Kako je život nastao na Zemlji iz asortimana neživih molekula je tvrdoglavo trajna misterija. Eksperimenti nam mogu pokazati kako su se ključni koraci mogli desiti, ali za svaki korak napred postoje zbunjujuće ćorsokake.
Voda, na primer, izgleda kao suštinska komponenta života od samog početka. Ipak, proces uzgoja nekih od najvažnijih životnih komponenti ima frustrirajuću averziju prema mokri.
„Znamo da su aminokiseline gradivni blokovi proteina i da su proteini neophodni za život“, kaže biohemijski inženjer Univerziteta Viskonsin-Medison Džon Jin.
„U prebiotičkoj hemiji, dugo je bilo pitanje kako bismo mogli da nateramo ove stvari da formiraju veze i žice na način koji bi na kraju mogao da dovede do žive ćelije. Pitanje je teško jer je određena hemija koja je uključena ona koja ima tendenciju da propadne u prisustvo vode“.
Preovlađujuća teorija od vremena Čarlsa Darvina je da je život nastao iz izrazito vlažne „primordijalne supe“, što otežava pomirenje precizne uloge koju bi voda mogla da ima u poreklu tih prvih trajnih, samoreplicirajućih reakcija.
Tako je hemijski inženjer Univerziteta Viskonsin-Medison Hejli Bojgenzan vodila studiju o simuliranom promenljivom okruženju – onom koje se menjalo između vlažnih i suvih uslova koji se u prirodi lako repliciraju sa ciklusima plime i oseke i dan/noć, kao i promenom vremena.
Boigenzahnov tim je kombinovao izbor aminokiselina za koje se pokazalo da je prilično lako proizvesti prirodnim putem. Kao gradivni blokovi proteina – jedinica koje mogu da obavljaju mehanički rad živih procesa – nastale strukture su dobra uloga za igranje glavne uloge u ranim oblicima biologije.
Nažalost, navesti te jedinice da se povežu zajedno u duže lance je pravi izazov. U ovom slučaju, istraživači su koristili aminokiselinu glicin.
Zatim su u svoju supu dodali trimetafosfat, molekul koji se prirodno proizvodi u vulkanima.
Na kraju, supa je začinjena natrijum hidroksidom (NaOH) da bi se povećao njen pH.
Eto, tokom prvog sata eksperimenta, glicin se spojio da bi napravio molekul od dve jedinice nazvan dimer. Ova reakcija oslobađa protone koji zauzvrat neutrališu pH potreban za odvijanje dimerizacije, što efikasno koči ceo proces.
Kao što je utvrđeno u prethodnim istraživanjima, kako je pH rastvora postao neutralniji, dimeri su polako počeli da se povezuju jedni sa drugima u nešto duže lance. Međutim, kako se rastvor osušio, brzina reakcije se povećala, verovatno zbog koncentracija molekula koje su se zbližile, sumnja tim.
„Ono što ovde pokazujemo je da ne mora nužno da bude isto okruženje tokom svih reakcija“, kaže Boigenzan. „Mogu se pojaviti u različitim okruženjima, pod uslovom da reakcije koje se javljaju pomažu u stvaranju okruženja koje je korisno za naredne korake.
Ciklus prelaza između vlažnih i suvih uslova mogao bi razviti molekul u složenije proteine, od kojih bi neki mogli podstaći druge hemijske reakcije uključene u život.
„Činjenica da su ovi mehanizmi reakcije poznati dugi niz godina i da postoji ograničeno poštovanje za vezu između njih sugeriše da bi možda bilo vredno posvetiti veću pažnju efektima predloženih prebiotičkih reakcija na njihovu okolinu, pored efekata okoline na reakcije“, napominju Boigenzahn i tim.
Ovo nije prvi trag da je nastanak života možda nastao na ivici vlage. Ranije ove godine hemičari su otkrili da su slobodno plutajuće aminokiseline reaktivnije na granici sićušnih kapljica vazduh-voda. Štaviše, ove reakcije su se dešavale u normalnim uslovima životne sredine bez potrebe za drugim hemikalijama ili zračenjem.
Još je dug put do razumevanja svega što je uključeno, ali razumevanje procesa koji stoje iza stvaranja života takođe može otvoriti vrata novim, moćnijim tehnologijama zasnovanim na hemiji.
„Na kraju biste mogli da kreirate hemijske sisteme koji su u stanju da čuvaju informacije, prilagođavaju se i evoluiraju“, kaže Jin.
„DNK skladišti informacije hiljadama puta većom od gustine kompjuterskog čipa. Ako bismo mogli da dobijemo sisteme koji to rade, a da ne moraju da budu žive ćelije, onda počinjete da razmišljate o svim vrstama novih funkcija i procesa koji se dešavaju na molekularnom nivou.“
