Περιβάλλον Ζωή και Γη

Το αλάτι μπορεί να ήταν κρίσιμο για την προέλευση της ζωής

Written by Δ.Μ.

Ένα από τα πιο θεμελιώδη ανεξήγητα ερωτήματα στη σύγχρονη επιστήμη είναι πώς άρχισε η ζωή . Οι επιστήμονες γενικά πιστεύουν ότι τα απλά μόρια που υπάρχουν στα πρώιμα πλανητικά περιβάλλοντα μετατράπηκαν σε πιο περίπλοκα, που θα μπορούσαν να βοηθήσουν ώστε να ξεκινήσει η ζωή με την είσοδο ενέργειας από το περιβάλλον. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η πρώιμη Γη ήταν πλήρης με πολλά είδη ενέργειας, από τις υψηλές θερμοκρασίες που παράγουν τα ηφαίστεια έως την υπεριώδη ακτινοβολία που εκπέμπεται από τον ήλιο.

Share

Ένα από τα πιο θεμελιώδη ανεξήγητα ερωτήματα στη σύγχρονη επιστήμη είναι πώς άρχισε η ζωή. Οι επιστήμονες γενικά πιστεύουν ότι τα απλά μόρια που υπάρχουν στα πρώιμα πλανητικά περιβάλλοντα μετατράπηκαν σε πιο περίπλοκα, που θα μπορούσαν να βοηθήσουν ώστε να ξεκινήσει η ζωή με την είσοδο ενέργειας από το περιβάλλον. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η πρώιμη Γη ήταν πλήρης με πολλά είδη ενέργειας, από τις υψηλές θερμοκρασίες που παράγουν τα ηφαίστεια έως την υπεριώδη ακτινοβολία που εκπέμπεται από τον ήλιο.

hydrogen-cyanide

Ξεκινώντας από το υδροκυάνιο, η σύνθεση μιας κυψελίδας κυαναμιδίου και πρόδρομων ουσιών σε απλά σάκχαρα σε νερό, χρησιμοποιώντας ακτίνες γάμμα παρουσία αλάτων αμμωνίου και χλωριούχου άλατος προσφέρει μια πρόοδο για την κατασκευή σύνθετων μειγμάτων που μπορούν να αναπτύξουν σημαντικές ενδεχομένως προ βιολογικές ενώσεις.

Μια από τις πιο κλασσικές μελέτες για το πώς θα μπορούσαν να έχουν γίνει οργανικές ενώσεις στην πρώιμη Γη είναι το πείραμα Miller-Urey, το οποίο μας έδειξε ότι οι ηλεκτρικές εκκενώσεις που προσομοιάζουν με τον κεραυνό μπορούν να βοηθήσουν στην παραγωγή ποικιλίας οργανικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων των αμινοξέων, των βασικών μορίων της ζωής. Μια άλλη σημαντική πηγή ενέργειας σε πλανητικά περιβάλλοντα είναι η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας, η οποία έχει διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένης της ραδιενεργού διάσπασης-αποσύνθεσης φυσικών χημικών στοιχείων όπως το ουράνιο και το κάλιο. Η έρευνα με επικεφαλής τον Yi Ruiqin και τον Albert Fahrenbach από το Ινστιτούτο Επιστήμης της Γης-Ζωής (ELSI) στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο του Τόκιο, πρόσφατα έδειξε ότι μια ποικιλία ενώσεων χρήσιμων για τη σύνθεση του RNA παράγονται όταν μια απλή ένωση συνδυάζεται με χλωριούχο νάτριο, και εκτίθενται σε ακτίνες γάμμα.

Αυτό το έργο μας φέρνει σημαντικά ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση του πώς το RNA, το οποίο θεωρείται ευρέως ότι είναι υποψήφιο μόριο που βοήθησε την έναρξη της ζωής, θα μπορούσε να γεννηθεί αβιοτικά στην πρώιμη Γη. Λόγω της πολυπλοκότητάς του, η δημιουργία του RNA «από την αρχή» κάτω από τις πρωτόγονες συνθήκες του ηλιακού συστήματος δεν είναι εύκολη υπόθεση. Η βιολογία είναι σπουδαία σε αυτό, διότι έχει εξελιχθεί επί δισεκατομμύρια χρόνια για να κάνει αυτή τη δουλειά με εκπληκτική απόδοση.

Πριν εμφανιστεί η ζωή, θα υπήρχε κάτι ελάχιστο στο περιβάλλον, που θα βοηθούσε στην παραγωγή του RNA. Αυτοί οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το χλωριούχο νάτριο – ή το κοινό αλάτι – μπορεί να βοηθήσει στην κατασκευή των αναγκαίων δομικών στοιχείων για το RNA. Το χλωριούχο νάτριο είναι η χημική ένωση που κάνει την θάλασσα αλμυρή, επομένως είναι πολύ πιθανό αυτή η διαδικασία να συμβεί σε πρωτόγονους πλανήτες, συμπεριλαμβανομένης της Γης.

Η πιο δύσκολη πτυχή αυτής της εργασίας ήταν η διαπίστωση ότι το αλάτι, και συγκεκριμένα το χλώριο, διαδραμάτισε καθοριστικό ρόλο σε αυτές τις αντιδράσεις. Τυπικά, οι χημικοί αγνοούν το χλώριο στις αντιδράσεις τους. Όταν οι χημικοί διεξάγουν αντιδράσεις στο νερό, είναι πολύ πιθανό τουλάχιστον κάποιο χλωριούχο μόριο να βρίσκεται εκεί ούτως ή άλλως, αν και τις περισσότερες φορές απλώς κάθεται αδρανώς ως «θεατής». Συχνά δεν παίζει σημαντικό ρόλο στις αντιδράσεις που οι χημικοί ενδιαφέρονται, είναι μόνο μέρος του φόντου πολλές φορές.

Ωστόσο, αυτοί οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτό δεν συνέβη στα πειράματα τους και τους χρειάστηκε αρκετός χρόνος για να το καταλάβουν. Αυτό που τελικά συμπέραναν ήταν ότι η ιοντίζουσα ακτινοβολία που χρησιμοποιούσαν ως πηγή ενέργειας για να οδηγήσουν τις αντιδράσεις τους, αναγκάζει το χλώριο να χάσει ένα ηλεκτρόνιο και να γίνει αυτό που είναι γνωστό ως «ρίζα». Όπως υποδηλώνει το όνομα, το χλώριο δεν είναι πλέον τόσο ήπιο και γίνεται πολύ πιο έντονα χημικά αντιδραστικό. Μόλις το χλώριο ενεργοποιηθεί με ακτινοβολία γάμμα, τότε είναι ελεύθερο να βοηθήσει στην κατασκευή άλλων ενώσεων υψηλής ενέργειας, οι οποίες τελικά μπορούν να βοηθήσουν στη δημιουργία σύνθετων μορίων RNA.

Ενώ αυτοί οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη προκαλέσει τις αντιδράσεις τους σε όλο το RNA, αυτή η εργασία δείχνει ότι τώρα δεν υπάρχει τίποτα καταρχήν το οποίο θα πρέπει να σταματήσει αυτό από το να συμβεί. Το ερώτημα τώρα δεν είναι τόσο το πώς να κατασκευάσουμε όλα τα απαραίτητα δομικά στοιχεία για να φτιάξουμε RNA, αλλά πώς να τα συνδυάσουμε σε μια «ζεστή λίμνη» για να φτιάξουμε τα πρώτα πολυμερή RNA.

Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις σε αυτό είναι η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο άλλα μόρια, δηλαδή άλλα εκτός εκείνων που είναι σημαντικά για την παραγωγή RNA, μπορεί να επηρεάσουν αυτή τη διαδικασία. Οι συγγραφείς πιστεύουν ότι αυτό θα μπορούσε να γίνει με μια αρκετά «ακατάστατη» χημεία, υπό την έννοια ότι πολλά άλλα μόρια, τα οποία θα μπορούσαν να παρεμβαίνουν σε αυτή τη διαδικασία, θα φτιάχνονται ταυτόχρονα. Το αν αυτά τα άλλα μόρια θα επηρεάσουν τη σύνθεση του RNA, ή ακόμη και θα έχουν μια ευεργετική επίδραση, είναι η μελλοντική εστίαση της έρευνας αυτών των μελετητών.

Πηγή

About the author

Δ.Μ.

Share