Η αρχή της ζωής: Η αναζήτηση για το πρώτο αντιγραφέα

Η ζωή πρέπει να έχει ξεκινήσει με ένα απλό μόριο που θα μπορούσε να αναπαραχθεί – τώρα όμως νομίζουμε ότι ξέρουμε πώς να το φτιάξουμε.

Πώς ξεκίνησε η ζωή; Μόρια RNA αντιγράφουν τον εαυτό τους με ακρίβεια

4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από σήμερα: η επιφάνεια ενός νεοσύστατου πλανήτη γύρω από ένα μεσαίου μεγέθους αστέρι αρχίζει να κρυώνει. Είναι δυστυχώς ένα βίαιο μέρος βομβαρδιζόμενο συνεχώς από μετεωρίτες ενώ σπαράσσεται από ηφαιστειακές εκρήξεις, με μια ατμόσφαιρα γεμάτη με τοξικά αέρια. Αλλά σχεδόν αμέσως μόλις αρχίζει το νερό να σχηματίζει λιμνούλες και ωκεανούς στην επιφάνειά του, κάτι ασυνήθιστο συμβαίνει.  Προκύπτει ένα μόριο, ή ίσως ένα σύνολο μορίων, ικανό να αναπαράγεται από μόνο του.

Αυτή ήταν και η αυγή της εξέλιξης. Μόλις εμφανίστηκαν οι πρώτες αυτο-αναπαραγόμενες οντότητες, επιβλήθηκε  η φυσική επιλογή ευνοώντας κάθε απόγονο με παραλλαγές τέτοιες που τους έκανε καλύτερους στην αναπαραγωγή τους. Σύντομα εμφανίστηκαν και τα πρώτα απλά κύτταρα. Τα υπόλοιπα είναι προϊστορία.

Δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα, μερικοί από τους απογόνους αυτών των πρώτων κυττάρων εξελίχθηκαν σε οργανισμούς αρκετά ευφυείς για να αναρωτηθούν: ποιός είναι και πώς ήταν ο πολύ πολύ παλαιός πρόγονός τους; Από ποιό μόριο άρχισαν όλα;

Ήδη από τη δεκαετία του 1960, κάποιοι από εκείνους τους ευφυείς οργανισμούς άρχισαν να υποψιάζονται ότι τα πρώτα αυτοαναπαραγόμενα μόρια ήταν φτιαγμένα από RNA, ένας στενός εξάδελφος του DNA. Αυτή η ιδέα είχε πάντα ένα τεράστιο πρόβλημα, αν και – δεν υπάρχει γνωστός τρόπος με τον οποίο μόρια RNA θα μπορούσαν να είχαν συσταθεί στην αρχέγονη Γη. Και αν μόρια RNA δεν θα μπορούσαν να σχηματιστούν αυθόρμητα, τότε πώς θα μπορούσαν να προκύψουν αυτοαναπαραγόμενα μόρια RNA; Μήπως κάποιος άλλος αντιγραφέας προήλθε πρώτα; Αν ναι, ποιός ήταν; Η απάντηση τελικά τώρα αρχίζει να εμφανίζεται.

Όταν οι βιολόγοι άρχισαν να συλλογίζονται πώς άραγε προέκυψε η ζωή, το θέμα φαινόταν περίπλοκο. Σε όλους τους οργανισμούς που ζουν σήμερα, η σκληρή δουλειά γίνεται από τις πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες μπορεί να έρθουν σε μια μεγάλη ​​ποικιλία σχημάτων, έτσι ώστε να μπορούν να κάνουν σχεδόν τα πάντα, συμπεριλαμβανομένων και των πρωτεϊνών που δρουν ως ένζυμα, ουσίες που καταλύουν ένα τεράστιο φάσμα χημικών αντιδράσεων. Ωστόσο, οι πληροφορίες που απαιτούνται για τη δημιουργία των πρωτεϊνών αποθηκεύεται στα μόρια του DNA. Δεν μπορείτε να φτιάξετε νέες πρωτεΐνες χωρίς το DNA, και δεν μπορείτε να κάνετε νέα DNA χωρίς πρωτεΐνες. Έτσι, η κύρια ερώτηση είναι: ποιό ήρθε πρώτο, οι πρωτεΐνες ή το DNA;

Η ανακάλυψη στη δεκαετία του 1960 ότι το RNA θα μπορούσε να αναδιπλωθεί, όπως μια πρωτεΐνη, αν και όχι σε τέτοιες πολύπλοκες δομές, υπέδειξε μια απάντηση στο πρόβλημα. Αν το RNA θα μπορούσε να καταλύσει αντιδράσεις καθώς επίσης και να αποθηκεύσει πληροφορίες, μερικά μόρια RNA θα μπορούν να είναι σε θέση να φτιάξουν περισσότερα μόρια RNA. Και αν αυτό συνέβαινε, οι RNA αντιγραφείς δεν θα είχαν καμία ανάγκη τις πρωτεΐνες. Θα μπορούσαν να κάνουν μόνοι τους τα πάντα.

Ήταν μια ελκυστική ιδέα, αλλά αμέσως τελείωσε αυτή η άποψη. Κανείς δεν είχε δείξει ότι το RNA θα μπορούσε να καταλύει αντιδράσεις όπως τα πρωτεϊνικά ένζυμα. Κι αυτά συνέβαιναν μέχρι το 1982, όταν μετά από δεκαετίες ερευνών τελικά ανακαλύφθηκε ένα ένζυμο RNA. Ο Thomas Cech του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Boulder βρήκε στο Tetrahymena thermophila, ένα παράξενο μονοκύτταρο οργανισμό με επτά φύλα.

Μετά από αυτή την ανακάλυψη, άνοιξε η πόρτα. Οι άνθρωποι ανακάλυπταν όλο και πιο πολλά ένζυμα RNA σε ζωντανούς οργανισμούς και δημιούργησαν νέα τέτοια ένζυμα στα εργαστήρια τους. Το RNA μπορεί να μην είναι και τόσο καλό για την αποθήκευση πληροφοριών, όπως το DNA, όντας λιγότερο σταθερό, ούτε και τόσο ευέλικτο όσο οι πρωτεΐνες, αλλά φαινόταν να αποτελεί ένα μοριακό υποδοχέα πολλών εργασιών. Η ανακάλυψη αυτή ήταν μια τεράστια ώθηση στην ιδέα ότι η πρώτη ζωή αποτελείται από μόρια RNA, που κατέλυαν την παραγωγή περισσότερα μορίων RNA – “ο κόσμος του RNA”, όπως το ονόμασε ο χημικός Walter Gilbert του Χάρβαρντ πριν από 25 χρόνια.

Αυτοί οι αντιγραφείς RNA μπορεί ακόμη και να είχαν σεξουαλική επαφή. Το ένζυμο RNA Cech ανακαλύφθηκε ότι όχι μόνο καταλύει οποιαδήποτε παλαιή αντίδραση. Βρέθηκε ότι ένα μικρό τμήμα του RNA θα μπορούσε να κοπεί από μια μεγαλύτερη αλυσίδα. Η αντιστροφή της αντίδρασης θα προσθέσει RNA στις αλυσίδες, που σημαίνει πως οι RNA αντιγραφείς θα μπορούσαν να είναι σε θέση να ανταλλάξουν κομμάτια με άλλα μόρια RNA. Αυτή η δυνατότητα θα επιτάχυνε σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη, επειδή οι μεταβολές που θα έχουν γίνει από ξεχωριστές σειρές των αντιγραφέων, θα μπορούσαν να συγκεντρωθούν μαζί σε μια σειρά.

Η εξέλιξη των αντιγραφέων

Για πολλούς βιολόγους το αποστομωτικό επιχείρημα ήρθε το 2000, όταν αναλύθηκε η δομή των παραγόντων που φτιάχνουν την πρωτεΐνη στα κύτταρα. Η εργασία αυτή επιβεβαίωσε ότι η ουσία που φωλιάζει στην καρδιά αυτών των εργοστασίων είναι ένα ένζυμο RNA – και αν πρωτεΐνες γίνονται από το RNA, σίγουρα το RNA θα πρέπει να έρχεται πρώτα.

Παρόλα αυτά, ορισμένα ζητήματα παρέμειναν άλυτα. Δεν ήταν σαφές κατά πόσο το RNA ήταν πραγματικά σε θέση να αναπαράγει τον εαυτό του. Σήμερα, το DNA και το RNA χρειάζονται τη βοήθεια πολλών πρωτεϊνών για να αντιγραφούν. Αν υπήρξε ποτέ ένας αυτο-αντιγραφέας, τότε αυτός έχει προ πολλού εξαφανιστεί. Έτσι, οι βιοχημικοί έθεσαν ως στόχο να φτιάξουν ένα, λαμβάνονται τυχαία RNAs και εξελίσσοντας τα για πολλές γενιές για να δούμε τι απέγιναν.

Μέχρι το 2001, η διαδικασία αυτή είχε αποφέρει ένα ένζυμο που ονομάζεται RNA R18 που θα μπορούσε να συγκολλήσει 14 νουκλεοτίδια – οι δομικές μονάδες του RNA και DNA – σε ένα υφιστάμενο RNA, χρησιμοποιώντας ένα άλλο RNA ως πρότυπο. Οποιοδήποτε αυτοαναπαραγόμενο RNA, ωστόσο, χρειάζεται να οικοδομήσει RNAs που θα είναι τουλάχιστον τόσο μακρύ όσο το ίδιο – και το R18 δεν μπορούσε να το φτάσει. Έχει μήκος 189 νουκλεοτίδια, αλλά το μεγαλύτερο RNA που μπορεί να φτιάξει περιέχει μόνο 20.

Μια μεγάλη ανατροπή ήρθε στις αρχές του 2011, όταν ο Philipp Holliger στο Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας στο Κέιμπριτζ  και οι συνεργάτες του αποκάλυψαν τη δράση ενός ενζύμου που ονομάζεται RNA tC19Z. Το τελευταίο αντιγράφει αξιόπιστα RNA ακολουθίες μέχρι και 95 γράμματα, σχεδόν το μισό μήκος από το ίδιο. Για να γίνει αυτό, το tC19Z κολλάει στην άκρη ενός RNA, αποδίδει τα σωστά νουκλεοτίδια, κινείται ένα βήμα μετά προς τα εμπρός, και προσθέτει μια άλλη σειρά. “Ακόμα δεν το χωράει ο νους μου ότι μπορείς να κάνεις κάτι τόσο περίπλοκο με ένα τόσο απλό μόριο,” λέει ο Holliger.

Έτσι, οι βιολόγοι βρίσκονται βασανιστικά κοντά στη δημιουργία ενός μορίου RNA, ή ίσως ενός συνόλου μορίων, ικανό να αναπαράγει το ίδιο. Αυτό αφήνει ανοικτό κι ένα άλλο κρίσιμο σημείο: από πού προέρχεται η ενέργεια που θα κινήσει αυτή την δραστηριότητα; Πρέπει να υπάρχει κάποιο είδος μεταβολικής διαδικασίας – αλλά το RNA δεν φαίνεται να κάνει τη δουλειά ενός πλήρους ανεπτυγμένου μεταβολισμού.

“Υπάρχει ένα σκοτεινό σημείο του κατά πόσον το RNA μπορεί να κάνει όλη την χημεία”, λέει ο Adrian Ferré-D’Amaré. Το RNA έχει μόνο μερικές χημικές ενεργές “λειτουργικές ομάδες”, που το περιορίζουν να καταλύει μερικά μόνο είδη χημικής αντίδρασης.

Οι λειτουργικές ομάδες είναι σαν τα εργαλεία – όσο περισσότερα είδη έχετε, τόσο περισσότερα πράγματα μπορείτε να κάνετε. Οι πρωτεΐνες έχουν πολλές περισσότερες λειτουργικές ομάδες από τα RNAs. Ωστόσο, υπάρχει ένας τρόπος να κάνετε ένα απλό εργαλείο πολύ πιο ευέλικτο: κολλήστε διαφορετικά κομμάτια σε αυτό, σαν τις εναλλάξιμες κεφαλές στα κατσαβίδια. Το χημικό αντίστοιχο είναι τα μικρά βοηθητικά μόρια γνωστά ως συνένζυμα.

Οι πρωτεΐνες κάνουν χρήση των συνένζυμων για να επεκτείνουν ακόμη περισσότερο το φάσμα των αντιδράσεων που μπορούν να ελέγξουν. Χωρίς συνένζυμα, η ζωή όπως την ξέρουμε δεν θα μπορούσε να υπάρχει, υποστηρίζει ο Ferré-D’Amaré. Και αυτό αποδεικνύει ότι τα RNA ένζυμα μπορούν να χρησιμοποιήσουν επίσης συνένζυμα.

Το 2003 ο Hiroaki Suga, από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, δημιούργησε ένα ένζυμο RNA που θα μπορούσε να οξειδώσει το οινόπνευμα, με τη βοήθεια ενός συνένζυμου που ονομάζεται NAD+, και που χρησιμοποιείται από πολλά πρωτεϊνικά ένζυμα. Μήνες αργότερα, ο Ronald Breaker του Πανεπιστημίου Yale διαπίστωσε ότι ένα φυσικό RNA ένζυμο, που ονομάζεται glmS, χρησιμοποιεί επίσης ένα συνένζυμο.

Πολλά βακτήρια χρησιμοποιούν glmS, λέει ο Ferré-D’Amaré, έτσι είτε αυτά είναι αρχαία είτε ένζυμα RNA που χρησιμοποιούν συνένζυμα εξελίσσονται εύκολα. Είτε έτσι είτε αλλιώς, φαίνεται ότι τα μόρια του RNA θα ήταν σε θέση να εκτελέσει το φάσμα των αντιδράσεων που απαιτούνται για την παραγωγή ενέργειας.

Έτσι, τα αποδεικτικά στοιχεία ότι υπήρχε κάποτε ένας κόσμος του RNA είναι ολοένα και πιο πειστικά. Μόνο λίγοι διαφωνούντες επιστήμονες παραμένουν. “Οι αρνητές για τον κόσμο του RNA έχουν χάσει πολύ έδαφος”, λέει ο Donna Blackmond του Ινστιτούτου Scripps στη Καλιφόρνια. Αλλά υπάρχει ακόμα ένα τεράστιο και προφανές πρόβλημα: από πού προήλθε το RNA για πρώτη φορά;

Τα μόρια του RNA είναι σειρές από νουκλεοτίδια, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από ένα σάκχαρο με μια βάση μαζί με μια προσκολλημένη φωσφορική ομάδα. Στα ζωντανά κύτταρα, είναι πολλά τα ένζυμα που εμπλέκονται στην παραγωγή νουκλεοτιδίων και που τα ενώνουν μαζί, αλλά, φυσικά, ο αρχέγονος πλανήτης δεν είχε κανένα τέτοιο ένζυμο. Υπήρχε πηλός, όμως. Το 1996, ο βιοχημικός Leslie Orgel έδειξε ότι όταν «ενεργοποιημένα» νουκλεοτίδια – εκείνα με ένα επιπλέον κομμάτι κολλημένο στη φωσφορική ομάδα – προστέθηκαν σε ένα είδος ηφαιστειακού αργίλου, σχηματίστηκαν RNA μόρια έως και με 55 νουκλεοτίδια μήκος. Με τα συνηθισμένα νουκλεοτίδια ο σχηματισμός των μεγάλων μορίων του RNA θα ήταν δραστικά αρνητικός, αλλά τα ενεργοποιημένα προσφέρουν την ενέργεια που απαιτείται για να οδηγηθεί η αντίδραση.

Αυτό σημαίνει ότι εάν υπήρχαν πολλά ενεργοποιημένα νουκλεοτίδια στην πρώιμη Γη, τα μεγάλα μόρια RNA θα μπορούσαν να σχηματιστούν αυθόρμητα. Επιπλέον, πειράματα που προσομοιώνουν τις συνθήκες στην πρώιμη Γη και σε αστεροειδείς δείχνουν ότι τα σάκχαρα, οι βάσεις και οι φωσφορικές ομάδες θα προέκυπταν με φυσικό τρόπο, επίσης. Το να βάλεις όμως τα νουκλεοτίδια μαζί είναι το σκληρό κομμάτι του παζλ. Δεν φαίνεται να υπάρχει κανένας τρόπος για να συνενωθούν τα διάφορα στοιχεία χωρίς εξειδικευμένο ένζυμα. Εξ αιτίας των σχημάτων των μορίων, είναι σχεδόν αδύνατο για τα σάκχαρα να συνενωθούν σε μια βάση, ακόμη και όταν αυτό συμβαίνει, το συνδυασμένο μόριο σπάει πολύ γρήγορα.

Αυτή η φαινομενικά ανυπέρβλητη δυσκολία οδήγησε πολλούς βιολόγους να υποπτεύονται ότι το RNA δεν ήταν ο πρώτος αντιγραφέας. Πολλοί άρχισαν να διερευνούν τη δυνατότητα ότι του κόσμου του RNA προηγήθηκε ένας κόσμος ΤΝΑ, ή ένας κόσμος PNA, ή ίσως κι ένας κόσμο ΑΝΑ. Όλα αυτά που αναφέρθηκαν είναι παρόμοια με τα μόρια RNA, αλλά των οποίων οι βασικές μονάδες θεωρούνται ότι έχουν πολύ περισσότερες πιθανότητες να σχηματιστούν αυθόρμητα. Το μεγάλο πρόβλημα με αυτήν την ιδέα είναι ότι εάν η ζωή άρχισε με αυτόν τον τρόπο, κανένα στοιχείο του δεν έχει παραμείνει. “Δεν βλέπετε καν την κάνη που καπνίζει”, λέει ο Gerald Joyce, επίσης του Ινστιτούτου Scripps.

Μια τιτάνια προσπάθεια

Εν τω μεταξύ ο John Sutherland, στο Εργαστήριο MRC της Μοριακής Βιολογίας, πεισματικά προσπαθεί να λύσει το πρόβλημα των νουκλεοτιδίων. Συνειδητοποίησε ότι οι ερευνητές μπορούσαν να ψάχνουν για αυτά με λανθασμένο τρόπο. “Σε κάθε νουκλεοτίδιο, θα δείτε ένα σάκχαρο, μια βάση και μια φωσφορική ομάδα”, λέει. “Έτσι κι εσείς υποθέτετε πως θα πρέπει να φτιάξετε αυτά τα δομικά στοιχεία και στη συνέχεια να τα κολλήσετε μαζί … αλλά αυτό δεν λειτουργεί.”

Αντίθετα, αυτός αναρωτήθηκε αν απλούστερα μόρια θα μπορούσαν να συγκολληθούν μαζί σε ένα νουκλεοτίδιο, χωρίς ποτέ να γίνουν σάκχαρα ή βάσεις. Το 2009, απέδειξε ότι αυτό ήταν δυνατό. Πήρε κατά το ήμισυ ένα σάκχαρο και κατά το ήμισυ μία βάση, και τα συγκόλλησε μαζί – σχηματίζοντας έτσι τον κρίσιμο σύνδεσμο σάκχαρου-βάσης. Τότε αυτός στερέωσε το υπόλοιπο μισό του σακχάρου και της βάσης. Τελευταία ο Sutherland κόλλησε το φωσφορικό, αν και βρήκε ότι έπρεπε να είναι παρόν στο μείγμα για να δουλέψουν οι αρχικές αντιδράσεις.

Χημεία κάτω από ακριβώς κατάλληλες συνθήκες (Goldilocks chemistry)

O Sutherland υπήρξε σκόπιμα ακατάστατος βάζοντας τα φωσφορικά από την αρχή, αλλά περιέργως αυτό έδωσε καλύτερα αποτελέσματα. Κι αυτό είναι ενθαρρυντικό: η αρχέγονη Γη ήταν ένα ακατάστατο και δύσκολο μέρος και μπορεί να ήταν ιδανικό για την παραγωγή νουκλεοτιδίων. Ο Sutherland τώρα υποπτεύεται ότι υπήρχε μια «Goldilocks χημεία» – δεν ήταν πολύ απλή, δεν ήταν πολύ περίπλοκη – που θα μπορούσε να παράγει πολλά βασικά συστατικά από το ίδιο χωνευτήρι.

“Ο Sutherland έκανε μια πραγματική επανάσταση”, λέει ο Holliger. “Όλοι οι υπόλοιποι δουλεύαμε με λάθος τρόπο.”

Το θέμα δεν έχει ακόμα λυθεί εντελώς. Το RNA έχει τέσσερα διαφορετικά νουκλεοτίδια, και μέχρι στιγμής ο Sutherland έχει παράγει μόνο δύο από αυτά. Ωστόσο, ο ίδιος λέει ότι είναι “κοντά” στα άλλα δύο. Αν όντως πετύχει, θα δείξει ότι η αυθόρμητη δημιουργία ενός αντιγραφέα RNA δεν είναι και τόσο απίθανο όσο φαίνεται, και ότι ο πρώτος αντιγραφέας ήταν πιο πιθανό να φτιάχτηκε από RNA.

Φυσικά, παραμένουν πολλά ερωτήματα. Από πού προέκυψαν οι πρώτα αντιγραφείς; Με τί έμοιαζε η πρώτη ζωή; Πώς έγινε η μετάβαση στο DNA και τις πρωτεΐνες, καθώς πώς συνέβη η ανάπτυξη του γενετικού κώδικα; Ποτέ κανείς δεν μπορεί να γνωρίζει με βεβαιότητα, αλλά διερευνώνται πολλοί νέοι υποσχόμενοι λεωφόροι. Οι περισσότεροι βιολόγοι πιστεύουν πως πρέπει να υπήρχε κάτι σαν ένα κύτταρο από την αρχή, για να περιέχει τον αντιγραφέα-πολλαπλασιαστή και να διατηρεί μαζί τα μέρη που το απαρτίζουν. Με αυτόν τον τρόπο, τα άτομα μπορούν να ανταγωνίζονται για τους πόρους και να εξελίσσονται με διαφορετικούς τρόπους.

Ο Jack Szostak του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ έδειξε ότι ο ίδιος πηλός που παράγει αλυσίδες RNA ενθαρρύνει επίσης και τον σχηματισμό σάκων περιορισμένων με μεμβράνη, μάλλον σαν τα κύτταρα που περικλείουν κύτταρα. Ο ίδιος έχει αναπτύξει «πρωτο-κύτταρα», που μπορούν να μεταφέρουν RNA και ακόμη και να διαιρούνται χωρίς κάποιο σύγχρονο κυτταρικό μηχανισμό.

Μια άλλη ιδέα είναι ότι η ζωή ξεκίνησε σε αλκαλικές υδροθερμικές πηγές στον πυθμένα της θάλασσας. Δεν είναι μόνο ότι αυτά τα ανοίγματα εμπλουτίζονται με κατάλληλους πόρους και φυσαλίδες, αλλά παρέχουν επίσης το ίδιο είδος ηλεκτροχημικής τάσης ίδιας που οδηγεί στην παραγωγή ενέργειας στα κύτταρα έως αυτήν την ημέρα. Οι όροι εκεί μπορεί να ήταν ιδανικοί για την παραγωγή μακριών αλυσίδων RNA.

Ο Holliger έχει μια μάλλον περίεργη ιδέα: Ίσως όλα αυτά συνέβησαν μέσα σε πάγο. Την εποχή που ξεκίνησε η ζωή, ο ήλιος ήταν 30% πιο ασθενικός από ό,τι σήμερα. Ο πλανήτης θα είχε παγώσει αν η ατμόσφαιρα δεν ήταν πλήρης από αέρια του θερμοκηπίου, και μπορεί κάλλιστα να είχε πάγο προς τους πόλους.

Τα ψυχρά RNA διαρκούν περισσότερο, και ο πάγος έχει πολλά άλλα οφέλη. Όταν το νερό που δένεται με το RNA και άλλες χημικές ουσίες ψύχεται, κάποια ποσότητα από αυτό παγώνει, ενώ το υπόλοιπο γίνεται ένας συμπυκνωμένος ζωμός που τρέχει γύρω από τους κρυστάλλους του πάγου. “Μπορείτε να πάρετε λίγους θύλακες μέσα στον πάγο”, λέει ο Holliger. Είναι ενδιαφέρον, ότι το R18 RNA ένζυμο λειτουργεί καλύτερα σε πάγο από ό,τι σε μια θερμοκρασία δωματίου.

Αυτή τη στιγμή, δεν υπάρχει τρόπος να επιλέξουμε κάτι μεταξύ αυτών των επιλογών. Κανένα απολιθωμένο κατάλοιπο δεν παραμένει από τους πρώτους αντιγραφείς από όσο γνωρίζουμε. Όμως μπορούμε να προσπαθήσουμε να δημιουργήσει εκ νέου τον κόσμο του RNA για να καταδείξουμε πώς αυτός θα μπορούσε να έχει προκύψει. Σύντομα, πιστεύει ο Sutherland, κάποιος θα γεμίσει ένα δοχείο με ένα μείγμα από αρχέγονες χημικές ουσίες, θα το διατηρήσει σε κατάλληλες συνθήκες, και θα παρατηρήσει να αναδύεται η ζωή. “Αυτό το πείραμα κάποτε θα γίνει.”

Πηγή: New Scientist

________________________________________________________________________________

Σύμφωνα με ορισμένους βιολόγους υπάρχουν επτά θεμέλια πράγματα για τη ζωή:

1. Το πρώτο θεμέλιο της ζωής είναι γι’ αυτούς το πρόγραμμα: ένα οργανωμένο γενικό σχέδιο, το οποίο περιγράφει τα συστατικά του ζώντος συστήματος και τις αλληλεπιδράσεις τους που διαιωνίζουν το σύστημα αυτό – στoν πλανήτη μας, το πρόγραμμα αυτό εκτελείται από το DΝΑ.

2. Ως δεύτερο θεμέλιο είναι ο αυτοσχεδιασμός: καθώς ένα ζων σύστημα είναι ένα μικρό τμήμα του σύμπαντος στο οποίο υφίσταται, δεν μπορεί να ελέγχει όλες τις αλλαγές του περιβάλλοντος, στις οποίες είναι εκτεθειμένο, άρα πρέπει να έχει ένα σύστημα για να μπορεί να τροποποιεί το πρόγραμμά του, ώστε να αντιμετωπίζει τις αλλαγές στο περιβάλλον του, χωρίς να επηρεάζεται το γενικό σχέδιό του.

3. Το τρίτο θεμέλιο είναι ο διαχωρισμός: όλοι οι ζώντες οργανισμοί έχουν περιορισμένο όγκο, περιβάλλονται από μια επιφάνεια η οποία αποκαλείται μεμβράνη ή δέρμα και συγκρατεί τα συστατικά στον καθορισμένο όγκο του οργανισμού, ενώ εμποδίζει να διεισδύσουν επιβλαβείς χημικές ουσίες.

4. Το τέταρτο θεμέλιο της ζωής είναι η ενέργεια: ο ζων οργανισμός πρέπει να είναι ένα σύστημα ανοιχτό που να δέχεται ενέργεια από εξωτερικές πηγές όπως ο Ήλιος, αλλά και ένα σύστημα που να μεταβολίζει, ικανό να μετατρέψει την ενέργεια σε «καύσιμο» για τον οργανισμό.

5. Πέμπτο θεμέλιο είναι η αναγέννηση: ένα σύστημα που μεταβολίζει διαρκώς, φθείρεται και πρέπει να έχει ένα σύστημα για να αντισταθμίζει τις απώλειές του. Η φθορά και η επιβράδυνση του συστήματος αναγέννησης με το πέρασμα του χρόνου είναι αυτό που αποκαλούμε γήρανση.

6. Το έκτο θεμέλιο είναι η προσαρμοστικότητα: για παράδειγμα, ένας άνθρωπος που βάζει το χέρι του στη φωτιά πονάει, αλλά πρέπει να το βγάλει αμέσως για να αποφύγει το έγκαυμα. Αυτή η συμπεριφορική αντίδραση στον πόνο είναι ουσιώδης για την επιβίωση – πρόκειται για μια θεμελιώδη αντίδραση των ζώντων συστημάτων που ονομάζεται ανάδραση.

7. Τέλος, το έβδομο και τελευταίο θεμέλιο της ζωής είναι η απομόνωση: τα ένζυμα σε ένα σύστημα που μεταβολίζει, έχει ζωτική σημασία να μην αντιδρούν παρά μόνο με τα μόρια που πρέπει να αντιδράσουν και να μην παρενοχλούνται από συγκρούσεις με διάφορα μόρια που προέρχονται από άλλες αντιδράσεις.

_______________________________________________________________________________

Διαβάστε και τα πολύ ενδιαφέροντα παλαιότερα άρθρα

• Ερωτήσεις για την προέλευση της ζωής
• Φτιάχτηκε το πρώτο τεχνητό μόριο RNA που αυτοαναπαράγεται και εξελίσσεται
• Γιατί αναδύθηκε η ζωή και γιατί συνεχίζει να υπάρχει;
• Φυσικοχημικοί βρίσκουν ότι η ζωή ξεκίνησε στον πάγο
• LUCA: Ο τελευταίος παγκόσμιος κοινός πρόγονος – η ζωή στη Γη πριν από το DNA
• Το δύσκολο πρόβλημα της προέλευσης της ζωής
• Έγινε στην τύχη η δημιουργία του έμβιου κόσμου; Μια θεώρηση αντίθετη από την Δαρβινική άποψη
• Πώς προήλθε η ζωή στην αρχέγονη Γη