Gyvybės atsiradimo klausimas jau dešimtmečius kelia didžiausius iššūkius mokslininkams visame pasaulyje. Nors aišku, kad gyvybė išsivystė iš pirminės Žemės cheminės aplinkos prieš daugiau nei 4 mlrd. metų, tikslus procesas, kaip tai įvyko, išlieka paslaptis.
Naujas tyrimas, atliktas Londono universiteto koledžo chemikų, priartino mus prie šios mįslės įminimo. Mokslininkams pavyko laboratorijoje sujungti RNR molekules su aminorūgštimis, taip atkartojant vieną iš pirmųjų žingsnių, vedusių į gyvybės atsiradimą. Šis pasiekimas svarbus, nes būtent baltymų sintezė laikoma vienu kertinių gyvybės procesų.
Tai pirmas kartas, kai paprastos cheminės reakcijos vandenyje, esant neutraliam pH, leido aminorūgštims prisijungti prie RNR spontaniškai ir selektyviai. Tokia reakcija galėjo vykti ir ankstyvojoje Žemėje, kai susidarė sąlygos gyvybei rastis.
RNA pasaulio hipotezė ir jos papildymas
Viena populiariausių gyvybės atsiradimo teorijų yra vadinamoji RNA pasaulio hipotezė. Ji teigia, kad RNR molekulės, galėjusios ne tik saugoti genetinę informaciją, bet ir katalizuoti chemines reakcijas, buvo pirmieji gyvybės blokai.
Tačiau baltymai taip pat yra gyvybei būtini, nes atlieka daugybę funkcijų organizmuose, o jų struktūra priklauso nuo aminorūgščių sekų. Klausimas, kaip RNR ir aminorūgštys pirmą kartą „susitiko“ ir susijungė, ilgai buvo neatsakytas.
Naujas tyrimas šį klausimą sujungia su kita hipoteze, tai tioesterių pasauliu. Pastaroji siūlo, kad pirmuosius cheminės energijos šaltinius Žemėje suteikė tioesteriai, tai organiniai junginiai, turintys anglies, deguonies, vandenilio ir sieros atomų.
Tyrimo eiga
Komandai, vadovaujamai chemikės Jyoti Singh, pavyko panaudoti tioesterį kaip energijos šaltinį. Ši jungtis padėjo aminorūgščiai prisitvirtinti prie RNR, o tai laikoma itin reikšmingu žingsniu link baltymų sintezės mechanizmo, kuris šiandien vyksta kiekvienoje gyvoje ląstelėje.
Eksperimentai parodė, kad procesas yra spontaniškas ir stabilus, tai būtent tokios savybės būtų buvusios būtinos pirmykštėje Žemėje. Tokiu būdu tyrimas ne tik sustiprina RNA pasaulio teoriją, bet ir apjungia ją su tioesterių hipoteze, sukuriant bendrą gyvybės pradžios paveikslą.
Chemikas Motiejus Povneris pabrėžė, kad ši reakcija atkartoja pirmąją grandį sudėtingame procese, kuris šiandien vyksta ribosomoje, molekuliniame fabrike, jungiančiame aminorūgštis į baltymus pagal RNR pateiktą informaciją.
Reikšmė ir ateities tyrimai
Šis atradimas nereiškia, kad klausimas apie gyvybės kilmę jau atsakytas. Tačiau dabar įrodyta, kad esant tinkamam energijos šaltiniui RNR gali susijungti su aminorūgštimis ir pradėti formuoti peptidus, trumputes aminorūgščių grandines, kurios yra būtinos baltymų gamybai.
Kitas tyrėjų tikslas yra išsiaiškinti, ar RNR gebės pasirinktinai jungtis su tam tikromis aminorūgštimis, taip sudarant pagrindą genetinio kodo atsiradimui. Tai būtų esminis žingsnis link atsakymo, kaip cheminiai junginiai virto biologine sistema, gebančia daugintis ir evoliucionuoti.
„Įsivaizduokite dieną, kai chemikai sugebės paprastus mažus atomus, tai anglį, vandenilį, deguonį, azotą ir sierą paversti molekulėmis, kurios gali pačios daugintis. Tai būtų istorinis žingsnis link gyvybės kilmės paslapties išsprendimo,“ sakė J. Singh.
Tyrimo rezultatai
Tyrimas, parodęs, kad RNR ir aminorūgštys gali susijungti paprastomis sąlygomis, yra vienas reikšmingiausių pastarųjų metų atradimų gyvybės kilmės srityje. Jis įrodo, kad ankstyvoji Žemė galėjo turėti tinkamas sąlygas sudėtingoms cheminėms sistemoms susiformuoti be jokios išorinės intervencijos.
Šis pasiekimas leidžia manyti, kad esame vis arčiau galutinio atsakymo į vieną iš seniausių žmonijos klausimų, kad kaip iš paprastų molekulių gimė gyvybė.
