Naujas tarptautinės mokslininkų grupės pasiūlytas modelis meta iššūkį įprastoms gyvybės Žemėje atsiradimo teorijoms. Užuot teigus, kad pirmosios gyvybės formos susiformavo vandenynuose, tyrėjai svarsto kitokią pradžią: galbūt viskas prasidėjo nuo dvokiančios, lipnios želė pavidalo masės, prilipusios prie akmens paviršiaus.
Ši vadinamoji „pirmiausia gelis“ hipotezė gali pakeisti ne tik mūsų supratimą apie ankstyvąją Žemę, bet ir tai, kaip ieškome gyvybės kitose planetose.
Kaip galėjo atsirasti gyvybė: nauja „pirmiausia gelis“ teorija
Tarptautinė mokslininkų komanda teigia, kad gyvybė galėjo pradėti rastis gerokai anksčiau, nei susiformavo pirmosios ląstelės. Jų manymu, pradžia galėjo būti lipni, pusiau kieta masė, panaši į šiandienines bakterines bioplėveles, kurias matome ant akmenų vandens telkiniuose ar net ant nevalyto dantų emalio.
Tokia gelinė matrica, prisitvirtinusi prie akmens ar kito kieto paviršiaus, galėjo turėti savybių, kurios sudarytų palankias sąlygas gyvybei atsirasti – tiek Žemėje, tiek (bent teoriškai) kitose Visatos vietose.
Šis aiškinimas neįprastas, nes dauguma modelių pirmuosius organinius procesus sieja su skystu vandeniu – pirminiais vandenynais ar hidroterminėmis versmėmis, o ne su pusiau kieta geline terpe. Vis dėlto tradicinėms teorijoms sunku paaiškinti, kaip paprastos molekulės galėjo savaime susijungti į sudėtingas struktūras, pavyzdžiui, RNR ar DNR, jei nebuvo papildomų „organizavimo“ mechanizmų.
Tyrėjų teigimu, būtent gelis galėjo atlikti organizuojančią, apsauginę ir medžiagas koncentruojančią funkciją.
Gelių vaidmuo gyvybės atsiradime
Astrobiologas Tonis Cdzija iš Hirošimos universiteto kartu su kolegomis pabrėžia, kad šis modelis dėmesį kreipia ne tiek į pačias biomolekules ir biopolimerus, kiek į aplinką, kurioje jos galėjo susidaryti ir išlikti. Pasak mokslininkų, gelinė terpė galėjo „sulaikyti“ molekules, išdėstyti jas pakankamai tvarkingai ir stabiliai, kad jos įveiktų pagrindinius priešgyvybinės (prebiotinės) chemijos barjerus.
Ankstyvoji Žemė buvo itin atšiauri: planetos paviršių pasiekdavo stipri ultravioletinė spinduliuotė, temperatūros smarkiai svyravo, nebuvo ozono sluoksnio, o sąlygos nuolat keitėsi. Tokia aplinka menkai dera su trapiais cheminiais procesais, kurių reikėtų gyvybei atsirasti.
Tyrėjų manymu, gelinės priešgyvybinės struktūros galėjo veikti kaip apsauginis „skydas“: jos sugertų dalį žalingos spinduliuotės, padėtų palaikyti stabilesnę mikroaplinką ir saugotų jautrias molekules nuo išplovimo ar suardymo. Svarbu ir tai, kad pagal atnaujintą hipotezės versiją (pradėtą svarstyti dar 2005 m.) pirmosios protoląstelės nebūtų laikomos pačia gyvybės pradžia. Atvirkščiai – jos galėjo atsirasti vėliau, kaip ilgo cheminio tvarkymosi ir saviorganizacijos gelyje rezultatas.
Mokslininkai „pirmiausia gelis“ požiūrį apibūdina taip: ankstyvoji gyvybė galėjo formuotis gelinei matricoje, prisitvirtinusioje prie kietų paviršių. Tokie geliai būtų padėję primityvioms cheminėms sistemoms spręsti svarbiausius priešgyvybinės chemijos iššūkius – koncentruoti molekules, jas atrinkti ir sulaikyti, didinti reakcijų efektyvumą bei „buferiuoti“, t. y. stabilizuoti aplinkos sąlygas.
Pirmieji metabolizmo požymiai
Pagal šią hipotezę, būtent gelyje galėjo atsirasti pirmosios metabolizmo (medžiagų apykaitos) užuomazgos. Tam tikros cheminės medžiagos galėjo pradėti keistis elektronais ir vykdyti redokso (oksidacijos–redukcijos) reakcijas, o ultravioletinė, matomoji ir infraraudonoji spinduliuotė būtų tiekusi energiją šioms reakcijoms – panašiai kaip šiandien augalai naudoja šviesą fotosintezei.
Gelinė terpė taip pat galėjo koncentruoti monomerus – paprastas statybines molekules, tokias kaip aktyvuoti nukleotidai ar aminorūgštys. Be to, gelis galėjo selektyviai sąveikauti su skirtingomis cheminėmis medžiagomis: vienas „prisitraukti“ ir išlaikyti, kitas atmesti. Tokia selekcija būtų skatinusi sudėtingesnių struktūrų formavimąsi.
Drėgna, bet ne visiškai skysta gelio aplinka ypač palanki reakcijoms, kurios jungia monomerus į polimerus – ilgas, sudėtingas grandines, panašias į tas, kurios sudaro baltymus ar nukleorūgštis. Skystame vandenyje tokie jungimosi procesai dažnai nusileidžia skilimui, tačiau gelio matricoje polimerizacija galėtų turėti pranašumą.
Reikšmė gyvybės paieškoms Visatoje
„Pirmiausia gelis“ hipotezė praplečia gyvybės paieškų už Žemės ribų strategiją. Jei ji teisinga, kosminėse misijose reikėtų ieškoti ne vien konkrečių cheminių junginių ar skysto vandens telkinių, bet ir gelinei medžiagai būdingų struktūrų: lipnių, pusiau kietų darinių ant uolienų paviršių, kuriuose organinės molekulės galėtų kauptis ir organizuotis.
Ši kryptis siejasi ir su kitais pastarųjų metų tyrimais. Pritaikę dirbtinį intelektą, mokslininkai aptiko cheminių gyvybės pėdsakų 3,3 mlrd. metų senumo uolienose, taip gerokai pastumdami atgal ribą, nuo kurios laikomi „patikimi“ gyvybės įrodymai.
Pasitelkę pirolizės, dujų chromatografijos ir masių spektrometrijos metodus bei mašininį mokymąsi, tyrėjai daugiau nei 90 % tikslumu atpažino vadinamąsias „molekulines dvasias“ – smarkiai suirusias, bet vis dar atsekamas biologinių molekulių „parašų“ liekanas. Taip pat pavyko nustatyti fotosintezės pėdsakus 2,52 mlrd. metų senumo mėginiuose, t. y. maždaug 800 mln. metų anksčiau, nei buvo manyta iki šiol.
Visi šie duomenys kartu piešia vaizdą, kuriame gyvybė Žemėje gali būti daug senesnė, nei ilgą laiką buvo įsitikinta, o jos ištakos – gerokai keistesnės ir „gleivesnės“, nei įprasta įsivaizduoti žvelgiant vien į pirminių vandenynų platybes.
