Ar gyvenimas prasidėjo žėrutiniame molyje?


žėručio

Kreditas: Pixabay / CC0 viešasis domenas

Pasaulio mitologijose ir kilmės istorijose įvairios kultūros ir religijos nurodo, kad molis yra gyvybės indas, pirmapradė medžiaga, kurią dievai kūrėjai persmelkia savarankiška egzistencija. Šiais laikais mes turime biologiją, kuri paaiškina, kaip atsiranda gyvenimas, bet ar šios pasakos apie seną gali būti arčiau nei mes manome?

Straipsnyje, skirtame Nedo Seemano, DNR nanotechnologijų srities išradėjo, darbui paminėti, UC Santa Barbaros biofizikė emerita Helen Hansma apibūdina savo ilgalaikę idėją, kad primityvus gyvenimasikiląstelinėse struktūrose, kurios išsivystė į mūsų lipidų ir baltymų pagrindu veikiančias ląsteles, galėjo atsirasti iš žėručio molis. Jos popierius pasirodo Biofizinis žurnalas.

Iš pradžių pasiūlyta beveik prieš 16 metų, Hansmos hipotezė prisijungia prie daugelio kitų spėliojimų apie tai, kaip atsirado gyvybė Žemėje. Tarp jų yra gerai žinomas „RNR pasaulis“, kuriame savaime besidauginančios RNR molekulės išsivystė į DNR ir baltymus, ir „Metabolism First“ koncepcija, teigianti, kad gyvybė išsivystė iš spontaniškų cheminių reakcijų. Taip pat yra „picos“ hipotezė, teigianti, kad gyvybė galėjo atsirasti iš sausumos organinių biomolekulių. Yra ir kitų molio hipotezių, teigiančių, kad gyvybė galėjo atsirasti ant montmorilonito molio arba molio, kuriame gausu geležies.

Hansma nesiekė išsiaiškinti, kaip Žemėje vystėsi gyvybė, kai ji pirmą kartą sugalvojo. Atvirkščiai, kaip tyrinėtoja biofizikė ir Nacionalinio mokslo fondo programų direktorė maždaug 2007 m., ji žaidė su savo mėgstamais žaislais – skrodžiančiu mikroskopu ir žėručio gabalus, kuriuos ji dalijo į lakštus.






„Kai pažiūrėjau į žaliųjų dumblių ir rudos dėmės gabalėlius žėručio lakštų pakraščiuose, pagalvojau: „Tai būtų gera vieta gyvybei atsirasti“, – sakė ji NSF parašytame straipsnyje apie savo darbą.

Jos idėja apima kitų abiogenezės sampratų elementus (kaip gyvybė atsirado iš negyvosios medžiagos), teigdama, kad biomolekulių pirmtakai ir medžiagų apykaitos procesai visi galėjo būti sutapti tarp žėručio sluoksnių. Tai aplinka, kuri suteikė tam tikrą apsaugą nuo išorinio pasaulio, tačiau leido laisvai keistis vandeniu ir kitomis medžiagomis, kurios taptų būtinos ląstelėms.

„Mano vaizdas toks, kad žėručio lakštų paviršiai buvo puiki vieta molekulėms augti ir procesams vystytis, o galiausiai viskas, ko reikia gyvybei, buvo ant žėručio“, – sakė ji. Iš esmės žėrutis veikė kaip pastoliai ir „reakcijos kameros“, kuriose galėjo vykti ir vystytis medžiagų apykaitos procesai. Žėručio molio pranašumas, palyginti su montmorilonitu, pridūrė Hansma, yra tas, kad žėručio su kalio jonų laikantys kartu žėručio lakštus, nesibrinksta ir todėl užtikrina stabilesnę aplinką. Montmorilonito lakštus, priešingai, laiko mažesni natrio jonai, todėl šlapio ir sauso ciklų metu susitraukia ir išsipučia, o aplinka tampa mažiau stabili.

Kalio jonų buvimas žėručio molyje yra dar vienas veiksnys, patvirtinantis žėručio molio hipotezę: gyvų būtybių ląstelėse yra didelė kalio koncentracija ląstelėse, todėl žėrutis yra „labesnė gyvybės ištakų buveinė nei montmorilonitas“.

Ir iš kur šis prebiotinis rinkinys gautų energijos sąveikauti ir palaikyti save, jei nebūtų biocheminės energijos, kuri dabar maitina mūsų kūnus? Tuo metu saulės šviesa būtų buvęs vienas iš kandidatų, siūlo Hansma, kaip ir mechaninė energija, atidarius ir uždarant žėručio lakštus, kai vanduo tekėjo ir ištekėjo.

„Atrodo, kad šie atviri ir užsidarę judesiai buvo būdai sumaišyti molekules, dar prieš cheminę energiją“, – sakė ji. Šis priverstinis artumas galėjo paskatinti molekulių sąveiką, panašią į šiandieninius fermentų veiksmus. Skirtingos sąveikaujančios molekulės susijungtų ir sudarytų RNR, DNR ir baltymus. Mišinyje esantys lipidai ilgainiui apgaubtų didelių molekulių grupes ir taptų ląstelės membrana.

Tai tik keli Hansmos hipotezės argumentai, kurie leidžia gyvybei prasidėti žėrutiniame molyje; kitos paramos galima rasti žėručio senatvėje ir mineralo giminystėje su biomolekulėmis ir kitais veiksniais, kurie, kaip manoma, skatino gyvybės vystymąsi iš negyvų molekulių.

Nors mažai tikėtina, kad kada nors tiksliai sužinosime, kas nutiko beveik prieš 4 milijardus metų, aišku, kad, kaip sako Hansma, „gyvenimas daugeliu atžvilgių imituoja žėrutį“.


Žėrutis suteikia užuominą, kaip vanduo perneša mineralus


Daugiau informacijos:
Helen Greenwood Hansma, DNR ir gyvybės ištakos žėrutiniame molyje, Biofizinis žurnalas (2022). DOI: 10.1016/j.bpj.2022.08.032

Citata: Ar gyvenimas prasidėjo žėrutiniame molyje? (2022 m. rugsėjo 20 d.) gauta 2022 m. rugsėjo 22 d. iš https://phys.org/news/2022-09-life-micaceous-clay.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.