Ako vznikol život na Zemi? Vedci možno odhalili kľúčový zlom, ktorý tomu predchádzal
Cyklus vysušovaní sopečného jazierka by mohol vytvoriť ideálne prostredie pre formáciu peptidov, enzýmov a proteínov.
Podľa prírodovedca Charlesa Darwina život na Zemi začal v malom teplom jazierku. V tomto prostredí sa odohrávali chemické reakcie a keď ho zasiahol blesk, začali sa tvoriť reťazce aminokyselín. Tie boli postupom času čoraz komplexnejšie, až kým nevznikli prvé organizmy.
Vedci sa už dlhú dobu pokúšali popísať chemické procesy, ktoré by viedli z jazierka plného aminokyselín až k prvým baktériám, komplexným organizmom a neskôr aj k ľuďom. Hoci vznik života na Zemi pre nás ostáva stále obrovskou záhadou, štúdia z 21. decembra 2022 opisuje jeden z potenciálne najdôležitejších krokov k vývoju prvého života na planéte. Jej autormi sú vedci z University of Wisconsin-Madison.
V tejto sfére je mimoriadne známou štúdia z roku 1952. V rámci nej sa výskumníci pokúsili rekonštruovať podmienky, ktoré mali existovať na Zemi ešte pred vznikom života. Toto prostredie obsahovalo špecifické pomery vody, metánu, vodíka a ďalších prvkov. Keď toto jazierko zasiahli elektrickým výbojom, zistili, že sa aminokyseliny začali skutočne vytvárať.
„Dnes vieme, že aminokyseliny predstavujú základný stavebný kameň proteínov a proteíny sú základom života. Už pomerne dlhú dobu sme hľadali spôsoby, ako by mohli všetky látky vytvoriť reťazce a väzby spôsobom, ktorý by viedol k prvej živej bunke. Problém dlhú dobu bol taký, že chémia nefunguje, ak reakcia obsahuje vodu,“ vysvetľuje John Yin, jeden z autorov štúdie.
Lenže čo ak by sme vodu z rovnice vylúčili? Ak život naozaj začal v jazierku, mohli sa všetky dôležité látky vytvoriť v období, kedy sa prostredie zmenilo? Čo ak sa jazierko vyparilo? Autori výskumu naznačujú, že za prítomnosti chemického aktivátora by sa mohli aminokyseliny zlúčiť do peptidov, teda krátkych reťazcov aminokyselín.
Cyklus vysušenia a zavodnenia
Život teda mohol vzniknúť v momente, keď sa hypotetické jazierko vysušovalo. V rámci štúdie autori túto teóriu preskúmali tak, že vytvorili roztok aminokyseliny glycínu a trimetafosfátu, chemického aktivátora, ktorý vzniká počas sopečnej činnosti. Následne pomocou ohrievača roztok pomaly odparovali.
Neprehliadnite
Počas 24 hodín mohli výskumníci pozorovať dve fázy zmien. V prvej fáze, keď bol roztok alkalický, sa glycín spojil do dvojmolekulových jednotiek a roztok sa zmenil na neutrálny. Počas druhej fázy, keď sa roztok začal vyparovať, sa tieto jednotky spojili do peptidov oligoglycínu.
„V našom experimente sme dokázali, že reakcie, z ktorých vzniká život, sa nemusia udiať v rovnakom prostredí. To sa môže meniť, samozrejme za predpokladu, že je ďalšie prostredie vhodné pre nasledujúce reakcie,“ vysvetľuje Hayley Boigenzahn, autorka štúdie.
Zem ešte pred vznikom života mohla mať viacero sopečne ohrievaných jazierok s látkami potrebnými pre vznik týchto látok. Po vytvorení prvých peptidov mohlo jazierko prejsť niekoľkými cyklami vyparovania, počas ktorých reťazce peptidov rástli. Nakoniec sa mohli zložiť a vytvoriť enzýmy alebo proteíny, ktoré slúžia ako katalyzátory pre ďalšie chemické reakcie. To mohlo viesť ku vzniku komplexnejších proteínov a možno aj prvotného metabolizmu.
„Prebiotická chémia sa od tej tradičnej líši. Ak ju však chápete, časom môžete objaviť chemické systémy, ktoré dokážu ukladať informáciu, prispôsobiť sa prostrediu a vyvíjať sa,“ hovorí Yin.
Ak chceme zistiť ako vznikol život na Zemi, potom musíme objaviť systémy, ktoré to síce dokážu, no ešte ich nemožno považovať za živé bunky.
Komentáre