Jak wyglądały początki życia na Ziemi?

początki życia na ziemii
Jak to możliwe, że na Ziemi istnieje życie? I ze zwykłych pierwiastków powstały związki, które potrafią się namnażać i przechowywać informacje? W testowaniu hipotez wyjaśniających te zjawiska pomagają symulacje na superkomputerach – opowiada bioinformatyk prof. Jacek Błażewicz.
Między 4,5 mld i 3,2 mld lat temu zdarzyła się na Ziemi rzecz dotąd niepojęta – pojawiło się życie. Jak to w ogóle było możliwe? Nad problemem tym głowią się nie tylko biolodzy, chemicy czy fizycy, ale i informatycy.”Badamy, jak to się stało, że z nieożywionych pierwiastków powstało coś, co można nazwać pierwszym życiem” – mówi z rozmowie z PAP prof. Jacek Błażewicz – bioinformatyk z Instytutu Informatyki Politechniki Poznańskiej i Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN.Jak wyjaśnia, aby mówić o początkach życia, powinny być spełnione co najmniej dwa warunki. Po pierwsze – jakaś struktura (np. związek chemiczny czy ich kompleks) powinna być zdolna do tego, by się powielać, a po drugie – musi być w stanie przenosić informacje.

DNA – pamięcią, białko – procesorem, a RNA – pośrednikiem

Tymi podstawowymi funkcjami w organizmach dzielą się trzy rodzaje cząsteczek: DNA, RNA i białka.

Prof. Błażewicz porównuje: „DNA jest jak w komputerze pamięć długotrwała – dysk czy taśma, na której zapisane są informacje. Białka z kolei są jak procesor – przetwarzają informacje. Natomiast RNA jest pośrednikiem, który przekazuje informacje z DNA, aby tworzyć białka. RNA byłby więc czymś w rodzaju mikroprocesora z pamięcią podręczną” – opowiada.

Obecnie żadna z tych trzech „molekuł życia” nie działa sama. Coraz więcej badań wskazuje jednak na to, że to RNA mogło powstać jako pierwsze i doprowadzić do powstania dwóch pozostałych. Tu jednak powstaje pytanie: jak do tego doszło?

Cegiełki dla raczkującego życia – gugu, gaga

W takim wypadku pierwszym etapem tworzenia się życia byłoby powstanie cegiełek tworzących RNA – rybonukleotydów, a więc zasad azotowych (adeniny, guaniny, cytozyny lub uracylu – A, G, C, U).

Zaproponowaliśmy, jak mógłby wyglądać szlak reakcji chemicznych, które mogły na Ziemi doprowadzić do powstania nukleotydów. Wyszliśmy od strony obliczeniowej” – opowiada profesor.

Wyjaśnia, że takich reakcji musiało być sporo. Trudno przeprowadzić eksperyment, który potwierdziłby, że takie reakcje mogły zajść samoistnie. Na szczęście dziś z pomocą przychodzą komputery (czy wręcz superkomputery, jak było w przypadku wspomnianych badań). Dzięki symulacjom można bowiem sprawdzić, czy do reakcji mogło dojść i w jakich warunkach.

A niech to piorun trzaśnie! Albo chociaż meteoryt

Aby z prostych składników wytworzyły się związki takie jak kwasy nukleinowe, potrzebna jest w układzie energia. Dawniej sugerowano, że w taką „pierwotną zupę” mógł uderzyć piorun.

Zespół prof. Błażewicza pokazał jednak, że powstanie nukleotydów wcale nie musiało być tak spektakularne. Wystarczyłoby, gdyby w tym życiodajnym jeziorze znalazły się… metale. Chociażby takie, jak te obecne w meteorytach. Metale te działałyby jak katalizatory i na tyle ułatwiłyby reakcję, że do powstania cegiełek tworzących RNA żaden piorun nie byłby już konieczny. A łańcuchy RNA mogły się z tych cegiełek tworzyć spontanicznie.

Jak to możliwe, że RNA zaczęło się namnażać?

Jedna z hipotez głosi, że krążące po „pierwotnej zupie” cegiełki zaczęły się spontanicznie łączyć w krótkie łańcuchy. Wśród nich były dwa rodzaje RNA. Pierwszy z nich był aktywny – to łańcuchy RNA, które umiały replikować się oraz powielać inne łańcuchy – działały jak białka. Drugi, pasywny rodzaj RNA, był wzorcem – przechowywał informacje.

Taki podział funkcji między różne rodzaje RNA z czasem mógł prowadzić do powstania białek i DNA. „Nasze symulacje pokazały, że taki system miał szansę na przetrwanie – byłby stabilny i odporny na zakłócenia – np. mutacje” – podsumowuje prof. Błażewicz . Badania ukazały się w PLOS One.

W kolejnym etapie bioinformatycy chcą sprawdzić, jak to możliwe, że wokół „molekuł życia” zaczęła się tworzyć membrana, jako zaczątek błony komórkowej.

 

Źródło : PAP – Nauka w Polsce –  www.naukawpolsce.pap.pl

 

Zostaw odpowiedź

Twoj adres e-mail nie bedzie opublikowany.

Zapisz się do naszego newslettera

Zapisz się do newslettera. (Możesz zrezygnować w dowolnym momencie).

FreshMail.pl
 

Abonniere unseren Newsletter

Senden Sie mir Ihren Newsletter (Sie können sich jederzeit abmelden).

FreshMail.pl
 

Suscríbete a nuestro boletín

Enviadme vuestro boletín (puedes darte de baja en cualquier momento).

FreshMail.pl
 

Абонирай се за нашия нюзлетър

Абонирай се за нюзлетър. (По всяко време можеш да откажеш да го получаваш).

FreshMail.pl