Όλα τα έμβια όντα στη Γη έχουν την ίδια καταγωγή;

Εικόνα από υπερμοριακές δομές που σχηματίζονται από λιπαρά οξέα σε ένα υδατικό περιβάλλον που λήφθηκε με τη χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου Πηγή: Adela Rendón, σε συνεργασία με την CIC-BioGUNE

Τα αμινοξέα μας εξηγούν πώς άρχισε η ζωή. 

Η ζωή είναι μια διαδικασία που ξεκίνησε πριν 3,5 δισεκατομμύρια έτη. Προέκυψε όταν τα βασικά συστατικά των κυττάρων που γνωρίζουμε σήμερα, με άλλα λόγια, τα άψυχα χημικά μόρια, σταδιακά εντάχθηκαν, συγχωνεύθηκαν, συναρμολογήθηκαν και αλληλεπέδρασαν . Σε μια δεδομένη στιγμή έγιναν ζωντανά, ή κάτι που ισοδυναμεί με το ίδιο πράγμα, για να μετατραπούν σε αυτόνομα συστήματα. Καθώς περνούσαν τα χρόνια σταδιακά εξελίχθηκαν μέχρι να επιτευχθεί η τρέχουσα πολυπλοκότητα και ποικιλομορφία τους.

Μία έρευνα, μελετά πώς τα χημικά μόρια συναρμολογήθηκαν έτσι ώστε να μπορεί να ξεκινήσει η ζωή. Τα DNA, RNA, πρωτεΐνες, μεμβράνες, σάκχαρα, ... κύτταρα αποτελούνται από όλα τα είδη των συστατικών. Στη βιολογία, και στις μελέτες που ασχολούνται με την προέλευση της ζωής ειδικά, είναι πολύ κοινό να επικεντρωθούν οι ερευνητές σε ένα από αυτά τα μόρια και να προτείνουν υποθέσεις σχετικά με το πώς η ζωή προήλθε από την ανάλυση των ειδικών μηχανισμών που σχετίζονται με αυτή τη διαδικασία. "Βασικά, αυτές οι μελέτες εξετάζουν για το μόριο της ζωής , με άλλα λόγια, έθεσαν ως στόχο να καθορίσουν ποιο ήταν το πιο σημαντικό μόριο στην παραγωγή", δήλωσε ο Ruiz-Mirazo, ερευνητής στη Μονάδα Βιοφυσικής και του UPV / EHU- Τμήμα της Λογικής και Φιλοσοφίας της Επιστήμης. Ωστόσο, έχοντας κατά νου ότι "η ζωή περιλαμβάνει τις δραστηριότητες ανάμεσα σε μια τεράστια ποικιλία μορίων και συστατικών της, μια αλλαγή της προσέγγισης έχει ήδη λάβει χώρα τα τελευταία χρόνια και η έρευνα πλέον έχει στραφεί στα διάφορα μόρια , και η οποία ταυτόχρονα κερδίζει χώρο", πρόσθεσε.

Εκτός από τις προτάσεις υπέρ αυτής της νέας προσέγγισης, η ομάδα Ruiz-Mirazo σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Μονπελιέ ήταν σε θέση να αποδείξει ότι υπάρχουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ ορισμένων μορίων και άλλων. "Η ομάδα μας έχει εμπειρία στην έρευνα για μεμβράνες που δημιουργούνται σε προβιοτικά περιβάλλοντα, με άλλα λόγια, στη μελέτη της δυναμικής που τα λιπαρά οξέα, οι πρόδρομοι των σημερινών λιπιδίων, μπορεί να είχαν. Η ομάδα του Μονπελιέ από την πλευρά της ειδικεύεται στη σύνθεση των πρώτων πεπτιδίων. Έτσι, η κάθε ομάδα συνεργάζεται, με στόχο να αναμιχθούν πειραματικά τα λιπαρά οξέα και τα αμινοξέα, για να δούμε ότι υπήρχε μια ισχυρή συνέργεια μεταξύ τους. "

Όπως ήταν σε θέση να δουν, η κατάλυση της αντίδρασης έλαβε χώρα όταν τα λιπαρά οξέα σχημάτιζαν διαμερίσματα. Δεδομένου ότι είναι σε ένα υδατικό μέσο, ​​και λόγω της υδρόφοβης φύσης των λιπιδίων, έχουν την τάση να ενωθούν με κάθε άλλη μορφή και κλειστά διαμερίσματα. Με άλλα λόγια, παίρνουν τη λειτουργία μιας μεμβράνης. "Εκείνη την εποχή οι μεμβράνες προφανώς δεν ήταν βιολογικά αλλά χημικά εργαλεία ", εξήγησε ο Ruiz-Mirazo. Στα πειράματά τους ήταν σε θέση να δουν ότι οι συνθήκες που προσφέρονται από αυτές τις μεμβράνες είναι ευνοϊκές για τα αμινοξέα. "Η ομάδα Μονπελιέ εξέτασε τις προβιοτικές αντιδράσεις του σχηματισμού των διπεπτιδίων, έτσι ώστε να είναι σε θέση να δει ότι αυτή η αντίδραση έλαβε χώρα πιο αποτελεσματικά με την παρουσία λιπαρών οξέων," πρόσθεσε.

Εκτός από την απόδειξη της συνέργειας μεταξύ λιπαρών οξέων και αμινοξέων, Ruiz-Mirazo πιστεύει ότι είναι πολύ σημαντικό να διεξάγουν τη μελέτη χρησιμοποιώντας βασικά χημικά συστατικά, με άλλα λόγια, μοριακούς προδρόμους.

"Η ζωή αναδύθηκε μέσα από αυτά τα βασικά μόρια. Ως εκ τούτου, για να μελετήσουμε την προέλευσή της, δεν μπορεί να ξεκινήσουμε από τα πολύπλοκα φωσφολιπίδια που βρίσκονται στις σημερινές μεμβράνες. Έχουμε αποδείξει τον σχηματισμό αυτών που έρχονται πρώτα μαζί και τον σχηματισμό αλυσίδων επί τη βάσει των μοριακών προδρόμων. Ή για να το θέσω αλλιώς, έχουμε αποδείξει ότι είναι δυνατόν να επιτευχθεί ποικιλομορφία και η πολυπλοκότητα στη βιολογία ξεκινώντας από τη χημεία ".

Σε μελέτες του, εκτός από την πειραματική εργασία, ο Ruiz-Mirazo εργάζεται σε άλλα δύο πεδία έτσι ώστε στο τέλος μελετά την προέλευση της ζωής μέσα από τρεις πυλώνες ή προοπτικές:  "Πρώτον, έχουμε το πειραματικό πεδίο, μετά βασιζόμαστε σε θεωρητικά μοντέλα και υπολογιστικές προσομοιώσεις, που χρησιμοποιούμε για να αναλύσουμε τα αποτελέσματα τα οποία ελήφθησαν στα πειράματα, και ο τρίτος είναι λίγο ευρύτερος, διότι μελετάμε από τη φιλοσοφική άποψη τι είναι η ζωή. Η επιρροή και η σύλληψη που πραγματοποιείται για τη ζωή ασκείται στο πειραματικό πεδίο, δεδομένου ότι κάθε αντίληψη μας οδηγεί να πραγματοποιήσουμε ένα συγκεκριμένο τύπο πειράματος, "εξήγησε. "Αυτές οι τρεις μεθοδολογίες τροφοδοτούν αμοιβαία: μια ιδέα που μπορεί να προκύψει στη φιλοσοφική ανάλυση και η οποία οδηγεί σε μια νέα προσομοίωση, καθώς και τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων χαράζουν το δρόμο για το σχεδιασμό των πειραμάτων. Ή το αντίστροφο. Το πιο πιθανό δεν θα καταφέρουμε ποτέ να βρούμε την απάντηση για το πώς ξεκίνησε η ζωή, αλλά εργαζόμαστε σε αυτό:. Όλα τα έμβια όντα στη Γη έχουν την ίδια καταγωγή και θέλουμε να ξέρουμε πώς συνέβη ".

Γεωδίφης με πληροφορίες από  το  University of the Basque Country [Πανεπιστήμιο της Χώρας των Βάσκων]

 

Πηγή-Sara Murillo-Sánchez, Damien Beaufils, Juan Manuel González Mañas, Robert Pascal, Kepa Ruiz-Mirazo. Fatty acids’ double role in the prebiotic formation of a hydrophobic dipeptide. Chem. Sci., 2016;