DIDATTICA PER LE SCUOLE

LE PRIME FORME DI VITA NEI MARI DELL'ARCHEOZOICO

Quando l'amico Nicola mi ha suggerito di scrivere questo articolo, la proposta mi ha da subito entusiasmato, vuoi perchè l'argomento è tra i miei preferiti, vuoi perchè secondo il mio modesto parere è importante conoscere come si è sviluppato l'embrione della vita sul nostro pianeta, anche se devo ammetterlo non è certo un'impresa facile descrivere questo evento in modo semplice e scorrevole, perchè l'inizio della vita è legata a teorie molto complesse.

Il tutto ha inizio 3.8 miliardi di anni fa, dopo la formazione del pianeta Terra, formazione stimata dai geologi intorno ai 4.6 miliardi di anni; la Terra a quei tempi era un'ampia distesa arida di rocce levigate dal vento, con degli immensi oceani. Le terre emerse erano riunite in un unico supercontinente chiamato Rodinia, naturalmente era un mondo senza alcuna forma di vita, perchè l'atmosfera era costituita da gas letali, come ad esempio idrogeno, metano, vapore acqueo ed altri elementi rari.

In quel periodo, cioè nell'era Archeozoica (dal greco Archaios = primitivo, e Zoon = vivente), il nostro pianeta era in continuazione "bombardato" da meteoriti, asteroidi, planetesimi (rocce vaganti), provenienti dallo spazio, che portavano sulla superficie della Terra vari composti di cui erano formati, sotto forma di ghiaccio. Tra questi composti vi era molto metano e ammoniaca, inoltre i molti vulcani attivi a loro volta proiettavano nell'atmosfera molta anidride carbonica, azoto, idrogeno, ed altri gas, per di più violente tempeste con fulmini si abbattevano sulla superficie del nostro pianeta scaricando una grande quantità di acqua sotto forma di pioggia, se si considera che piogge di questa entità continuarono per milioni d'anni, si può arrivare a capire come si sono formati gli immensi oceani presenti. Inoltre altra acqua si liberava dalla fusione e dallo scioglimento dei ghiacci presenti in asteroidi e comete che arrivavano in continuazione dallo spazio.

In questo "brodo primordiale" vi erano molte molecole che interagivano tra loro, producendo altri composti più complessi, formati dalla composizione sempre diversa dei quattro elementi presenti, cioè carbonio, ossigeno (il poco ossigeno presente derivava dal processo di fotolisi del vapore acqueo), azoto e idrogeno. A questo proposito voglio ricordare che queste reazioni sono state riprodotte in laboratorio, dal biochimico americano Stanley Miller negli anni '50 del secolo scorso, dimostrò che mescolando in una provetta i gas che costituivano l'atmosfera primordiale della terra e simulando l'energia dei fulmini con scariche elettriche, ottenne in breve tempo un grandissimo numero di composti organici diversi tra di loro. Tra questi composti vi erano alcuni amminoacidi come l' alanina e la glicina, che sono i "mattoncini" delle proteine. Ad un certo punto tra queste molecole complesse si formò anche una molecola di adenina, il fatto più curioso è che l'adenina insieme alle altre tre basi azotate, timina, guanina e citosina, costituisce l'alfabeto chimico del DNA o acido desossiribonucleico.

Altre molecole presenti in questi oceani primordiali, chiamate anfipatiche si comportarono in un modo particolare, si unirono insieme formando delle lunghe catene che grazie al moto ondoso assumevano una forma sferica chiudendosi su se stesse. Questo avviene perchè le molecole anfipatiche sono costituite da due parti ben distinte, una parte idrofila e un'altra idrofoba. Quando esse si trovano in un ambiente acquoso tendono a unirsi fra di loro le parti idrofobe, mentre quelle idrofile si espongono a contatto con l'acqua creando così un doppio strato, formando una specie di sfera, o più precisamente una "sacca lipidica".

E' stata forse questa l'invenzione fondamentale nella storia della vita sul nostro pianeta, perchè si era così creato un luogo privilegiato per dar modo alle varie molecole racchiuse dentro alle sacche lipidiche di incontrarsi e interagire più facilmente come se fossero state incluse in una provetta di laboratorio.

3,5 Miliardi d'anni fa

Appaiono i Procarioti (Pro=prima, Carion=nucleo). Essi sono microrganismi poco più grandi delle sacche lipidiche descritte pocanzi, presentano un involucro turgido e resistente, l'interno è detto citoplasma e contiene enzimi, RNA e filamenti di DNA. Quest'ultimo è addensato in una zona non definita del citoplasma. Si riproducevano e si riproducon tramite divisione binaria, e si cibavano di materiale organico, in definitiva sono considrati come i primi batteri veri e propri. Il primo gradino verso la complessità della vita era stato superato, infatti si era passati dall'evoluzione chimica a quella organica.

Accanto a questi organismi vi erano anche dei primitivi microrganismi pseudofotosintetizzatori che vivevano nei pressi delle sorgenti idrotermali, chiamati Solfobatteri, essi estraevano il carbonio dall'anidride carbonica disciolta nell'acqua e l'Idrogeno dal solfuro di idrogeno, cioè da quel gas maleodorante che fuoriusciva dal fondale marino sotto forma di bollicine.

Oltre ai Solfobatteri vi erano altri organismi fotosintetizzatori molto importanti, i Cianobatteri, questi ultimi vivevano e vivono tutt'ora nei mari di tutto il mondo, e la loro grande specialità era quella di saper trasformare la luce in energia,"spaccando" le molecole d'acqua, infatti essi si cibavano dell'idrogeno che era presente nell'acqua liberando l'ossigeno rimanente e così anche il secondo gradino verso l'evoluzione della vita fu superato, cioè l'acquisizione della capacità degli organismi di effettuare la fotosintesi.

In seguito questi Cianobatteri si riunirono in specie di colonie che furono chiamate Stromatoliti (tappeti di pietra), e che sono ancora presenti in alcune lagune ipersalate come ad esempio ad Hamelin Pool a Shark Bay in Australia. Grazie ai Cianobatteri l' ossigeno riempì lentamente i mari e l'atmosfera del nostro pianeta (sotto forma di ozono), ed è proprio a questo punto che nei mari preistorici si svilupparono delle cellule capaci di convivere con l'ossigeno divenuto ormai abbondante. Anzi divennero persino capaci ad utilizzarlo per i loro processi vitali (cellula aerobica). Comparveo le cellule Eucariotiche (Eu=ben, Carion=nucleo). Questi protozoi derivano forse da un montaggio di organismi più semplici, probabilmente da un'associazione di una cellula procariota (batterio) e di un'altra capace di metabolizzare l'ossigeno. Molti di questi protozoi sono mobili grazie alla presenza di ciglia e flagelli. Fra questi organismi si svilupparono delle strutture coloniali che si differenziarono in seguito in animali pluricellulari. Con il passaggio ai pluricellulari l'evoluzione assunse un'incredibile accelerazione in organismi sempre più complessi.

Con l'avvento dei primi Poriferi o spugne si passò dal sottoregno dei protozoi ai Metazoi, (divisione dei Parazoi). Questi ultimi sono tra i più arcaici organismi pluricellulari, anche se sono ancora presenti nei nostri mari. Il prossimo passo verso la complessità evolutiva fu quello di dare una geometria al proprio corpo, così come sono riusciti a fare gli Scifozoi o meduse.

Il giacimento paleontologico di Ediacara Hills nell'Australia meridionale, conserva le tracce di antichissimi singolari organismi che ben rappresentano queste prime forme di vita presenti nei mari di questo periodo. Questo giacimento fu scoperto nel 1947 dal geologo australiano R.C.Sprigg. Nei sottili strati di arenaria trovò le impronte di diversi animali fossili, quali protomeduse ed altri organismi a corpo molle, nessuno di questi era dotato di conchiglie (i loro tessuti molli erano solo rinforzati da spicole di carbonato di calcio).La loro eccezionale conservazione era dovuta a condizioni inusuali se non addirittura uniche, infatti le loro impronte o i loro stessi corpi, si fossilizzarono sui bassi fondali, e grazie alla grana finissima del sedimento si conservavano in "toto", anche nei loro più minuscoli dettagli anatomici. Tra gli animali presenti in questo sito paleontologico possiamo citare ad esempio vermi molli del tipo: Spriggina, Dickinsonia, Parvancorina, etc. protomeduse del genere Medusina, Spriggia, etc. e altri animali di difficile locazione sistematica come per esempio lo strano organismo chiamato Tribrachidium, dalla forma circolare dal diametro di 2,5 cm. con tre braccia radiali sul lato superiore del corpo, oppure degli altri strani animali affini ai più moderni Pennatulidi, questi organismi fossili sono stati ascritti ai generi Rangea e Pteridininium.

Con l'avvento della successiva Era Paleozoica, la vita nei mari si sviluppò in maniera esponenziale con vari filoni evolutivi sempre più complessi, caratterizzati da un lato dalla presenza di uno scheletro esterno (granchi, scorpioni, ragni, insetti, etc.) e dall'altro caratterizzati invece da uno scheletro interno (pesci, anfibi, rettili, etc.). Anche le primitive alghe si evolvettero e si differenziarono, sviluppando specie vegetali che per prime colonizzarono le terre emerse, finora prive di qualsiasi forma di vita.