Życie starsze, niż myśleliśmy? RNA mogło powstać już 4,3 mld lat temu

|Z ostatniej chwili

W przyrodzie kolor wściekle żółty bywa stosowany ku przestrodze (patrz: liściołaz żółty) czy jako kamuflaż (patrz: modliszka storczykowa). W Pulsarze natomiast – to sygnał końca embarga, które prestiżowe czasopisma naukowe nakładają na publikowane przez badaczy artykuły. Tekst z żółtym oznaczeniem dotyczy więc doniesienia, które zostało upublicznione dosłownie przed chwilą.

Życie na Ziemi ma bardzo stary rodowód – dowodzi Steven A. Benner, jeden z pionierów astrobiologii, paleogenetyki i biologii syntetycznej. W swojej najnowszej publikacji wraz ze współpracownikami przedstawia model narodzin cząsteczki RNA, której pojawienie się na młodej Ziemi miało według niego utorować drogę do powstania pierwszych żywych organizmów. Uczony sądzi, że identyczne zdarzenia mogły się rozegrać na młodym Marsie. W modelu Bennera kluczową rolę odgrywają cztery gazy atmosferyczne: dwutlenek węgla, azot, para wodna i dwutlenek siarki. W tym przepisie ważną rolę odgrywają też asteroidy, które wpadając od czasu do czasu do atmosfery, zmieniały przejściowo jej skład chemiczny w taki sposób, że sprzyjał on syntezie zasad azotowych budujących cząsteczkę RNA. Poza tym w jej skład wchodzą, jak wiemy, jeszcze dwa składniki: cukier ryboza oraz reszta fosforanowa.

I tu docieramy do najważniejszego elementu receptury Bennera. Są nim borany – sole i inne związki chemiczne boru. Naukowiec dowodzi, że występowały one powszechnie na powierzchni młodej planety, a ich rola polegała na wspieraniu reakcji chemicznych, w wyniku których zasady azotowe, ryboza i domieszka fosforanowa formowały nukleotyd, czyli pojedyncze ogniwo RNA. To jeszcze nie było życie, ale poprzedzająca je faza określana „chemią prebiotyczną”. Nukleotydy łączyły się w polimerowe łańcuszki RNA, które nie tylko magazynowały informację genetyczną, ale też same ją sobie powielały, pełniąc rolę enzymów.

Wkrótce – jak uważa Benner, a wraz z nim wielu innych zwolenników tej hipotezy – powstał samowystarczalny „świat RNA”. Wyobraźmy sobie płytki, nasłoneczniony akwen wodny pełen nitek kwasu rybonukleinowego zajmujących się głównie jednym: składaniem samych siebie z podstawowych elementów na podstawie lepiej lub gorzej skopiowanej instrukcji. Z czasem cząsteczki RNA rozszerzyły zakres swoich możliwości, być może przechodząc po drodze przemiany ewolucyjne. W końcu zaczęły syntetyzować pierwsze białka, które okazały się lepszymi katalizatorami reakcji chemicznych. Finalnie na scenie pojawił się DNA jako ostateczny rezerwuar informacji genetycznej.

Dodajmy, że zwolennicy „świata RNA” różnią się między sobą w niektórych kwestiach. Część uważa na przykład, że nukleotydy zostały dostarczone na Ziemię przez meteoryty. Zdaniem innych kosmiczne pochodzenie mogły mieć tylko niektóre składniki nukleotydów, na przykład zasady azotowe, czy ryboza. Benner należy jednak do tych badaczy, według których cząsteczki RNA zostały od początku do końca upichcone na Ziemi – prawdopodobnie w płytkich, cyklicznie wysychających zbiornikach wodnych. Eksperymenty laboratoryjne sugerują, że takie rytmiczne zmiany wilgotności mogły sprzyjać łączeniu się nukleotydów w polimerowe łańcuchy.

Wszystko to – dowodzi uczony w „PNAS” – mogło się wydarzyć już przed 4,3 mld lat. Z niektórych analiz genetycznych wynika, że ostatni wspólny przodek wszystkich mieszkańców globu – nazwano go LUCA (od ang. last universal common ancestor) – mógł się pojawić na Ziemi około 250-300 mln lat po jej powstaniu. Musiałby to być glob przyjazny dla życia, a nie kula ognia pokrytą gorącą lawą, jak do niedawna powszechnie uważano, nazywając pierwsze pół miliarda lat historii planety hadeikiem.

Od dwóch dekad pogląd ten jest podważany. Odkrycie w zachodniej Australii prastarych cyrkonów sprzed ponad 4 mld lat, a następnie analizy chemiczne tych minerałów, wskazują bowiem, że młoda Ziemia raczej nie przypominała Hadesu, przeciwnie – dość szybko ostygła i pokryła się oceanami. Była jak dom czekający na mieszkańców.

„W niektórych australijskich cyrkonach sprzed 4,1 mld lat odnaleziono izotopowo lekki węgiel, który może być najstarszym znanym śladem aktywności żywych organizmów” – zauważa Benner. I on jednak przyznaje, że nadal nie wiemy, jak doszło do pojawienia się LUCA. Droga od cząsteczki RNA, nawet doskonalącej się ewolucyjnie, do prawdziwej komórki biologicznej, otoczonej błoną komórkową, przeprowadzającej setki procesów metabolicznych i powiększającej swojej rozmiary, jest bardzo długa.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.