Nowa wersja początku życia na Ziemi?

Suchy i wilgotny cykl powstawania RNA we wczesnych okresach geologicznych na Ziemi

Dowody sugerują, że życie na Ziemi zaczęło się od upadku meteorytów do małych, ciepłych kałuż wody… Rysunek pokazuje nam różne czynniki działające na związki chemiczne w ciepłych małych kałużach wodnych w czasie suchej i mokrej fazy cyklu.

Życie na Ziemi zaczęło się gdzieś pomiędzy 3,7 a 4,5 mld lat temu (a zatem w okresach zwanych Hadeikiem i Archaikiem – przyp. tłum.), po tym jak spadły meteoryty i dodały ważnych pierwiastków do małych i ciepłych zbiorników wodnych – orzekli naukowcy z McMaster University w Kanadzie i Instytutu Maxa Plancka w Niemczech. Ich obliczenia sugerują, że suche i mokre cykle związały podstawowe związki chemiczne, stanowiące bogaty nawóz dla samopowielających się łańcuchów RNA, które utworzyły pierwociny pierwszego kodu genetycznego życia na naszej planecie.

Badacze oparli swe wnioski na wyczerpujących badaniach i obliczeniach opartych na aspektach astrofizycznych, geologicznych, chemicznych, biologicznych i innych dyscyplin naukowych. Chociaż koncepcja „małych, ciepłych kałuż” była w obiegu od czasu Darwina, badacze muszą udowodnić jej możliwość poprzez liczne obliczenia.

Wiodący autorzy: Ben K.D. Pearce i Ralph Pudritz – obaj z Instytutu Pochodzenia McMastersa i jego Katedry Fizyki i Astronomii – mówią, że niewątpliwe dowody sugerują, że życie rozpoczęło się kiedy Ziemia jeszcze wciąż formowała swój kształt, z kontynentami wyłaniającymi się z oceanów, meteoryty bombardowały planetę (Wielkie Bombardowanie – przyp. tłum.) – w tym także te niosące w sobie cząstki budulca życia – i nie było ozonosfery chroniącej przed promieniowaniem UV ze Słońca.

- Nikt nie prowadzał takich obliczeń wcześniej – powiada Pearce. – To jest naprawdę piękny początek. To jest naprawdę ekscytujące!

- Jako że mamy tutaj wiele wejść z tak wielu różnych obszarów wiedzy, i to jest zdumiewające, że wszystkie zebrały się tu razem – mówi Pudritz – każdy krok prowadzi do następnego. A wszystkie razem prowadzą do jasnego i klarownego, prawdziwego dla nas obrazu.

Ich praca – przy współpracy Dimitrija Siemionowa i Thomasa Henninga z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka – została opublikowana w „Proceedings of the National Academy of Science”.

- Aby zrozumieć pochodzenie życia, potrzebujemy zrozumienia Ziemi jaka ona była miliardy lat temu. Jak pokazują nasze badania, astronomia dostarcza nam żywotną część odpowiedzi. Szczegóły tego, jak formował się nasz Układ Słoneczny ma ścisłe konsekwencje dla pochodzenia życia na Ziemi – mówi Thomas Henning z Instytutu Astronomii Maxa Plancka i drugi współautor.

Dowody sugerują, że życie na Ziemi zaczęło się po tym, jak meteoryty wpadły do jej ciepłych niedużych zbiorników wodnych. Na zdjęciu widzimy taki właśnie zbiornik na szlaku Bumpass Hell w Wulkanicznym Parku Narodowym Lassen, CA (wg Ben K.D. Pearce z McMaster University)

Iskierki życia – jak mówią autorzy – stworzyły polimery RNA: esencjonalne komponenty nukleotydów, dostarczone przez meteoryty, osiągające potrzebne stężenie w wodach takich akwenów i sklejające się ze sobą jak wody opadały i wznosiły się w czasie cykli wytrącania, odparowywania i osuszania. Kombinacja wilgotnych i suchych warunków była niezbędna do ich syntezy – mówi ich artykuł.

W pewnych przypadkach, jak sądzą uczeni, sprzyjające warunki spowodowały łączenie się tych łańcuchów i nabycia zdolności do replikowania się poprzez przyciąganie innych nukleotydów ze swego środowiska, wypełniając jeden z warunków z definicji życia. Polimery te acz jeszcze niedoskonałe, były w stanie przystosować się po darwinowsku do odmiennych warunków życia.

- To jest ten Święty Graal eksperymentalnego pochodzenia chemii życia – mówi Pearce.

Ta rudymentarna forma życia mogłaby ewoluować do naturalnego powstania DNA, genetycznej matrycy wyższych form życia, które wyewoluowałyby o wiele później. Świat mógłby być zamieszkały tylko przez życie oparte na RNA, póki nie powstałoby DNA.

- DNA jest zbyt skomplikowane, by być pierwszym elementem życia, które się pojawiło – mówi Pudritz – tak więc ono musiało zacząć się z czegoś innego, a tym było RNA.

Kalkulacje naukowców wykazały, że sprzyjające po temu warunki istniały w tysiącach stawów i kluczowe kombinacje do formowania się życia były tam o wiele bardziej korzystne, niż u wylotów hydrotermalnych źródeł – gdzie wedle konkurencyjnej teorii życie mogło powstać w szczelinach dna oceanicznego, w których pierwiastki życia zostały zebrane w trakcie erupcji gorącej zmineralizowanej wody. Autorzy powiedzieli, że te warunki nie były sprzyjające powstaniu życia, odkąd formowanie się łańcuchów RNA wymagało suchego i wilgotnego naprzemiennego cyklu.

Kalkulacje także ukazują eliminowanie pyłu kosmicznego jako źródła życiodajnych nukleotydów. Jednakże chociaż ten pył niósł ze sobą potrzebne materiały, to nie były one skoncentrowane do tego stopnia, by wygenerować życie – jak określili to badacze. W tym czasie, we wczesnym okresie istnienia Układu Słonecznego, meteorytów było o wiele, wiele więcej i mogły one lądować w tysiącach małych akwenów niosąc ze sobą podstawowe cegiełki życia, które łączyły się ze sobą w bloki. Pearce i Pudritz planują przedstawienie nowej teorii w przyszłym roku, kiedy Uniwersytet McMastera otworzy Laboratorium Pochodzenia Życia, w którym odtworzone będą warunki środowiskowe sprzed powstania życia.

- Drżymy na myśl, że możemy połączyć wszystkie teoretyczne artykuły, połączyć te wszystkie te kombinacje i uzyskać je w laboratorium – mówi Pudritz.

Opinie z KKK

OK., tylko od razu rodzi się pytanie: gdzie narodziło się to życie, które przyleciało do nas na meteorytach? P.S. Infantylna hipoteza na temat p. Boga mnie nie interesuje. (Daniel Laskowski)

Dobre pytanie i podstawowe. To, że przyleciało z zewnątrz to wg mnie nie ulega najmniejszej wątpliwości. Kiedy i gdzie powstało, to inna para kaloszy - i tego chyba nigdy się nie dowiemy, gdyby nawet okazało się, że z innego wymiaru - ale jak powstał ten inny wymiar... itd. Trop dobry, ale przedstawiona idea wcale mnie nie przekonuje - absolutnie! Życie musiało przybyć na Ziemię tym "środkiem lokomocji", ale w formie już żywego kompletnego organizmu, reprodukującego się, i mającego zapisany w kodzie genetycznym dalszy scenariusz rozwoju, którego rozgałęziające się etapy uruchamiały się w zależności od zmiany warunków środowiskowych. Za takiego posłańca wystarczyła bakteria... (Avicenna)

W sumie prosta i bardzo przemawiająca do takiego jak ja dyletanta hipoteza. Jedno bardzo mnie zainteresowało. Ile takich planet dużo starszych od Ziemi istnieje? Pewnie niezliczona ilość i co z tego wynika. Tam takie lub podobne życie musiało powstać o tyle wcześniej o ile te planety są starsze od naszej Ziemi. Na zdrowy rozum, jeżeli uda się powtórzyć pewne najprymitywniejsze  procesy powstawania życia w laboratorium, to jesteśmy w "DOMU"!? Jeżeli się nie uda to zawsze pozostaje Stwórca kim by on nie był 😀 😃 😜 (K A ZE K)

A może po prostu życie powstaje w przestrzeni kosmicznej a potem opada na Ziemię w postaci cząsteczek łańcucha RNA i DNA, które potem łączą się już w całość? Taka jakaś Anabis jak z opowiadania A.E. Van Vogta? (Platon)

Więcej na ten temat – Ben K.D. Pearce – „Origin of the RNA: The fate of nucleobases in warm little ponds”, PNAS 2017 – zob. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1710339114    oraz  https://phys.org/news/2017-10-evidence-life-earth-meteorites-splashed.html#jCp         

Źródło - https://phys.org/news/2017-10-evidence-life-earth-meteorites-splashed.html

Przekład z angielskiego - ©R.K.F. Leśniakiewicz