Експеримент открио како је почео живот на Земљи

Живот из неживог – карика која недостаје

Теорија еволуције објашњава како се живот развијао након што је једном настао.

Међутим, наука до сада није у потпуности разјаснила како су први облици живота настали из неживе материје. Тај дио биолошке историје назива се абиогенеза. Њу је изузетно тешко реконструисати јер је практично немогуће пронаћи фосилне записе таквих процеса из тог периода.

Хипотеза о РНК свијету

Хипотеза о РНК свијету сугерише да је рибонуклеинска киселина (РНК), једноставнија, једноланчана сродница дволанчане дезоксирибонуклеинске киселине (ДНК), играла кључну улогу у настанку најранијих облика живота, јер је могла складиштити генетичке информације и истовремено обављати хемијске реакције потребне за саморепликацију и катализу процеса, прије појаве ДНК и протеина.

Катализа значи да је РНК могла убрзавати хемијске реакције без тога да се сама притом троши. Другим ријечима, неки молекули РНК понашали су се попут данашњих ензима.

У најранијем раздобљу Земљине историје још није било протеина, који данас обављају готово све каталитичке улоге у живим ћелијама. Хипотеза о РНК свијету претпоставља да је РНК тада имала двоструку функцију – да је носила генетску информацију и истовремено омогућавала да се хемијске реакције одвијају брже и ефикасније, укључујући реакције неопходне за властито умножавање. То је кључно јер би се без катализе већина таквих реакција одвијала преспоро да би омогућила настанак и одржавање живота.

У РНК свијету претеча живота могла је истовремено похрањивати насљедне информације, копирати саму себе и катализирати основне хемијске реакције неопходне за властито умножавање и опстанак, што су кључне карактеристике живог организма.

Шта је студија открила?

У новој студији, објављеној у часопису Proceedings of the National Academy of Sciences (ПНАС), Јута Хиракава (Yuta Hirakawa) са Универзитета Тохоку, једног од водећих у Јапану, и његов тим симулирали су услове сличне онима који су могли постојати у подземним залихама воде и водоносним слојевима у тлу и стијенама, као и у исушујућим базенима на раној Земљи – плитким локвама у којима се вода повремено задржавала, а затим испаравала.

„РНК је можда била први информациони молекул који је омогућио дарвинистичку еволуцију, а тиме и живот, на хадској Земљи и/или на ноахијском Марсу (хад и ноахиј су геолошка раздобља, нап. аут.). Стога је сваки модел који показује како РНК може настати из једноставних органских молекула од великог значаја за разумијевање настанка живота у оквиру хипотезе о РНК свијету као првом“, наводе аутори у уводу студије.

У експериментима су научници комбиновали основне састојке РНК – шећер рибозу, фосфате и четири нуклеобазе од којих је РНК састављена (аденин, гуанин, цитозин и урацил) – са минералима бората и базалтним стијенама. Смјесу су затим подвргли циклусима загријавања и сушења, чиме су опонашали природне процесе испаравања и поновне хидратације који су могли бити чести у тадашњим условима. Под таквим околностима молекули РНК су се спонтано формирали, без активног људског утицаја у кључним корацима процеса синтезе, што је до сада представљало једну од највећих препрека у истраживањима абиотичког, односно неживог поријекла РНК.

Посебно је занимљиво што ново истраживање кључну улогу приписује боратима – минералима за које се раније сматрало да ометају пребиотичке хемијске реакције. У овој студији борати су показали супротан ефекат: стабилизовали су рибозу, иначе веома нестабилан молекул, и помогли у важним хемијским корацима који воде ка формирању РНК. Научници су закључили да борати нису препрека на путу ка РНК, већ напротив – важан дио успјешне синтезе РНК у условима сличним природним.

Један од учесника истраживања, Стивен Бенер (Steven Benner) из Фондације за примјењену молекуларну еволуцију (Foundation for Applied Molecular Evolution), изјавио је за Scientific American да резултати сугеришу како РНК може бити „интринзичан исход“ на планетама које имају сличне геолошке услове као рана Земља.

То, како је додао, имплицира „да живота има посвуда“.

Узме ли се у обзир и чињеница да је рибоза откривена у узорцима које је на астероиду Бену (Bennu) прикупила НАСА-ина мисија ОСИРИС-РЕКС (OSIRIS-REx), долази се до закључка да су кључни састојци РНК могли бити допремљени на Земљу из свемира.

Састојци живота из свемира

Овај експеримент додатно поткрепљује хипотезу да РНК није само теоријска могућност, већ молекул који се заиста може формирати у условима сличним онима на раној Земљи, без потребе за људском интервенцијом.

Иако овај рад не даје коначан одговор на питање како је тачно настао први живот, он представља најближу експерименталну потврду до сада да је РНК свијет могао бити почетна фаза живота на Земљи и да су природни процеси могли довести до стварања прве генетичке и каталитичке молекуле прије појаве ДНК и протеина.

(Индекс)