La ricerca dell'asimmetria chirale come potenziale biofirma nel nostro Sistema Solare

The central theme of the present study is how the chiral asymmetry, typical of organic molecules such as sugars and amino acids, developed since the beginning of life on earth.The concept of chirality is widespread among many areas, for instance the simple act of overlapping someone's hands which are not specular.This concept is essential for the research on the proof of some extraterrestrial life form in our Solar System because it allows scientists to have a deeper comprehension on earthly biology and biosignatures. "Biosignature" means any substance, element, isotope, molecule or phenomenon that provides scientific evidence of the past or present life Thereby, what comes from our Earth and what from other planets can be compared, thus allowing an inner and deeper view of the studied object. The two major mechanisms that let the birth of amino acids in meteor are: Strecker synthesis and Michael addition.As for chiral asymmetry, it is necessary to recognize the origin of the object taken in analysis. The proteic amino acids, in total 20, represent about 55% of the total weight of a single prokaryotic cell and are the main ones of the terrestrial biosphere. The standard amino acids are chiral and terrestrial biology has developed using only L-amino acids.How the initial symmetry was introduced, the initiating cause and the process that allowed the formation of homochiral organic molecules with a precise configuration? The transition from the previously mentioned simple molecules in the universe to the complex system known today as Earth was a gradual process that led to a constant increase in the complexity of the system.One of the best-known experiments that defines the origin of organic molecules is the Miller-Urey experiment.As for biological homochirality, it has always been and still is an unresolved issue in the field of molecular evolution. There are multiple hypotheses that have attempted to explain how the presence of a slight enantiomeric excess of L amino acids in meteorites led to the origin of homochiral molecules of L configuration. However, both this hypothesis and the others always ignore relevant points of view that will not lead to the affirmation with certainty of the true origin of homochirality.To conclude, there are many doubts encountered so far regarding the study of the origin of chiral asymmetry, A concept closely linked to other extremely important scientific questions such as the origin of the first cell and the creation of the first individuals that populated the earth’s surface. No less important are the curiosities linked to life forms present in other planets other than Earth and the results obtained from the analysis of fragments of them that have come to us in different forms.

Il tema centrale dello studio effettuato è come l’asimmetria chirale caratteristica di molecole organiche quali zuccheri e amminoacidi, abbia potuto svilupparsi sin dalle origini della vita. Il concetto di chiralità è diffuso e conosciuto in molti ambiti, si pensi al semplice atto di sovrapporre le proprie mani e notare che la mano destra non è sovrapponibile alla propria immagine speculare, dunque a quella sinistra.Questo concetto è fondamentale per la ricerca di prove di vita extraterrestre nel nostro Sistema Solare poiché permette di ottenere una comprensione accurata della biologia terrestre e biofirme ad essa associate. Per biofirma si intende qualsiasi sostanza, elemento, isotopo, molecola o fenomeno che fornisce una prova scientifica del passato o della vita presente. In tal modo si può effettuare un confronto tra ciò che proviene dalla Terra e ciò che invece giunge da altri pianeti permettendo una caratterizzazione dell’oggetto preso in osservazione. I due principali meccanismi di reazione che hanno permesso l’origine degli amminoacidi nei meteoriti sono: la sintesi di Strecker e l’addizione di Michael. Per quanto riguarda l’asimmetria chirale, essa è necessaria per poter riconoscere la provenienza dell’oggetto preso in analisi. Gli amminoacidi proteici, in totale 20, rappresentano circa il 55% del peso totale di una singola cella procariotica e sono i prevalenti della biosfera terrestre. Gli amminoacidi standard sono chirali e la biologia terrestre si è sviluppata utilizzando solo L-amminoacidi.Ci si chiede come si sia sviluppata la simmetria iniziale, la causa scatenante e il processo che ha permesso la formazione di molecole organiche omochirali con una precisa configurazione. Il passaggio dalle molecole semplici citate in precedenza al sistema complesso conosciuto oggi con il nome Terra, è stato un processo graduale che ha portato ad un aumento costante della complessità del sistema. Uno degli esperimenti oggi maggiormente conosciuto che definisce l’origine delle molecole organiche, è l’esperimento di Miller-Urey. Per quanto riguarda l’omochiralità biologica, essa è sempre stata e ancora oggi risulta essere una questione irrisolta nel campo dell’evoluzione molecolare. Vi sono molteplici ipotesi che hanno tentato di spiegarla, come per esempio la presenza di un leggero eccesso enantiomerico di L amminoacidi nei meteoriti ha portato all’origine di molecole omochirali di configurazione L. Tuttavia, sia questa ipotesi, sia le altre, ignorano sempre dei punti di vista rilevanti che portano a non poter affermare con certezza l’origine vera e propria dell’omochiralità. Per concludere, sono molteplici i dubbi incontrati fino ad ora per quanto riguarda lo studio dell’origine dell’asimmetria chirale, concetto strettamente legato ad altri quesiti scientifici di estrema importanza come l’origine della prima cellula e la creazione dei primi individui che popolarono la superfice terrestre. Non meno importanti sono le curiosità legate a forme di vita presenti in altri pianeti differenti dalla Terra e i risultati ottenuti dall’analisi di frammenti di essi giunti a noi in diverse forme.