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Biofirma

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Alcuni ricercatori suggeriscono che queste strutture microscopiche nel meteorite marziano ALH84001 potrebbero essere batteri fossilizzati[1][2]

Una biofirma, o firma biologica, è qualsiasi sostanza (come un elemento, un isotopo, una molecola) o fenomeno che fornisce prove scientifiche della presenza di vita, nel passato o nel presente. Le firme biologiche possono essere strutture fisiche e chimiche, nonché indicatori dell'utilizzo termodinamico di energia libera o della produzione di biomassa o di prodotti di scarto cellulare.[3][4] Le biofirme sono uno dei meccanismi utilizzati nella ricerca di prove dell'esistenza di vita extraterrestre.[5]

In geomicrobiologia

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Microfotografia elettronica di microfossili in un nucleo di sedimento ottenuto dal Deep Sea Drilling Program

La storia antica della Terra offre l'opportunità di vedere quali firme geochimiche sono prodotte dalla vita microbica e come queste firme sono conservate attraverso il tempo geologico. Alcune discipline correlate, come la geochimica, la geobiologia e la geomicrobiologia, utilizzano spesso firme biologiche per determinare se gli organismi viventi sono stati o sono presenti in un campione. Queste possibili firme biologiche includono: (a) microfossili e stromatoliti, (b) strutture molecolari (biomarcatori) e composizioni isotopiche di carbonio, azoto e idrogeno nella materia organica, (c) vari rapporti di isotopi di zolfo e ossigeno nei minerali e (d) i rapporti di abbondanza e la composizione isotopica dei metalli sensibili all'ossidoriduzione (ad esempio ferro, molibdeno, cromo e terre rare).[6][7]

Ad esempio, i particolari acidi grassi misurati in un campione possono indicare quali tipi di batteri e archaea vivono o sono vissuti in quell'ambiente. Un altro esempio sono gli alcoli grassi a catena lunga con più di 23 atomi prodotti dai batteri planctonici.[8] Quando viene usato in questo senso, i geochimici spesso preferiscono il termine biomarcatore. Un altro esempio è la presenza di lipidi a catena lineare sotto forma di alcani, alcoli e acidi grassi con 20-36 atomi di carbonio nel suolo o nei sedimenti. I depositi di torba sono un'indicazione di origine nella cera epicuticolare della pianta più alta.

I processi vitali possono produrre una serie di biofirme, come acidi nucleici, lipidi, proteine, amminoacidi, materiale simile al kerogene e varie caratteristiche morfologiche rilevabili nelle rocce e nei sedimenti.[9]

In astrobiologia

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Un'immagine dei pennacchi di acqua e ghiaccio provenienti dalla superficie di Encelado. Le future missioni indagheranno su questi geyser per determinarne la composizione e rilevare eventuali biofirme.

L'esplorazione astrobiologica si basa sulla premessa che le biofirme trovate nello spazio saranno riconoscibili come vita extraterrestre. L'utilità di una biofirma è determinata, non solo dalla probabilità che la vita l'abbia creata, ma anche dall'improbabilità che processi non biologici (abiotici) l'abbiano prodotta.[10] Un esempio di una firma biologica potrebbe essere il rilevamento di molecole organiche complesse e/o strutture la cui la formazione è praticamente impossibile in assenza di vita. Ad esempio, alcune categorie di biofirme possono includere quanto segue: morfologie cellulari ed extracellulari, sostanze biogeniche nelle rocce, strutture molecolari biorganiche, chiralità, minerali biogenici, modelli di isotopi biogenici stabili in minerali e composti organici nei gas atmosferici, caratteristiche rilevabili a distanza sulle superfici planetarie, come i pigmenti fotosintetici, ecc.[10]

Possibili biofirme

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I gas nelle atmosfere dei pianeti extrasolari possono essere rivelati dai telescopi di ultima generazione, come il JWST, tuttavia la loro presenza non è necessariamente sinonimo di abitabilità planetaria, poiché esistono diversi meccanismi che, su pianeti diversi dal nostro, possono portare a falsi positivi. Ad esempio l'ossigeno sarebbe una delle migliori biofirme, poiché sulla Terra è un sottoprodotto della fotosintesi e viene successivamente utilizzato da altre forme di vita per respirare. Tuttavia, la sola presenza dell'ossigeno nell'atmosfera di un pianeta non è sufficiente per confermare la presenza di vita, poiché esso si può accumulare abioticamente se c'è un basso inventario di gas non condensabili oppure attraverso la fotolisi dell'acqua causata dalla radiazione ultravioletta, seguita dalla fuga idrodinamica dell'idrogeno nello spazio con conseguente accumulo di ossigeno nell'atmosfera.[11][12][13]

Anche il metano è una forte biofirma ed è più facilmente rivelabile dell'ossigeno dal telescopio spaziale Webb. Sulla Terra l'incremento di questo gas è dovuto a processi biologici, ma anche in questo caso la sua sola presenza non sarebbe sufficiente; tuttavia, rappresenterebbe un buon indizio sul quale svolgere ulteriori indagini per capire se il processo che avesse determinato la sua abbondanza nell'atmosfera del pianeta fosse di origine biologica o meno.[14]

Altri gas che potrebbero essere buone biofirme sono l'anidride carbonica (CO2), l'ozono (O3), l'ammoniaca (NH3), la fosfina (PH3), il cloruro di metile (CH3Cl), l'etano (C2H6), il metantiolo (CH3SH) e il protossido d'azoto (N2O).[15]

Note

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  1. ^ Matt Crenson, After 10 years, few believe life on Mars, su usatoday.com, Associated Press (on usatoday.com), 6 agosto 2006.
  2. ^ David S. McKay et al., Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001, in Science, vol. 273, n. 5277, 1996, pp. 924–930, DOI:10.1126/science.273.5277.924.
  3. ^ biosignature, su science-dictionary.com. URL consultato il 5 febbraio 2023 (archiviato dall'url originale il 26 maggio 2011).
  4. ^ An Astrobiology Strategy for the Search for Life in the Universe, National Academies Press, 2018.
  5. ^ Carol Cleland, Philosophical Issues in Astrobiology, su astrobiology.nasa.gov, NASA Astrobiology Institute, 2003. URL consultato il 15 aprile 2011 (archiviato dall'url originale il 21 luglio 2011).
  6. ^ SIGNATURES OF LIFE FROM EARTH AND BEYOND, in Penn State Astrobiology Research Center (PSARC), Penn State, 2009. URL consultato il 5 febbraio 2023 (archiviato dall'url originale il 29 settembre 2011).
  7. ^ David Tenenbaum, Reading Archaean Biosignatures, su astrobiology.nasa.gov, NASA, 30 luglio 2008. URL consultato il 5 febbraio 2023 (archiviato dall'url originale il 21 luglio 2011).
  8. ^ Fatty alcohols, su cyberlipid.org. URL consultato il 5 febbraio 2023 (archiviato dall'url originale il 25 giugno 2012).
  9. ^ Luther W. Beegle et al., A Concept for NASA's Mars 2016 Astrobiology Field Laboratory, in Astrobiology, vol. 7, n. 4, agosto 2007, pp. 545–577, DOI:10.1089/ast.2007.0153. URL consultato il 5 febbraio 2023 (archiviato dall'url originale il 10 gennaio 2020).
  10. ^ a b Lynn Rothschild, Understand the evolutionary mechanisms and environmental limits of life, su astrobiology.arc.nasa.gov, NASA, settembre 2003. URL consultato il 5 febbraio 2023 (archiviato dall'url originale il 29 marzo 2012).
  11. ^ Robin Wordsworth e Raymond Pierrehumbert, Abiotic oxygen-dominated atmospheres on terrestrial habitable zone planets, su iopscience.iop.org, The Astrophysical Journal Letters.
  12. ^ R. Luger; R. Barnes, Extreme Water Loss and Abiotic O2 Buildup on Planets Throughout the Habitable Zones of M Dwarfs, in Astrobiology, vol. 15, n. 2, 2015, DOI:10.1089/ast.2014.1231.
  13. ^ In cerca di vita? Non fidatevi dell’ossigeno, su media.inaf.it, 30 marzo 2022.
  14. ^ Metano in atmosfera? Ecco quand’è segno di vita, su media.inaf.it, 30 marzo 2022.
  15. ^ Vita extraterrestre, la ricerca si fa “esilarante“, su media.inaf.it, 5 ottobre 2022.

Voci correlate

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Collegamenti esterni

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  Portale Astronomia
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