Pre nego što je život nastao na Zemlji, mnogi fizičko-hemijski procesi na našoj planeti su bili posve haotični. Plejada malih hemikalija i polimera, najrazličitijih dužina, koji su bili sastavljeni od subpolimera (manjih sastavnih delova, poput onih u DNK i RNK), bili su prisutni primordijalnoj supi u svakoj mogućoj kombinaciji. Pre no što su nastali hemijski procesi, koje možemo nazvati pretstadijumom života, haotičnost procesa koji su se odigravali u toj tzv. čorbi morala je biti dovedena u red.
U najnovijoj studiji tima fizičara, pod vođstvom Ditera Brauna, efektivno je dokazano da se osnovne osobine prostih polimera, zajedno sa elementima iz prebiotičkog okruženja (pre nastanka života), sistematski selektuju na taj način koji pospešuje smanjenje haotičnosti.
U prošloj publikaciji Braunova istraživačka grupa je napravila eksperiment gde je stvorila stanje isto kao na Zemlji pre nastanka života. To su učinili tako što pomešali porozno vulkansko kamenje i vodu, kopirajući stanje u okeanima koje je bilo u tom trenutku. Eksperiment je pokazao da, pod uticajem promene temperature fenomena koji se zove Soret efekat (pomeranje čestica fluida usled nagle promene temperature iz tople zone ka hladnoj), RNA lanci se lokalno mogu sakupljati u velike gomile. Doduše, i dalje poprilično haotično sastavljene.
Ribozomi (proizvođači proteina tj. odgovorni za njihovu sintezu) u osnovi imaju vrlo specifičnu sekvencu (redosled kojim su sastavljeni), koja omogućava molekulu da se savija i slaže u posebne oblike. Dok velika većina oligomera (molekul koji se sastoji od više istih i ponavljajućih delova) nastalih na Zemlji verovatno imaju nasumično sekvenciranje.
Ukupan broj redosleda kojima su polimeri mogli da se sastave i da stvore nešto "novo" je beskonačno veliki. Toliko veliki da je praktično nemoguće da se dogodi da nastanu kompleksne strukture, kao kod ribozoma, čistom slučajnošću.
Ovo je upravo nateralo naučnike da pretpostave da postoji određeni sistem preselekcije koji utiče na spajanje molekula.
ZEMLJA PRE NASTANKA ŽIVOTA
U vreme nastanka prvih formi onoga što bismo nazvali život bilo bi ekstremno malo fizičkih i hemijskih procesa koje bismo mogli da poredimo sa sofisticiranim mehanizmima ćelija. Stoga, proces selekcije se morao zasnivati na nečemu drugom, a ne na tzv. opstanku najboljih. Tačnije, zavisio je od okruženja i od osobina oligomera.
Za katalitičke funkcije i stabilnost oligomera presudno je da formiraju duple nizove (poput onih u DNK). Ovo je osnovna odlika mnogih polimera i omogućava stvaranje kompleksnih veza, poput dvostrukog heliksa DNK.
Delovi niza se mogu rekonstruisati na dva načina. Prvo, polimerizacijom, procesom gde se nizovi kompletiraju jednim vezovima i time stvaraju dupli. Potom i ligacijom, procesom u kome se dugi polimeri spajaju i omogućavaju dalji rast oligomeru. Ovo je najverovatnije način na koji je nastala DNK.
EKSPERIMENT
Eksperiment je započeo velikim brojem kratkih nizova DNK, koji su komplementirani dodatkom adenina i timina (purinska nukleobaza, osnovni deo DNK). Pretpostavka je bila da će se ligacijom formirati duži nizovi, čije su osnovne sekvence (nizovi) manje haotični.
Analiza mešavine nizova je urađena na isti način na koji se danas radi sekvenciranje genoma. Test je potvrdio da se stepen haotičnosti i nasumičnosti spajanja drastično smanjio. Otkriven je patern.
Pride, otkriven je razlog ovog tzv. samogenerišućeg reda. Većina sekvenci je pripadala dvema klasama: kod jednih je osnov činilo 70% adenina i 30% timina, kod drugih obrnuto.
Eksperiment je dokazao da i najprostije i fundamentalne osobine oligomera u specifičnom okruženju stvaraju osnov za proces selekcije. Čak i u ovako prostom sistemu aktiviraju se mnogi sistemi selekcije, koji direktno utiču na dužinu spajanja i kombinacije.
Upravo ovi procesi su bili presudni za formiranje i katalizaciju kompleksnih veza poput ribozoma - presudnih za stvaranje života.
Preduslov za nastanak života, u pravom smislu te reči, bio je haos.
NAUKA: Stvorena prva integrisana kvantna mreža 🕸
NAUKA: Majmuni pre 3.000 godina ušli u kameno doba? 🤓🐒🐒🐒
Autor: redportal.rs
