Ζωντανές μορφές διαμορφωμένες μέσα σε βρεγμένο πηλό

Πηγή: Nature, 4 Νοεμβρίου 2005

Υπέρθερμο νερό και κατάμαυρη λάσπη αναβλύζει από αυτή την υδροθερμική ανάβλυση στη μεσοωκεάνια ράχη του Ατλαντικού. Πιστεύεται ότι κάποια μόρια μεταλλευμάτων βοήθησαν ουσιαστικά να σχηματιστεί η πρώιμη ζωή.

Το ξεκίνημα της ζωής; Ο πηλός στις υδροθερμικές αναβλύσεις θα μπορούσε να έχει προστατεύσει τις πρώιμες οργανικές ουσίες από το καυτό νερό. Αυτό ισχυρίζεται μια αμερικανική ομάδα επιστημόνων, που μπορεί να είχε βρει την "αρχέγονη μήτρα" στην οποία επωάστηκε η πρώτη μορφή ζωής στη Γη.

Η Lynda Williams και οι συνάδελφοι της στο πολιτειακό πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο Tempe έχουν ανακαλύψει ότι ορισμένοι τύποι μεταλλευμάτων αργίλου μετατρέπουν τα απλά μόρια - με βάση τον άνθρακα - σε σύνθετα μόρια,  και σε συνθήκες που μιμούνται εκείνες των καυτών, υγρών υδροθερμικών αναβλύσεων (μίνι-ηφαίστεια στον πυθμένα της θάλασσας). Τέτοια σύνθετα μόρια θα ήταν βασικά συστατικά των πρώτων συστημάτων, παρόμοιων με τα κύτταρα πάνω στη Γη.

Ο άργιλος ή πηλός βοηθά όχι μόνο στο να σχηματιστούν τέτοια λεπτεπίλεπτα μόρια - σαν καταλύτες - αλλά μπορεί, επίσης, και να τα προστατεύσει από το να διασπαστούν μέσα στο καυτό νερό, που ελευθερώνεται από τις υδροθερμικές αναβλύσεις. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, ακόμα και μόρια λιπιδίων διατάσσονται αυτόματα σε δομές που θυμίζουν κυτταρικές μεμβράνες.

Αυτά αναφέρει η έκθεση των ερευνητών στο περιοδικό Geology.

"Είναι πολύ ενδιαφέρον ότι ο άργιλος τα συντηρεί", λέει ο James Ferris, ένας ειδικός στη χημική προέλευση της ζωής στο Πολυτεχνικό Ίδρυμα Rensselaer στη Νέα Υόρκη. "Δείχνει ότι θα μπορούσε να είναι ένα περιβάλλον όπου  μπορούν να διαμορφωθούν τα σύνθετα οργανικά μόρια".

Μερικοί το προτιμούν καυτό

Οι υδροθερμικές διέξοδοι δημιουργούνται όταν θερμαίνεται το νερό της θάλασσας, που έχει διαρρεύσει μέσω των ρωγμών στο θαλάσσιο πυθμένα από το μάγμα ακριβώς κάτω από την επιφάνεια. Τα υδάτινα ρεύματα πίσω από το βράχο μπορεί να φθάσει σε θερμοκρασίες περίπου 400 °C.

Τα υδροθερμικά φρεάτια εμφανίζονται σε θέσεις όπου το θαλασσινό νερό περνά μέσα σε ρωγμές του πυθμένα και θερμαίνεται από το μάγμα, που ρέει στα βαθύτερα στρώματα. Εξ αιτίας της υψηλής πίεσης που επικρατεί στον βυθό, το νερό φθάνει ακόμα και στους 400 °C χωρίς να βράζει. Γι αυτό και τα φρεάτια αυτά θεωρούνται εδώ και καιρό από τις πλέον πιθανές τοποθεσίες, όπου ενδεχομένως εμφανίστηκε ζωή στον πλανήτη μας.

Οι διέξοδοι αυτοί είναι ένας ευνοϊκός τόπος σαν υποψήφια περιοχή στην οποία να εμφανίστηκε αρχικά η ζωή. Η θερμότητά τους παρέχει μια πηγή ενέργειας. Τα μεταλλεύματα της παρέχουν τις θρεπτικές ουσίες και η τοποθέτηση τους πολύ βαθιά θα είχε προστατεύσει τους πρωτόγονους οργανισμούς από τις καταστρεπτικές επιδράσεις των μετεωριτών, που διαμόρφωσαν την επιφάνεια του πλανήτη πολύ νωρίς στην ιστορία της.

Αλλά οι ερευνητές εδώ και καιρό είχαν αναρωτηθεί πώς, εάν βέβαια η πρόωρη ζωή διαμορφώθηκε σε αυτό το περιβάλλον, μπόρεσε να δραπετεύσει και να ξεφύγει από τις καυτές και δύσκολες συνθήκες.

Η ομάδα της Αριζόνα έχει δείξει ότι τα μεταλλεύματα του αργίλου που βρίσκονται συνήθως στις αναβλύσεις βαθιά κάτω στη θάλασσα, μπορούν να περιβάλουν τα οργανικά μόρια, κρατώντας τα άθικτα.

Μεταξύ των φύλλων

Η ομάδα μιμήθηκε το περιβάλλον των αναβλύσεων στο εργαστήριο, βυθίζοντας διάφορους τύπους αργίλου σε νερό κάτω από μεγάλη πίεση και σε 300 °C για αρκετές εβδομάδες. Ταυτόχρονα εξέταζε την τύχη μιας απλής οργανικής ένωσης, τη μεθανόλη, σε αυτό το 'ζεστό λουτρό'. Οι ερευνητές επέλεξαν τη μεθανόλη επειδή η προηγούμενη εργασία τους είχε δείξει ότι η ένωση αυτή θα μπορούσε να σχηματιστεί σε ένα περιβάλλον υδροθερμικών αναβλύσεων, από απλά αέρια όπως είναι το διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο.

Οι άργιλοι αποτελούνται γενικά από φύλλα φτιαγμένα από άτομα αλουμινίου, πυριτίου και οξυγόνου, τα οποία συσσωρεύονται το ένα πάνω από το άλλο. Σε μερικά από αυτά τα υλικά, όπως ο άργιλος σαπωνίτης (saponite) και μοντμοριλλονίτης (montmorillonite), υπάρχει χώρος και για άλλα άτομα και μόρια να γλιστρήσουν μεταξύ των στρωμάτων.

Αναβλύζοντας σούπα

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μεθανόλη, στο τεχνητό σύστημα που μιμείται τις αναβλύσεις, μετατράπηκε σε διάφορα μεγάλα οργανικά μόρια μετά από έξι εβδομάδες περίπου, αφού κατά διαστήματα διαχωρίζονταν αρκετά τα στρώματα του αργίλου για να κρατήσουν τις ενώσεις.

Ο άργιλος παρέχει ένα ασφαλές λιμάνι για τα οργανικά μόρια, ουσιαστικά παίζει το ρόλο μιας "αρχέγονης μήτρας", γράφουν στην αναφορά τους οι επιστήμονες. Τελικά, οι αλλαγές στην ορυκτή δομή του αργίλου, που μπορεί να προκαλείται από τη θερμότητα, την πίεση και το χρόνο, μπορούν να προκαλέσουν μια στένωση στα φύλλα και να αποβάλουν τα μόρια από μέσα. Αλλά οι ειδικοί νομίζουν ότι κάποια από αυτά τα φύλλα θα μπορούσαν να αποβάλλουν μόρια από τον άργιλο, αλλά σε λιγότερο εχθρικά περιβάλλοντα από αυτά που είναι στο καυτό μέρος των αναβλύσεων. Έτσι, θα δημιουργηθεί μια οργανική σούπα μέσα στην οποία μπορεί να προκύψει η ζωή.

Αυτά τα συμπεράσματα δίνουν αξία στην άποψη ότι οι άργιλοι ήταν το κλειδί για την προέλευση της ζωής. Η προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι οι άργιλοι ενεργούν ως καταλύτες για το σχηματισμό των πολυμερών μορίων, όπως οι πρόδρομοι ενώσεις των πρωτεϊνών και του DNA. Μπορούν επίσης να ενθαρρύνουν και τα μόρια των λιπιδίων να διαταχθούν στις κύστεις, που παίζουν το ρόλο των κυττάρων.