Οι χημικοί δείχνουν ότι η ζωή στη γη δεν ήταν ένα fluke
Η απάντηση, σύμφωνα με το νέο έργο τους, είναι πιθανό ναι.
"Έχουμε τώρα ένα μονοπάτι που πηγαίνει περισσότερο ή λιγότερο από τα πολύ απλά υλικά εκκίνησης που διατίθενται στην πρώιμη γη στα σύνθετα πρεβιοτικά μόρια που χρειάζεστε για την προέλευση της ζωής", δήλωσε ο Ramanarayanan Krishnamurthy, καθηγητής TSRI και μέλος του Ινστιτούτου Χημικής Βιολογίας Skaggs.
Για δεκαετίες, οι επιστήμονες προσπαθούσαν να καταλάβουν πώς το πρώτο κελί προέρχεται από άψυχη ύλη - μια έννοια που συχνά αναφέρεται ως "προέλευση της ζωής". Πολλοί βιολόγοι πιστεύουν ότι το μόριο RNA-το οποίο έχει τόσο αποθήκευση πληροφοριών (όπως DNA) όσο και από τις δραστηριότητες (όπως οι πρωτεΐνες)-μπορεί να είναι ο αρχικός μοριακός πρόγονος που τελικά οδήγησε στον πρώτο ζωντανό οργανισμό. Το RNA, ωστόσο, είναι κατασκευασμένο από δομικά στοιχεία που είναι μάλλον δύσκολο να έρθουν.
Αλλά σε μια αναφορά στο περιοδικό Nature Chemistry, η ομάδα του Krishnamurthy παρουσιάζει νέες ιδέες που θα μπορούσαν να αλλάξουν την άποψη για το πώς προέκυψε το πρώτο μόριο αναπαραγωγής.
Το εργαστήριο του Krishnamurthy, μαζί με αυτό του καθηγητή Tsri Matthew Disney και του πρώην Tsri Postdoc και του σημερινού καθηγητή South Carolina Andrew Ellington, έχει μελετήσει την ιδέα ότι ο γενετικός κώδικας θα μπορούσε να προκύψει φυσικά από ένα πολύ σύνθετο μίγμα δομικών στοιχείων. Αλλά αυτό που πραγματικά χρειάζονταν ήταν μια απλή, ρεαλιστική εξήγηση για το πώς θα μπορούσαν να σχηματίσουν αυτά τα πρωτότυπα δομικά στοιχεία.
"Δεν μπορείτε να αρχίσετε να μιλάτε για την προέλευση της ζωής χωρίς πρώτα να εξετάσετε την προέλευση των σωστών δομών", δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας και ο μεταπτυχιακός φοιτητής του TSRI Yunwei Mao. "Ευτυχώς, έχουμε μερικές δεκαετίες εργασίας που μας λένε ποια απλά δομικά στοιχεία πρέπει να φτιάχνουν κλώνους RNA".
Ένα τέτοιο απλό δομικό στοιχείο είναι το μόριο ισοκυτοσίνη, η οποία σε προηγούμενες ερευνητές οι επιστήμονες TSRI έδειξαν ότι μπορεί να συναρμολογηθεί αυθόρμητα για να σχηματίσει τα βασικά δομικά στοιχεία γενετικών μορίων, γνωστά ως νουκλεοτίδια.
Η στενή συνεργασία με τους Krishnamurthy, Disney και Ellington, ο Μάο και οι συνάδελφοί της έχουν πλέον εντοπίσει μια πολύ εύλογη εξήγηση για το πώς θα μπορούσε να προκύψει η ισοκυτοσίνη στην πρώιμη γη. Ξεκίνησαν με τον εντοπισμό του απλούστερου συνόλου των συνθηκών που θα επέτρεπαν τη διαμόρφωση της ισοκυτοσίνης με την ανάμειξη απλών συστατικών όπως το κυανιούχο υδρογόνο στο νερό και την υποβολή του σε υπεριώδη (UV) φως. Μέσα από μια σειρά πειραμάτων, ήταν σε θέση να δείξουν ότι η βασική αντίδραση καταλύεται φυσικά:στην ουσία, η αντίδραση ενεργοποιείται μετά την αρχική έκθεση στο υπεριώδες φως και μπορεί να συνεχίσει να δημιουργεί σχετικά γρήγορα ισοκυτοσίνη.
Οι συνέπειες αυτού του ευρήματος, δήλωσε ο Krishnamurthy, είναι βαθιές:"Σημαίνει ότι τα δομικά στοιχεία που είναι απαραίτητα για την εκκίνηση ενός γενετικού συστήματος μπορούν πράγματι να προκύψουν κάτω από απλές και ρεαλιστικές συνθήκες στην πρώιμη γη.
Ωστόσο, οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα πρόσθετα βήματα πρέπει να επεξεργαστούν πριν η θεωρία τους μπορεί να θεωρηθεί πλήρης. Για παράδειγμα, πρέπει να μάθουν πώς τα μόρια ισοκυτοσίνης που παράγουν μπορούν να μετατραπούν στα ριβονουκλεοτίδια - τα δομικά στοιχεία του RNA. Επιπλέον, θέλουν να κατανοήσουν τον λεπτομερή μοριακό μηχανισμό που επιτρέπει τον αυθόρμητο σχηματισμό γενετικών πληροφοριών από ένα σύνθετο μίγμα ή οργανικά μόρια.
Το έργο αυτό υποστηρίχθηκε από την Υπηρεσία Αμυντικών Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων (DARPA) Grant W911NF-13-C-0043 και Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας Grant R01GM078401.
