Pagaliau pavyko atskleisti gyvybės Žemėje atsiradimo paslaptį?

Taip pat negalima pamiršti, kad jokios iš šių molekulių negalėtų atlikti savo funkcijos be riebiųjų rūgščių, kurios sudaro ląstelių membranas, atskiriančias ląstelių vidų nuo išorės. Ir dar viena vištos bei kiaušinio paradoksą primenanti problema – riebiųjų rūgščių sintezei reikalingi baltyminio pagrindo fermentai, kuriuos koduoja genetinės molekulės.

Žurnalas „Science“ rašo, kad mokslininkai, panašu, šiuos paradoksus sugebėjo išnarplioti. Chemikai recenzuojamame žurnale „Nature Chemistry“ paskelbė, jog ankstyviausioms gyvybės formoms atsirasti tereikia poros nesudėtingų junginių, kurių Žemėje kadaise galėjo būti gausu. Įvairiausios tų molekulių tarpusavio sąveikos paprastų reakcijų pavidalu galėjo prigaminti visų trijų pagrindinių klasių molekules – nukleinines rūgštis (DNR ir RNR), amino rūgštis (baltymų struktūrinius vienetus) ir riebalus. Ir nors šis chemikų darbas akivaizdžiai neįrodo, kad gyvybė atsirado būtent tokiu būdu, ilgainiui jis gali padėti atsakyti į vieną iš didžiausių šiuolaikinio mokslo klausimų.

„Tai labai svarbus mokslinis darbas“, – sakė gyvybės kilmės klausimą nagrinėjantis Masačūsetso bendrosios ligoninės molekulinės biologijos ekspertas Jackas Szostakas, kuris pastarajame tyrime tiesiogiai nedalyvavo. „Pirmą kartą pasiūlytas toks scenarijus, kuriame beveik visi esminiai gyvybės elementai galėtų egzistuoti vienoje geologinėje aplinkoje“, – teikė biologas.

Jau kurį laiką tai vieni, tai kiti mokslininkai nevengia siūlyti savo idėjų, kaip galėjo susidaryti pradinis biomolekulių rinkinys. Pavyzdžiui, „RNR pasaulio“ idėjos šalininkai teigia, kad iš pradžių atsirado RNR, kuri gali ne tik pernešti genetinę informaciją, bet ir, panašiai, kaip baltymas, atlikti katalizuojančią funkciją, pagreitinti tam tikras reakcijas. Metabolizmo pirmenybės idėjos šalininkai tikina, kad sudėtingų organinių junginių mišinio atsiradimą, iš kurio vėliau galėjo atsirasti ir kitos biomolekulės, pirmiausiai paskatino paprasti metalų pagrindo katalizatoriai, o ne sudėtingi baltymai.

2009 metais triumfavo „RNR pasaulio“ šalininkai. Chemikų grupė, kuriai vadovavo Kembridžo universiteto (Jungtinė Karalystė) mokslininkas Johnas Sutherlandas paskelbė atradę, jog santykinai nesudėtingi junginiai – pirmtakai, acetilenas ir formaldehidas, po tam tikros reakcijų sekos gali pagaminti du iš būtinų RNR struktūrinių elementų. Vadinasi, tai galėjo būti vienas iš kelių, kuriais RNR pirmykščiame cheminių elementų tirpale galėjo rastis savaime, be fermentų pagalbos. Bet kritikai aiškina, kad ir acetilenas, ir formaldehidas yra ganėtinai sudėtingos molekulės, kurių neorganiniame pasaulyje rasti būtų sudėtinga. Todėl neatsakoma į klausimą, kaip atsirado šie pirmtakai.

Taigi, kitas J. Sutherlando ir jo kolegų spręstas uždavinys grįžti dar toliau laike ir išsiaiškinti, ar RNR šaknis galima rasti dar giliau, dar paprastesniuose pradiniuose junginiuose. Ir jiems tai pavyko: naujausiame žurnalo „Nature Chemistry“ numeryje publikuotas J. Sutherlando ir kolegų darbas, kuriame skelbiama, kad nukleininių rūgščių pirmtakus galima gauti vien iš vandenilio cianido (HCN) ir vandenilio sulfido (H₂S). Chemines reakcijas katalizuoja ultravioletinė šviesa.

Be to, J. Sutherlando teigimu, šie du junginiai tomis pačiomis sąlygomis gali tapti ne tik RNR, bet ir amino rūgštimis, ir riebalais. Kitaip tariant, iš dviejų nesudėtingų junginių per vieną reakcijos seką tuo pačiu metu galėjo rastis iškart visi esminiai sudėtingesni gyvybės elementai.

J. Sutherlandas su kolegomis tvirtina, kad ankstyvojoje Žemėje aplinka tokioms reakcijoms vykti buvo palanki. Vandenilio cianido gausu kometose, kurios kelis šimtus milijonų metų pačioje Žemės istorijos pradžioje iš dangaus krito didžiuliais kiekiais. Be to, jų kritimo metu išsiskyrusios energijos pakako, kad vandenilio cianidas susidarytų iš pavienių vandenilio, azoto ir anglies molekulių. J. Sutherlando manymu, pirmykštėje Žemėje neturėjo trūkti ir vandenilio sulfido, ir ultravioletinės spinduliuotės, ir mineralų su metalo molekulėmis, galėjusiomis katalizuoti kai kurias reakcijas.

J. Sutherlandas nurodo, kad kiekvienam iš esminių gyvybės elementų sukurti reikalinga reakcijų seka, savaime suprantama, buvo kitokia – tam reikėjo ir, pavyzdžiui, skirtingų metalų reakcijų katalizei – todėl tikėtina, kad jos įvyko ne toje pačioje vietoje. Tikėtina, kad nedidelės cheminių sąlygų variacijos skirtingose aplinkose galėjo teikti pirmenybę vienokio ar kitokio elemento – amino rūgščių ar riebalų – atsiradimui. „Tuomet lietaus vanduo visus šiuos elementus nuplautų į tą patį vandens telkinį“, – sakė Kalifornijos universiteto Santa Kruze (JAV) gyvybės kilmę tiriantis mokslininkas Dave'as Deameris, kuris šio tyrimo vykdyme nedalyvavo.

O ar gali būti, kad tokiame vandens telkinyje ir įsižiebė gyvybės kibirkštis? Tai tikriausiai klausimas, į kurį atsakyti nebeįmanoma. Bet, anot D. Deamerio, pati idėja ir tikėtini cheminiai procesai yra verti įdėmaus apsvarstymo. Su tuo sutinka ir J. Szostakas: „Toks bendras scenarijus kelia nemažai klausimų ir esu tikras, kad kurį laiką dėl jo bus karštai ginčijamasi“.