Peptidi stabili nelle nubi di Venere: cosa rivela lo studio del MIT

L’acido solforico concentrato non è necessariamente un ambiente incompatibile con ogni struttura peptidica. Lo studio del MIT, pubblicato nei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha osservato che alcuni peptidi corti restano integri per settimane e assumono ripiegamenti tridimensionali definiti, simili a omega loop, in un solvente che riproduce le goccioline delle nubi di Venere: circa il 98% di acido solforico. 6

È un risultato importante per l’astrobiologia, ma va letto con precisione: non dimostra che su Venere ci sia vita. Indica piuttosto che le nubi del pianeta potrebbero non essere chimicamente del tutto sterili per molecole organiche complesse.

Perché alcuni legami peptidici possono resistere

I ricercatori hanno studiato i peptidi con spettroscopia NMR in soluzione ad alto campo, una tecnica che permette di seguire sia l’integrità chimica delle molecole sia la loro forma nello spazio. Hanno rilevato non soltanto la persistenza dei peptidi, ma anche conformazioni tridimensionali riproducibili, anziché semplici catene disordinate o frammenti transitori. 6

Una possibile spiegazione riguarda l’acqua. La rottura acido-catalizzata di un legame peptidico è un’idrolisi: richiede acqua come reagente nucleofilo. In una miscela al 98% di acido solforico l’acqua è molto scarsa; quindi, il fatto che l’acido protoni un legame non implica automaticamente che quel legame venga tagliato con efficienza.

Questa è un’interpretazione chimica del risultato, non una regola valida per tutti i peptidi. Esperimenti precedenti su 20 omodipeptidi avevano infatti mostrato che la maggior parte subiva solvolisi entro alcune settimane in condizioni di acido solforico rilevanti per Venere. Esistono però eccezioni più resistenti. 3

Il significato degli omega loop

Un omega loop è un motivo compatto e non regolare nella struttura di proteine e peptidi. Il punto non è soltanto che una molecola «sopravviva»: per svolgere una funzione biologica o prebiotica, una catena molecolare deve spesso mantenere una forma specifica e relativamente stabile.

Le misure NMR sono coerenti con l’idea che le molecole di acido solforico si organizzino attorno ai peptidi e contribuiscano a stabilizzarne il ripiegamento. In altre parole, il solvente estremo potrebbe agire come una sorta di impalcatura molecolare, invece di limitarsi a distruggere la molecola. 6

L’osservazione è notevole perché ribalta l’intuizione maturata in un ambiente terrestre dominato dall’acqua. Non definisce però ancora un meccanismo microscopico completo, né permette di prevedere il comportamento di ogni sequenza peptidica. 6

Un tassello dopo basi del DNA, lipidi e amminoacidi

Il lavoro si inserisce in una linea di ricerca del MIT avviata nel 2020, basata su analisi NMR in acido solforico quasi puro. Studi precedenti avevano indicato che alcuni componenti fondamentali della chimica biologica — basi degli acidi nucleici, lipidi e amminoacidi — possono persistere in queste condizioni. 6

In particolare, adenina, citosina, guanina, timina, uracile, purina, pirimidina e basi correlate sono risultate stabili per oltre un anno in acido solforico concentrato a temperatura ambiente. 2

Il passo in avanti, quindi, non è semplicemente che gli «ingredienti» della chimica della vita resistano. È che brevi polimeri di amminoacidi possano conservare un’architettura tridimensionale: un requisito ulteriore per qualsiasi funzione molecolare complessa. 6

Cosa cambia per Venere e per la ricerca di mondi abitabili

Le implicazioni principali sono quattro:

• Nubi di Venere: il risultato rende meno sostenibile l’idea che le nubi di acido solforico siano inevitabilmente sterili dal punto di vista chimico. È compatibile con la possibilità di una chimica organica complessa e, in linea di principio, di sistemi biologici non basati sull’acqua nella fascia di nubi relativamente temperata. Non mostra però metabolismo, replicazione, evoluzione o organismi viventi. 6
• Acido nucleico peptidico (PNA): il PNA è un prossimo bersaglio naturale perché combina basi degli acidi nucleici con uno scheletro simile a quello peptidico. I primi test indicano una degradazione parziale e dipendente dalla sequenza: dallo 0,4% al 28,6% per esameri di PNA dopo 14 giorni in acido solforico al 98% e a circa 25 °C. Al di sopra di 80 °C si osserva invece solvolisi completa. 1
• Missioni Morning Star: i dati rafforzano la motivazione per analizzare la composizione delle goccioline nuvolose venusiane e cercare molecole organiche o disequilibri chimici. Si tratta di una priorità di ricerca suggerita dai risultati, non della previsione che una missione troverà vita. 6
• Esopianeti: la ricerca dell’abitabilità non dovrebbe limitarsi ai pianeti simili alla Terra con acqua liquida in superficie. Mondi con nubi acide e pianeti di tipo venusiano meritano attenzione più ampia, pur restando enorme la distanza tra la stabilità di una molecola e un ambiente realmente abitabile. 6

In sintesi, Venere non è diventata improvvisamente un pianeta vivibile. Ma il nuovo studio restringe una delle obiezioni più forti: l’acido solforico concentrato, da solo, non basta a escludere tutta la chimica organica strutturata.