U laboratoriju replicirali ključan trenutak nastanka života na Zemlji: 'Uspjeli smo nemoguće'

Prije otprilike četiri milijarde godina, naša je planeta bila pusto i kaotično mjesto, no u toj primordijalnoj juhi odvijale su se kemijske reakcije koje su postavile temelje za sve što danas znamo kao život.

Pitanje kako je točno neživa materija postala živom—proces poznat kao abiogeneza—jedna je od najvećih znanstvenih misterija. Sada, tim kemičara sa Sveučilišnog koledža u Londonu (UCL) objavio je da je u laboratoriju uspio replicirati jedan od ključnih, presudnih trenutaka u tom procesu, nudeći zapanjujući uvid u samo podrijetlo života.

REVOLUCIONARNO Znanstvenici produljili život miševima čak 33%! Smanjili su im unos jedne aminokiseline

Problem 'kokoši i jajeta'

Središnja zagonetka nastanka života leži u odnosu između proteina i nukleinskih kiselina poput RNK (ribonukleinske kiseline). Proteini, sačinjeni od aminokiselina, obavljaju gotovo sve ključne funkcije u stanicama – oni su "radni konji" života.

Međutim, proteini se ne mogu sami replicirati; upute za njihovu izgradnju zapisane su u genetskom kodu koji nosi RNK. S druge strane, RNK nosi informaciju, ali joj trebaju proteini da bi se ta informacija provela u djelo.

Kako su se te dvije fundamentalno različite molekule prvi put povezale u vodenom, kaotičnom okruženju rane Zemlje? To je desetljećima mučilo znanstvenike.

SVE NESTAJE S RADARA Znanstvenik tvrdi da je riješio misterij Bermudskog trokuta: 'Strašnije je nego mislite...'

Revolucionarni eksperiment

Istraživački tim, predvođen profesorom Matthewom Pownerom i dr. Jyoti Singh, objavio je svoje rezultate u prestižnom časopisu Nature, demonstrirajući kako se veza između aminokiselina i RNK mogla spontano formirati.

Uspjeli su u onome što se smatralo gotovo nemogućim: kemijski su povezali aminokiseline s RNK u vodi, pri neutralnom pH i bez pomoći složenih enzima koji danas upravljaju tim procesom u živim stanicama.

"Život ovisi o sposobnosti sintetiziranja proteina. Razumijevanje podrijetla sinteze proteina temeljno je za razumijevanje odakle život dolazi," objasnio je profesor Powner.

"Naša studija je veliki korak prema tom cilju, pokazujući kako je RNK mogla prvi put preuzeti kontrolu nad sintezom proteina."

Tioesteri: Izgubljena Karika Porijekla Života

Ključ uspjeha ležao je u korištenju specifičnog spoja za "aktivaciju" aminokiselina.

Prethodni pokušaji često su propadali jer su visoko reaktivne molekule korištene za tu svrhu bile nestabilne u vodi ili su uzrokovale da se aminokiseline međusobno povezuju umjesto s RNK.

Tim s UCL-a inspiraciju je pronašao u samoj biologiji. Koristili su tioestere, visokoenergetske spojeve koji sadrže sumpor, a za koje se vjeruje da su bili obilno prisutni u "primordijalnoj organskoj juhi".

Ovi tioesteri osigurali su potrebnu energiju da se aminokiselina veže za RNK na spontan i, što je ključno, selektivan način. Reakcija se odvijala na točno određenom mjestu na RNK molekuli, što je presudno za buduću sintezu proteina.

Ujedinjenje Dviju Velikih Teorija

Ovo otkriće ima duboke implikacije jer elegantno premošćuje dvije vodeće, ali naizgled suprotstavljene, teorije o postanku života. Prva je hipoteza "svijeta RNK", koja sugerira da je život započeo sa samoreplicirajućim molekulama RNK koje su mogle i pohranjivati informacije i katalizirati reakcije.

Druga je hipoteza "svijeta tioestera", koju je predložio nobelovac Christian de Duve, a koja tvrdi da su tioesteri bili primarni izvor energije koji je pokrenuo rani metabolizam.

"Naša studija ujedinjuje ove dvije istaknute teorije," kaže Powner. "Ono što smo otkrili jest da, kada ih spojite, one su više od zbroja svojih dijelova. Moguće je da su oba aspekta—svijet RNK i svijet tioestera—točna i da nisu međusobno isključiva. Mogli su raditi zajedno kako bi osigurali različite elemente ključne za izgradnju stanice."

Iako smo još uvijek daleko od potpunog razumijevanja nastanka života, ovo istraživanje predstavlja monumentalni korak naprijed. Kako je slikovito opisala voditeljica istraživanja dr. Jyoti Singh:

"Zamislite dan kada će kemičari moći uzeti jednostavne, male molekule, koje se sastoje od atoma ugljika, dušika, vodika, kisika i sumpora, i od tih LEGO kockica sastaviti molekule sposobne za samoreplikaciju. To bi bio ogroman korak prema rješavanju pitanja podrijetla života."

Njezin tim je upravo pokazao kako su se dvije primordijalne "LEGO kockice"—aktivirane aminokiseline i RNK—mogle spojiti. Znanost je pronašla iznimno važno mjesto gdje se uklapa još jedan djelić u golemoj slagalici podrijetla života na našem planetu.