Poreklo života: vulkansko staklo?
Kada su se prvi organizmi pojavili, njihov razvoj se odigrao brzo! Pronađeni fosili sugerišu da su mikroorganizmi bili prisutni čak i pre 3,7 milijardi godina, samo nekoliko stotina miliona godina nakon što se naša planeta (stara 4,5 milijardi godina) dovoljno ohladila da izdrži biohemijske procese. Mnogi istraživači misle da je nasledni materijal za ove prve organizme bila RNK. Iako nije podjednako složena kao DNK, RNK bi i dalje bilo teško ugraditi u dugačke niti potrebne za prenošenje genetskih informacija, što postavlja pitanje: kako se RNK mogla spontano formirati?
Vremenska linija događaja u ranoj istoriji Zemlje
Izvor slike: https://universe-review.ca/R10-38-life.htm
Bazaltno staklo – vulkansko staklo
Sada bi istraživači mogli imati odgovor. U laboratorijskim eksperimentima, pokazuju kako stene koje se nazivaju bazaltna stakla pomažu pojedinačnim RNK bazama, poznatim kao nukleozid-trifosfati, da se povežu u nizove dužine do 200 slova. Stakla bi bilo u izobilju u vatri i sumporu rane Zemlje; a bazaltna stakla nastaju kada se lava ugasi u vazduhu ili vodi, ili kada se otopljena stena nastala u udaru asteroida brzo ohladi.
Bazaltno staklo
Izvor slike: http://ooicruises.ocean.washington.edu/visions11/file/Glassy+Basalt+Recovered+by+ROPOS
Rezultati istraživanja su podelili istraživače porekla života: „Izgleda da je ovo divna priča koja konačno objašnjava kako nukleozid-trifosfati reaguju jedni na druge dajući RNK niti“, izjavio je dr Tomas Karel, hemičar sa Univerziteta Ludvig Maksimilijan u Minhenu; s druge strane dr Džek Šostak, RNK stručnjak na Univerzitetu Harvard, kaže da neće verovati rezultatu sve dok istraživački tim bolje ne okarakteriše RNK niti.
Čemu nepoverenje?
Istraživači porekla života vole teoriju prvobitnog „RNK sveta“, jer molekul može da sprovede dva različita procesa vitalna za život. Kao i DNK, sastoji se od četiri baze koje mogu da nose genetske informacije. Kao i proteini, RNK takođe može da katalizuje hemijske reakcije potrebne za život.
RNK svet
Izvor slike: https://edu.rsc.org/feature/the-origin-of-life/2000129.article
Ali RNK takođe donosi glavobolje. Niko do sada nije pronašao skup verodostojnih prebiotičkih uslova koji bi prouzrokovali da se stotine RNK slova povežu u dovoljno dugačke niti ne bi li se podržali složeni biohemijski procesi neophodni da se pokrene evolucija.
Dr Stiven Mojzis, geolog iz Istraživačkog centra za astronomiju i nauke o Zemlji Mađarske akademije nauka, pitao se da li bazaltna stakla igraju ulogu. One su bogate metalima poput magnezijuma i gvožđa koji katalizuju mnoge hemijske reakcije. A „Bazaltno staklo je bilo svuda na Zemlji u to vreme“.
Pretpostavka uslova prebiotičkog sveta
Izvor slike: https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-019-0624-8
Eureka! …ili ne?
Poslao je uzorke pet različitih bazaltnih stakala Fondaciji za primenjenu molekularnu evoluciju. Tamo su dr Elisa Biondi, molekularni biolog, i njene kolege samlele svaki uzorak u fini prah, sterilisale ga i pomešale sa rastvorom nukleozid-trifosfata. Bez prisutnog staklenog praha, RNK slova nisu uspela da se povežu. Ali kada se pomešaju sa staklenim prahom, molekuli su se spojili u dugačke niti, dugačke i do nekoliko stotina baza, po rečima istraživača u časopisu Astrobiologija. Ni toplota ni svetlost nisu bili potrebni. „Sve što je trebalo da uradimo je da sačekamo“, rekla je Biondi. Male RNK niti su se formirale nakon samo jednog dana, ali su pramenovi rasli mesecima. „Lepota ovog modela je njegova jednostavnost“, kaže dr Jan Špaček, molekularni biolog iz Firebird Biomolecular Sciences. “Pomešajte sastojke, sačekajte nekoliko dana i otkrijte RNK!”.
Ipak, rezultati postavljaju mnoga pitanja. Jedan je kako su nukleozid-trifosfati uopšte mogli nastati. Biondijev kolega dr Stiven Bener kaže da nedavna istraživanja pokazuju kako su ista bazaltna stakla mogla da unaprede formiranje i stabilizaciju pojedinačnih RNK slova.
Veći problem, kaže Šostak, je oblik dugih lanaca RNK. U savremenim ćelijama, enzimi obezbeđuju da većina RNK preraste u dugačke linearne lance. Ali RNK slova se takođe mogu granati veoma složeno. Šostak želi da istraživači prijave vrstu RNK koju su stvorile bazaltna stakla. „Smatram da je veoma frustrirajuće to što su autori došli do zanimljivog početnog otkrića, ali su onda odlučili da se pozabave hitom, a ne naukom“, kaže Šostak.
Biondi priznaje da eksperiment njenog tima skoro sigurno proizvodi malu količinu grananja RNK. Međutim, ona primećuje da neke razgranate RNK danas postoje u organizmima, a srodne strukture su možda bile prisutne u zoru života. Ona takođe kaže da drugi testovi koje je grupa sprovela potvrđuju prisustvo dugih niti sa vezama koje najverovatnije znače da su linearne. Prema rečima dr Diter Brauna, hemičara o poreklu života u Ludvig Maksimiljan-u: „To je zanimljiva debata koja će pokrenuti sledeću rundu eksperimenata.”
Izvori:
