Importanza di una membrana

La formazione di membrane cellulari in grado di separare, concentrare e proteggere le molecole biologiche e di consentire un passaggio selettivo di materiale, è stato un evento fondamentale per la nascita di una protocellula. Dentro questo involucro erano presenti gli ingredienti indispensabili, i  "mattoni della vita" , che si erano formati sulla Terra o erano qui caduti provenienti da altri luoghi.  All'interno di questo volume protetto, si innescarono cicli di reazione autocatalitici che certamente dovevano possedere una fonte energetica stabile, forse quella individuata da De Duve e da altri. Molecole provenienti dall'esterno, come mostra lo schema, attraversata la membrana, possono essere andate a far parte di primordiali cicli metabolici che consentivano la formazione, per esempio, di molecole che a loro volta andavano ad aumentare la superficie della membrana e di polimeri utili come enzimi; l'accrescimento in volume della protocellula, non seguito da un sufficiente aumento della sua superficie, avrebbe potuto creare locali deformazioni tali da consentire la scissione di tale struttura e quindi una primordiale divisione.

Molto probabilmente cicli chimici autocatalitici e molecole in grado di mantenere e trasmettere informazione devono essere stati presenti contemporaneamente e, forse, RNA autoreplicante  avrebbe potuto trovare un ancoraggio proprio a livello di questa primordiale membrana; un mondo costituito da replicanti nudi , ammesso che sia esistito, secondo la maggior parte dei biologi non è un mondo costituito da viventi, in quanto questi richiedono sia informazione che metabolismo ed i virus, al contrario, sono semplici programmi di computer, sprovvisti di macchina.

Secondo alcuni autori, come Freeman Dyson, professore Emerito di fisica presso l’istituto di studi avanzati di  Princeton, nel New Jersey, il metabolismo ha avuto la precedenza. Lo scienziato  ha riproposto recentemente (1998) un suo modello dal curioso nome di Modello giocattolo della teoria di Oparin (1982), in cui applica la teoria dell’endosimbiosi di Lyn Margulis alle prime tappe della vita. Egli ha ipotizzato che il mondo primordiale fosse abitato da strutture capaci di svolgere funzioni metaboliche: in un certo spazio delimitato da una membrana  erano contenuti gli ingredienti di base della vita (aminoacidi, acidi grassi e così via); essi erano liberi di diffondere fuori e dentro la protocellula, al cui interno erano presenti superfici con funzione catalizzante, simili a cristalli di pirite, in grado di far avvenire le reazioni di polimerizzazione che hanno portato alla formazione di macromolecole con funzione enzimatica; ciò avrebbe innescato una serie di reazioni a catena, dando origine ad altre macromolecole utili per i processi vitali. Dyson ha sottoposto il suo modello ad elaborazione matematica, che sembra mostrare  una transizione spontanea dal disordine all’ordine. Una popolazione di queste protocellule, diverse fra loro perché costituite da  polimeri diversi, avrebbe potuto innescare, secondo Dyson, un rudimentale meccanismo di competizione darwiniana:  alcune hanno potuto crescere e riprodursi più velocemente;  protocellule  inizialmente senza geni, dunque, che solo successivamente sarebbero state invase da acidi nucleici autoreplicanti che hanno così trovato un ambiente protetto in cui riprodursi. A questo punto fra i replicanti e le proteine metaboliche sarebbe sorta una simbiosi: i replicanti avevano trovato un ambiente protetto e le proteine molecole in grado di conservare e riprodurre le loro informazioni.

Dyson fa parte di quella numerosa schiera di fisici che sono convinti che il dispiegarsi della vita è stato un evento ineludibile; in Turbare l'universo ha scritto: "... quanto più lo esamino e studio i particolari della sua architettura, tanto più numerose sono le prove che l'universo, in un certo senso, doveva già sapere che saremmo arrivati. Nelle leggi della fisica nucleare vi sono alcuni esempi molto singolari di coincidenze numeriche, che paiono essersi accordate fra loro per rendere l'universo abitabile..."