Ossigeno – gas tossico o fondamentale alla vita?
Che cos’è la catastrofe dell’ossigeno?
Siamo sulla Terra.
Una forma di vita relativamente giovane inizia a prendere il controllo del pianeta, distribuendosi velocemente su tutto il globo.
La nuova forma di vita dominante ha fame di energia.
L’energia è necessaria per una vita comoda, per combattere le intemperie del pianeta e per svilupparsi.
Fortunatamente per questa forma di vita, esiste un modo per ottenere energia a buon mercato. L’uso di questa “tecnica” diventa comune e si diffonde a macchia d’olio.
Purtroppo, però, tutto questo ha un prezzo: per andare incontro al bisogno di energia sempre maggiore, questi organismi si ritrovano a diffondere gas letali, in maniera indiscriminata, nell’atmosfera.
Nel giro di qualche tempo, le emissioni di gas avvelenano l’aria, sconvolgono la geologia del pianeta e condannano all’estinzione incalcolabili quantità di individui.
Vi sembra familiare?
Tutto questo avvenne 2450 milioni di anni fa, e il “terribile gas tossico” di cui stiamo parlando è l’ossigeno.
L’ossigeno? Gas tossico!?
L’ossigeno è fondamentale per la nostra sopravvivenza.
Se consideriamo la massa dell’intero universo (o almeno, di quello che ci è noto), l’ossigeno si trova terzo in lista, dopo l’idrogeno e l’elio, in termini di abbondanza.
Chimicamente, l’ossigeno atmosferico si trova sotto forma di gas incolore e inodore, facilmente diffusibile e, per di più, estremamente solubile in acqua.
Con formula O2, l’ossigeno costituisce il 20,8% dell’atmosfera terrestre.
Questo elemento è fondamentale perché indispensabile alla respirazione cellulare (processo microscopico, diverso dalla respirazione “macroscopica” umana), in cui ogni cellula del nostro corpo “brucia” zuccheri e ossigeno per produrre energia, emettendo CO2 e acqua come sottoprodotti.
L’ossigeno viene costantemente ripristinato nell’atmosfera dalla fotosintesi delle piante, che usano la luce solare per convertire anidride carbonica e acqua in zuccheri, emettendo ossigeno.
L’ossigeno (inteso come O2) è, per noi, estremamente positivo, ma ha un passato oscuro.
Immaginiamo di tornare molto indietro nel tempo
Siamo agli albori della vita sulla Terra. Tutto è radicalmente diverso da come lo conosciamo oggi.
La Terra è estremamente inospitale per noi umani, ma è un paradiso per le forme di vita dominanti all’epoca: i Procarioti e gli Archeobatteri.
Nell’eone Archeano (tra 3800 e 2500 milioni di anni fa), l’atmosfera era (probabilmente) composta da azoto (N2) e circa 10% di anidride carbonica (CO2), insieme a vapore acqueo (H2O) e modeste quantità di metano (CH4).
A quel tempo, il da noi tanto odiato “effetto serra” (generato da CO2 e CH4) garantiva una temperatura superficiale della Terra abbastanza alta da permettere agli oceani di rimanere liquidi, nonostante il Sole fosse meno luminoso di oggi.
Mari caldi che pullulavano di forme di vita unicellulari.
Ma niente ossigeno.
Fino a 3100 milioni di anni fa l’atmosfera terrestre era priva di ossigeno (O2).
Tuttavia, un gruppo di “pionieri” si sviluppò nel prolifico oceano primordiale: i primi organismi fotosintetici (cianobatteri).
Questi iniziarono a popolare il pianeta, usando l’atmosfera terrestre, ricca di CO2, e la luce del Sole a proprio vantaggio.
Con questi “ingredienti”, infatti, questi organismi erano in grado di produrre e accumulare in maniera autonoma nutrienti (ossia, erano autotrofi).
C’era un unico piccolo problema. Questo processo produceva grandi quantità di ossigeno e, con il diffondersi di questi organismi, l’ossigeno ha iniziato ad accumularsi nell’atmosfera terrestre.
L’avvento dell’ossigeno atmosferico fu una minaccia terribile per tutte forme di vita dell’epoca (per le quali l’ossigeno era sconosciuto ed estremamente tossico).
Fu un processo lento, lentissimo… però, portò inevitabilmente alla catastrofe.
Lo scenario deve essere stato davvero apocalittico.
Il pianeta si coprì letteralmente di ruggine e altri ossidi metallici.
Pochi fortunati superstiti se la cavarono: coloro che dimoravano nei pochi posti dove l’ossigeno non riusciva ad arrivare (vicino alle bocce di vulcani sottomarini, ad esempio).
L’aumento di ossigeno atmosferico, a causa della fotosintesi cianobatterica, ha influito sullo sviluppo del pianeta Terra in maniera incredibile.
L’accumulo di ossigeno nei livelli più alti dell’atmosfera ha portato alla formazione dello strato di ozono (O3) che, tutt’oggi, ci protegge dalla violenta radiazione ultravioletta del Sole (che altrimenti sarebbe estremamente dannosa per le forme di vita terrestri attuali).
L’ossidazione dei minerali che componevano la crosta terrestre (ad oggi formata quasi totalmente da ossidi, tanto che quasi il 47% del suo peso è dovuto ad atomi di ossigeno) ha influenzato radicalmente la geologia del pianeta, determinando un punto di svolta nella storia della Terra e dei suoi abitanti.
Il nuovo ambiente ricco di questo gas era estremamente tossico per la maggior parte delle specie viventi esistenti all’epoca, portando a una selezione diretta e spietata di quegli individui che fossero in grado di sopravvivere nel nuovo ambiente.
Questo ha portato a una sempre maggiore separazione fra archeobatteri, che ha eventualmente condotto alla nascita del dominio degli eucarioti (di cui anche noi facciamo parte).
Conclusioni
Insomma, nella storia del nostro pianeta molteplici eventi catastrofici hanno portato alla fine tragica di interi taxa di esseri viventi e alla nascita e proliferazione di nuove forme di vita che si sono adattate alle nuove condizioni esistenti.
Speriamo solo di non finire dalla parte dei perdenti.
Fonti e Approfondimenti
La catastrofe dell’ossigeno – Wikipedia [ita]
Ossigeno – Wikipedia [ita]
How a single-celled organism almost wiped out life on Earth – TED-Ed, YouTube [eng]
Storia geologica del pianeta Terra – Wikipedia [eng]
Cianobatteri – Wikipedia [ita]
Respirazione Cellulare – Wikipedia [ita]
[Narmo]
Laurea in chimica-fisica dei sistemi biologici, ottenuta all’università “La Sapienza” di Roma, PhD in Chimica Organica ottenuto all’università di Twente (Paesi Bassi), attualmente parte dell’Editorial Office di Frontiers in Nanotechnology e Frontiers in Sensors, a Bologna. Mi identifico come napoletano (anche se di fatto a Napoli ci sono solo nato). Un ricettacolo di minoranze (queer, vegano, buddista…) con una grande passione per la divulgazione.
