ДАРВИНОВА НИТ

КАПИ КИШЕ ЗАЧЕЛЕ ЖИВОТ

Visited 348 times, 1 visit(s) today

Ново истраживање, објављено у престижном научном часопису Science Advances, указује да су кључну улогу у појави протоћелија могле оне одиграти.

Једно од највећих питања у науци јесте како је живот на Земљи започео. Еволуција након настанка првих облика добро се разуме, међутим, абиогенеза – постанак живота из неживих састојака – још није довољно разјашњена. Ново истраживање, објављено у престижном научном часопису Science Advances, указује да су кључну улогу у појави протоћелија могле одиграти кишне капи.

Рибонуклеинску киселину (РНК) се, углавном, сматра молекулом која је био темељ првих живих организама, она је могла претходити данашњој ДНК и стварању протеина. За разлику од ДНК, која је дволанчана и стабилна, РНК је једноланчана и способна је преузети различите улоге, укључујући чување генетске информације и катализацију хемијских реакција. Ове особине чине ју потенцијално идеалним кандидатом за молекул за настанак првих облика живота. Међутим, једна од главних препрека у разумевању постанка јесте питање како су први молекули РНК остали стабилне и створити протоћелије – једноставне склопове с мембранама који су обављали основне животне функције. Ново истраживање доноси важан увид у могуће решење.

Научници су у експериментима показали да су у пребиотичким условима, какви су владали на раној Земљи, капи кише могле одиграти кључну улогу у стварању стабилних молекулских структура. Познате као коацервати, у бити то су једноставне микрокапљице које садрже различите органске молекуле, укључујући РНК. Кда је кишна кап пала на површину прекривену молекулима РНК и других органских једињења, могла је узроковати стварање коацервата.

Микрокапљица коацервата без мембрана већ се дуго сматра могућим моделом протоћелија јер могу да расту, концентришу се и да деле РНК. Али, брзо стапање коацервата без мембрана и брза размена РНК између њих, у роковима од неколико минута, значили би да појединачне капљице не би могле одржати своје засебне генетске идентитете. Непостојање различитости онемогућило би компетицију и Дарвинову еволуцију, а популација би била подложна колапсу због брзог ширења паразитских РНК.

У новој студији истраживачи су показали да дестилисана вода, која опонаша кишу, доводи до стварања електростатских попречних веза међу молекулима на површинама коацерватних капљица, које не само да онемогућавају њихово стапање на неодређено време већ и омогућавају просторно-временску компартментализацију РНК на временској скали од више дана. Аутори баговешћују да би такве нестопљене капљице без мембране могле деловати као првобитне ћелије. Но, најзанимљивије у новом истраживању јесте откриће да капи кише нису само стварале коацервате него су, такође, помогле у образовању стабилних мембрана око њих.

Наиме, студија је показала да су природни процеси, попут падања кише, могли спонтано створити такве мембране и остварити кључан корак у настанку протоћлија. Мембране коацервата могле су настати због привлачних сила између молекула. Пример су тзв. Амфифилни молекули који имају два дела: један је хидрофобан (одбија воду), а други је хидрофилан (привлачи воду). Због ове двоструке природе амфифилни молекули су у стању да се спонтано организују у устројства попут липидних двослојева када су у додиру с водом. Они су кључни за формирање биолошких мембрана, при чему се хидрофилни део окреће према води, а хидрофобни ка унутрашњости мембране. Примери укључују амфифилне фосфолипиде који чине двослојне мембране у данашњим ћелијама и органелама.

Такве мембране омогућиле би да се органски молекули групишу и формирају двослојеве сличне мембранама ћелија. Мембране би омогућиле коацерватима да задрже одређене молекуле попут РНК унутар себе, чиме би се створило стабилно микроокружење за биохемијске реакције, што је кључно за развој раних облика живота. Још један занимљив аспект новог проучавања јесте идеја да су кишне капи могле играти улогу у убрзавању еволуције молекула РНК. Наиме, унутар капљица молекули РНК били би концентрисани и изложени сталним променама услова, као што су pH вредност, температура и доступност хранљивих твари.

Ове промене могле су подстаћи мутације у РНК, од којих би неке биле корисне за преживљавање у специфичном микроокружењу. Поступно, кроз низ циклуса падања кише и сушења, молекули РНК могли су еволуирати у сложеније структуре које су све више наликовале онима у живим организмима. Тај процес, који би се могло назвати еволуцијом у капима кише, представља занимљиву перспективу могуће ране фазе развоја живота на Земљи. Ново откриће има важне импликације за изучавање живота ван наше планете.

Наиме, ако су једноставни природни процеси, попут падања кише, могли покренути стварање живота, слични би могли довести до настанка живота на другим планетама. Планете или месеци са сличним атмосферским условима као што су Земљини могли би имати капљице течности (вода, метан или нека друга материја) које би могле стварати коацервате и протоћелије. Рецимо, Сатурнов месец Титан има реке, језера и кише метана, који би могли деловати на сличан начин као водене на раној Земљи.

Советски биохемичар Александар Опарин још тридесетих година прошлог века поставио је коацерватну хипотезу и претпоставио да је за постојање живота нужно одвајање ћелије као система од околине.

(Илустрација Pixabay)

(Индекс)

 

Visited 348 times, 1 visit(s) today

О аутору

administrator

Оставите коментар