Πώς τα δομικά στοιχεία της ζωής μπορεί να ενώθηκαν αρχικά;
Αεροφωτογραφία της Μεγάλης Πηγής στο Εθνικό Πάρκο Γέλοουστοουν. Εικόνα από UrbanArtr μέσω Shutterstock / HDR tune από την Universal-Sci.
Χημικοί στο University College London (UCL) βρήκαν έναν τρόπο να δείξουν πώς δύο από τα βασικά συστατικά της ζωής (RNA και αμινοξέα) μπορεί να συνδυάστηκαν πριν από σχεδόν 4 δισεκατομμύρια χρόνια. Η εργασία τους, που δημοσιεύτηκε στο Nature , προσφέρει μια νέα εικόνα για ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της επιστήμης: πώς ξεκίνησε η ζωή.
Γιατί το RNA και τα αμινοξέα έχουν σημασία;
Τα αμινοξέα είναι τα μικρά μόρια που συνθέτουν τις πρωτεΐνες, οι οποίες εκτελούν σχεδόν κάθε σημαντική διαδικασία στους ζωντανούς οργανισμούς. Αλλά τα αμινοξέα δεν μπορούν να οργανωθούν σε πρωτεΐνες χωρίς οδηγίες. Αυτές οι οδηγίες προέρχονται από το RNA, μια χημική ουσία συγγενή του DNA που μπορεί να μεταφέρει και να αντιγράψει γενετικές πληροφορίες.
Η ομάδα του UCL απέδειξε ότι τα αμινοξέα μπορούσαν να συνδεθούν με το RNA υπό συνθήκες που πιστεύεται ότι μοιάζουν με το περιβάλλον της πρώιμης Γης. Σύμφωνα με τον καθηγητή Matthew Powner, κύριο συγγραφέα της μελέτης, «Η ζωή βασίζεται στην ικανότητα σύνθεσης πρωτεϊνών - είναι τα βασικά λειτουργικά μόρια της ζωής. Η κατανόηση της προέλευσης της πρωτεϊνικής σύνθεσης είναι θεμελιώδης για την κατανόηση της προέλευσης της ζωής».
Αυτό που πέτυχαν οι ερευνητές είναι το πρώτο κιόλας στάδιο αυτής της διαδικασίας - την προσκόλληση αμινοξέων στο RNA σε νερό, υπό ουδέτερες συνθήκες και χωρίς περίπλοκους μηχανισμούς.
Μια φρέσκια προσέγγιση σε ένα παλιό παζλ
Οι προσπάθειες επίλυσης αυτού του παζλ χρονολογούνται από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, αλλά οι προηγούμενες μέθοδοι χρησιμοποιούσαν ασταθή, εξαιρετικά αντιδραστικά μόρια που δεν λειτουργούσαν στο νερό. Η ομάδα του UCL εμπνεύστηκε από τη βιολογία. Μετέτρεψε τα αμινοξέα σε μια πιο ήπια, αντιδραστική μορφή χρησιμοποιώντας μια ένωση που ονομάζεται θειοεστέρας.
Ο καθηγητής Πάουερ εξήγησε: «Η μελέτη μας ενώνει δύο εξέχουσες θεωρίες προέλευσης της ζωής - τον «κόσμο του RNA», όπου το αυτοαναπαραγόμενο RNA προτείνεται να είναι θεμελιώδες, και τον «κόσμο των θειοεστέρων», στον οποίο οι θειοεστέρες θεωρούνται η πηγή ενέργειας για τις πρώτες μορφές ζωής».
Η εργασία υποδηλώνει ότι μικρές πισίνες ή λίμνες στη νεαρή Γη θα μπορούσαν να έχουν παράσχει το κατάλληλο περιβάλλον για αυτές τις αντιδράσεις - αν και οι απέραντοι ωκεανοί πιθανότατα θα ήταν πολύ αραιωμένοι.
Προς τον πρώτο γενετικό Κώδικα
Η επόμενη πρόκληση που αντιμετωπίζει η ομάδα είναι να δείξει πώς το RNA θα μπορούσε να έχει προχωρήσει περισσότερο: να συνδεθεί με συγκεκριμένα αμινοξέα με τρόπο που θα μπορούσε να δημιουργήσει έναν γενετικό κώδικα. Εάν αυτό το βήμα μπορεί να εξηγηθεί, θα βοηθούσε να αποκαλυφθεί πώς προέκυψαν για πρώτη φορά οι οδηγίες για την παραγωγή πρωτεϊνών.
Η επικεφαλής συγγραφέας, Δρ. Τζιότι Σινγκ, συνέκρινε τη χημεία με το παιχνίδι με μικρά τουβλάκια: «Φανταστείτε την ημέρα που οι χημικοί θα μπορούσαν να πάρουν απλά, μικρά μόρια, που αποτελούνται από άτομα άνθρακα, αζώτου, υδρογόνου, οξυγόνου και θείου, και από αυτά τα κομμάτια LEGO να σχηματίσουν μόρια ικανά για αυτοαναπαραγωγή. Αυτό θα ήταν ένα μνημειώδες βήμα προς την επίλυση του ζητήματος της προέλευσης της ζωής».
Δείχνοντας πώς τα αμινοξέα και το RNA θα μπορούσαν να συνδεθούν φυσικά μεταξύ τους, η μελέτη προσθέτει ένα σημαντικό κομμάτι στο παζλ της απαρχής της ζωής. Και ενώ πολλά ερωτήματα παραμένουν, μας φέρνει ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση του πώς η απλή χημεία θα μπορούσε να πυροδότησε την πολυπλοκότητα της ζωής που βλέπουμε σήμερα.
Γεωδίφης με πληροφορίες από το ενημερωτικό Δελτίο Universal-Sci
https://www.universal-sci.com/article/how-lifes-building-blocks-may-have-first-joined-together#google_vignette