La vita extraterrestre ha lo stesso odore del mare?

Il dimetilsolfuro, noto anche come DMS, potrebbe sembrare un composto chimico da evitare sull'etichetta di un ingrediente, o l'ingrediente velenoso di un giallo. Ma alcuni scienziati considerano questo semplice composto una biofirma, un indicatore chiave della vita. Quindi, la scoperta del DMS su un "pianeta sub-Nettuno" lontano dal nostro sistema solare – a 124 anni luce di distanza, ovvero circa 27.000 miliardi di chilometri, nella costellazione del Leone – ha suscitato grande entusiasmo.

"Vogliamo essere un po' cauti nel rivendicare qualsiasi prova di vita in questa fase", ha messo in guardia l'autore principale Nikku Madhusudhan, dell'Università di Cambridge, riguardo alle scoperte da lui pubblicate il mese scorso su The Astrophysical Journal Letters, una pubblicazione dell'American Astronomical Society, insieme ad altri ricercatori di due istituti spaziali americani e due dipartimenti di fisica e astronomia britannici.

"Dobbiamo esaminare molte più molecole, e l'abbiamo fatto, e non siamo riusciti a trovare una spiegazione migliore", ha detto Madhusudhan a Salon in un'intervista video. Ammette di non poter essere certo al 100% che il dimetilsolfuro, o ( _CH3 ) _2S , esista sul pianeta chiamato K2-18 b. Ma sembra molto probabile, poiché la ricerca del mese scorso si basava su un articolo pubblicato nel 2023 che aveva anch'esso trovato indizi di DMS sullo stesso pianeta, ma basato su prove diverse.

Ma perché un composto casuale rilevato su un pianeta così lontano dalla nostra portata dovrebbe essere un forte indicatore di vita? Beh, consideriamo la storia del DMS sulla Terra, una storia dei modi strani e poetici in cui la vita appare e riappare in forme diverse – e con profumi diversi.

Il dimetilsolfuro è la più grande fonte naturale di zolfo atmosferico sulla Terra, il che significa che entra nell'atmosfera e si riproduce ciclicamente. Ma il suo viaggio inizia nell'oceano. Conoscete perfettamente il DMS, anche se non ne avete mai sentito parlare prima. È la fonte dell'odore di mare, quel tipo di odore di pesce, un po' di uova, che evoca reazioni profondamente nostalgiche in, beh, quasi tutti.

Un'interessante risposta è arrivata da Christophe Laudamiel, maestro profumiere di Generation by Osmo. "Personalmente non ho mai usato quell'ingrediente per l'odore del mare", ha dichiarato a Salon via email. "Sarebbe più adatto per odori 'caldi' e per profumi maturi o troppo maturi". Ha paragonato l'odore del DMS a quello di "pesce rimasto troppo a lungo al sole", aggiungendo, comprensibilmente, che "di solito evitiamo" tali associazioni "quando ricreiamo l'odore del mare in profumeria".

Invece di affidarsi a quegli odori di pesce che marcisce al sole per ottenere un profumo che odora di oceano, ha suggerito il fondatore e CEO di Generation by Osmo, Alex Wiltschow (anche via e-mail), "combiniamo note acquatiche con note minerali di pietra bagnata, note salate e note di aria pulita", insieme a, forse, "un tocco di assoluta di alghe o note di testa muschiose".

Analogamente evocative dell'ambiente sono le sostanze geosmina e petricore. Il petricore è il gradevole aroma terroso della pioggia che cade sul terreno asciutto, a volte descritto più semplicemente come l'odore della pioggia. Questa parola è quasi diventata di moda. In effetti, il suo uso sembra essere aumentato vertiginosamente nell'ultimo quarto di secolo, sebbene sia stato coniato sulla rivista Nature nel 1964. Come la geosmina , la sostanza che conferisce alla terra il suo caratteristico odore "terroso", il petricore rimane vicino al terreno. Il dimetilsolfuro, invece, si diffonde.

Il DMS che circola nel nostro pianeta è prodotto, per la maggior parte, da organismi marini, in particolare dalle piante microscopiche note come fitoplancton, che vivono nello strato superiore dell'oceano, ricco di nutrienti. Questi minuscoli organismi sono presenti in abbondanza, ed è per questo che il DMS è responsabile di gran parte dell'odore che associamo al mare.

Dallo strato superficiale degli oceani terrestri, il DMS, una sostanza chimica volatile, si disperde nell'aria, unendosi al ciclo atmosferico dello zolfo. Come descrive un ricercatore , una volta in atmosfera, il DMS "ha altri effetti importanti, essendo il 'seme' che innesca la formazione di nubi sugli oceani. In effetti, la produzione di questa molecola è su scala tale da avere effetti significativi sul clima mondiale, grazie al suo effetto sulla copertura nuvolosa degli oceani".

Questa citazione risale a quasi 20 anni fa, ma gli scienziati non sanno ancora esattamente in che misura il DMS sia responsabile dell'inseminazione delle nuvole , ma solo che è un fattore significativo. Le minuscole particelle di aerosol che si formano quando le molecole di DMS vengono colpite dalla luce solare e da altre molecole presenti nell'atmosfera, che diventano i "semi" delle nuvole, esercitano anche effetti significativi sul nostro clima riflettendo la luce solare nello spazio.

Nel 2007, gli scienziati dell'Università dell'East Anglia hanno scoperto che un singolo gene potrebbe produrre dimetil solfuro dal dimetilsolfoniopropionato, o DMSP, il nutrimento del fitoplancton. Come descritto in un articolo su Science , è possibile prendere quel gene, che ha l'accattivante nome dddD, da batteri che vivono nel mare, oppure trovarlo in altre specie di batteri che si trovano invece con le piante ma che producono anch'essi DMS. Una volta trovato un batterio con il gene dddD, è possibile clonarlo e inserirlo in un batterio Escherichia coli, che produrrà quindi felicemente dimetil solfuro. Il suddetto precursore chimico DMSP è presente, a miliardi di tonnellate, in tutti gli oceani, i mari e le coste del mondo. Le piante marine e il fitoplancton lo usano per proteggersi dalla salinità dell'acqua di mare, letteralmente come un cuscinetto contro lo stress. Quando queste minuscole piante muoiono, parte del loro DMSP diventa disponibile, come nutrimento per altri batteri. Anche le piante terrestri possono avere batteri simbiontici che vivono nel loro apparato radicale, i quali producono dimetilsolfuro dal DMSP rilasciato quando i loro ospiti muoiono.

Questo processo – un tipo di organismo muore, offrendo sostentamento ad altri – è il modo in cui inizia questo ciclo, almeno sulla Terra. (Se si può davvero dire che un ciclo ha un inizio o una fine.) Come ha scritto uno degli scienziati dell'East Anglia, Andrew Johnston, in una proposta di finanziamento per un progetto del 2007, descrivendo il ruolo del DMS nell'inseminazione delle nuvole, la sua importanza è nota dal 1971, "con circa 30 milioni di tonnellate rilasciate nell'aria, in tutto il mondo, ogni anno".

Specie di uccelli acquatici come i petrelli di mare e le berte sono attratte dall'aroma di pesce maturo, mentre Johnston scoprì in seguito che l' aringa atlantica ha ceppi di batteri nel suo microbioma intestinale chiamati Pseudomonas e Psychrobacter, che digeriscono il DMSP e lo scompongono in, sì, dimetilsolfuro. Come sono arrivati ​​quei batteri all'interno di un pesce? Le aringhe si nutrono di piccole piante note come mesozooplancton, che a loro volta si nutrono del fitoplancton molto più piccolo. Questo familiare modello ecologico – creature più grandi che mangiano creature più piccole – ha internalizzato la produzione di questo gas evocativo e volatile.

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Grazie alla catena alimentare, a quanto pare, la creazione di dimetilsolfuro può avvenire non solo nello strato superficiale dell'oceano, ma anche all'interno delle viscere delle aringhe. Le aringhe sono vertebrati, non poi così diversi da noi nel più ampio schema evolutivo. Questo significa che anche gli esseri umani hanno il potenziale per creare odori solforosi dal proprio interno? Beh, al momento non ci sono prove che il nostro microbioma contenga batteri che producono DMS. Ma va bene così. Come forse saprete, la nostra specie può produrre le sue gloriose forme di odore.

Il dimetilsolfuro è un elemento essenziale nei caratteristici odori di sangue, siero, tessuti, urina e alito negli esseri umani (e nei ratti). Per non parlare dell'odore caratteristico di feci e flatulenza, ovvero le flatulenze .

Ricordiamo che il dimetilsolfuro viene emesso durante gli incendi boschivi , contribuendo così a creare un odore che negli ultimi anni è diventato agghiacciantemente familiare in molte parti del Nord America. È anche in gran parte responsabile dell'odore dell'arum del cavallo morto, dal nome delicato, un parente del cosiddetto fiore cadavere , o arum titano.

Altri fiori dall'odore sgradevole usano sostanze chimiche diverse come note di testa, tutte con lo scopo di attrarre gli impollinatori attratti dall'aroma del loro tipo preferito di carne in putrefazione. Ecco, ad esempio, la descrizione quasi poetica di Wikipedia delle varie fonti del profumo del fiore cadavere: "Le analisi delle sostanze chimiche rilasciate dallo spadice mostrano che la puzza include dimetil trisolfuro (come il formaggio Limburger), dimetil disolfuro (aglio), trimetilammina (pesce in putrefazione), acido isovalerico (calzini sudati), alcol benzilico (dolce profumo floreale), fenolo (come il Chloraseptic) e indolo (come le feci)." Gli scienziati che hanno confrontato le molecole coinvolte nella produzione della puzza dell'arum equino morto con quelle prodotte da un cadavere in putrefazione hanno scoperto che il dimetil solfuro era associato alla fase intermedia della decomposizione nei cadaveri veri e propri (per essere chiari, si trattava di topi morti, non di cavalli morti o cadaveri umani).

Tutte queste ricerche odorifere hanno convinto alcuni scienziati che il DMS è intimamente legato alla vita, rendendolo una biofirma ideale se trovato a centinaia di anni luce di distanza su qualche pianeta solitario.

I critici delle scoperte di Madhusudhan sottolineano, tuttavia, che il dimetilsolfuro può esistere senza dimostrare la presenza di vita. Innanzitutto, è possibile produrlo in laboratorio .

Come ha spiegato a Salon il profumiere Laudamiel, il DMS è "spesso usato in profumeria, ma non per il suo odore di bassa marea, da uovo marcio". Il naso umano può percepire una parte per milione di DMS, come un odore sgradevole, simile a quello del cavolo , usato, ad esempio, per aggiungere un segnale d'allarme al gas velenoso monossido di carbonio, che altrimenti è un gas naturale inodore. Il DMS deriva anche dalla polpatura del kraft, producendo un odore orribile e nauseante che avrete sicuramente notato se vi è mai capitato di passare vicino a una cartiera. Viene prodotto naturalmente dai batteri che lavorano sui rifiuti di dimetilsolfossido nelle fogne .

Quando non ci salva dall'asfissia o non svolge utili processi industriali, il dimetilsolfuro conferisce anche il suo "sapore di bassa marea, di uovo marcio" come aroma quasi subconscio a cibi e bevande, misurato in poche parti per milione. Nella produzione di alcune lager, tuttavia, i birrifici potrebbero desiderare quel sapore leggermente acre e aggiungere abbastanza DMS da superare la soglia del sapore, con un sentore di oceano (o di uova marce in lontananza, o di cavolo).

La produzione naturale di DMS è utile anche dal punto di vista medico. Si è scoperto che, quando un batterio si trasforma da una forma pacifica di cancro al colon nelle nostre regioni inferiori, produce dimetil solfuro . Il peggioramento dell'osteoporosi nelle donne anziane può portare all'espirazione di DMS , così come gli effetti positivi di un cocktail di farmaci nei bambini affetti da fibrosi cistica.

Ma come è possibile che il composto che ci regala il meraviglioso odore del mare, e forse la nostra prima prova di vita su un pianeta lontano, fornisca anche la fragranza generalmente sgradevole di flatulenza, feci e fiori che hanno l'odore di carne in putrefazione?

"Funziona proprio come il sale in una torta", ha spiegato Laudamiel. "In combinazione con altre molecole, a dosaggi bassi e irriconoscibili, esalta i sapori di altre sfaccettature". Note aromatiche dal suono sgradevole come "la nota di 'vomito' troppo matura che si trova naturalmente nella papaya... la nota di 'piede' che si trova nel Parmigiano o la nota di 'sudore' che si trova naturalmente nel cioccolato fondente" producono effetti magici in combinazione con altre e nella giusta quantità. Eliminate queste note, ha concluso, e la vostra papaya, il vostro formaggio o il vostro cioccolato "avranno un sapore molto meno delizioso". In effetti, il DMS, fornito dalla natura al giusto dosaggio, è un componente del tanto ambito profumo del tartufo.

Allontanandosi dal nostro pianeta con i suoi formaggi puzzolenti, le papaya vomitevoli e il cioccolato sudato, e volgendosi verso le stelle, il DMS viene utilizzato come additivo nel carburante per razzi, aggiunto all'ossido di etilene per impedire che gli ugelli di scarico si sporchino e impedire l'accumulo di carbonio sulle superfici della camera di combustione.

Ma nessuna sonda spaziale, né esistente né in progetto, può portarci neanche lontanamente vicino alla prossima possibile fonte nota di dimetilsolfuro su K2-18 b, il pianeta dove Madhusudhan e colleghi hanno scoperto, grazie al telescopio spaziale James Webb , quella che ritengono potrebbe essere la firma della vita.

Oggigiorno gli astronomi sono molto interessati ai pianeti sub-Nettuno, ovvero quelli con diametri maggiori di quelli della Terra ma minori di quelli di Nettuno. Si tratta di una nicchia esotica che non esiste nel nostro sistema solare e potrebbe offrire nuove possibilità di trovare la vita. Sono particolarmente interessati a un tipo di pianeta di nuova definizione che potrebbe esistere in quell'intervallo: i mondi hyceani , che avrebbero interni ricchi d'acqua, oceani che si estendono su tutto il pianeta e atmosfere ricche di idrogeno gassoso. La rilevazione di metano e anidride carbonica su K2-18 b da parte del team di Madhusudhan supporta la sua tesi secondo cui il pianeta potrebbe avere acqua superficiale, così come il fatto che non abbiano trovato ammoniaca, che è solubile in acqua: se viene rilevata nell'atmosfera, probabilmente non c'è un oceano.

Ma sebbene il DMS sia una firma biologica qui sulla Terra, altri scienziati sottolineano che potrebbe essere prodotto altrove con altri processi, proprio come può essere prodotto in laboratorio per scopi industriali. Alcuni scienziati hanno suggerito altre possibili spiegazioni per i segnali rilevati dal team di Madhusudhan, tra cui il rumore statistico. Due scoperte dell'ultimo anno rafforzano queste critiche. Una, descritta lo scorso ottobre, è la presenza di dimetilsolfuro in una cometa chiamata 67P/Churyumov-Gerasimenko, che nessuno sosterrebbe suggerire attività biologica.

Madhusudhan afferma che questo non confuta la sua ipotesi; è noto che le comete sono piccoli laboratori in grado di produrre ogni sorta di cose improbabili. "La stessa cometa contiene anche ossigeno molecolare, giusto?", ha ribattuto. "Contiene anche metano e altre molecole, inclusi gli amminoacidi". Trovare qualcosa in una cometa, ha detto, "non significa che non possa essere una biofirma in un'atmosfera planetaria, perché si tratta di due ambienti molto diversi".

Un'altra scoperta che potrebbe mettere in dubbio l'idea che il DMS equivalga alla presenza di vita è la scoperta del dimetilsolfuro, che qui sulla Terra conferisce al mare l'odore del mare, vagando nello spazio profondo tra le stelle . In un articolo pubblicato sulla piattaforma scientifica aperta Arxiv a febbraio, un gruppo internazionale di astronomi ha dichiarato di aver scoperto il DMS durante un'indagine molecolare ultra-profonda, che utilizza telescopi sofisticati per osservare uno spettro di lunghezze d'onda in un particolare tratto di spazio esterno e quindi catalogarne la composizione chimica e le proprietà fisiche, come temperatura e densità. In questo caso, hanno puntato i loro telescopi verso una nube molecolare del Centro Galattico denominata G+0.693-0.027.

E lì trovarono del dimetilsolfuro, che vibrava nel vuoto.