Mokslininkai atrado cheminę reakciją, padėsiančią suprasti, kaip atsirado gyvybė Žemėje

Visi gyvi organizmai turi ribonukleorūgštį (RNR) – pagrindinę molekulę, atliekančią itin svarbias funkcijas: nuo genetinės informacijos perdavimo iki pagalbos gaminant baltymus iš paprastų aminorūgščių.

Tačiau procesas, kurio metu RNR jungiasi su aminorūgštimis – RNR aminoacilinimas – iki šiol nebuvo užfiksuotas eksperimentiškai aplinkoje, primenančioje ankstyvosios Žemės sąlygas.

Londono universiteto koledžo mokslininkų tyrime aprašytas eksperimentas leido sujungti aminorūgštis su RNR neutralaus pH vandenyje – terpėje, buvusioje panašioje į tą, kurioje galėjo rastis gyvybė.

Mokslininkai prijungė aminorūgštis prie sieros turinčios tioesterių cheminės grupės (šios jungtys taip pat egzistavo ankstyvojoje Žemėje) ir stebėjo, kaip molekulės spontaniškai bei selektyviai jungiasi su RNR. 

Natūrali RNR struktūra netgi nukreipė aminorūgštis į grandinės galą – būtent ten, kur jos turėtų būti baltymų sintezei.

„RNR molekulės nepaprastai efektyviai perduoda informaciją, tačiau pačios savaime jos nesąveikauja su aminorūgštimis, kurias turėtų valdyti baltymų sintezės metu. 

Todėl klausimas, kaip ir kodėl šios dvi molekulės pirmą kartą susijungė, dešimtmečius liko neatsakytas“, – aiškino vienas tyrimo autorių Metju Paueris (Matthew Powner).

Pasak mokslininkų, jų darbas padėjo sujungti dvi skirtingas gyvybės atsiradimo teorijas – „RNR pasaulį“ ir „tioesterių pasaulį“. 

Kiekviena iš jų aiškino, koks junginys pirmasis galėjo paskatinti gyvybės procesus.

„Paaiškėjo įdomus dalykas: jei šias dvi koncepcijas apjungiame, jos tampa daugiau nei atskiros dalys. 

Abi teorijos gali būti teisingos ir papildyti viena kitą, suteikdamos skirtingus komponentus, reikalingus ląstelei susidaryti“, – pridūrė Paueris.

Ankstesni bandymai atkartoti šią reakciją nepavykdavo: kartais aminorūgštys reaguodavo tarpusavyje, o kartais procesas žlugdavo dėl nestabilių sąlygų vandenyje. 

Ateityje, remdamiesi šia bazine reakcija, mokslininkai planuoja bandyti sukurti struktūras, galinčias savarankiškai daugintis.

„Įsivaizduokite dieną, kai chemikai iš paprastų mažų molekulių – anglies, azoto, vandenilio, deguonies ir sieros atomų – galės sukurti junginius, gebančius savireplikuotis. 

Tai būtų milžiniškas žingsnis aiškinantis gyvybės kilmę“, – pabrėžė tyrimo vadovė Džioti Sing (Jyoti Singh).

Jos teigimu, šis darbas priartina prie šio tikslo, parodydamas, kaip du pirmykščiai „cheminiai LEGO elementai“ – aktyvuotos aminorūgštys ir RNR – galėjo sudaryti peptidus, t. y. trumpas aminorūgščių grandines, būtinas gyvybei.

Mokslininkų komanda mano, kad tokia reakcija galėjo vykti ankstyvuosiuose vandens telkiniuose. Ekspertų nuomone, šis proveržis gali tapti nauju esminiu skyriumi gyvybės kilmės tyrimuose.

„Dar lieka sudėlioti daugybę fragmentų į milžinišką gyvybės kilmės dėlionę, tačiau mokslas jau surado labai svarbią ir idealiai tinkamą dalį“, – sakė biochemikas ir filosofas Kepa Ruisas Mirazo (Kepa Ruiz-Mirazo) iš Baskų krašto universiteto.