Παρασκευή, 12 Μαΐου 2017

Πώς η αρχέγονη σούπα της Γης έγινε ζωή

earth-hitΑκριβώς όπως τα είδη, που νομίζουμε ότι έχουν εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου, έτσι και τα μόρια που αποτελούν τη βάση της ζωής ενδέχεται επίσης να έχουν αναπτυχθεί για την αντιμετώπιση της φυσικής επιλογής, λένε τώρα οι επιστήμονες.
 
Τα επιμέρους μόρια εντός της αρχέγονης σούπας  στη νεαρή Γη, που σχηματίζουν τη βάση της ζωής πιθανόν να αναπτύχθηκαν ως απάντηση στην φυσική επιλογή
 
Η ζωή στη Γη άνθησε για πρώτη φορά περίπου πριν 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν χημικές ενώσεις σε μια «αρχέγονη σούπα» με κάποιο τρόπο άναψε τη σπίθα της ζωής, υποψιάζονται οι επιστήμονες. Αλλά τι μετέτρεψε τα στείρα μόρια σε ζωντανούς οργανισμούς; Αυτό είναι το πιο μεγάλο μυστήριο μέχρι τώρα.

Με τη μελέτη της εξέλιξης της ζωής κι όχι μόνο, αλλά και των δομικών στοιχείων της ζωής, οι ερευνητές ελπίζουν να έρθουν πιο κοντά στην απάντηση.
 
Δύο γίνονται ένα
Τα μόρια κολυμπώντας στην αρχέγονη σούπα της πρώιμης Γης διαρκώς καταστρέφονταν από την υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου, καθώς και από την θερμότητα και άλλες διεργασίες πάνω στον πλανήτη.
 
Αλλά όταν ορισμένα ειδικά ζεύγη μορίων συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν μια μεγαλύτερη ένωση, αυτές μερικές φορές γεννήθηκαν με κάποιες προστασίες που δεν είχαν τα απλά μόρια.
 
«Όταν τα μόρια αλληλεπιδρούν, αρχίζουν να αποκτούν ιδιότητες που δεν είχαν ατομικά, αλλά κέρδισαν όταν έγιναν πιο πολύπλοκα," δήλωσε ο φυσιολόγος στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Michigan Robert Root-Bernstein, στο ετήσιο συνέδριο της Αμερικανικής Ένωσης για την Πρόοδο της Επιστήμης. «Αυτό αποτελεί ένα μέσο της γνωστής φυσικής επιλογής.»
 
Δηλαδή, μόρια που μπορεί ο συνδυασμός τους να φέρει νέα και καλύτερα χαρακτηριστικά, οπότε θα επιβίωναν περισσότερο και θα πολλαπλασιάζονταν, ενώ μόνα τους θα είχαν καταστραφεί πιο εύκολα και θα μαράζωναν.
 
Μαζί είναι καλύτερα
Ένα παράδειγμα είναι η ένωση του γλουταμινικού οξέος και δύο μόρια γλυκίνης. Ατομικά, κάθε ένα από αυτά τα μόρια ήταν πιο εύκολο να καταστραφούν από την υπεριώδη ακτινοβολία. Αλλά μαζί, ήταν εξαιρετικά σταθερά.
 
"Βεβαίως επρόκειτο να επιβιώσουν πολύ συγκεκριμένα ζεύγη και κάποια άλλα όχι."
 
Ένα άλλο παράδειγμα είναι η ορμόνη επινεφρίνη, επίσης γνωστή ως αδρεναλίνη. Όταν συνδυάζεται με το ασκορβικό οξύ (βιταμίνη C), η ένωση είναι ανθεκτική στην οξείδωση – την απώλεια των ηλεκτρονίων που μπορεί να αναγκάσει μια ουσία να διαλυθεί. Αυτή είναι μια ιδιότητα που δεν έχει μόνη της.
 
Το πρόβλημα του ωρολογοποιού
Αυτοί οι χημικοί συνδυασμοί μπορεί να βοηθήσουν ώστε να εξηγηθεί ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια για το πώς ξεκίνησε η ζωή.
 
Υπάρχει μια διάσημη παραβολή που ονομάζεται το «πρόβλημα του ωρολογοποιού», που περιγράφηκε για πρώτη φορά από το Νομπελίστα οικονομολόγο Herbert Simon.
 
Φανταστείτε δύο ωρολογοποιούς να προσπαθούν να συναρμολογήσουν ένα ρολόι από 1.000 κομμάτια. Ο πρώτος ωρολογοποιός συναρμολογεί το ρολόι του κομμάτι κομμάτι κάθε φορά – πρέπει δε να το συναρμολογήσει μια κι έξω αλλιώς αυτό καταρρέει και πρέπει να το ξεκινήσετε από την αρχή. Ο δεύτερος ρολογάς χτίζει το δικό του βάζοντας μαζί μικρές αλλά σταθερές ενότητες λίγων κομματιών, και στη συνέχεια τα συναρμολογεί σε όλο και μεγαλύτερα και σταθερά κομμάτια μέχρι να έχει ένα ολόκληρο ρολόι. Εάν αυτή η διαδικασία διακοπεί, οι μικρότερες μονάδες δεν σπάνε και αυτό μπορεί να επαναληφθεί από εκεί από όπου σχεδόν ξεκίνησε.
 
Ο δεύτερος τρόπος είναι πολύ πιο αποτελεσματικός να συναρμολογηθεί ένα πολύπλοκο ρολόι, γιατί προσφέρει προστασία έναντι της τυχόν αποτυχίας και δεν χρειάζεται να ξεκινήσει κανείς από τα απλά υλικά, αν η διαδικασία διακοπεί.
 
Η οικοδόμηση των πρώτων οργανισμών πάνω στη Γη μπορεί να έχει λειτουργήσει με ον ίδιο τρόπο, εξηγεί ο Root-Bernstein.
 
«Αν πρέπει να εξελιχθεί ένας υποδοχέας που αποτελείται από μια σειρά ακριβείας 400 αμινοξέων, δεν θα ήταν δυνατόν να τον φτιάξουμε  κατευθείαν», είπε. "Θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν σταθερές μονάδες."
 
Οι ενότητες αυτές είναι τα σύνθετα μόρια που έχουν γίνει από ένα σταθερό συνδυασμό. Αν η ζωή συναρμολογήθηκε από συνδυασμούς δομικά σταθερών τμημάτων, αντί για ένα τυχαίο συνδυασμό των αρχικών μορίων από το μηδέν, τότε η διαδικασία θα ήταν πολύ πιο αποτελεσματική.
 
"Η διαφορά μεταξύ της προσπάθειας να φτιαχτούν τα πάντα ένα-ένα και του σχηματισμού της πολύπλοκης ένωσης από ένα μικρό αριθμό σταθερών ενοτήτων, είναι τεράστια," τονίζει ο Root-Bernstein.