbero successivamente aggregate spontaneamente in forme più complesse, chiamate coacervati. L'ipotesi formulata da Oparin e Aldane trovò una conferma sperimentale 30 anni più tardi a opera dello statunitense S. Miller (1930), che ideò un'apparecchiatura nella quale i gas presenti nell'atmosfera primordiale venivano sottoposti a scariche elettriche in assenza di ossigeno: nell'apparecchiatura si formarono diverse molecole organiche, tra le quali alcuni amminoacidi. Secondo alcuni scienziati, probabilmente l'aggregazione degli amminoacidi a formare catene simili alle proteine fu facilitata dalle superfici argillose della Terra, ancora in via di raffreddamento.

Altri esperimenti condotti negli anni Cinquanta da S. Fox e altri biologi statunitensi, permisero di comprendere come, dai primi amminoacidi si sia potuta evolvere una struttura simile a una cellula, per composizione e per funzioni. In particolare, riscaldando gli amminoacidi in assenza di ossigeno, si formano spontaneamente dei polipeptidi, una breve catena proteica, che, messi in acqua, danno origine a piccole vescicole; queste manifestano una debole attività enzimatica e sono in grado di accumulare certe sostanze dalla soluzione circostante, dando luogo, in alcuni casi, alla formazione sulla propria superficie di una pellicola di lipidi e proteine, dotata di proprietà tipiche delle membrane cellulari. Resta tuttavia da chiarire come da queste strutture "simili a cellule"si siano potute evolvere le cellule che noi oggi conosciamo, capaci di autoreplicarsi, in particolare come abbiano potuto formarsi DNA e RNA (le molecole che dirigono la riproduzione cellulare e che si formano solo da molecole analoghe, che funzionano da stampo).

Pare comunque accertato che le prime cellule fossero procariote eterotrofe, che si nutrivano di sostanze organiche già presenti nell'ambiente e ricavavano l'energia necessaria al loro mantenimento grazie a processi di fermentazione. Da queste prime forme, riconducibili agli attuali batteri, si sarebbero poi evolute le cellule eucariote.