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La calda origine della vita

L'esplosione di una stella ripresa dal telescopio spaziale Hubble nel marzo 1997.
L'esplosione di una stella ripresa dal telescopio spaziale Hubble nel marzo 1997. Credit: NASA

Il DNA è sinonimo di vita, ma dove è nato? Per cercare di rispondere a questa domanda è necessario quantomeno provare a ricreare le condizioni in grado di formare i precursori molecolari del DNA, anelli di carbonio con atomi di azoto incorporati, componenti chiave delle basi azotate (cinque, che compongono i nucleotidi del DNA, acido deossiribonucleico, e dell'RNA, acido ribonucleico).

Così, i ricecatori dell'U.S. Department of Energy del Lawrence Berkeley National Lab (Berkeley Lab) e dell'Università delle Hawaii, a Manoa, hanno dimostrato che nell'Universo ci sono alcuni punti caldi, come l'ambiente vicino alle stelle, che potrebbero essere ideali.

Nel documento, pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal, il team descrive l'esperimento con cui sono state ricreate le condizioni favorevoli intorno a stelle morenti ricche di carbonio.

GAS PHASE SYNTHESIS OF (ISO)QUINOLINE AND ITS ROLE IN THE FORMATION OF NUCLEOBASES IN THE INTERSTELLAR MEDIUM [abstract]

Nitrogen-substituted polycyclic aromatic hydrocarbons (NPAHs) have been proposed to play a key role in the astrochemical evolution of the interstellar medium, yet the formation mechanisms of even their simplest prototypes—quinoline and isoquinoline—remain elusive. Here, we reveal a novel concept that under high temperature conditions representing circumstellar envelopes of carbon stars, (iso)quinoline can be synthesized via the reaction of pyridyl radicals with two acetylene molecules. The facile gas phase formation of (iso)quinoline in circumstellar envelopes defines a hitherto elusive reaction class synthesizing aromatic structures with embedded nitrogen atoms that are essential building blocks in contemporary biological-structural motifs. Once ejected from circumstellar shells and incorporated into icy interstellar grains in cold molecular clouds, these NPAHs can be functionalized by photo processing forming nucleobase-type structures as sampled in the Murchison meteorite.

"Questa è la prima volta che qualcuno ha esaminato una reazione così calda", ha detto Ahmed Musahid del Berkeley Lab.
"Non è facile per gli atomi di carbonio formare anelli che contengono azoto", ha aggiunto, "ma questo nuovo lavoro dimostra la possibilità di una reazione nella fase in cui il gas è più caldo", definita "barbecue cosmico" dallo stesso Ahmed.

Per decenni gli astronomi hanno scrutato lo spazio alla ricerca di queste strutture di carbonio contenenti azoto, chiamate chinolina, focalizzandosi sul mezzo interstellare, ha spiegato Ahmed.

Per ricreare le condizioni nei pressi di una stella, invece, la squadra ha utilizzato utilizzato l’Advanced Light Source (ALS), un impianto del Department of Energy che si trova al Berkeley Lab. L'ALS è una delle fonti di luce a raggi X e ultravioletti più brillanti al mondo e prima sorgente di luce di sincrotrone "di terza generazione" (http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Light_Source). Sfruttando un dispositivo chiamato "hot nozzle" (ugello caldo), Ahmed e colleghi hanno simulato la pressione e la temperatura di ambienti intorno a stelle ricche di carbonio. In questa bocchetta, hanno iniettato un gas composto da una molecola di carbonio contenente azoto e due molecole di acetilene. Quindi, utilizzado la radiazione di sincrotrone dell'ALS, la squadra ha sondato il gas caldo per vedere quali molecole si erano formate scoprendo che, a 700 Kelvin (circa 430 gradi Celsius), il gas iniziale si era trasformato in molecole ad anello contenti azoto e isochinolina, il passo successivo in termini di complessità.

"C'è un limite di energia perché questa reazione abbia luogo, che può essere superato solo attorno alle stelle", ha detto Ahmed. "Ciò suggerisce che ora sappiamo dove cercare queste molecole".

"Una volta espulse nelle nubi molecolari fredde", ha spiegato Ralf Kaiser, professore di chimica presso l’Università delle Hawaii, "queste molecole possono condensarsi su nanoparticelle interstellari fredde, dove possono essere elaborate. Quindi questi processi potrebbero portare a molecole biorilevanti più complesse, quali le basi azotate di cruciale importanza nella formazione del DNA e del RNA".

Riferimenti:
- http://phys.org/news/2015-05-hot-life-chemical-bonds-eventually.html

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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