„Одговорени се неколку прашања за потеклото на животот, но останува уште многу да се проучи“, рекоа Стенли Милер и Харолд Ури уште во 1959 година, откако пријавија лабораториска синтеза на аминокиселини во примитивни услови на земјата. Многу напредоци надолу, но научниците долго време се справуваат со фундаменталното прашање - кој генетски материјал прв се формирал на примитивната земја. ДНК or РНК, или малку од двете? Сега има докази кои го сугерираат тоа ДНК РНК и двете можеби коегзистирале во исконската супа од каде што формите на живот можеби еволуирале со соодветните генетски материјали.
Централната догма на молекуларната биологија вели дека ДНК прави РНК прави протеини. Протеини се одговорни за повеќето, ако не и сите реакции што се случуваат во организмот. Целата функционалност на еден организам во голема мера зависи од нивното присуство и интеракција на протеини молекули. Според централната догма, протеини се произведени од информациите содржани во ДНК кој се претвора во функционален протеини преку гласник наречен РНК. Сепак, можно е тоа протеини самите можат да преживеат независно без никакви ДНК or РНК, како што е случајот со прионите (погрешно преклопени протеини молекули кои не содржат ДНК or РНК), но можат да преживеат сами.
Така, може да има три сценарија за потеклото на животот.
А) Ако протеини или неговите градбени блокови можеле да се формираат абиотски за време на атмосферата што постоела пред милијарди години во исконската супа, протеини може да се нарече како основа на потеклото на животот. Експерименталните докази во негова корист доаѓаат од познатиот експеримент на Стенли Милер1, 2, што покажа дека кога мешавина од метан, амонијак, вода и водород се мешаат заедно и циркулираат покрај електричното празнење, се формира мешавина од амино киселини. Ова беше повторно потврдено седум години подоцна3 во 1959 година од страна на Стенли Милер и Харолд Ури, наведувајќи дека присуството на редуцирачка атмосфера во исконската земја довело до синтеза на органски соединенија во присуство на горенаведените гасови плус помали количини на јаглерод моноксид и јаглерод диоксид. Релевантноста на експериментите на Милер-Ури беше доведена во прашање од научното братство неколку години, кое сметаше дека мешавината на гас што се користи во нивното истражување е премногу намалена во однос на условите што постоеле на исконската Земја. Голем број теории укажуваат на неутрална атмосфера која содржи вишок на CO2 со N2 и водена пареа4. Сепак, неутралната атмосфера е исто така идентификувана како веродостојна средина за синтеза на амино киселини5На Покрај тоа, за протеини за да дејствуваат како потекло на животот, тие треба да се самореплицираат што доведува до комбинација на различни протеини да се грижи за различните реакции што се случуваат во организмот.
Б) Ако исконската супа обезбедила услови за градење на блокови на ДНК и / или РНК да се формира, тогаш било кој од овие би можел да биде генетскиот материјал. Истражувањето досега фаворизираше РНК да биде генетски материјал за потеклото на формите на живот поради нивната способност да се превиткуваат на себе, да постојат како една нишка и да дејствуваат како ензим6, способни да направат повеќе РНК молекули. Голем број ензими на РНК кои се самореплицираат7 биле откриени со текот на годините што сугерира РНК да биде почетен генетски материјал. Ова беше дополнително зајакнато со истражувањето спроведено од групата на Џон Сатерленд што доведе до формирање на две бази на РНК во средина слична на исконска супа со вклучување фосфат во смесата.8. Формирањето на градбени блокови на РНК, исто така, е докажано со симулирање на редуцирачка атмосфера (содржи амонијак, јаглерод моноксид и вода), слична на онаа користена во експериментот на Милер-Ури и потоа поминување низ нив електрични празнења и ласери со голема моќност.9. Ако се верува дека РНК е основачот, тогаш кога и како тоа ДНК и протеините настануваат? Правеше ДНК се развива како генетски материјал подоцна поради нестабилната природа на РНК и протеините го следеа примерот. Одговорите на сите овие прашања сè уште остануваат неодговорени.
В) Третото сценарио дека ДНК и РНК можат да коегзистираат во исконската супа што доведе до потеклото на животот дојде од студии објавени на 3.rd Јуни 2020 година од групата на Џон Сатерленд од лабораторијата MRC во Кембриџ, ОК. Истражувачите ги симулирале условите што постоеле на исконска Земја пред милијарди години, со плитки езерца во лабораторија. Тие прво раствориле хемикалии кои се формираат РНК во вода, проследено со нивно сушење и загревање и потоа подложување на УВ зрачење кое ги симулирало сончевите зраци кои постојат во исконското време. Ова не само што доведе до синтеза на двата градежни блока на РНК но и на ДНК, што сугерира дека и двете нуклеински киселини коегзистирале во времето на потеклото на животот10.
Врз основа на современото знаење што постои денес и почитувајќи ја централната догма на молекуларната биологија, се чини веродостојно дека ДНК и РНК коегзистирале што довело до потеклото на животот и формирањето на протеини дошле/се појавиле подоцна.
Сепак, авторот сака да шпекулира друго сценарио каде што сите три важни биолошки макромолекули, т.е. ДНК, РНК и протеин постоеле заедно во исконската супа. Неуредните услови што постоеле во исконската супа, а кои ја вклучуваат хемиската природа на површината на земјата, вулканските ерупции и присуството на гасови како што се амонијак, метан, јаглерод моноксид, јаглерод диоксид заедно со вода, можеби биле идеални за формирање на сите макромолекули. Навестување за ова е дадено од истражувањето направено од Ферус и сор., каде што нуклеобазите биле формирани во истата редуцирачка атмосфера9 користен во експериментот на Милер-Ури. Ако сакаме да веруваме во оваа хипотеза, тогаш во текот на еволуцијата, различни организми го усвоиле еден или друг генетски материјал, кој го фаворизирал нивното постоење да се движи напред.
Меѓутоа, додека се обидуваме да го разбереме потеклото на формите на живот, потребни се многу понатамошни истражувања за да се одговори на основните и релевантни прашања за тоа како настанал и пропагирал животот. За ова би бил потребен пристап „надвор од кутијата“ без да се потпираме на какви било предрасуди воведени во нашето размислување од актуелните догми што се следат во науката.
***
Референци:
1. Милер С., 1953 година. Производство на амино киселини под можни примитивни услови на земјата. Науката. 15 мај 1953 година: Vol. 117, број 3046, стр. 528-529 DOI: https://doi.org/10.1126/science.117.3046.528
2. Bada JL, Lazcano A. et al 2003. Пребиотичка супа – Повторно разгледување на експериментот Милер. Наука 02 мај 2003 година: Vol. 300, број 5620, стр. 745-746 DOI: https://doi.org/10.1126/science.1085145
3. Miller SL и Urey HC, 1959. Синтеза на органски соединенија на примитивната Земја. Наука 31 јули 1959 година: Vol. 130, број 3370, стр. 245-251. DOI: https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245
4. Кастинг Џ.Ф., Хауард М.Т. 2006. Атмосферски состав и клима на раната Земја. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361:1733–1741 (2006). Објавено: 07 септември 2006 година. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1902
5. Cleaves HJ, Chalmers JH, et al 2008. Повторна проценка на органската синтеза на пребиотиците во неутрални планетарни атмосфери. Orig Life Evol Biosph 38:105–115 (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/s11084-007-9120-3
6. Зауг, Еј Џеј, Чех ТР. 1986. Интервентна низа РНК на Tetrahymena е ензим. Наука 31 јануари 1986 година: Vol. 231, број 4737, стр. 470-475 DOI: https://doi.org/10.1126/science.3941911
7. Wochner A, Attwater J, et al 2011. Рибозимски катализирана транскрипција на активен рибозим. Наука 08 април: Vol. 332, број 6026, стр. 209-212 (2011). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1200752
8. Паунер, М., Герланд, Б. и Сатерленд, Ј., 2009 година. Синтеза на активирани пиримидински рибонуклеотиди во пребиотички веродостојни услови. Nature 459, 239-242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
9. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Формирање на нуклеобази во Милер-Уреј редуцирачка атмосфера. PNAS 25 април 2017 година 114 (17) 4306-4311; првпат објавено на 10 април 2017 година. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
10. Ксу, Ј., Чмела, В., Грин, Н. и сор. 2020 Селективно пребиотично формирање на РНК пиримидин и ДНК пурински нуклеозиди. Nature 582, 60–66 (2020). Објавено: 03 јуни 2020 година. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2330-9
***
