Προτάθηκε μια νέα υπόθεση για την προέλευση της ζωής στους ωκεανούς

Πηγή: PhysOrg, 3 Δεκεμβρίου 2007

Η ζωή μπορεί να είχε αρχίσει σε προστατευμένους χώρους ανάμεσα σε στρώματα του ορυκτού μίκα, στους αρχαίους ωκεανούς, σύμφωνα με μια νέα υπόθεση.

Η υπόθεση αυτή αναπτύχθηκε από τη βιοφυσικό Helen Hansma, μια ερευνήτρια στο πανεπιστήμιο της Santa Barbara και παρουσίασε τα συμπεράσματά της στην ετήσια συνεδρίαση της Αμερικανικής Κοινωνίας για τη βιολογία των κυττάρων στην Ουάσιγκτον

Αριστερά; Φωτογραφία της μίκας από ένα εγκαταλειμμένο ορυχείο του ορυκτού αυτού με νερό μεταξύ μερικών στρωμάτων, που παρουσιάζονται με μαύρα βέλη, και φυσαλίδων αέρα στο νερό, με τα κόκκινα βέλη, καθώς και καφετιές ζώνες οργανικών ακαθαρσιών και ρύπων.

Η υπόθεση της μίκας

Η Hansma προτείνει ότι τα περιορισμένα στενό διαστήματα μεταξύ των λεπτών στρωμάτων της μίκας θα μπορούσαν να προσφέρουν ακριβώς τους σωστούς όρους για την δημιουργία των πρώτων βιομορίων -- σαν κύτταρα χωρίς μεμβράνες. Ο διαχωρισμός των στρωμάτων θα είχε προσφέρει, επίσης, την απομόνωση που απαιτείται για την δαρβινική εξέλιξη.

"Μερικοί νομίζουν ότι τα πρώτα βιομόρια ήταν απλές πρωτεΐνες, άλλοι ότι ήταν RNA, ή ριβονουκλεϊκά οξέα," λέει η Hansma. "Και οι πρωτεΐνες και το RNA θα μπορούσαν να έχουν διαμορφωθεί μεταξύ των φύλλων της μίκας."

Το RNA παίζει έναν σημαντικό ρόλο στη μετάφραση του γενετικού κώδικα, και αποτελείται από αζωτούχα βάσεις, σάκχαρα, και φωσφορικά άλατα. Το RNA και πολλές πρωτεΐνες και λιπίδια στα κύτταρά μας έχουν αρνητικό φορτίο όπως και η μίκα. Οι ομάδες των φωσφορικών αλάτων του RNA χωρίζονται κατά 1,5 nm, ακριβώς όπως και τα αρνητικά φορτία στη μίκα.

Τα στρώματα της μίκας διατηρούνται μαζί με τη βοήθεια του καλίου. Η συγκέντρωση του καλίου μέσα στη μίκα είναι πολύ παρόμοια με τη συγκέντρωση του καλίου στα κύτταρά μας. Και το νερό της θάλασσας που έλουζε τη μίκα είναι πλούσιο σε νάτριο, ακριβώς όπως το αίμα μας.

Η θέρμανση και η ψύξη στον κύκλο της ημέρας και της νύχτας θα είχε αναγκάσει τα φύλλα της μίκας να κινούνται πάνω-κάτω, και  επίσης τα κύματα θα είχαν προσφέρει μια πηγή μηχανικής ενέργειας, σύμφωνα με το νέο μοντέλο. Και οι δύο μορφές μετακίνησης θα είχαν προκαλέσει το σχηματισμό καθώς και το σπάσιμο των χημικών δεσμών, απαραίτητων για την αρχική βιοχημεία.

Κατά συνέπεια τα στρώματα της μίκας θα μπορούσαν να προσφέρουν την υποστήριξη, την προφύλαξη, και μια πηγή ενέργειας για την ανάπτυξη της προ-κυτταρικής ζωής.

Εκτός από το να προσφέρει μια πιο εύλογη υπόθεση από το μοντέλο της προβιοτικής ωκεάνειας 'σούπας', η Hansma ανέφερε ότι η νέα υπόθεσή της εξηγεί επίσης περισσότερα από ένα άλλο μοντέλο αυτό της 'πίτσας'.  Αυτό το μοντέλο προτείνει ότι τα βιομόρια γεννήθηκαν στις επιφάνειες των μεταλλευμάτων από το γήινο φλοιό. Η υπόθεση της 'πίτας' δεν μπορεί 'ομως να εξηγήσει πώς τα πιο πρώιμα βιομόρια έλαβαν τη σωστή ποσότητα του νερού για να διαμορφώσουν σταθερά βιοπολυμερή.

Σαν βιοφυσικός που είναι, η Hansma έχει εργαστεί με τη μίκα για δεκαετίες αρχίζοντας την εργασία της στη βιολογία με το Ατομικό Μικροσκόπιο Δύναμης (AFM) προς το τέλος της δεκαετίας του '80. "Βάζουμε τα δείγματά μας στη μίκα, επειδή αυτή είναι τόσο επίπεδη που μπορούμε να δούμε ακόμη και γυμνά μόρια του DNA σαν μικρές κορυφογραμμές στην επιφάνεια της μίκας," λέει η Hansma. "Η μίκα αποτελείται από στρώσεις μεταλλικές τόσο λεπτές (πάχους ένα νανόμετρο) που υπάρχουν ένα εκατομμύριο από αυτές σε ένα φύλλο της μίκας πάχους ενός χιλιοστού."

Της Hansma ήρθε αυτή η ιδέα μια ημέρα πέρυσι την άνοιξη όταν διαχώριζε μια μίκα κάτω από το μικροσκόπιο της. Είχε συλλέξει τα δείγματα σε ένα ορυχείο μίκας στο Κοννέκτικατ. Η μίκα ήταν καλυμένη με οργανικό υλικό. "Καθώς εξέταζα την οργανική ακαθαρσία στη μίκα, κατάλαβα ότι αυτή θα ήταν μια καλή θέση για την προέλευση και τη δημιουργία της ζωής -- μεταξύ αυτών των φύλλων, και που μπορούν να κινηθούν πάνω-κάτω συγχρόνως με τα ρεύματα του νερού, κάτι που θα είχε προσφέρει την απαραίτητη μηχανική ενέργεια για την παραγωγή και το σπάσιμο των δεσμών," συμπληρώνει η Hansma.