Scoperti nuovi batteri che vivono a base di arsenico, rivoluzione nell'esobiologia

Delle meticolose ricerche svolte dalla Nasa hanno cambiato il nostro modo di intendere la vita, sia sulla Terra che non, demolendo le nostre complesse nozioni di biologia ed esobiologia.

I ricercatori, che hanno eseguito i loro accurati studi sulle sponde del Mono Lake, hanno scoperto il primo micro-organismo sulla Terra capace di crescere rigoglioso e riprodursi usando la sostanza chimica tossica nota come arsenico. Il micro-organismo possiede delle cellule in grado di sopravvivere sostituendo il fosforo con l'arsenico, per l'appunto.

«La definizione di vita si è appena allargata - asserisce Ed Weiler, uno dei ricercatori - e, invece di inseguire il nostro desiderio di trovare la vita nel Sistema Solare, dovremmo supporre che non conosciamo cosa la vita sia in realtà».

Questa atipica e peculiare scoperta demolisce dunque il precedente modo di intendere la vita, che si basava sostanzialmente sull'acronimo mnemonico CHONPS. Questa sigla comprende tutti gli elementi che erano necessari per la vita, ossia il carbonio, l'idrogeno, l'ossigeno, l'azoto, il fosforo e lo zolfo. Prima di questa ricerca, essi erano difatti creduti essere i mattoncini imprescindibili che costituivano la base della vita. Il fosforo è l'elemento apparentemente più inutile, ma in realtà costituisce la spina dorsale chimica del DNA e dell'RNA.

Il fosforo è anche uno dei componenti precipui delle molecole note come adenosina trifosfato (ATP), un ribonucloide presente in tutte le cellule. Esso viene prodotto dalla respirazione cellulare sotto forma di 36 molecole. L'ATP è una molecola che trasporta l'energia nella cellula. Il fosforo, inoltre, compone i fosfolipidi, che occupano il 70% della membrana cellulare e sono dotati di una testa idrofila e una parte posteriore idrofoba. L'arsenico, che è chimicamente simile al fosforo, è velenoso per la maggior parte degli esseri viventi sulla Terra. Infatti, distrugge le strade metaboliche poiché si comporta in modo affino al fosfato.

«Sapevamo che alcuni microbi possono respirare l'arsenico, ma quello che abbiamo scoperto è un microbo che svolge una funzione nuova - si costruisce parti da solo ricavandole dall'arsenico» ci illustra Felisa Wolfe Simon, del centro di ricerche astrobiologico della Nasa. «Se qualcosa qui sulla Terra può fare qualcosa di inaspettato, cos'altro può fare la vita?»

Il nuovo microbo, della razza GFAJ-1, è un membro di un gruppo dei batteri, il Gammaproteobacteria. Nei laboratori, i ricercatori hanno cresciuto questi microbi provenienti dal lago seguendo una dieta molto carente di fosforo ma ricca di arsenico. Così hanno potuto constatare che questi crescevano prosperi. Analisi susseguenti hanno indicato che l'arsenico è stato usato per produrre le fondamenta della cellula procariote che comporrà un nuovo batteria.

Rimaneva però un imperscrutabile arcano: l'arsenico, dopo aver fatto crescere i batteri, diventava parte integrante dei macchinari biochimici vitali per l'organismo, come il DNA, le proteine e le membrane cellulari? La risposta, ottenuta grazie a nuovi e minuziosi studi, è sì.

L'équipe ha scelto un'ubicazione come Mono Lake per la sua chimica non molto comune, dovuta al fatto dell'alta salinità, dell'alta alcalinità e della presenza di arsenico. Questi atipici tratti somatici che caratterizzano Mono Lake sono dovuti all'isolamento del lago dall'attigua sorgente di acqua fresca, evento avvenuto oltre 50 anni fa.

I risultati sono destinati a modificare molte branche della scienza, incluso lo studio dell'evoluzione terrestre, la chimica organica, i cicli biogeochimici e addirittura l'attenuamento delle malattie pandemiche.

«L'idea di una biochimica alternativa per la vita è molto comune alla fantascienza» commenta Carl Pilcher, direttore dell'Istituto Astrobiologico al Centro di Ricerche Ames, della Nasa. «Fino ad ora, una forma di vita che usasse l'arsenico come un mattoncino fondamentale era solo teorica, ma ora sappiamo che questa vita esiste nel Mono Lake».