Ključ života na Zemlji

Foto: Wikimedia

Autori su u svojem istraživanju krenuli od premise da život kakav poznajemo zavisi od prikupljanja, skladištenja i korišćenja energije. U „primordijalnoj supi” drevne Zemlje ta energija je, najvjerovatnije, dolazila od Sunca ili iz vruće unutrašnjosti Zemlje, kao toplota koja prodire kroz hidrotermalne otvore na dnu okeana.

Darvinova (Čarls) teorija evolucije odlično objašnjava kako se život na Zemlji razvijao nakon što je nastao. Ona je toliko dobro potvrđena u brojnim naučnim granama, da je savremeni biolozi jednostavno smatraju činjenicom.

Abiogeneza – prvi korak

No dio slagalice u priči o životu, koji se naziva abiogeneza, još nije potpuno razjašnjen. Abiogeneza je naziv za prirodni proces nastanka života iz nežive materije kao što su jednostavna organska jedinjenja. Vjeruje se da se ona odigrala prije 3,8 do 4,1 milijarde godina, a naučnici je istražuju kroz tri glavna aspekta: geofizički, hemijski i biološki. Pritom se eksperimenti koji se sprovode u laboratorajima najčešće temelje na pokušaju sinteze sva tri. U njima se uglavnom istražuje kako su nastale prvi samoreplikujući molekuli, a danas je jedna od glavnih hipoteza da je život na Zemlji potekao iz svijeta molekula ribonukleainske kiseline (RNA world).

Na molekularnoj ravni, korišćenje energije podrazumijeva hemijske procese koji uključuju kretanje elektrona s jednog atoma ili molekula na drugi. A prenos elektrona je temelj oksidaciono-redukcionih reakcija koje su ključne za neke od osnovnih životnih funkcija.

Novo istraživanje, objavljeno u časopisu Science Advances, moglo bi predstavljati važan korak u riješavanju jednog od otvorenih pitanja abiogeneze. U njemu su naučnici identifikovali strukture proteina koje su mogle imati važnu ulogu u razmjeni energije koja je temelj sveg života. „Teorija Aleksandra Oparina iz 1924. o abiotičkoj evoluciji molekula na bazi ugljenika u primordijalnoj supi ukazuje na mogući način ostvarenja cilja. Međutim, evolucioni put formiranja različitih biogenih molekula ostaje jedno od najdubljih neodgovorenih pitanja u biologiji. Iako su prvi biološki molekuli koji se samoreplikuju vjerovatno bili katalitički fragmenti RNA, tzv. ribozimi, za repliciju ribozima neophodna je energija”, ističu autori.

Ključna je energija

Autori su u svojem istraživanju krenuli od premise da život kakav poznajemo zavisi od prikupljanja, skladištenja i korišćenja energije. U „primordijalnoj supi” drevne Zemlje ta energija je, najvjerovatnije, dolazila od Sunca ili iz vruće unutrašnjosti Zemlje, kao toplota koja prodire kroz hidrotermalne otvore na dnu okeana. Na molekularnoj ravni, korišćenje energije podrazumijeva hemijske procese koji uključuju kretanje elektrona s jednog atoma ili molekula na drugi. A prenos elektrona je temelj oksidaciono-redukcionih reakcija koje su ključne za neke od osnovnih životnih funkcija.

„Naše zapažanje sugeriše da je preraspoređivanje ovih malih gradivnih blokova moglo imati jednog ili mali broj zajedničkih predaka i da je dovelo do nastanka niza proteina i njihovih funkcija koje su trenutno dostupne – to jest, do života kakav poznajemo.”

Budući da su metali najbolji elementi za prenos elektrona, a složeni molekuli proteini su ono što reguliše većinu bioloških procesa, istraživači su odlučili da kombinuju ovo dvoje i da potraže proteine koji vežu metale. U studiji je za upoređivanje proteina koji vezuju metale korišćen računarski pristup. On je dizajniran tako da otkriva određene zajedničke odlike koje su se podudarale u svim proteinima, bez obzira na njihovu funkcionalnost, na organizme u kojima se nalaze ili na metale koje vežu.

„Vidjeli smo da su jezgra postojećih proteina koja vežu metale doista slična, iako sami proteini možda nisu”, rekla je mikrobiološkinja Jana Bromberg sa Univerziteta Ratgers-Nju Bransvik u Nju Džerziju. „Takođe smo uočili da su jezgra proteina koja vežu metale često sastavljene od ponavljajućih podstruktura, poput lego kocki. Zanimljivo je da su ovi blokovi pronađeni i u drugim dijelovima proteina, ne samo u jezgrima koja vežu metal, i u mnogim drugim proteinima koji nisu uzeti u obzir u našoj studiji. Naše zapažanje sugeriše da je preraspoređivanje ovih malih gradivnih blokova moglo imati jednog ili mali broj zajedničkih predaka i da je dovelo do nastanka niza proteina i njihovih funkcija koje su trenutno dostupne – to jest, do života kakav poznajemo.”

Studija, isto tako, zaključuje da su biološki funkcionalni peptidi, manje verzije proteina, možda prethodili najranijim proteinima koji sežu u prošlost čak 3,8 milijardi godina. Sve ovo doprinosi našem razumijevanju kako je život prvi put započeo svoju evoluciju na Zemlji. „Imamo vrlo malo informacija o tome kako je nastao život na ovoj planeti, a naš rad doprinosi prethodno nedostupnom objašnjenju”, ističe Jana Bromberg. „Ovo bi objašnjenje, takođem potencijalno moglo doprineti našoj potrazi za životom na drugim planetama i planetarnim tijelima. Naš nalaz specifičnih strukturnih gradivnih blokova je vjerovatno relevantan za napore u sintetskoj biologiji, u kojoj naučnici žele da iznova konstruišu specifično aktivne proteine.”

(Izvor Indeks)