origine della vita

GENERAZIONE SPONTANEA

E

ABIOGENESI

GENERAZIONE SPONTANEA

E

ABIOGENESI

La storia Aristotele, (384-322 a.C.). generazione spontanea Aristotele, (384-322 a.C.). generazione spontanea

da energia vitale,indistruttibile, presente nei viventida energia vitale,indistruttibile, presente nei viventisi rigenerava spontaneamente in nuovi esseri viventisi rigenerava spontaneamente in nuovi esseri viventi

Francesco Francesco RediRedi (1668), (1668),provò cheprovò che non nascevano larve sopra la non nascevano larve sopra la carne, se questa era sigillata in recipiente in modo che gli carne, se questa era sigillata in recipiente in modo che gli insetti non potessero depositare le uovainsetti non potessero depositare le uova

Un secolo dopo, Un secolo dopo, Lazzaro SpallanzaniLazzaro Spallanzani, dimostrò che liquidi , dimostrò che liquidi isolati e bolliti rimanevano sterili. isolati e bolliti rimanevano sterili. Ma si continuò a credere che vermi e insetti potessero nascere Ma si continuò a credere che vermi e insetti potessero nascere spontaneamente da materia organica in decomposizione spontaneamente da materia organica in decomposizione

Louis PasteurLouis Pasteur, nel1862, ripeté gli esperimenti di Spallanzani, , nel1862, ripeté gli esperimenti di Spallanzani, ma con accorgimenti tecnici che li resero inconfutabili ma con accorgimenti tecnici che li resero inconfutabili

Oparin e Haldane: brodo primordiale

dalla metà degli anni ‘20 la ricerca in dalla metà degli anni ‘20 la ricerca in questo campo diventa una vera e propria questo campo diventa una vera e propria scienzascienza

1924 viene pubblicato “L’origine della vita” di 1924 viene pubblicato “L’origine della vita” di Alexander. I. Alexander. I. OparinOparin atmosfera primordiale atmosfera primordiale senzasenza ossigeno libero come oggi, bensì una ossigeno libero come oggi, bensì una miscela di gas miscela di gas che con scariche elettriche e r. che con scariche elettriche e r. U.V. formano molecole organiche che in solu-U.V. formano molecole organiche che in solu-zione negli oceani danno ilzione negli oceani danno il brodo primordialebrodo primordiale

nell’atmosfera erano contenuti Hnell’atmosfera erano contenuti H22O, HCNO, HCN, , COCO2, 2, HH22SS, , NN22 in presenza di in presenza di HH22 si si formano formano CHCH44,, NHNH3 3

La conferma di Millerreagiscono tra loro sotto grazie a UV, calore da attività vulcanica e fulmini prove: Stanley Miller agli inizi degli anni Cinquanta conferma l’ipotesi di Oparin e dimostra la sintesi degli amminoacidi

la pizza primordiale i limiti: dali limiti: dal " "brodo primordialebrodo primordiale" non è possibile ottenere catene di " non è possibile ottenere catene di

acidi grassi lunghe; le reazioni di acidi grassi lunghe; le reazioni di condensazionecondensazione sono sfavorite in sono sfavorite in acquaacqua; ;

lele molecole complesse molecole complesse sono sono in grado di aggregarsi in grado di aggregarsi in pin presenza di resenza di catalizzatori come fanghi ed argille.catalizzatori come fanghi ed argille. ““

acidi grassi e lipidiacidi grassi e lipidi possono aver possono aver formato uno strato sullaformato uno strato sulla pirite pirite (roccia eruttiva)(roccia eruttiva), formando la ", formando la "pizza primordialepizza primordiale““

ciò avrebbe facilitato le reazioni di ciò avrebbe facilitato le reazioni di condensazionecondensazione e quindi la e quindi la formazione di formazione di polimeripolimeri implicati nel metabolismo e di implicati nel metabolismo e di molecolemolecole in in grado di autoriprodursi grado di autoriprodursi, ,

prove: prove: tali tali molecole abbondanti presso le bocche vulcaniche nella molecole abbondanti presso le bocche vulcaniche nella profondità degli oceani, profondità degli oceani, ((aarcheobatterircheobatteri che che utilizzano come utilizzano come nutrimento la pirite FeSnutrimento la pirite FeS22).).

Microsfere

gli strati di fosfolipidi e proteine gli strati di fosfolipidi e proteine possono avere formato dellepossono avere formato delle microsferemicrosfere

all’all’interno avrebbero potuto interno avrebbero potuto concentrarsi i polipeptidi, concentrarsi i polipeptidi, gli gli enzimi e enzimi e molecole molecole autoreplicantiautoreplicanti, ,

RNA WORLD i i ribozimiribozimi; corte catene di ; corte catene di RNARNA, ,

formatesi spontaneamenteformatesi spontaneamente in grado in grado di autoriprodursidi autoriprodursi ( (RNA WorldRNA World,),)

  proveprove: : i i ribonucleotidiribonucleotidi) ) hannohanno funzioni funzioni importanti come:importanti come: ATPATP ((accumulo dell’energiaaccumulo dell’energia)) coenzimi coenzimi ((NADH NADH  FADH , NADPH , Coenzima A FADH , NADPH , Coenzima A)) mRNA e tRNA mRNA e tRNA ((assemblaggio dei assemblaggio dei polipeptidipolipeptidi)) attività enzimatica attività enzimatica, , ribosomiribosomi, , lla a duplicazione delduplicazione del DNA DNA dipende dalla presenza di iniziatori dipende dalla presenza di iniziatori aa RNA.RNA.

quando è nata la vita? ArchArcheoeobatteribatteri 3, 8 miliardi di anni fa 3, 8 miliardi di anni fa

stromatolitistromatoliti fossili 3.55 miliardi di fossili 3.55 miliardi di anni, anni, 

fossilizzazione di grandi colonie di fossilizzazione di grandi colonie di cianobatteri e si formano per cianobatteri e si formano per sovrapposizione di "tappeti" di sovrapposizione di "tappeti" di cellule. associate a fossili di cellule cellule. associate a fossili di cellule somiglianti ai cianobatteri attualisomiglianti ai cianobatteri attuali

Presenza di Presenza di carbonio-12carbonio-12, indizio di , indizio di attività biologicaattività biologica

età della terra 4,6 miliardi: poco età della terra 4,6 miliardi: poco tempo a disposizione tempo a disposizione

i primi organismi si sarebbero formati nello spazio e poi giunti nel nostro pianeta?

prove: su molti corpi celesti sono stati trovati composti organici;. aminoacidi, acidi grassi, basi azotate sono anche presenti nella polvere cosmica che arriva sulla terra

Forme simili a Batteri presenti sulla meteorite di Nakhla (foto NASA)

EVOLUZIONE DALL’ORIGINE

Archeobatteri

diversi dagli altri batteri (Eubatteri)diversi dagli altri batteri (Eubatteri) hanno una parete cellulare chimicamente diversa priva di hanno una parete cellulare chimicamente diversa priva di

peptidoglicani, peptidoglicani, possono sopportare la disidratazione, tanto da vivere in possono sopportare la disidratazione, tanto da vivere in

acque sature di saleacque sature di sale (Halobacterium) (Halobacterium);; sono stati trovati sui fondali oceanici vicino a bocche sono stati trovati sui fondali oceanici vicino a bocche

eruttive a temperature di 120° ed oltre e a pressioni eruttive a temperature di 120° ed oltre e a pressioni elevatissime che impediscono l'ebollizione dell'acqua;elevatissime che impediscono l'ebollizione dell'acqua;

le loro membrane cellulari le loro membrane cellulari non sono cnon sono costituite da catene di ostituite da catene di fosfolipidi; fosfolipidi;

il pigmento fotosintetico è simile a una molecola eucariotail pigmento fotosintetico è simile a una molecola eucariota..

Thiobacillus ferrooxidans è un archeobatterio che utilizza il ferro come fonte di energia

 Methanococcus jannischii: produttore di metano; vive fra i 50 e gli 80 gradi centigradi, in un mezzo contenente H2 e CO2

A R C H I B A T T E R I

Comparsa dell’ossigeno

• L’ossigenoL’ossigeno comparve solo grazie all'attività comparve solo grazie all'attività fotosintetica del primi organismi fotoautotrofi.fotosintetica del primi organismi fotoautotrofi.

• Conseguenza: reazioni di ossidazione più Conseguenza: reazioni di ossidazione più efficaci, efficaci,

• formazione di uno strato di ozono (Oformazione di uno strato di ozono (O33))

3 O3 O2 = 2 = 2 O2 O3 3 ( con raggi U.V. Si forma Ozonosfera ) ( con raggi U.V. Si forma Ozonosfera )

fonti energetiche stabili e fonti di carbonio

organismi  eterotrofi attualiorganismi  eterotrofi attuali ottengono ottengono C e C e energia energia dagli alimentidagli alimenti, necessitano di , necessitano di

ossigeno o, solfati, nitrati o ioni ferroossigeno o, solfati, nitrati o ioni ferro (batteri (batteri anaerobi)anaerobi)

chemiochemioautoautotrofi trofi si procurano si procurano l’energia da l’energia da composticomposti inorganici, come idrogeno o inorganici, come idrogeno o acido solfidrico e il C dalla COacido solfidrico e il C dalla CO2 2 ( liberano O( liberano O22))

ii fotoautotrofi fotoautotrofi ricavano ricavano energia dalla luceenergia dalla luce e il e il C dalla COC dalla CO2 2 ( liberano O( liberano O22))

i fotoeterotrofii fotoeterotrofi ricavano ricavano energia dalla luceenergia dalla luce e il e il C dalle molecole organicheC dalle molecole organiche

EUCARIOTI : evoluzione

mitocondri e cloroplasti mitocondri e cloroplasti derivanoderivano evolutivamenteevolutivamente da da procariotiprocarioti che che vivevano in vivevano in simbiosisimbiosi all’interno all’interno della cellula più grande della cellula più grande

2-1,5 miliardi di anni fa 2-1,5 miliardi di anni fa colonizzarono le cellule colonizzarono le cellule eucariotiche primordiali, eucariotiche primordiali, prive della capacità di prive della capacità di metabolizmetabolizzzare l’ossigenoare l’ossigeno

i mitocondri dai proteobatteri i mitocondri dai proteobatteri ((batteri aerobibatteri aerobi)) e i cloroplasti e i cloroplasti dai cianobatteridai cianobatteri

  La membrana internaLa membrana interna: : batteribattericaca mentre la membrana esternamentre la membrana esterna: : pprodotta dalla cellula ospiterodotta dalla cellula ospite

Dati a favore dell’ipotesi: 

1. la dimensione di entrambi è simile a quella di un batterio

2. contengono un loro DNA (anche se non sono autosufficienti)

3. possono dividersi formando copie simili a se stessi

dai procarioti agli eucarioti: ipotesi endosimbionte

verso i pluricellulari

il metabolismo aerobico sviluppa il metabolismo aerobico sviluppa maggiori quantita' di energia rispetto a maggiori quantita' di energia rispetto a quello anaerobico;quello anaerobico;

passaggio evolutivo da cellule primitive passaggio evolutivo da cellule primitive ad organismi piu' evoluti, pluricellulariad organismi piu' evoluti, pluricellulari

ipotesi: ipotesi:

1. 1. alcuni protisti si siano raggruppati alcuni protisti si siano raggruppati a formare a formare delle colonie e poi deglidelle colonie e poi degli organismi autonomiorganismi autonomi

2. 2. una singola cellula di un protista una singola cellula di un protista sviluppa molti nuclei (fenomeno sviluppa molti nuclei (fenomeno abbastanza frequente in questo abbastanza frequente in questo gruppo) gruppo) che possono in seguito che possono in seguito formare formare cellule diverse e, quindi, cellule diverse e, quindi, tessuti, organi, tessuti, organi,