(Urmare din numarul trecut)
Unii cercetatori cred ca viata nu a aparut spontan pe Pamant, ci a ajuns aici de undeva din Univers, de pe Marte sau din alte galaxii. Este teoria „panspermiei” care insa isi pierde din actualitate. Alti cercetatori sunt convinsi ca viata a aparut pe Pamant si incearca sa dezlege acest mister.
Aminteam la sfarsitul articolului de saptamana trecuta despre teoria „totul s-a format impreuna de la inceput”, adica toate elementele necesare vietii au aparut simultan de la inceput, nu separat, unul tragandu-l dupa el pe celalalt, de-a lungul timpului. Primul sprijin pentru aceasta teorie vine din partea celor trei sisteme-cheie ale biochimiei vietii.
Acizii nucleici, cum ar fi ARN, sunt foarte diferiti chimic de proteine, care difera de lipide. Pana de curand, biochimistii presupusesera ca aceste trei componente ale vietii nu se pot forma in acelasi loc din aceleasi substante chimice initiale.
Aceasta presupunere pare a fi gresita. Un indiciu a venit de la meteoriti, multi dintre ei fiind la fel de vechi ca Pamantul si, prin urmare, ne spun cum era planeta noastra in tinerete. Unul dintre cei mai studiati este meteoritul Murchison, care a cazut in Australia, in 1969.
In 1985, biologul american David Deamer de la Universitatea din California, Santa Cruz, a gasit in el molecule asemanatoare lipidelor, care ar putea forma membrane. Altii au gasit aminoacizi si, in 2008, Zita Martins, pe atunci la Imperial College din Londra, a identificat o componenta a ARN in meteoritul Murchison.
Niciuna dintre aceste substante chimice nu era abundenta, dar prezenta lor a indicat faptul ca ele se pot forma impreuna.
O chimie comuna
Intre timp, Ernesto Di Mauro de la Universitatea Sapienza din Roma a petrecut doua decenii explorand cum s-ar putea intampla acest lucru pe Pamant. El se concentreaza asupra formamidei, un produs chimic legat de cianura, cu doar sase atomi in fiecare molecula. Se gaseste in intregul Univers si a fost probabil prezenta si pe planeta nou formata. In 2001, echipa sa a descoperit ca formamida ar putea da nastere mai multor componente ale ARN daca este incalzita la 160º C in prezenta mineralelor precum calcarul. Ulterior, cercetatorii au descoperit ca un tip de lut numit montmorillonit ajuta si el in acest proces. Formamida poate genera, de asemenea, aminoacizi, „caramizile” de constructie ale proteinelor.
Si formamida nu este singurul produs chimic capabil de o asemenea isprava. Prin combinarea unui compus organic similar numit cianamida cu alte substante chimice simple, John Sutherland de la Laboratorul MRC de Biologie Moleculara din Cambridge, Marea Britanie, a creat nucleotidele, „caramizi-le” de constructie ale ARN.
Echipa lui Sutherland a des-coperit ca aceleasi substante chimice initiale pot produce si precursori ai aminoacizilor si ai lipidelor. „Toate subsistemele celulare ar fi putut aparea simultan printr-o chimie comuna”, a concluzionat el.
Cheia este ceea ce Sutherland numeste „chimia Goldilocks”: un amestec suficient de variat, capabil de a realiza reactii complexe, dar nu atat de variat incat sa produca „incurcaturi”. Asadar, exista modalitati prin care moleculele-cheie ale vietii ar fi putut fi create impreuna. Dar cum s-au combinat apoi intr-o celula bruta?
Deamer sustinea ca primele lipide au format spontan protocelule cu membrane, dar acum crede ca cele trei grupuri de molecule lucreaza impreuna indeaproape. Recipientele lipidice ajuta ARN si proteinele sa se formeze si ARN sa se reproduca, iar ARN-ul stabilizeaza membranele lipidice. „Daca toate acestea sunt prezente, sistemul functioneaza mai bine”, spune el. Numai ca un sistem care lipseste din aceste protocelule este metabolismul care creeaza secvente de reactii chimice complexe.
In organismele moderne, acestea sunt controlate de batalioane de enzime proteice, care nu puteau sa fi existat la inceputul vietii. Cu toate acestea, alti cercetatori au inceput sa gaseasca modalitati de a obtine reactii chimice metabolice fara proteine.
Se pare ca multe dintre aceste reactii-cheie pot fi produse de metale precum fierul si sulful, care au fost intotdeauna abundente pe Pamant. Szostak si alti cercetatori au demonstrat recent ca grupuri de atomi de fier si sulf se pot forma in protocelule, sub actiunea luminii ultraviolete. Ramane de vazut daca reactiile metabolice pot functiona in protocelule.
Un model brut
Cu toate acestea, protocelulele lui Szostak sunt cel mai bun model al nostru pentru cum ar fi putut arata primele organisme vii de pe Pamant. Desi contin doar o mana de substante chimice, acestea cresc, se reproduc si transporta „gene” ARN care se pot copia singure. Daca ideea „totul s-a format impreuna de la inceput”despre originile vietii este corecta, atunci geneza a aparut in conditii specifice.
Aceasta implica faptul ca, pentru a incepe, viata avea nevoie de o suprafata minerala solida, care sa includa in mod ideal o argila precum montmorillonitul, lumina soarelui cu un pic de radiatii ultraviolete si suficienta caldura pentru a evapora periodic apa. Observatia asta pare sa excluda ideea populara ca viata provine din orificiile hidrotermale bogate in substante chimice de pe fundul marilor.
In schimb, cercetatorii adepti ai teoriei „totul s-a format impreuna de la inceput” cred ca viata a inceput in bazinele bogate in substante chimice pe uscat. Sutherland propune un scenariu care implica fluxuri de apa care coboara pe un crater format de impactul cu un meteorit. Deamer vorbeste de iazurile geotermale din zonele vulcanice si isi concentreaza cercetarile asupra acestora. De exemplu, el a aratat ca lipidele pot forma protocelule in apa acestor balti, dar nu in apa de mare.
Pe langa faptul ca ajuta la stabilirea locului in care a aparut viata pe Pamant, teoria „totul s-a format impreuna de la inceput” sugereaza si unde poate fi cautata viata in alta parte a Sistemului Solar. Doua locuri posibile ar fi luna Europa a lui Jupiter si luna lui Saturn, Enceladus.
Ambele se crede ca au oceane adanci sub un strat de gheata. Aceste oceane ar putea sustine viata daca ea ar ajunge acolo, dar nu sunt un loc promitator pentru ca viata sa ia nastere acolo.
In schimb, cel mai probabil loc pentru a gasi viata, sau macar dovezi fosile ale acesteia – este Marte. Astazi, este rece si ii lipseste apa lichida la suprafata, dar in urma cu miliarde de ani probabil ca raurile curgeau peste roci. De asemenea, a fost activ vulcanic, asa ca s-ar putea sa fi existat balti geotermale precum cele pe care le exploreaza Deamer.
Desigur, toate aceste supozitii stau in picioare doar daca ideea „totul s-a format impreuna de la inceput” se dovedeste corecta. Protocelulele lui Szostak si noile perspective biochimice au castigat atentia multor cercetatori, dar unele piese ale puzzle-ului inca lipsesc.
Putem spune ca aparitia vietii pe Terra ramane un mister nedezlegat, la fel de profund ca si Universul.
GEORGE CUSNARENCU
Comentarii