Zanim na Ziemi pojawił się tlen, mogła działać lodowa fabryka życia
Jednym z typów w tej sprawie jest cyjanowodór. Trujący dla ludzi, a jednocześnie pospolity w kosmosie – odnajduje się go w kometach, obłokach molekularnych i na młodych planetach. Zespół z Case Western Reserve University oraz NASA Ames Research Center przeprowadził symulacje komputerowe, w których odtworzono zachowanie HCN w temperaturach bliskich zeru absolutnemu.
Okazało się, że w takich warunkach cyjanowodór może działać jak katalizator. Po pierwsze, daje początek reaktywnym pochodnym – m.in. cyjanianom, iminokwasom oraz związkom będącym zalążkami nukleobaz – umożliwiając kolejne etapy syntezy. Po drugie, stabilizuje nowo powstałe związki, które w stanie ciekłym rozpadałyby się natychmiast. W efekcie na powierzchniach kryształów powstających w niskiej temperaturze zaczynają pojawiać się cząsteczki coraz bardziej „biologiczne”: chemiczne zaczątki aminokwasów, nukleotydów, a nawet krótkich oligomerów. Takie „lodowe fabryki” generują więc budulec, który mógł stać się materiałem dla RNA, białek i koenzymów. Co istotne, cały ten zestaw reakcji przebiega bez udziału tlenu. Podobne środowiska panowały na młodej Ziemi, a współcześnie można je znaleźć na lodowych księżycach takich jak Europa czy Enceladus oraz na planetach pozasłonecznych. Zanim na naszej planecie pojawiły się pierwsze komórki, istniał prawdopodobnie etap przejściowy: świat bez organizmów, lecz z chemią powoli zbliżającą się do biologii. Badacze nazywają go roboczo „zimną protobiologią”.
To prowadzi do kolejnego pytania: kiedy pojawiły się organizmy wyposażone w jądro, mitochondria i uporządkowaną architekturę wewnętrzną? Artykuł opublikowany przez naukowców z Okinawa Institute of Science and Technology sugeruje, że kluczowe elementy takiej organizacji mogły wykształcić się wcześniej, niż sądzono do tej pory. Badacze przeanalizowali genomy współczesnych jednokomórkowców i przy użyciu modelowania ewolucyjnego odtworzyli kolejność pojawiania się poszczególnych innowacji. Wyniki wskazują, że genetyczne „instrukcje” odpowiedzialne za budowę i organizację wnętrza komórki mogły powstać w środowisku ubogim w tlen, a mitochondria – będące wydajnymi „silnikami” metabolicznymi – zostały dołączone dopiero później.
W zderzeniu z historią „zimnej chemii” lodowych cząsteczek cyjanowodoru powstaje zaskakująco spójna opowieść o naszej planecie: najpierw chemia bez tlenu, później biologia bez tlenu, a dopiero na końcu tlenowa eksplozja życia, która otworzyła drogę do wielokomórkowości i całej późniejszej różnorodności biosfery.
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.