Prema jednoj hipotezi, primitivni prethodni život nastao je prije više od četiri milijarde godina na kopnu među vulkanima i fumarolima, koji su osigurali svu potrebnu kemiju za njegovo očuvanje i prehranu. To se moglo dogoditi i na Zemlji i na Marsu.
Živa stanica je vrlo složen organizam koji kombinira mnoge elemente, mehanizme i procese. Kako je nastao, nije poznato. Neki znanstvenici pokušavaju sintetizirati stanicu kao cjelinu, drugi prelaze od jednostavnih do složenih, shvaćajući kako su njeni sastavni dijelovi nastali odvojeno, a zatim evoluirali tijekom milijardi godina.
Dugo se vjerovalo da život potječe u oceanima, ali u posljednje vrijeme to je gledište kritizirano. Iako je voda dio stanice, ona je štetna za spontanu sintezu biomolekula. Osim toga, nema dokaza da su mora i oceani postojali na površini planeta prije više od četiri milijarde godina, kada je, pretpostavljamo, počeo proces nastanka života.
Kemija RNA svijeta
Ulogu proto-života preuzimaju molekule ribonukleinske kiseline, RNA. Oni su u stanju pohraniti informacije, reproducirati, sintetizirati proteine i neovisno obavljati različite funkcije, koje su u modernoj stanici usvojili DNK, enzimi i druge biološke molekule.
Molekule RNA sastavljene su od naizmjeničnih nukleotida povezanih mostovima kisika. Znanstvenici su dugo pokušavali ponovno stvoriti veze polimernog lanca ove složene molekule, ali do proboja je došlo tek 2009. godine, kada su britanski istraživači Matthew Powner i John Sutherland objavili rezultate eksperimenata na sintezi dva nukleotida iz RNA - citozina i uracila. Dobivene su u laboratorijskim uvjetima iz jednostavnih organskih tvari i fosfata nakon ultraljubičastog zračenja.
"Sintetizirali su u potpunosti dva prirodna nukleotida. Bio je to ogroman proboj ", - kaže RIA Novosti Armen Mulkidzhanyan, doktor bioloških znanosti, zaposlenik istraživačkog instituta za fizikalno-kemijsku biologiju A. N. Belozersky, Moskovsko državno sveučilište Lomonosov, zaposlenik Odjela za fiziku Sveučilišta u Osnabrucku (Njemačka).
Promotivni video:
Nukleotid se sastoji od dušične baze, šećera (riboze) i fosfatnih skupina, kada su spojeni na koje se energija skladišti. Alexander Butlerov pokazao je kako se dobivaju mješavine složenih šećera iz organske tvari 1859. godine. Stoljeće i pol kasnije američki kemičar Steven Benner otkrio je da je za postizanje selektivne tvorbe riboze potrebna reakcija molibdenovog oksida kao katalizatora. Pored toga, za stabilizaciju nastalih šećera potrebno je puno borata - soli borove kiseline. Benner je teoretizirao da takvi kemijski uvjeti mogu postojati negdje u pustinji, poput suhih, bazaltnih visina Marsa.
"Doista, rani Mars i Zemlja bili su vrlo slični. Mars je možda imao još oksidirajuću atmosferu od drevne Zemlje, a tamo su pronađena boratna taloga, što sugerira dugogodišnju geotermalnu aktivnost. Polovina Marsa sastoji se od stijena starijih od četiri milijarde godina, tako da ima smisla tražiti tamo tragove života. Zbog tektonike ploča, ove stijene nisu preživjele na Zemlji ", objašnjava Mulkidzhanyan.
Vulkan Solfatara, Flegrajska polja, Italija / CC BY 2.0 / NH53 / Solfatara, Flegrajska polja.
Nema života bez svjetla
Stručnjak za staničnu energiju Armen Mulkidzhanyan dugo se bavio problemom podrijetla života, koji ima časne tradicije u sovjetskoj i ruskoj znanosti. Dovoljno je reći da akademik Alexander Oparin u cijelom svijetu smatra ocem utemeljitelja ovog znanstvenog smjera.
Mulkidzhanyan i njegovi kolege sugerirali su da bi ultraljubičasto svjetlo moglo biti ključni faktor u izboru prvih biomolekula. Drevna atmosfera nije sadržavala ni kisik ni ozon. Zadržala je one biomolekule koje su se u početku mogle jednostavno zagrijati sunčevim zrakama bez propadanja. O tome svjedoči činjenica da sve prirodne dušične baze RNA imaju ovo svojstvo. No, živi protoorganizmi teško bi izdržali oštro kozmičko zračenje, vjeruje biolog. To znači da ne može biti sumnje u njihovu isporuku meteoritima s Marsa na Zemlju.
Geotermalna polja koja se formiraju oko vulkana pogodna su za podrijetlo života. Umjesto vode, kao u gejzirima, iz vrućih izvora izlazi para zasićena svim potrebnim komponentama. Sadrži ugljični dioksid, vodik, amonijak, sulfide, fosfate, molibden, borate, kalij - a ima ga više od natrija. Kalij također prevladava u stanicama svih organizama, jer je u suprotnom biosinteza proteina nemoguća. Kao što su pokazali Mulkidzhanyan i njegovi kolege, kalij je ključan za funkcioniranje najstarijih proteina. Bioinformatika Evgeny Kunin uspio ih je izračunati 2000. godine tijekom obnove zajedničkog pretka svih staničnih organizama - LUCA (Last Universal Cellular Acestor).
Proteini koji kodiraju LUCA gene također koriste ione cinka kao katalizatore ili građevne blokove.
„Cink sulfidi mogu tvoriti sve bakterije. Zanimljivo je da su kristali cinkovog sulfida i sličnog kadmij-sulfida sposobni reducirati ugljični dioksid u organske, potencijalno "jestive" molekule pod ultraljubičastom svjetlošću. Stoga bi se prvi živi organizmi mogli pokriti kristalima ovih minerala kako bi se zaštitili od ultraljubičastog zračenja i primili hranu “, objašnjava znanstvenik.
Cink je hlapljiv, polako se kristalizira i taloži, za razliku od željeza i bakra, na periferiji geotermalnih polja, gdje nije vruće.
„Na hladnoj periferiji takvih polja mogli su se formirati„ prstenovi života “oko vrućih termalnih izvora“, zaključuje istraživač.
Geotermalna polja još uvijek postoje na Zemlji - za razliku od Marsa, čija se utroba ohladila. Armen Mulkidzhanyan, zajedno s geokemičarem Andreyom Bychkovom s Moskovskog državnog sveučilišta Lomonosov, proučavao je kemijske uvjete fumarola u blizini vulkana Mutnovsky na Kamčatki. Slični uvjeti primjećeni su u Nacionalnom parku Yellowstone u SAD-u, na geotermalnim poljima Lardarello u Italiji i Matsukawa u Japanu.
Nedavno su pronađeni tragovi geotermalnog polja starog 3,5 milijardi godina u australijskom području Pilbara, istom mjestu na kojem su pronađeni najstariji tragovi živih zajednica na Zemlji.
Tatjana Pichugina