Sappiamo benissimo che l’ossigeno è una parte fondamentale per l’esistenza della vita sulla Terra e sappiamo anche che fu un considerevole aumento di questo gas nell’atmosfera, avvenuto circa 2,5 miliardi di anni fa, che la vita multicellulare esplose sul nostro Pianeta. Ma, nonostante l’imprescindibile importanza del ruolo dell’ossigeno, ci potrebbe essere un altro elemento senza il quale sulla Terra non sarebbe nata la vita complessa che oggi conosciamo.
Secondo una nuova ricerca, condotta dal ricercatore di scienze della Terra dell’Università di Oxford, Jon Wade, il boom evolutivo del nostro Pianeta non sarebbe esistito e non avremmo complesse forme di vita sulla Terra, se non fosse stato per il ferro.
Il rapporto del ferro con le forme di vita sulla Terra
Il ferro è infatti un elemento necessario per l’esistenza della vita sulla Terra. Senza di esso le cellule non sarebbero in grado di percepire l’ossigeno, generare energia, replicare il DNA ed esprimere i geni. Questo vale per la quasi totalità degli organismi viventi sul nostro pianeta. Si conoscono infatti solo due organismi che non richiedono ferro per vivere.
Il team di ricerca si è dunque concentrato sull’analisi della disponibilità del ferro nel corso della storia evolutiva e della nascita della vita sulla Terra. I ricercatori ritengono infatti che le fluttuazioni di questo metallo abbiano contribuito a guidare l’evoluzione sulla Terra.
Come la disponibilità di ferro è cambiata nel corso dell’evoluzione del Pianeta
Nei primi giorni della Terra, era disponibile un notevole quantitativo di ferro, specialmente nel mantello e nella crosta. Si tratta del ferro solido introdotto probabilmente sul nostro Pianeta dai meteoriti provenienti dallo spazio. Inoltre il ferro avrebbe potuto sciogliersi anche negli antichi oceani, quindi poteva trovarsi in abbondanza anche nell’ambiente marino.
Fino a quando sulla Terra non avvenne il Grande Evento di Ossidazione (GOE). A quel punto le condizioni iniziarono a cambiare sul pianeta ed il ferro solubile cominciò a scarseggiare, portando all’aumento della competizione tra le cellule per il ferro. Le forme di vita si sono dunque dovute ingegnare per cercare di capire come trovare del ferro disponibile.
Le cellule hanno dunque dovuto imparare a riciclare il ferro dalle cellule morte, rubare il ferro dalle cellule vive oppure vivere in un’altra cellula e usare il suo apparato di cattura del ferro per rimanere in vita. E secondo i ricercatori fu proprio questa lotta per il ferro ad accendere la miccia dell’evoluzione multicellulare.
Come spiegano infatti gli scienziati, “l’infezione, la predazione e l’endosimbiosi sono tutti comportamenti che spostano l’obiettivo dell’acquisizione di ferro da fonti minerali ad altre forme di vita, e ciascuno dei tre comportamenti può evolversi negli altri nel tempo. Ad esempio, le infezioni inizialmente da sfruttamento possono diventare simbiotiche tra loro.”
La scarsità di ferro potrebbe aver spinto la nascita della vita complessa sulla Terra
I primi organismi unicellulari comparsi sul nostro pianeta, come gli Archaea, probabilmente si affidavano molto di più al ferro rispetto ai moderni eucarioti, o organismi multicellulari. Questo potrebbe significare che che gli organismi moderni abbiano imparato a utilizzare l’elemento in modo più efficiente nel corso di milioni di anni, a causa delle variazioni della sua presenza nell’ambiente.
Probabilmente, secondo lo studio, i primi organismi iniziarono a radunarsi attorno alle poche fonti di ferro disponibili dopo la GOE, il sovraffollamento fu inevitabile e questo potrebbe aver portato alle prime interazioni cellula-cellula più complesse.
Come spiegano gli autori dello studio, “nonostante l’esaurimento del ferro biodisponibile, durante il rimbalzo della vita post-GOE e la sua successiva diversificazione, il ferro ha mantenuto la sua preminenza nei sistemi biologici. Presumibilmente, questo è dovuto al fatto che il ferro ha proprietà elettrochimiche uniche che rendono possibile, o rendono efficiente, una serie di processi biochimici tali che altri elementi non possono essere ampiamente sostituiti al ferro all’interno delle proteine senza causare uno svantaggio significativo”.
L’assoluta mancanza di sostituzione del ferro significa che gli organismi hanno dovuto competere, imbrogliare o cooperare per sopravvivere dopo il GOE, e questi sviluppi potrebbero benissimo aver causato adattamenti estremi nei genomi e nel comportamento cellulare nel tempo. Quando poi si è verificato un più recente evento di ossigenazione neoproterozoica, avvenuto circa 500 milioni di anni fa, questi cambiamenti sono stati esasperati ulteriormente.
L’inizio della vita terrestre può quindi essere iniziato da un’abbondanza di ferro, ma solo quando il ferro è diventato scarso quelle forme di vita hanno cominciato ad evolversi verso forme più complesse.
