Tutto ebbe inizio circa quindici miliardi di anni fa, con eruzioni inimmaginabili di calore e di particelle subatomiche ricche di energia.
Idrogeno ed elio, gli elementi più semplici, si formarono in pochi secondi e, mentre l’universo si espandeva e si raffreddava, i materiali si condensarono sotto l’influenza della gravità, generando le stelle. Alcune di queste diventarono enormi, esplodendo come supernove e rilasciando l’energia necessaria a condensare i nuclei degli elementi semplici in elementi complessi. In miliardi di anni si formarono la Terra e gli elementi chimici che fanno parte tutt’oggi della nostra vita.
La vita comparve, quattro miliardi di anni fa, con piccoli microrganismi capaci di estrarre l’energia dai composti organici o dalla luce solare; questa energia fu poi utilizzata per produrre una serie di biomolecole più complesse a partire dai semplici elementi e composti presenti sulla superficie terrestre. Tutte le biomolecole contengono come elemento essenziale il carbonio, che ha la capacità di formare legami covalenti stabili, attraverso la condivisione di un doppietto di elettroni.
Le molecole sono senza vita, ma aggregandosi tra loro in vario modo e quantità, costituiscono la materia vivente. Gli esseri viventi si distinguono dalla materia inanimata perché sono dotati di alcune straordinarie proprietà: possono accrescersi, muoversi, eseguire le complesse reazioni chimiche del metabolismo, rispondere agli stimoli provenienti dell’ambiente esterno, e, cosa ancor più significativa, replicare sé stessi con eccezionale fedeltà.
La complessità della struttura e del funzionamento degli organismi viventi tende a celare il fatto che la costituzione molecolare degli esseri viventi può essere benissimo descritta e compresa. La chimica delle cellule viventi è simile a quella delle reazioni organiche e i costituenti cellulari, o biomolecole, devono conformarsi ai principi fisici e chimici che governano tutta la materia. A dispetto della spettacolare diversità delle forme viventi, della complessità delle strutture biologiche e della complicazione dei meccanismi che regolano la vita, le funzioni ad essa sottese sono, in ultima analisi, interpretabili in termini chimici. Possiamo per questo dire che la chimica sia la logica di tutti i fenomeni biologici.
La biochimica cerca di spiegare come le eccezionali caratteristiche degli organismi viventi derivino dalle migliaia di differenti biomolecole. Queste molecole, una volta che vengono isolate ed esaminate singolarmente, si adattano a tutte le leggi fisiche e chimiche che regolano il comportamento della materia inanimata. Questo riguarda tutti i processi che avvengono negli organismi viventi. Lo studio della biochimica mostra, quindi, come tutte le molecole, che sono naturalmente prive di vita, vadano a costituire tutti gli organismi viventi, interagendo tra loro per mantenere e tramandare la vita, utilizzando le leggi fisiche e chimiche che governano l’universo non vivente.
Gli organismi viventi possiedono un alto grado di complessità chimica e di organizzazione a livello microscopico e migliaia di molecole differenti vanno a formare la complessa struttura interna delle cellule. Si tratta di lunghi polimeri, ciascuno con una caratteristica sequenza di subunità, una specifica struttura tridimensionale, e una spiccata capacità di selezionare altre molecole con cui interagire nella cellula.
Sistemi capaci di estrarre e di trasformare e di utilizzare l’energia proveniente dall’ambiente consentono agli organismi viventi di costruire e mantenere le loro complesse strutture svolgendo un lavoro meccanico, chimico, osmotico ed elettrico. Esattamente il contrario di quanto accade per la materia non vivente, che invece tende a decadere disordinatamente, per raggiungere una condizione di equilibrio con l’ambiente circostante.
Avevate mai pensato a quanto fosse affascinante lo studio di questa materia?
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