La formazione delle prime biomolecole catalizzata dalla luce solare
Un nuovo studio rivela un possibile meccanismo di formazione delle prime biomolecole
Un gruppo di ricercatori ha recentemente dimostrato che una sostanza solida, derivata dall’interazione tra ammoniaca e metano in forma di plasma, può utilizzare la luce solare per catalizzare le conversioni da ammine a immine. Questo processo potrebbe essere stato fondamentale nella formazione delle prime biomolecole. Lo studio suggerisce che l’atmosfera primordiale potrebbe aver fornito i catalizzatori necessari per tali conversioni, sostenendo l’evoluzione delle prime molecole di RNA.
Il ruolo del sole e dei catalizzatori nella formazione delle prime biomolecole
Il sole, elemento fondamentale per alimentare le prime molecole biochimiche sulla Terra, ha facilitato reazioni cruciali insieme a catalizzatori che hanno accelerato i processi chimici. Questo meccanismo potrebbe aver contribuito significativamente alla formazione delle prime biomolecole. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Angewandte Chemie.
La scoperta di un possibile catalizzatore nell’atmosfera primordiale
Tra tre e quattro miliardi di anni fa, sulla Terra primordiale, si stavano formando le prime biomolecole prima di un’esplosione di vita. Queste prime reazioni chimiche, tuttavia, richiedevano catalizzatori. Xinchen Wang e un team di ricercatori dell’Università di Fuzhou in Cina hanno scoperto che l’atmosfera primordiale stessa avrebbe potuto fungere da fonte per questi catalizzatori.
La produzione di composti di carbonio azotati come possibili catalizzatori
Utilizzando gas di metano e ammoniaca, che erano molto probabilmente presenti nella calda miscela di gas che avvolgeva il mondo nell’era Archeana, il team ha utilizzato la deposizione chimica da vapore per produrre composti di carbonio azotati come possibili catalizzatori. Hanno scoperto che, in una camera di reazione, le molecole si condensavano da un plasma di ammoniaca e metano su una superficie, crescendo rapidamente per formare un solido polimero di carbonio azotato simile al grafite dopato con azoto.
Le proprietà catalitiche del polimero di carbonio azotato
Come ha osservato il team, gli atomi di azoto incorporati in modo irregolare conferivano a questo polimero siti attivi cataliticamente e una struttura elettronica che gli permetteva di essere eccitato dalla luce. I ricercatori hanno quindi dimostrato in che misura la sostanza poteva ridurre o ossidare altre sostanze sotto l’effetto della luce.
La formazione di immine, un passaggio cruciale nella formazione delle prime biomolecole
Una delle reazioni più significative sulla Terra primordiale potrebbe essere stata la formazione di immine. Le immine, note anche come basi di Schiff, sono una forma deidrogenata di ammine, composti composti da carbonio, azoto e idrogeno. Molti chimici ritengono che, sulla Terra primordiale, le immine potrebbero aver contribuito alla formazione delle prime molecole ereditarie di acido ribonucleico (RNA). Wang e il suo team hanno dimostrato che il loro catalizzatore generato da plasma può convertire le ammine in immine utilizzando solo la luce solare.
Le implicazioni della scoperta
Il team sostiene che i fotocatalizzatori a base di carbonio azotato, come la sostanza generata dal plasma, avrebbero potuto durare per milioni di anni e produrre importanti intermedi chimici. Inoltre, avrebbero potuto fungere anche da fonte di composti contenenti carbonio e azoto. Dimostrando che è possibile produrre un tale catalizzatore utilizzando solo i gas e le condizioni presenti nell’atmosfera della Terra primordiale, lo studio getta nuova luce sul possibile percorso evolutivo seguito dalle biomolecole.
Finanziamenti e riferimenti dello studio
Lo studio è stato finanziato dal Programma R&D di Tecnologie Chiave Nazionali della Cina, dalla Fondazione Nazionale di Scienze Naturali della Cina e dal Progetto 111.
Conclusione
In sintesi, la ricerca ha dimostrato che una sostanza derivata dall’interazione di ammoniaca e metano in forma di plasma potrebbe aver catalizzato la formazione delle prime biomolecole sulla Terra, utilizzando la luce solare. Questa scoperta suggerisce un possibile percorso evolutivo delle biomolecole e getta nuova luce sulle condizioni chimiche dell’atmosfera terrestre primordiale.