Il passato della Terra è andato perso, ma la Luna lo ha conservato per noi

Prendete una manciata di terra dal giardino. Quello che tenete tra le mani è il risultato di miliardi di anni di demolizione e ricostruzione incessante: roccia erosa, sepolta, fusa, risputata fuori dai vulcani, erosa di nuovo. La Terra non conserva il proprio passato – lo cancella con la stessa efficienza con cui lo produce. Tettonica, erosione, subduzione: il pianeta è una macchina che si riscrive continuamente.

Se volete sapere com’era il Sistema Solare interno 3,5 miliardi di anni fa, quando i primi organismi stavano ancora capendo come sopravvivere, dovete guardare altrove. Quell’altrove, per quanto sembri strano dirlo, è il satellite che vi illumina di notte. La Luna è geologicamente silenziosa. Non ha atmosfera che scolpisca le rocce, non ha acqua che le consumi, non ha placche che affondino nell’interno e risalgano trasformate.

Quello che atterra sulla Luna tende a restare, impresso nel suolo per eoni. Ed è per questo che un piccolo meteorite trovato nell’Africa nord-occidentale – classificato come NWA 12593 – si è rivelato qualcosa di molto più importante di un sasso caduto dal cielo.

Diario nei minerali

NWA 12593 è una roccia lunare. In un passato relativamente recente, un impatto ne ha staccato un frammento dalla superficie della Luna e lo ha spinto su una traiettoria verso la Terra, dove alla fine è precipitato ed è stato ritrovato.

Al suo interno, un team di ricercatori della University of Colorado Boulder guidato dalla planetologa Carolyn Crow ha identificato le tracce di tre distinti eventi di impatto, ciascuno sovrapposto all’altro come strati di una storia violenta – uno studio pubblicato sulla rivista Geology.

Il primo e più antico di questi eventi risale a circa 3,5 miliardi di anni fa. Fu un impatto massiccio, abbastanza potente da trasformare la superficie lunare circostante in una distesa di roccia fusa, simile a un’enorme colata di lava. Le temperature raggiunte in quell’istante superavano ogni scala di riferimento quotidiana: lo zircone cubica si forma solo oltre i 2.370 gradi Celsius, condizioni compatibili con la fusione da impatto e sono esattamente le condizioni che quel primo schianto ha prodotto.

I ricercatori non hanno trovato cristalli, ma qualcosa di altrettanto prezioso: la loro impronta mineralogica, una traccia strutturale del fatto che quella forma ad alta temperatura era esistita, come un’orma fossile di un calore altrimenti inimmaginabile.

Il secondo impatto ha formato la breccia, il meteorite stesso. Dopo che il primo cataclisma aveva solidificato la roccia fusa, una collisione successiva l’ha frantumata e rimescolata, cementando insieme frammenti di tipi diversi di roccia. Il terzo impatto è quello che ha staccato il frammento dalla Luna e lo ha indirizzato verso di noi.

Firma condivisa

Ma è la data del primo impatto a rendere questo meteorite significativo. Quei 3,5 miliardi di anni corrispondono ad altri impatti documentati sulla Terra e sull’asteroide 4 Vesta, uno dei corpi più grandi della fascia degli asteroidi. Trovare la stessa firma temporale su tre oggetti distinti del Sistema Solare interno – la Luna, la Terra e un asteroide – è raro in misura tale da non poter essere liquidato come coincidenza.

L’ipotesi che emerge con più forza è quella di un evento condiviso: forse la frammentazione di un grande corpo asteroidale che ha generato un’ondata di detriti riversatasi nel Sistema Solare interno nello stesso periodo. Un bombardamento sincronizzato che ha lasciato le proprie cicatrici ovunque nel vicinato cosmico.

La coincidenza temporale ha un’implicazione che va ben oltre la geologia. Come ha osservato Crow: «Sulla Terra, le prime prove fossili di vita risalgono a circa 3,5 miliardi di anni fa, il che significa che la vita stava emergendo e si stava evolvendo già prima di allora». La domanda che il suo gruppo si è posto – e che questo meteorite comincia ad aiutare a rispondere – è cosa stesse accadendo sulla Terra in quel preciso momento in termini di impatti.

Se gli asteroidi distruggevano, rimescolavano, riscaldavano, allora la violenza del bombardamento non era solo un ostacolo alla vita, ma forse parte del contesto che l’ha resa possibile.

Il risveglio

A tre metri e mezzo sotto la superficie della Siberia nord-orientale, intrappolato in un permafrost (terreno ghiacciato) formatosi al culmine dell’ultima grande glaciazione, un minuscolo animale aspettava. Non dormiva, nel senso convenzionale del termine. Non era morto, almeno non secondo nessuna definizione rigorosa. Si trovava in qualcosa di diverso: una sospensione biologica quasi totale, uno stato in cui il tempo aveva smesso di scorrere.

Quando i ricercatori del Laboratorio di Criologia del Suolo dell’Istituto Pushchino, in Russia, lo hanno estratto da una carota di ghiaccio prelevata lungo il fiume Alazeya, in Yakutia, e lo hanno scongelato in laboratorio, l’animale ha ripreso a muoversi. Si è nutrito. Si è riprodotto. La datazione al radiocarbonio del sedimento in cui era stato ritrovato ha collocato il suo ultimo momento di attività biologica in un intervallo compreso tra 23.960 e 24.485 anni fa. Lo studio, guidato da Lyubov Shmakova e colleghi, è stato pubblicato su Current Biology.

Il protagonista appartiene a una classe di organismi chiamati rotiferi bdelloidei: animali multicellulari microscopici, lunghi tra 0,1 e 0,5 millimetri, diffusi nelle acque dolci e nei terreni umidi di tutto il pianeta. Ne esistono più di 450 specie e ciascuna di esse è composta da circa un migliaio di cellule organizzate in un corpo provvisto di testa, piede e una caratteristica corona di ciglia pulsanti.

Quella corona rotante, osservata al microscopio, ha l’aspetto di una piccola turbina biologica in funzione. Ciò che rende i bdelloidei peculiari nell’intero regno animale è la loro sessualità – o meglio, la sua assenza. Si riproducono per partenogenesi, una forma di clonazione asessuata: il genere maschile non è mai stato osservato in nessuna specie.

Lo fanno da circa quaranta milioni di anni, il che li trasforma in un enigma persistente per la biologia evolutiva: come può una linea evolutiva che si clona sfuggire al degrado genetico che normalmente accompagna la riproduzione asessuata? La risposta, ancora parzialmente irrisolta, sembra risiedere nella loro straordinaria capacità di assorbire e incorporare materiale genetico da altri organismi.

Il nome tecnico dello stato in cui entrano questi animali è criptobiosi – dal greco, “vita nascosta”. Si tratta di uno stato in cui il metabolismo si arresta quasi completamente, consentendo all’organismo di resistere a temperature estreme, mancanza di ossigeno e disidratazione. E ora – come dimostra lo studio – al congelamento prolungato per decine di migliaia di anni.

I meccanismi biologici coinvolti sono complessi e non del tutto chiari, ma alcuni elementi sono stati identificati. Il trealosio, un disaccaride composto da due molecole di glucosio, svolge un ruolo centrale: consente all’organismo di compensare la mancanza di acqua e di tollerare temperature estreme, sia molto calde che molto fredde. Questo zucchero protettivo si sostituisce all’acqua nelle strutture cellulari, impedendo il collasso delle membrane quando la cellula si ghiaccia o si disidrata.

I bdelloidei producono inoltre proteine specializzate che schermano il Dna durante il periodo criptobiotico. Le ricerche hanno dimostrato che questi organismi possono resistere alla formazione di cristalli di ghiaccio al loro interno se il congelamento avviene lentamente – una condizione che il permafrost, con la sua stabilità termica, garantisce in modo ottimale.

Ma il tratto più sorprendente emerge dopo il risveglio: i bdelloidei sono in grado di riparare danni estesi al Dna accumulati durante la sospensione e di farlo con un’efficienza che non ha confronti nel mondo animale. Prima di questa scoperta, il record di sopravvivenza documentato in stato di congelamento per un bdelloideo era di circa dieci anni. La nuova scoperta ha esteso quella cifra di 2.400 volte.

Fantasmi biologici

Il rotifero siberiano non è rimasto a lungo il detentore assoluto del primato. Più recentemente, un gruppo internazionale ha pubblicato su PLOS Genetics la rianimazione di un nematode – un verme del suolo – rimasto in criptobiosi per circa 46.000 anni nel permafrost siberiano.

Il quadro che emerge da questi anni di ricerca è quello di un sottosuolo artico che contiene una popolazione di organismi latenti in attesa. Non si tratta di rarità: batteri, archei, virus e piccoli animali multicellulari sono stati recuperati in vita da strati di permafrost di età crescente, e ogni nuova scoperta sposta in avanti il limite che si pensava invalicabile.

L’interesse scientifico per questi organismi va ben oltre la biologia pura. La speranza dei ricercatori è che le informazioni ottenute da questi minuscoli animali offrano indizi su come crioconservare meglio le cellule, i tessuti e gli organi di altri animali, compreso l’uomo.

Se i meccanismi di protezione e riparazione utilizzati dai bdelloidei potessero essere replicati o trasferiti alle cellule umane, le prospettive per la conservazione a lungo termine di organi per trapianto, per la preservazione della fertilità e per le banche di tessuti biologici migliorerebbero in modo sostanziale.

C’è poi una domanda che la biologia teorica non può ignorare: cosa succede a una specie le cui generazioni possono essere separate non da giorni o anni, ma da millenni? I tempi generazionali potrebbero allungarsi da giorni a ere geologiche, e la sopravvivenza a lungo termine degli individui potrebbe portare alla rifondazione di linee evolutive altrimenti estinte. È una prospettiva che mette in discussione alcune delle assunzioni fondamentali della teoria evolutiva.

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