Le cellule di tutti i viventi sono avvolte da una membrana che
delimita un ambiente esterno, composto fondamentalmente d'acqua, da un
ambiente interno, un ricco miscuglio di molecole e macromolecole sospese
in acqua.
Le membrane consentono alla cellula di mantenere la propria identità e di
proteggere i componenti cellulari che altrimenti si disperderebbero; esse
sono costituite da fosfolipidi, formati da una "testa" polare e
delle "code" apolari, e da proteine.
La testa dei fosfolipidi, costituita da una
molecola polare contenente il gruppo fosfato, è "solubile", cioè
attratta dalla molecole dell'acqua, mentre la coda, apolare, non lo è. Se
si getta con estrema delicatezza una gocciolina fosfolipidi in acqua, le
molecole si dispongono in modo da porre le teste rivolte verso l'acqua
mentre le code, per difendersi da un ambiente che non "amano", "si
cercano" per riunirsi; si crea così un doppio strato molecolare e se si
agita il liquido, esso origina sferette microscopiche al cui interno è
intrappolata dell'acqua. Dal momento che le membrane cellulari giocano un
ruolo fondamentale per il mantenimento della vita, anche perché le
numerose proteine presenti sulla loro superficie svolgono numerose
attività enzimatiche, ci si deve chiedere come sia stata possibile la loro
formazione. Riproducendo le condizioni ambientali del "brodo
primordiale" non è possibile ottenere catene di acidi grassi
sufficientemente lunghe; inoltre, la
condensazione
della glicerina con gli acidi grassi -che porta ala formazione dei lipidi
e comporta la perdita di molecole di acqua- è sfavorita in ambiente
acquoso.
Nel 1960 Sidney Fox, partendo dall’idea che vi potessero essere anche
condizioni ambientali calde ed asciutte, ottenne degli aggregati
macromolecolari, scaldando, in assenza di acqua, una mistura di
aminoacidi; a questa aggregazione Fox diede il nome di proteinoidi, non si
trattava infatti di vere proteine in quanto nei proteinoidi i legami non
sono distribuiti linearmente, ma sono presenti legami fra i radicali –R
degli aminoacidi. Queste macromolecole, tuttavia, mostrano di possedere
una blanda azione catalitica, per esempio, possono catalizzare la
scissione dell’ATP. Fox
dimostrò anche che i suoi proteinoidi possono costruire strutture più
complesse: se infatti una soluzione concentrata di proteinoidi viene
riscaldata fra i 120 e i 200 gradi centigradi e poi raffreddata
lentamente, i proteinoidi formano spontaneamente delle vescicole che Fox
chiamò microsfere.
Le microsfere assumono forme regolari, le loro dimensioni sono stabili (il
loro diametro varia fra 1 e 2 µm), e mantengono una debole attività
catalitica e mostrano anche un comportamento semipermeabile, proprio come
le vere membrane plasmatiche.
Numerosi altri scienziati hanno ripreso l'ipotesi di Fox, cercando anche
di chiarire come sia stato possibile lo svilupparsi di un metabolismo
rudimentale e mettendo in dubbio l'ipotesi del "brodo primordiale", che
secondo alcuni richiede la presenza di basse temperature, per evitare la
decomposizione delle molecole neoformate. Secondo questi scienziati il
clima della Terra era molto più caldo (ipotesi
opposta a quella sostenuta da alcuni astrofisici); la probabilità che
le molecole si assemblassero nella giusta maniera, inoltre, è estremamente
bassa, tenendo conto anche del fatto che il tempo intercorso fra la
formazione della Terra e il sorgere della vita è sorprendentemente
piccolo: il "brodo primordiale" era troppo diluito perché le molecole si
potessero trovare in concentrazioni opportune e l'ipotesi delle piccole
pozze d'acqua, dove il materiale poteva concentrarsi è troppo macchinosa e
improbabile.
E' stato così ipotizzato un mondo in cui le prime
molecole erano costituite da acqua, ferro, anidride carbonica e
solfuro di idrogeno, abbondanti presso le
bocche vulcaniche nella profondità degli oceani. Da catalizzatore
avrebbe potuto prestarsi la pirite (FeS2, bisolfuro di ferro),
che ancora oggi è la principale fonte di nutrimento per molti batteri,
anche perché contiene lo ione Fe2+
che in presenza di di una fonte energetica e acqua si ossida a Fe3+
rendendo disponibili elettroni che possono portare alla sintesi di
tioesteri, molecole che anche attualmente giocano un ruolo fondamentale in
tutte le reazioni di biosintesi e l'energia che sono in grado di liberare
è equivalente a quella prodotta dall'ATP. Essi sono probabilmente stati
fondamentali anche in passato per orientare le reazioni che portarono alla
formazione dei legami peptidici.

Sidney Fox, al tempo dei lavori qui riportati,
era direttore dell'Istituto oceanografico presso la Florida State
University. Ha collaborato con la NASA per indagare sulla possibilità di
forme di vita su Marte e la Luna, lavorando con Carl Sagan.