Η προέλευση της ζωής: Πολύ κοντά στο να αναπαράγουν το πρώτο πράγμα που έζησε ποτέ οι επιστήμονες

Το ερώτημα της καταγωγής του ανθρώπου και της ζωής αποτελεί μια «προμηθεϊκή φωτιά» που αιώνες τώρα κινητοποιεί φιλοσόφους, θεολόγους και επιστήμονες. Ενώ η «παλιά φρουρά» των διανοούμενων προσέγγιζε το ζήτημα μέσω αφηγήσεων και μεταφορών, η σύγχρονη επιστήμη στρέφεται στα μικρότερα δομικά στοιχεία της ζωής, αναζητώντας απαντήσεις στο πώς ξεκίνησε το ταξίδι της πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.

Αυτή η μακρά επιστημονική εξερεύνηση έχει οδηγήσει τους περισσότερους εξελικτικούς βιολόγους στο συμπέρασμα ότι, για τουλάχιστον 400 εκατομμύρια χρόνια, η Γη ήταν ένας «Κόσμος RNA». Η επικρατούσα υπόθεση υποδηλώνει ότι η ζωή σχηματίστηκε αρχικά μέσω του αυτοαναπαραγόμενου RNA, πολύ πριν την εξελικτική εμφάνιση του DNA  ή ακόμα και των πρωτεϊνών.

Τα «αγκάθια» της υπόθεσης του κόσμου RNA

Ωστόσο, όπως επισημαίνει το Popular Mechanics, υπάρχουν δύο βασικά προβλήματα με αυτή την υπόθεση:

1. Η απουσία του «πρώτου αντιγραφέα»: Δεν υπάρχει κανένα ίχνος αυτού του αρχικού αντιγραφικού μορίου στη γνωστή βιολογία.
2. Η αδυναμία εργαστηριακής αναπαραγωγής: Οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να αντιγράψουν πειστικά το RNA σε ένα περιβάλλον που να προσομοιάζει την πρώιμη Γη.

Ενώ η αναζήτηση για στοιχεία που να επικυρώνουν το πρώτο ζήτημα συνεχίζεται, μια ομάδα από το University College of London (UCL), σε συνεργασία με ειδικούς από το Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας MRC στο Κέιμπριτζ, πλησιάζει στην επίλυση του δεύτερου προβλήματος.

Μια επιστημονική ανακάλυψη: Η αναπαραγωγή του RNA

Η δημοσίευση στο περιοδικό Nature Chemistry αποκαλύπτει μια σημαντική εξέλιξη. Η ομάδα του UCL χρησιμοποίησε τριπλέτες RNA (τρινουκλεοτίδια) που υποβλήθηκαν σε οξύ και θερμότητα σε νερό. Αυτή η διαδικασία διαχώρισε τη διπλή έλικα του RNA – τη δομή που καθιστά την αντιγραφή τόσο δύσκολη – και στη συνέχεια οι επιστήμονες πάγωσαν το διάλυμα.

Αυτό που συνέβη στη συνέχεια παρέχει μια πιθανή εικόνα για το πώς σχηματίστηκε η ζωή στην πρώιμη Γη. Ανάμεσα στα υγρά κενά των κρυστάλλων πάγου, αυτά τα δομικά στοιχεία επικάλυψαν τις αλυσίδες RNA, εμποδίζοντάς τες να επανασυνδεθούν. Αφού οι επιστήμονες απόψυξαν το διάλυμα και έκαναν προσαρμογές στο pH και τη θερμοκρασία, το RNA αντιγράφηκε ξανά και ξανά. Τελικά, η αλυσίδα ήταν τόσο μεγάλη που αυτές οι δομές μπορούσαν να εκτελέσουν βιολογικές λειτουργίες.

«Οι τριπλέτες του RNA που χρησιμοποιήσαμε, τα λεγόμενα τρινουκλεοτίδια, δεν υπάρχουν στη βιολογία σήμερα, αλλά επιτρέπουν πολύ ευκολότερη αντιγραφή. Οι πρώτες μορφές ζωής είναι πιθανό να ήταν αρκετά διαφορετικές από οποιαδήποτε μορφή ζωής γνωρίζουμε», δήλωσε ο Τζέιμς Ατγουότερ, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης από το UCL. Εξήγησε επίσης ότι «οι μεταβαλλόμενες συνθήκες που δημιουργήσαμε μπορούν να συμβούν φυσικά, για παράδειγμα με νυχτερινούς και ημερήσιους κύκλους θερμοκρασίας ή σε γεωθερμικά περιβάλλοντα όπου τα θερμά πετρώματα συναντούν μια ψυχρή ατμόσφαιρα».

Το UCL στην πρώτη γραμμή της έρευνας

Το UCL έχει μακρά ιστορία στην ανακατασκευή της διαδικασίας της προέλευσης της ζωής στη Γη. Ήδη από το 2017, μια μελέτη είχε αναλύσει τη χημεία που παρείχε στον πλανήτη τα νουκλεοτίδια, απαραίτητα για την κατασκευή των πρώτων δομών RNA. Η νέα αυτή μελέτη επιχειρεί τώρα να κατανοήσει, σε εργαστηριακό περιβάλλον, πώς αυτά τα αρχαία RNA ξεκίνησαν για πρώτη φορά την αναπαραγωγή – μια διαδικασία ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της βάσης της ζωής.

«Η ζωή διαχωρίζεται από την καθαρή χημεία από πληροφορίες, μια μοριακή μνήμη κωδικοποιημένη στο γενετικό υλικό που μεταδίδεται από τη μία γενιά στην επόμενη», επισήμανε ο Φίλιπ Χόλιτζερ, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης από το Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας του MRC. «Για να συμβεί αυτή η διαδικασία, οι πληροφορίες πρέπει να αντιγραφούν, δηλαδή να αναπαραχθούν, για να μεταδοθούν».