Έπειτα από πέντε δεκαετίες αβεβαιότητας, ερευνητές του University College London κατέληξαν σε ένα σύνολο θεωριών για τις συνθήκες που επικρατούσαν κατά τη δημιουργία της Γης, υπό τις οποίες μπορεί να συνδυάστηκαν το RNA και τα αμινοξέα, οδηγώντας στην προέλευση της ζωής, όπως παρουσιάστηκε σε μια νέα μελέτη, στην επιθεώρηση Nature.
Με το RNA – “ξαδελφάκι” του DNA – να αποτελεί το προσχέδιο και τα αμινοξέα τα δομικά υλικά, η ζωή μπορεί να διαμορφώθηκε αυτόματα, υπό αυτές τις συγκεκριμένες συνθήκες πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, υποστηρίζουν οι ερευνητές.
Από το 1970, οι ερευνητές επιδιώκουν με ενδιαφέρον να κατανοήσουν πώς ενώθηκαν αρχικά τα δύο αυτά στοιχεία.
Δομικές πρωτεΐνες
“Η ζωή εξαρτάται από την ικανότητα της σύνθεσης πρωτεϊνών – είναι τα λειτουργικά μόρια της ζωής. Η κατανόηση της προέλευσης της σύνθεσης των πρωτεϊνών, είναι θεμελιακή για την κατανόηση της προέλευσης της ζωής”, εξήγησε ο μελετητής και καθηγητής Matthew Powner.
“Η μελέτη μας, είναι ένα σημαντικό βήμα προς τον στόχο αυτό, ώστε να δείξει πώς μπορεί το RNA να ξεκίνησε να ελέγχει τη σύνθεση των πρωτεϊνών” προσθέτει.
Τα ριβοσώματα, είναι μια σημαντική μοριακή μηχανή για τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Τις οδηγίες για τη σύνθεση, δίνει το RNA, το οποίο λειτουργεί ως μεσολαβητής για το DNA και το ριβόσωμα.
Όταν το ριβόσωμα λαμβάνει τις οδηγίες αυτές, λειτουργεί ως εργοστάσιο πρωτεΐνης, χτίζοντας τις αναγκαίες χημικές ενώσεις από τα αμινοξέα.
“Φτάσαμε στο πρώτο τμήμα της περίπλοκης αυτής διεργασίας, αξιοποιώντας πολύ απλή χημεία στο νερό σε ουδέτερο pH για τη σύνδεση αμινοξέων με το RNA.
“H χημεία είναι αυθόρμητη, επιλεκτική και θα μπορούσε να έχει συμβεί στις αρχές της δημιουργίας της Γης”, εξηγεί ο Power.
H προέλευση της ζωής
Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει ανεπιτυχώς και στο παρελθόν να δημιουργήσουν την πρώτη σύνθεση των δομικών υλικών της ζωής, αξιοποιώντας αντιδραστικά μόρια για τη σύνδεση RNA και αμινοξέων.
Δυστυχώς, τα συνδετικά μόρια, δεν έχουν ανθεκτικότητα και διαλύονται στο νερό, αντί να συνδέουν μόνιμα τα αντικείμενα. Αναλύοντας και πάλι το ζήτημα της σύνδεσης, η ομάδα πίσω από τη νέα έρευνα, αξιοποίησε με επιτυχία μια χημική ένωση υψηλής ενέργειας, η οποία ονομάζεται θειοεστέρας.
Οι πρώτοι θεωρητικοί ισχυρίζονταν πως οι ενώσεις αυτές, μπορεί να είχαν παίξει κάποιον ρόλο στην προέλευση της ζωής και σήμερα, αναγνωρίζεται ο σημαντικός ρόλος που έχουν παίξει σε διάφορες βιολογικές διεργασίες.
Η παρακολούθηση των αντιδράσεων απαιτούσε εξειδικευμένες τεχνικές για τη μελέτη της δομής των μορίων, συμπεριλαμβανομένης της απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού και της φασματομετρίας μάζας, λόγω του ότι το μέγεθος της αντίδρασης ήταν κάτω από το όριο ανίχνευσης των οπτικών μικροσκοπίων.
“Η μελέτη μας, ενώνει δύο κυρίαρχες θεωρίες για την προέλευση της ζωής: τον ‘”κόσμο του RNA”, που θεωρείται ότι είναι θεμελιακό και τον “κόσμο του θειοεστέρα”. Οι θειοεστέρες θεωρούνται η πηγή της ενέργειας για τις πρώτες μορφές της ζωής”, εξήγησε ο Powner.
Δεν είναι η πρώτη μελέτη που έχει δημοσιεύσει η ομάδα, καθώς μια άλλη που δημοσίευσαν πέρσι, έδειξε πως οι συνθήκες που επικρατούσαν στην αρχή της δημιουργίας της Γης, θα ήταν κατάλληλες για τη σύνθεση της ένωσης.
Αυτή τη φορά, η καινοτομία της ομάδας είναι πως έδειξε ότι, το RNA έχει την ικανότητα της κατά προτίμησης ένωσης με συγκεκριμένα αμινοξέα, δημιουργώντας τη βάση του γενετικού κώδικα.
Ένα βήμα πιο κοντά
“Πριν μπορέσουμε να ρίξουμε φως στην προέλευση της ζωής, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά προβλήματα, αλλά το πιο μεγάλο και συναρπαστικό, είναι η προέλευση της σύνθεσης της πρωτεΐνης”, είπε ο Powner.
“Φανταστείτε την ημέρα που οι χημικοί μπορεί να πάρουν απλούστερα, μικρά μόρια που αποτελούνται από άνθρακα, άζωτο, υδρογόνο, οξυγόνο και άτομα θείου και από αυτά τα κομμάτια LEGO να δημιουργήσουν μόρια ικανά να αντιγράφουν τον εαυτό τους. Θα ήταν ένα σημαντικό βήμα προς την απάντηση του ερωτήματος για την προέλευση της ζωής”, εξήγησε η κύρια συγγραφέας, Δρ. Jyoti Singh.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα αποτελέσματά τους φέρνουν τους στόχους τους ένα βήμα πιο κοντά στην επιτυχία, δείχνοντας πως τα αμινοξέα και το RNA, θα μπορούσαν να έχουν σχηματίσει πεπτίδια στο φυσικό περιβάλλον.
Όσο για τις αντιδράσεις που έχουν συμβεί στην αρχή της δημιουργίας της Γης, η ομάδα υποψιάζεται πως πιο πιθανές τοποθεσίες, ήταν δεξαμενές ή λίμνες, καθώς τα χημικά του ωκεανού, θα ήταν πολύ αραιωμένα.
“Το εξαιρετικά καινοτόμο εύρημα, είναι πως το ενεργοποιημένο αμινοξύ που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη αυτή, είναι ένας θειοεστέρας, ένα είδος μορίου που παράγεται από το συνένζυμο Α, μια χημική ουσία που βρίσκεται σε όλα τα ζωντανά κύτταρα.
Η ανακάλυψη αυτή, θα μπορούσε ενδεχομένως να συνδέσει τον μεταβολισμό, τον γενετικό κώδικα και τη σύνθεση των πρωτεϊνών”, κατέληξε η Singh.
