Stromatoliti: le tracce più antiche della vita risalgono a 3,48 miliardi di anni fa

Il 9 novembre scorso, una equipe di scienziati coordinati dal Museo di Scienze Naturali di Londra, in partnership con l’università di Bologna, ha ulteriormente raffinato un dato di cui già disponevamo, diffondendo un nuovo studio che certifica l’origine biologica di alcune fra le più antiche stromatoliti mai individuate, risalenti a 3,48 miliardi di anni fa.

La ricerca sulle origini della vita è uno dei Sacri Graal della scienza che indaga il nostro passato. Dalle prime scoperte paleontologiche di microrganismi nei sedimenti marini, avvenuti nel corso dell’Ottocento, al famoso esperimento di Miller-Urey del 1953 che permise agli scienziati di comprendere come le condizioni geofisiche e atmosferiche della Terra dell’Archeano (dai 4 ai 2,5 Ma di anni fa) abbiano potuto spingere alla formazione delle prime molecole organiche. La comunità scientifica ha cercato da sempre di comprendere quali siano stati i progressi che hanno portato i composti organici a formare le prime forme di vita e quando questi sono comparsi per la prima volta.

Tutti vorrebbero sapere nel dettaglio cosa è successo e dove, ma dopo più di un secolo di indagini approfondite, oggi giorno gli scienziati sono riusciti a rispondere sempre più nel dettaglio solo al quando questo processo ha avuto luogo.

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Questa ricerca mette la parola fine al dibattito che imperversava da alcuni anni sull’evenienza del considerare stromatoliti dall’origine incerta e poco chiara all’interno della riflessione sulla origine della vita. Lo studio conferma l’origine biologica di queste antiche strutture e ci permette di dare uno sguardo all’antico paesaggio di una Terra davvero irriconoscibile e primordiale. Qualche anno fa aveva fatto infatti scandalo lo studio preliminare che aveva ipotizzato l'origine della vita circa 580 milioni di anni prima rispetto a quanto ipotizzato in precedenza, attraverso l'analisi di reperti che secondo alcuni non avevano origine biologica.

Prime testimonianze di vita

Cosa sono però le stromatoliti che hanno permesso agli scienziati di comprendere quando è avvenuto il primo balzo della vita? Simili molto di più a delle rocce che a dei veri esseri viventi, le stromatoliti sono le prime testimonianze geologiche di antichi organismi fotosintetici, simili a cianobatteri, che formavano strutture simili a spugne o a coralli che erano diffuse principalmente lungo la costa e i fondali bassi durante il Precambriano.

All’epoca la vita appena sviluppatesi aveva bisogno di un luogo sicuro dove stabilirsi, in quanto gran parte dell’oceano primordiale era un luogo inospitale e le cellule non si erano ancora adattate per compiere gli spostamenti necessari per rimanere nelle zone ricche di nutrimenti. In breve, i microrganismi rischiavano di venire costantemente trasportati dai flutti o abbandonati in zone povere di luce, calore e cibo.

Le soluzioni a questi problemi furono nel corso dell’evoluzione principalmente tre: l’introduzione della caccia – che permise alle cellule di ricavare energia a scapito di altre forme di vita e che comparve molto più tardi, quando divenne vantaggioso assimilare un’altra cellula rispetto a prodursi il cibo da sé –  l’evoluzione di organismi estremofili, che si adattarono a convivere con le alte temperature delle sorgenti termali sottomarine, e la comparsa degli organismi fotosintetici, a cui si lega la formazione delle stromatoliti.

Simili ad una casa, queste strutture oggi si possono trovare all’interno di antichi depositi marini sedimentari e costituirono le prime comunità ecologiche note del pianeta, in quanto svolgevano un compito assimilabile a quello delle attuali barriere coralline costiere. Diverse specie di organismi monocellulari vivevano infatti sopra la loro superficie e generazione dopo generazione, contrastando l’azione corrosiva delle onde e delle maree, questi antichi organismi ne innalzavano la struttura, attraverso l'accumulo di mucillagine e sedimenti, per mantenersi a pelo con l’acqua e sufficientemente esposte alla luce solare, indispensabile per la loro fotosintesi. Oggi giorno è possibile osservare alcuni esempi di stromatoliti ancora viventi presso le acque costiere australiane, ma non raggiugono mai le dimensioni possenti degli esemplari formatisi agli albori della vita.

Una datazione finora incerta

Fino ai recenti studi effettuati dai ricercatori di Londra e Bologna, le più antiche stromatoliti fossili ritrovate al largo dell’Oceano pacifico e dell’Australia venivano considerate risalenti a 3,2 miliardi di anni fa. Ma attraverso lo studio di reperti difficili da identificare, che secondo alcuni esperti risalivano ad un periodo ancora anteriore, alcuni paleontologi negli anni passati avevano proposto di anticipare la data della comparsa delle più antiche forme di vita sulla Terra.

Quando si parla di miliardi di anni i numeri dopo la virgola indicano in realtà enormi lassi di tempo e dunque sembra normale comprendere perché si sia mantenuto acceso il dibattito all’interno delle aule accademiche. Anche la semplice attribuzione di un 0,5 in più o in meno può portare infatti ad un cambiamento di modello che la scienza deve seguire per comprendere l’evoluzione dell’intera esistenza.

Tramite un approccio che gli stessi autori hanno definito multi analitico, lo studio del Museo di Londra ha risolto però il problema della datazione incerta, andando a usare diversi strumenti di indagine proprio per indicare la data precisa della comparsa delle stromatoliti che avevano prodotto maggiore clamore.

Esaminando fossili provenienti da Pilbara, nell’Australia occidentale, in un'area nota come Formazione del Dresser, gli scienziati infatti hanno sottoposto i reperti a una lunga sessione di analisi dai nomi complessi. Per esempio, ogni reperto è stato sottoposto alla microscopia ottica ed elettronica, come alla spettroscopia Raman e alla tomografia computerizzata. E per la prima volta – grazie alla linea di imaging SYRMEP del laboratorio Elettra Sincrotrone di Trieste – i reperti sono stati sottoposti alla realizzazione di una ricostruzione in 3D delle microstrutture presenti all’interno delle stromatoliti, con una risoluzione inferiore al milionesimo di metro.

Sono stati proprio gli esiti di queste approfondite indagini che hanno permesso di confermare che le stromatoliti australiane sono in effetti state generate dall’azione di microrganismi fotosintetici e non sono il prodotto di un fenomeno geologico come la sedimentazione di substrati diversi.

«Queste analisi ci hanno permesso di rilevare strati morfologici non uniformi, cavità create dal processo di decadimento della materia organica e strutture verticali che possono essere interpretate come strutture microbiche disposte ‘a palizzata’: un elemento che indicherebbe un processo di crescita fototropico, cioè orientato verso la luce», spiega Barbara Cavalazzi dell’università di Bologna.

Ed essendo queste strutture di origine organica e non il sottoprodotto di un qualche fenomeno geofisico, la loro datazione – nuovamente confermata – ha permesso agli scienziati di tutto il mondo di anticipare il momento in cui queste forme sono comparse e hanno cominciato a diffondere l’Ossigeno nell’atmosfera.

Dalla Terra a Marte, perché queste ricerche sono importanti

La conferma straordinaria che ci è stata comunicata questa settimana non ha però solo delle ripercussioni all’interno della comunità degli studiosi che indagano sull’origini della vita. Anche gli esobiologi sono molto interessati alla scoperta, perché come sanno benissimo i ricercatori della NASA e dell’ESA (le agenzie spaziali di Stati Uniti e Europa) su Marte sono presenti rocce sedimentarie che ricordano moltissimo quelle che contengono le stromatoliti fossili, tanto che dalle osservazioni dei satelliti posti in orbita sembrano avere le stesse caratteristiche presenti nella Formazione del Dresser in Australia.

Già diverse volte rover marziani come Spirit o Perseverance hanno calcato suoli che riportano alla mente le antiche condizioni terrestri delle coste dell’Archeano. Inviare nuove missioni verso i siti che possono ricordare al meglio la Terra di 3,4 Ma di anni fa potrebbe dunque confermare la teoria che vuole Marte nella sua fase primordiale simile alla Proto Terra, non riuscendo però a completare il processo di terra formazione e di stabilizzazione di un’atmosfera per colpa delle sue ridotte dimensioni e di un eccessivo consumo delle risorse gassose da parte degli organismi (in particolare CO2), che portò il pianeta rosso alla condanna di una sterilità permanente.

Tra l'altro l'interesse nei confronti dello spazio sta salendo anche in Cina. Recente è la notizia che l'ente spaziale cinese voglia inviare una coppia di scimmie nello spazio per svolgere esperimenti sulla riproduzione dei primati in assenza o ridotta presenza di gravità. Non sarà che il Partito Comunista Cinese sta guardando il Pianeta Rosso come futuro avamposto per la conquista del sistema solare? Di certo l'eventuale "primo contatto" con le stromatoliti marziane non sarebbe meno suggestivo rispetto all'incontro con le forme di vita intelligenti, che per un secolo gli autori di fantascienza hanno fantasticato di incontrare sul pianeta rosso. Certo, se si tenessero gli animali fuori da queste sperimentazioni l'essere umano ne guadagnerebbe non solo in termini di tecnologia e avanzamento ma anche di sensibilità e attenzione reale al benessere di tutti gli esseri viventi.