origine della vita
GENERAZIONE SPONTANEA
E
ABIOGENESI
La storia
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Aristotele, (384-322 a.C.). generazione spontanea
da energia vitale,indistruttibile, presente nei viventi
si rigenerava spontaneamente in nuovi esseri viventi
Francesco Redi (1668),provò che non nascevano larve
sopra la carne, se questa era sigillata in recipiente in
modo che gli insetti non potessero depositare le uova
Un secolo dopo, Lazzaro Spallanzani, dimostrò che
liquidi isolati e bolliti rimanevano sterili.
Ma si continuò a credere che vermi e insetti potessero
nascere spontaneamente da materia organica in
decomposizione
Louis Pasteur, nel1862, ripeté gli esperimenti di
Spallanzani, ma con accorgimenti tecnici che li resero
inconfutabili
Oparin e Haldane:
brodo primordiale
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dalla metà degli anni ‘20 la ricerca in
questo campo diventa una vera e propria
scienza
1924 viene pubblicato “L’origine della vita” di
Alexander. I. Oparin atmosfera primordiale
senza ossigeno libero come oggi, bensì una
miscela di gas che con scariche elettriche e r.
U.V. formano molecole organiche che in soluzione negli oceani danno il brodo primordiale
nell’atmosfera erano contenuti H2O, HCN, CO2,
H2S, N2 in presenza di H2 si formano CH4,
NH3
La conferma di Miller
reagiscono
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
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i limiti: dal "brodo primordiale" non è possibile ottenere catene
di acidi grassi lunghe; le reazioni di condensazione sono
sfavorite in acqua;
le molecole complesse sono in grado di aggregarsi in presenza di
catalizzatori come fanghi ed argille. “
acidi grassi e lipidi possono aver formato uno strato sulla pirite
(roccia eruttiva), formando la "pizza primordiale“
ciò avrebbe facilitato le reazioni di condensazione e quindi la
formazione di polimeri implicati nel metabolismo e di molecole in
grado di autoriprodursi,
prove: tali molecole abbondanti presso le bocche vulcaniche nella
profondità degli oceani, (archeobatteri che utilizzano come
nutrimento la pirite FeS2).
Microsfere
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gli strati di fosfolipidi e proteine
possono avere formato delle
microsfere
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all’interno avrebbero potuto
concentrarsi i polipeptidi, gli
enzimi e molecole autoreplicanti,
RNA WORLD
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i ribozimi; corte catene di RNA,
formatesi spontaneamente in
grado di autoriprodursi (RNA
World,)
prove: i ribonucleotidi) hanno
funzioni importanti come: ATP
(accumulo dell’energia) coenzimi
(NADH FADH , NADPH ,
Coenzima A) mRNA e tRNA
(assemblaggio dei polipeptidi)
attività enzimatica, ribosomi, la
duplicazione del DNA dipende
dalla presenza di iniziatori a RNA.
quando è nata la vita?
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Archeobatteri 3, 8 miliardi di anni fa
stromatoliti fossili 3.55 miliardi di
anni,
fossilizzazione di grandi colonie di
cianobatteri e si formano per
sovrapposizione di "tappeti" di cellule.
associate a fossili di cellule
somiglianti ai cianobatteri attuali
Presenza di carbonio-12, indizio di
attività biologica
età della terra 4,6 miliardi: poco
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
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diversi dagli altri batteri (Eubatteri)
hanno una parete cellulare chimicamente diversa priva di
peptidoglicani,
possono sopportare la disidratazione, tanto da vivere in acque
sature di sale (Halobacterium);
sono stati trovati sui fondali oceanici vicino a bocche eruttive a
temperature di 120° ed oltre e a pressioni elevatissime che
impediscono l'ebollizione dell'acqua;
le loro membrane cellulari non sono costituite da catene di
fosfolipidi;
il pigmento fotosintetico è simile a una molecola eucariota.
AR C H I BATT E R I
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
Comparsa dell’ossigeno
• L’ossigeno comparve solo grazie all'attività
fotosintetica del primi organismi fotoautotrofi.
• Conseguenza: reazioni di ossidazione più efficaci,
• formazione di uno strato di ozono (O3)
3 O2 = 2 O3 ( con raggi U.V. Si forma Ozonosfera )
fonti energetiche stabili e
fonti di carbonio
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organismi eterotrofi attuali ottengono C e
energia dagli alimenti, necessitano di
ossigeno o, solfati, nitrati o ioni ferro
(batteri anaerobi)
chemioautotrofi si procurano l’energia da
composti inorganici, come idrogeno o
acido solfidrico e il C dalla CO2 ( liberano O2)
i fotoautotrofi ricavano energia dalla luce e
il C dalla CO2 ( liberano O2)
i fotoeterotrofi ricavano energia dalla luce
e il C dalle molecole organiche
EUCARIOTI
: evoluzione
dai procarioti agli eucarioti:
ipotesi endosimbionte
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mitocondri e cloroplasti
derivano evolutivamente da
procarioti che vivevano in
simbiosi all’interno della
cellula più grande
2-1,5 miliardi di anni fa
colonizzarono le cellule
eucariotiche primordiali,
prive della capacità di
metabolizzare l’ossigeno
i mitocondri dai proteobatteri
(batteri aerobi) e i
cloroplasti dai cianobatteri
La membrana interna:
batterica mentre la membrana
esterna: prodotta 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
verso i pluricellulari
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il metabolismo aerobico sviluppa
maggiori quantita' di energia rispetto a
quello anaerobico;
passaggio evolutivo da cellule primitive
ad organismi piu' evoluti, pluricellulari
ipotesi:
1. alcuni protisti si siano raggruppati
a formare delle colonie e poi degli
organismi autonomi
2. una singola cellula di un protista
sviluppa molti nuclei (fenomeno
abbastanza frequente in questo
gruppo) che possono in seguito
formare cellule diverse e, quindi,
tessuti, organi,