Gyvybės atsiradimo istorija – vienas seniausių klausimų, keliantis smalsumą tiek mokslininkams, tiek visiems, kurie bent akimirkai susimąsto, kaip iš chaotiškos ankstyvosios Žemės aplinkos išsirutuliojo pirmieji gyvi organizmai. Nors į šį rebusą mėginta pažvelgti iš šimtų skirtingų kampų, naujas tarptautinės mokslininkų komandos tyrimas meta dar vieną intriguojantį akmenį į mokslo diskusijų ežerą. Japonijos, Malaizijos, Jungtinės Karalystės ir Vokietijos tyrėjai žurnale ChemSystemsChem pristatė teoriją, kuri gali tapti vienu iš kertinių akmenų suprantant gyvybės gimimą. Jie siūlo „prebiotinių gelių“ modelį – idėją, kad būtent lipnūs, paviršius dengę geliai galėjo būti pirmoji erdvė, kurioje susiformavo elementarios gyvybės funkcijos.
Nauja kryptis: prebiotinių gelių teorija
Kai daugelis iki šiol dominavusių hipotezių daugiausia koncentravosi į biomolekules ar sudėtingas polimerines struktūras, ši teorija atsigręžia į paprastesnę, tačiau radikaliai svarbią terpę – gelius. Profesoriumi Hiroshima universitete dirbantis Tony Z. Jia pabrėžė, kad iki šiol geliai buvo tarsi pamiršti ankstyvosios Žemės scenarijuose, nors ši medžiaga pasižymi būtent tokiomis savybėmis, kokių būtų reikėję pirmykštėms cheminėms sistemoms susiorganizuoti.
Šio modelio esmė – idėja, kad ploni, paviršių dengę lipnūs sluoksniai galėjo veikti kaip natūralūs inkubatoriai. Jie – panašūs į šiandien žinomas mikroorganizmų bioplėveles, kurias galima aptikti ant akmenų paviršių ar vandens telkiniuose. Tokios struktūros geba sulaikyti, koncentruoti ir išdėstyti molekules taip, kad atsirastų palankios sąlygos sudėtingesniems procesams rastis.
Prebiotiniai geliai, pasak tyrėjų, galėjo atlikti tris esmines funkcijas: kaupti molekules, palaikyti tam tikrą tvarką ir apsaugoti besiformuojančias sistemas nuo staigių aplinkos pokyčių. Kitaip tariant, geliai galėjo būti pirmosios „platformos“, kuriose primityvūs cheminiai procesai įgavo kryptingumą – atsirado struktūra, leidžianti vystytis savireplikacijai ir proto-metabolizmui, kurie vėliau peraugo į biologinę evoliuciją.
Lipni terpė, galėjusi pradėti gyvybės grandinę
Raktinis momentas šioje teorijoje – supratimas, kad gyvybei nebūtinai reikėjo iš karto susiformuoti sudėtingose ląstelėse. Priešingai – pirmieji žingsniai galėjo vykti neapibrėžtoje, bet tvarką palaikančioje aplinkoje. Gelių struktūra veikė tarsi natūralus buferis, suteikiantis stabilų, švelniai kontroliuojamą kontekstą besikaupiančioms molekulėms. Tai panašu į tai, kaip šiandien veikia mikrobinės bioplėvelės – tik tuomet jos nebuvo biologinės, o cheminės.
Kuhan Chandru, tyrimo bendraautorius iš Malaizijos Nacionalinio universiteto Kosmoso mokslo centro, atkreipė dėmesį į tai, kad iki šiol ši kryptis buvo tarsi nutylėta. Daugybė mažų, tarpusavyje nesusietų tyrimų rodė, kad geliai turi savybių, tinkamų gyvybės atsiradimui, tačiau tik dabar šios įžvalgos sudėtos į vientisą mokslinį pasakojimą. Tai leidžia ne tik naujai pažvelgti į Žemės praeitį, bet ir permąstyti, kokie cheminiai pasauliai gali laukti už mūsų planetos ribų.
Gyvybės paieškos kitur: ką gali reikšti „kiti pasauliniai geliai“?
Šie tyrimai turi didelę reikšmę astrobiologijai – mokslui, siekiančiam atrasti gyvybę kitose planetose. Jeigu gyvybė gali atsirasti geliuose, tai reiškia, kad mokslininkai turėtų ieškoti ne vien specifinių cheminių medžiagų, bet ir struktūrų, galinčių veikti kaip bioplėvelių analogai. Tyrėjai tokius galimus darinius vadina „xeno-plėvelėmis“ – ne Žemės aplinkai būdingomis, skirtingos cheminės sudėties terpėmis.
Tai atveria visiškai naują paieškos horizontą. Pavyzdžiui, Marse arba Jupiterio palydove Europoje gali egzistuoti aplinkos, kuriose paviršius dengianti medžiaga, net jei ji nesudaryta iš organinių molekulių, vis tiek galėtų atlikti tokį pat vaidmenį kaip pirmykščiai žemiški geliai. Ši idėja leidžia manyti, kad gyvybės užuomazgos gali būti daug universalesnės, nei iki šiol manyta.
Kas toliau? Mokslininkai planuoja „atkurti gelį“ laboratorijoje
Tyrėjai ketina praktiškai išbandyti savo teoriją. Eksperimentai bus nukreipti į tai, kaip paprastos cheminės medžiagos galėjo jungtis į gelio struktūras ankstyvoje Žemėje ir kokias funkcijas šios struktūros būtų suteikusios pirmykštėms sistemoms. Tai gali leisti atkurti vieną iš labiausiai miglotų etapų visos žmonijos istorijoje – kelią nuo chemijos iki biologijos.
Koautorė Ramona Khanum tikisi, kad ši kryptis paskatins kitus mokslininkus atsigręžti į tarpinę, ilgai pamirštą medžiagų grupę ir galbūt net atrasti dar neištirtų gyvybės kilmės aspektų. Tokios pastangos gali ne tik priartinti prie atsakymo, kaip atsirado gyvybė, bet ir padėti suprasti, kur dar kosmose ji galėtų pasirodyti.
