Enzimi di 3,2 miliardi di anni fa riportati in vita: così gli scienziati indagano le origini della vita sulla Terra
Un gruppo di ricercatori ha ricostruito in laboratorio enzimi antichissimi legati alla fissazione dell’azoto, riaprendo una finestra su un passato che sembrava impossibile da esplorare. Parliamo di proteine che risalgono a oltre 3,2 miliardi di anni fa, epoca in cui la Terra era un posto radicalmente diverso da quello che conosciamo. La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature Communications, non riguarda solo la storia del nostro pianeta: potrebbe avere implicazioni enormi anche per la ricerca di vita extraterrestre e per le sfide agricole del futuro.
Il punto di partenza è semplice, almeno a parole. L’azoto è fondamentale per ogni forma di vita conosciuta. Sta ovunque, nell’atmosfera, nel terreno, eppure gli organismi viventi non possono utilizzarlo direttamente nella sua forma gassosa. A fare da ponte ci pensano degli enzimi chiamati nitrogenasi, che trasformano l’azoto in una forma biologicamente accessibile. Quello che il team della Utah State University, guidato dal biochimico Lance Seefeldt, ha fatto insieme ai collaboratori del progetto MUSE (finanziato dalla NASA e basato alla University of Wisconsin Madison) è stato andare a ritroso nel tempo. Partendo dalle nitrogenasi moderne, grazie alla biologia sintetica, hanno ricostruito le possibili versioni ancestrali di questi enzimi. In pratica, li hanno “resuscitati”.
Derek Harris, ricercatore senior della Utah State University, ha spiegato che il lavoro del suo gruppo si è concentrato nel caratterizzare una libreria di geni ancestrali ricostruiti sinteticamente. In condizioni controllate di laboratorio, sono state misurate le firme isotopiche dell’azoto nella biomassa cellulare dei ceppi ingegnerizzati. Un lavoro certosino, che ha permesso di capire come queste nitrogenasi ancestrali funzionassero miliardi di anni fa, ben prima che l’ossigeno dominasse l’atmosfera terrestre.
Dalla Terra antica a Marte: le applicazioni pratiche della scoperta
Fino a oggi, per studiare la vita primordiale gli scienziati si sono affidati quasi esclusivamente a rocce e fossili antichi. Il problema? Si dava per scontato che gli enzimi del passato producessero le stesse firme isotopiche di quelli attuali. Questa ricerca dimostra che non è necessariamente così, e apre la strada a un modo completamente nuovo di leggere la storia biologica della Terra.
Ma le ricadute vanno ben oltre la paleobiologia. Seefeldt, che studia le nitrogenasi da oltre trent’anni, sottolinea come una comprensione più profonda di questi enzimi possa aiutare ad affrontare le sfide agricole legate al cambiamento climatico. Zone colpite da siccità, difficoltà di accesso ai fertilizzanti commerciali, rischio carestia: sono tutti fronti su cui una migliore conoscenza della fissazione dell’azoto potrebbe fare la differenza.
E poi c’è lo spazio. Seefeldt ha partecipato ad altri progetti NASA e ritiene che questo lavoro contribuisca concretamente agli sforzi per capire come coltivare cibo su Marte e nello spazio profondo. Betül Kaçar, professoressa di batteriologia alla UW Madison e autrice corrispondente dello studio, ha riassunto bene il senso di tutto: la ricerca della vita inizia qui, a casa nostra. E la nostra casa ha quattro miliardi di anni. Per capire la vita che potrebbe esistere altrove, bisogna prima fare i conti con quella che ci ha preceduto. Un concetto apparentemente banale, ma che questa ricerca rende finalmente tangibile.
