UNITÀ 10 - Dai primi organismi all’uomo

Quali condizioni ambientali favorirono 3,5 miliardi di anni fa la nascita dei primi organismi?

Dopo la sua formazione, la Terra era un globo incandescente costituito da un miscuglio di elementi fusi ad altissime temperature e continuamente bombardato da una pioggia di meteoriti. Circa 4500 milioni di anni (Ma) fa cominciò a formarsi intorno alla Terra un’atmosfera primitiva. Questa doveva essere costituita da una miscela di gas molto diversa da quella attuale, con una gran quantità di vapore acqueo (H2O), anidride carbonica (CO2), metano (CH4), composti dell’azoto, come l’ammoniaca (NH3), e idrogeno (H2). Di certo non vi era ossigeno libero (O2) ( 1 ).

Quando la temperatura della parte più superficiale della Terra scese al di sotto dei 1000 °C, si formò la prima crosta solida. Un ulteriore raffreddamento fece condensare il vapore acqueo atmosferico che cadde sotto forma di pioggia e formò gli oceani primitivi ( 2 ). Probabilmente nell’atmosfera, a causa dell’energia fornita dalle scariche elettriche dei fulmini e delle radiazioni ultraviolette, i vari gas poterono reagire tra loro dando origine a molecole organiche come gli amminoacidi, gli acidi grassi, le basi azotate. Tali sostanze venivano trascinate negli oceani dalle piogge, dando origine a una specie di brodo caldo chiamato brodo primordiale ( a ). Per milioni di anni le molecole organiche si unirono in vario modo formando composti organici complessi, come le proteine, i lipidi, gli zuccheri, gli acidi nucleici ( b ).

Le molecole dei lipidi si unirono dando origine a sottili pellicole che, avvolgendosi su se stesse, imprigionarono altre molecole. Si formarono delle microsfere che cominciarono ad accrescersi e a dividersi in microsfere figlie ( c ). Quando le microsfere ospitarono al loro interno gli acidi nucleici si formò la prima vera cellula capace di riprodursi. Secondo questa ipotesi, la vita si sarebbe quindi sviluppata circa 3500 milioni di anni fa, dopo un lungo processo di evoluzione molecolare che ha trasformato la materia inorganica in materia organica e ha portato alla comparsa delle cellule primordiali. In base a studi recenti sui geni degli unicellulari più semplici, gli scienziati hanno individuato le caratteristiche che doveva possedere l’organismo progenitore di tutti i viventi. Tale organismo, ancora sconosciuto, è stato chiamato L.U.C.A., dall’inglese Last Unknown Common Ancestor.

Osserva il grafico che rappresenta l’evoluzione di alcuni gas atmosferici nel tempo.

Poiché l’atmosfera primitiva era molto diversa da quella attuale, ricca di anidride carbonica e priva di ossigeno, i primi organismi dovevano essere molto simili ai batteri attuali, unicellulari procarioti, cioè privi di nucleo, ed eterotrofi, cioè non fotosintetici. Probabilmente essi utilizzavano come fonte di energia le sostanze organiche del brodo primordiale. Quando il nutrimento nell’acqua cominciò a scarseggiare, si svilupparono degli unicellulari che potevano utilizzare la luce del Sole per fare la fotosintesi, i cianobatteri, conosciuti anche come alghe azzurre, primi organismi autotrofi ( 3 ). I cianobatteri cambiarono radicalmente l’atmosfera terrestre immettendovi grandi quantità di ossigeno e aprendo la via a molte possibilità di vita. La presenza di ossigeno nell’atmosfera fu la causa di una importante tappa evolutiva: la comparsa di batteri capaci di respirare, cioè di utilizzare l’ossigeno per bruciare le sostanze organiche e procurarsi energia. Secondo le più recenti ipotesi, circa un miliardo di anni fa tali batteri furono inglobati nella cellula di altri procarioti e stabilirono con essi un rapporto di simbiosi. Il vantaggio di avere all’interno della cellula dei veri e propri produttori di energia fu grande: i nuovi organismi diedero origine ai primi eucarioti, unicellulari dotati di organelli nel citoplasma e di nucleo capace di dividersi per mitosi ( 4 ).