Esperimento di Miller virtuale. I modelli computerizzati e la scienza simulata.

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PrimordialSoup

L’esperimento di Miller sull’origine della vita, a distanza di oltre 60 anni, dimostra che oltre a qualche molecola organica non si ottiene nulla.

Allora si ricorre alla simulazione computerizzata.

 

Un passo avanti nella spiegazione dell’origine della vita“, così viene intitolato su Le Scienze un articolo che riferisce di una simulazione computerizzata sulla nascita delle prime molecole dalle quali sarebbe poi nata la vita. Ecco in sintesi cosa contiene l’articolo:

Sofisticate simulazioni al computer dei classici esperimenti di Stanley Miller sulla formazione di composti organici complessi a partire dalle molecole semplici del “brodo primordiale” dell’antichissima Terra hanno mostrato il ruolo centrale dei campi elettrici presenti nell’ambiente. Il risultato rafforza indirettamente la teoria del “mondo a RNA” e ha interessanti implicazioni per le ricerche di forme di vita extraterrestre

Che le simulazioni al computer possano essere utili non c’è dubbio, ma che notizia è che è stato fatto “un passo avanti nella spiegazione dell’origine della vita”? Come è ormai noto i modelli computerizzati possono dare i risultati più disparati in base ai parametri che vengono inseriti ecco perché poi deve esserci la verifica sperimentale, altrimenti si rischia di prendere per reale un mondo immaginario. Ma ecco che invece nell’articolo pubblicato su Le Scienze (che riprende un lavoro a sua volta pubblicato su PNAS “Miller experiments in atomistic computer simulations“) viene data la notizia come di un esperimento compiuto:

Una nuova ricostruzione dei classici esperimenti di Stanley Miller sull’origine della vita ha chiarito importanti passaggi dei processi che, miliardi di anni fa, portarono alla formazione di composti organici complessi a partire da semplici molecole inorganiche.

Ma Stanley Miller non mise in un computer UNIVAC i dati sulla presunta atmosfera primordiale per ricavarne tutti gli aminoacidi che voleva, Miller costruì un’apparecchiatura e la fece funzionare per studiarne i risultati. Prima di dire che importanti passaggi di processi chimici sono stati ‘chiariti’ bisognerebbe farli nella realtà di un laboratorio e non accontentarsi di quelli fatti nei circuiti di un computer. Ecco che invece la ricerca contemporanea prende i risultati virtuali e si lancia in considerazioni sulla nascita della vita nell’universo:

Nel nuovo studio, basato su una serie di simulazioni al computer, Saitta e Saija hanno preso in esame il ruolo di un fattore finora non adeguatamente considerato: i campi elettrici. Applicando campi elettrici a miscele di acqua, ammoniaca e metano, variamente addizionate con atomi di monossido di carbonio e di azoto, hanno mostrato che, a seconda dell’intensità del campo elettrico presente, le molecole sintetizzate negli esperimenti di Miller, Oró e altri si possono formare spontaneamente e in tempi dell’ordine dei picosecondi.

Particolarmente significativa è la spiegazione della formazione di formammide, in quanto è stato recentemente dimostrato che questa molecola, sottoposta a irradiazione UV, permette la formazione di guanina. La guanina era l’unica delle quattro basi nucleotidiche che non si era riusciti a produrre solo fornendo calore al “brodo primordiale”, tanto che gli studiosi dell’origine della vita avevano soprannominato la guanina “la G mancante”.

I campi elettrici potrebbero aver favorito la formazione delle molecole organiche, in particolare della formammide che è un precursore della guanina, un indispensabile base azotata che costituisce gli acidi nucleici. Ma esattamente a quali campi elettrici naturali ci si riferisce? E quanta guanina si sarebbe prodotta in quel modo?

Adesso ci si aspetta che dopo la pubblicazione di questa ricostruzione teorica venga costruita un’apparecchiatura che metta alla prova i risultati della simulazione computerizzata.

Si chiama metodo scientifico sperimentale.

 

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About Author

Laureato in Biologia e in Farmacia, docente di scienze naturali.

26 commenti

  1. Beh, però è anche vero che le simulazioni servono anche a studiare fenomeni che difficilmente sono riproducibili in laboratorio, magari perché occorrerebbe troppo tempo, o magari perchè richiedono dimensioni al di fuori della nostra portata. Ad esempio, oggi “sappiamo” che tra svariati miliardi di anni, la nostra galassia e quella di Andromeda si scontreranno, e lo sappiamo grazie all’implementazione di modelli matematici. A proposito dei campi elettrici, mi risulta che l’ambiente primordiale fosse molto vivace dal punto di vista elettrostatico…

    • Effettivamente la galassia di Andromeda nel laboratorio la vedo difficile, però il brodo primordiale si può fare… :)
      Riguardo ai campi elettrici sarebbe stato importante che i ricercatori avessero chiarito e sviluppato proprio le condizioni ipotizzate.

    • Lo “sappiamo” perché in questo caso i dati di ingresso del modello sono certi, non ipotizzati, senza considerare che una simulazione di traiettoria cosmica immagino sia molto, ma molto più semplice di quella che porta alla nascita della vita. Intrigante l’esperimento informatico, ma non mi pare siano emersi dati degni di considerazione.

      • No non lo sappiamo, non conosciamo bene la velocita’ trasversale di M31.
        E l’associamento redshift-velocita’, mi spiace, e’ una teoria non un fatto.
        Eh ma mi pare di subodorare che ogni sito ha il suo totem da rispettare…

        • Ma allora perché non se ne va in qualche sito del quale condivide il totem? Magari, tra persone nate per caso dalla formammide, vi capite meglio.

          • Cioe’ the debate is over….
            Eppure gente come Halton Arp qualche problema l’ha sollevato. Senza per questo osannare Arp, quindi evitando digressioni del genere “ha detto solo verita’” contro “no ha detto tutte falsita’”.
            A quanto mi risulta i quasar non gradiscono per nulla la relazione di Hubble circa i redshift.
            Non volevo insultare, con i totem, solo mostrare la mia profonda delusione che rasenta la tristezza.

        • Giorgio Masiero on

          È un fatto, Fabio, l’effetto Döppler e tutti ne siamo quotidianamente testimoni. La spiegazione del redshift con la recessione galattica è quindi la più semplice spiegazione, quindi per definizione scientifica. E ha già prodotto un sacco di apps vendibili. Che vuole di più dalla scienza empirica?

          • Sottoscrivo. Quello del redshift è una delle poche certezze che abbiamo in cosmologia…

        • Certo che lei Fabio è uno dalla delusione facile. Il dibattito non è affatto finito, visto che non è manco iniziato, a meno che col suo intervento non intendessse dire che considera i risultati ottenuti col videogioco un passo avanti nella comprensione della nascita della vita. Se è così mi sa che c’è poco di cui dibattere..

          • Parlavo di M31.
            Mi riferivo alla “certezza” sul redshift da cui si vuol dedurre lo scontro. Con buona pace della velocita’ trasversale, in ogni caso.

            Anche io considero certe “ricerche” non piu’ di un videogioco.
            Ma non e’ chiaro quanto ho scritte poco sopra…?

      • Non è tanto il fatto che le due galassie siano destinate a scontrarsi, quanto la simulazione della configurazione finale, che ha richiesto migliaia di ore di calcolo…

  2. Che io sappia…
    IL PRIMO computer (analogico) aveva come algoritmo quello di fare bene i conti per 23 volte e sbagliarli alla 24esima (o qualcosa del genere).
    Usare una simulazione al posto di un esperimento e’ una… corazzata Potemkin. L’esperimento e’ tanto buono quanto il codice usato.
    Quel che mi fa imbestialire e’ questo uso dell’informatica, usata come strumento dai politici, previa totale esclusione degli specializzati del settore, che ridicolizzerebbero questo approccio fanciullesco alla tecnologia.
    Chi fa piu’ modelli, gli informatici o i fisici? Ma scherziamo?

        • Posta in questi termini la cosa è un po’ banale. Comunque ci sono campi della fisica in cui non si può fare a meno della ricerca computazionale, come la cromodinamica quantistica su reticolo mediante approcci non perturbativi, quindi è inutile indulgere nel vaniloquio…

          • Lo scattering dei quasar sul diagramma redshift-distanza, superato?

            Concordo sul vaniloquio, campione.

            PS: sono 2 affermazioni slegate, a questo punto tocca specificare tutto…

  3. Christian Parolini on

    Rimango ultra scettico sul poggiare le spiegazioni solo ed esclusivamente su modelli teorici e computazionali, anche se questi sono utilissimi e possono dare suggerimenti interessanti.

    Il modello teorico citato nell’articolo come fa ad affrontare l’aspetto che più volte su CS è stato trattato, cioè l’infinitesima probabilità di successo circa la formazione di molecole biologiche e delle strutture più complesse (cellule) ?

    Rimane poi l’interrogativo del perché le molecole stereospecifiche (amminoacidi, zuccheri), che secondo il modello di Miller dovrebbero essere state create in un ambiente “achirale”, presentino una stereospecificità assoluta e la presenza di un solo enantiomero (rif.: gli amminoacidi).

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  6. Ho letto l’articolo.
    Il problema che solleva l’esperimento di Miller non è tanto quali e quante molecole organiche si possano sintetizzare a partire da composti presumibilmente presenti nell’atmosfera terrestre di quel periodo.
    Ma la possibilità statistica che successivamente essi collidano con urti casuali formando “fortuitamente” sequenze tali da poter innescare successivamente la vita come la conosciamo.
    Hanno fatto simulazioni virtuali su questo problema?
    Formammide e guanina sono problemi relativi rispetto alla questione statistica.

    • No, sembra che l’improbabilità non gli interessi, è come dedicarsi a sistemare i dettagli di un’auto alla quale manca solamente… il motore.

    • Giorgio Masiero on

      Già, Henry: un problema è proprio questo, ma ce ne sono anche altri. Ne parlerò nel prossimo articolo, insieme a recenti evidenze a favore del modello di mondo a RNA.

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