Επιστήμονες έκαναν μια τεράστια ανακάλυψη στο μυστήριο του πως ξεκίνησε για πρώτη φορά η ζωή στη Γη. Η μελέτη τους δείχνει προς δύο βασικά βιολογικά συστατικά, που θα μπορούσαν να έχουν ενωθεί αυθόρμητα οποιαδήποτε στιγμή στον πλανήτη μας, πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια.
Όλη η ζωή στη Γη περιέχει ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA), ένα ειδικό μόριο που βοηθά στην κατασκευή πρωτεϊνών από απλούστερα αμινοξέα. Για να ξεκινήσει λοιπόν η βιολογική διαδικασία, έπρεπε με κάποιο τρόπο το RNA και τα αμονιξέα να συνδεθούν. Αλλά αυτό το βασικό βήμα, γνωστό ως αμινοακυλίωση RNA, δεν έχει ποτέ παρατηρηθεί πειραματικά σε πρώιμες συνθήκες παρόμοιες με τη Γη, παρά τις προσπάθειες πολλών ερευνητών κατά τη διάρκεια των δεκαετιών.
Τωρα όμως, μια ομάδα κατάφερε να πετύχει αυτό το ορόσημο, προσπαθώντας να αποκαλύψουν την προέλευση της ζωής. Σύμφωνα με την μελέτη του, που δημοσιεύθηκε στο Nature, οι ερευνητές κατάφεραν να συνδέσουν αμινοξέα με RNA, σε νερό με ουδέτερο pH, με τη βοήθεια ενεργητικών χημικών ενώσεων που ονομάζονται θειοεστέρες. Η μελέτη αποκάλυψε πως οι δύο αντίθετες θεωρίες για την προέλευση της ζωή στη Γη, μπορεί να είναι και οι δύο σωστές.
«Ενώνει δύο θεωρίες για την προέλευση της ζωής, οι οποίες είναι εντελώς ξεχωριστές», δήλωσε ο Matthew Powner, καθηγητής οργανικής χημείας στο University College London και συγγραφέας της μελέτης. «Αυτές ήταν αντίθετες θεωρίες – είτε έχεις θειοεστέρες είτε έχεις RNA».
«Αυτό που διαπιστώσαμε, το οποίο είναι κάπως εντυπωσιακό, είναι ότι αν τα συνδυάσουμε και τα δύο, είναι κάτι περισσότερο από το άθροισμα των μερών τους», συνέχισε. «Και οι δύο πτυχές -ο κόσμος του RNA και ο κόσμος των θειοεστέρων- μπορεί να είναι σωστές και δεν αλληλοαποκλείονται. Μπορούν και οι δύο να συνεργαστούν για να παρέχουν διαφορετικές πτυχές πραγμάτων που είναι απαραίτητα για την κατασκευή ενός κυττάρου».
Η νέα μελέτη ενώνει τις δύο θεωρίες που ονομάζονται «ο κόσμος του RNA» και ο «κόσμος του θειοεστέρα». Στη θεωρία του «κόσμου του RNA». που ξεκίνησε από τη δεκαετία του 1960, τα αυτοαναπαραγώμενα μόρια RNA, χρησίμευαν σαν τους αρχικούς καταλύτες της ζωής. Όμως, το 1990 η θεωρία του «κόσμου των θειοεστέρων», κέρδισε έδαφος υποστηρίζοντάς πως η ζωή προέκυψε για πρώτη φορά από μεταβολικές διεργασίες, που ωθήθηκαν από ενεργητικούς θειοεστέρες. Τώρα, ο Powner και η ομάδα του, ανακάλυψε τον χαμένο συνδετικό κρίκο αυτών των δύο θεωριών.
Ο Powner και οι συνάδελφοί του δεν είχαν αρχικά ως στόχο να συγχωνεύσουν τις δύο ιδέες. Η σημαντική ανακάλυψη ήρθε σχεδόν ως έκπληξη, αφού η ομάδα συνέθεσε παντεθεΐνη, ένα συστατικό των θειοεστέρων, σε προσομοιωμένες συνθήκες που μοιάζουν με την πρώιμη Γη.
Η ομάδα ανακάλυψε πως εάν τα αμινοξέα συνδέονται με την πενταθεΐνη, προσκολλώνται φυσικά στο RNA, σε μοριακές θέσεις που είναι συμβατές με αυτό που παρατηρείται στους ζωντανούς οργανισμούς. Αυτή η πράξη αμινοακυλίωσης RNA θα μπορούσε τελικά να επιτρέψει τη σύνθετη πρωτεϊνική σύνθεση από την οποία εξαρτώνται τώρα όλοι οι οργανισμοί για να δημιουργηθούν και για να ζήσουν.
Η παντεθεΐνη «είναι εντελώς παγκόσμια», εξήγησε ο Powner. «Κάθε οργανισμός στη Γη, κάθε αλληλουχία γονιδιώματος, χρειάζεται αυτό το μόριο για τον έναν ή τον άλλο λόγο. Δεν μπορείς να την αφαιρέσεις από τη ζωή και να την κατανοήσεις πλήρως».
«Όλο αυτό το πρόγραμμα μελέτης της παντεθεΐνης και στη συνέχεια η εύρεση αυτής της αξιοσημείωτης χημείας που κάνει η παντεθεΐνη, σχεδιάστηκε αρχικά ως μια παράλληλη μελέτη», πρόσθεσε. «Ήταν τυχαίο, με την έννοια ότι δεν το περιμέναμε, αλλά με επιστημονικό τρόπο ξέραμε ότι πιθανότατα θα ήταν ενδιαφέρον και πιθανότατα θα βρίσκαμε χρήσεις για αυτό. Απλώς οι χρήσεις που βρήκαμε δεν ήταν απαραίτητα αυτές που περιμέναμε».
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι πρώτες περιπτώσεις αμινοακυλίωσης RNA στη Γη, πιθανότατα έλαβαν χώρα σε λίμνες και άλλα μικρά υδάτινα σώματα, όπου τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά συσσωρεύονται σε συγκεντρώσεις που αυξάνουν τις πιθανότητες σύνδεσης αμινοξέων με το RNA.
Κάμπιες που τρώνε πλαστικό μπορεί να είναι η λύση για το τεράστιο πρόβλημα της ανθρωπότητας!
«Είναι πολύ δύσκολο να φανταστεί κανείς οποιαδήποτε προέλευση της χημείας της ζωής σε κάτι τόσο μεγάλο όσο ένα ωκεάνιο σώμα, επειδή είναι πολύ αραιό για χημεία», δήλωσε ο Powner. Για το λόγο αυτό, προτείνουν μελλοντικές μελέτες των λεγόμενων «λιμνών σόδας» σε πολικά περιβάλλοντα που είναι πλούσια σε θρεπτικά συστατικά, όπως το φωσφορικό άλας, και θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως μοντέλα για τα πρώτα φυτώρια ζωής στη Γη.
Τα ευρήματα αυτά φυσικά μπορούν να έχουν επιπτώσεις και στην ζωή εκτός της Γης. Αν η ζωή στη Γη έκανε την εμφάνισή της μέσω αυτής της πρόσφατα ανακαλυφθείσα διαδικασίας, είναι πιθανό παρόμοιες πρεβιοτικές αντιδράσεις να έχουν δημιουργήσει ζωή και αλλού στο σύμπαν. Πολύπλοκα μόρια όπως η παντεθεϊνη και το RNA δεν έχουν βρεθεί ποτέ εκτός Γης (ακόμα), αλλά τα αμινοξέα υπάρχουν σε πολλά εξωγήινα περιβάλλοντα. Αν εξαιρέσουμε τον Άρη και τη Σελήνη, δεν έχουμε καταφέρει να πάμε σε άλλους πλανήτες ακόμα, ώστε να αναζητήσουμε για παρόμοιες συνθήκες σε άλλους πλανήτες.
Η νέα ανακάλυψη προσφέρει μια νέα οπτική στην αναζήτηση της προέλευσης της ζωής, ενώ χρειάζονται πολλά να γίνουν ακόμα, ώστε να κατανοήσουμε πως η ανόργανη ύλη κατάφερε να αρχίσει να αυτοαναπαράγεται και να εξελίσσεται.
«Εστιάζουμε τόσο πολύ στις λεπτομέρειες αυτού που προσπαθούμε να κάνουμε, που δεν κάνουμε ένα βήμα πίσω για να σκεφτούμε “”Ω, ουάου, αυτό είναι πραγματικά σημαντικό και υπαρξιακό για εμάς”», είπε ο Powner.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
