Bliže smo razumijevanju nastanka života na Zemlji?

Posted on Updated on


earth20

Kako je život nastao iz seta neživih kemikalija je još uvijek nepoznanica. Iako možda nikada nećemo biti sigurni koje su točno kemikalije postojale na probiotičkoj Zemlji, možemo proučavati biomolekule koje imamo danas, kako bi nam dale uvid u ono što se dogodilo prije 3,5 milijardi godina.  Znanstvenici koriste setove biomolekula da bi pokazali jedan od načina na koji je život mogao početi. Otkrili su da ti molekularni strojevi, koje se nalaze u živim stanicama, ne vrijede sami po sebi. No, kad im se dodaju molekule masti, koje tvore primitivnu verziju stanične membrane, približe se dovoljno da reagiraju na vrlo specifičan način.

Ovaj oblik samoorganizacije je izvanredan. Shvaćanje o tome kako se taj događaj odvija bi mogao biti ključ za razumijevanje života na Zemlji, a možda i  razumijevanje o tome kako bi se život mogao formirati na drugim planetima.

Nobelova nagrada za kemiju 1987. godine je pripala kemičarima koji su pokazali kako kompleksne molekule mogu obavljati vrlo precizne funkcije. Jedna od funkcija ovih molekula se zove samoorganizacija. To je pojava u kojoj se različite kemikalije spoje zbog mnogih sila koje djeluju na njih, te postaju molekularni strojevi sposobni za još složenije zadatke. Svaka živa stanica je puna molekularnih strojeva.

Pasquale Stano i njegovi kolege, na Sveučilištu Roma Tre, su bili zainteresirani za iskorištavanje tog znanja u svrhu ispitivanja porijekla života. Da bi se jednostavnije objasnilo, izabrali su graditeljsku grupu koja proizvodi proteine. Ova graditeljska grupa sadrži 83 različite molekule, uključujući DNA koja je programirana za proizvodnju posebnog zelenog fluorescentnog proteina (GFP) koji može biti promatran ispod konfokalnog mikroskopa.

Graditeljska grupa može proizvoditi proteine samo kada su molekule dovoljno blizu da bi reagirale jedna s drugom a kada je razrijeđena vodom, molekule više ne mogu reagirati. To je jedan od razloga zašto je unutrašnjost žive stanice pretrpano i koncentrirano mjesto: da bi se dopustilo kemiji života da radi.

Kako bi kreirao ovu molekularnu koncentraciju, Stano je dodao kemikaliju zvanu POPC u razrijeđenu otopinu. Molekule masti, kao što je POPC, se ne miješaju s vodom. Kada se dodaju u vodu, automatski tvore liposome. Liposomi imaju vrlo sličnu strukturu kao membrana živih stanica i široko su korišteni u istraživanjima evolucije stanice.

Stano, u časopisu Angewandte Chemie, izvješćuje da su mnogi od ovih liposoma „zarobili“ stanice graditeljske grupe, ali ono što je izvanredno, 5 na 1,000 takvih liposoma je imalo sve 83 molekule koje su potrebne da bi se proizveo protein. Ovi liposomi su proizvodili veliku količinu GFP-a i svijetlili su zelenom bojom ispod mikroskopa. Kompjuterski izračuni su otkrili da, čak ni slučajno, 5 liposoma na njih 1,000 ne bi zarobilo sve 83 molekule. Izračuni su pokazali da je vjerojatnost za nešto takvo za 1 liposom na njih 1,000 ravna nuli. Činjenica da se to dogodilo kod spomenutih liposoma, te da je došlo do proizvodnje GPF-a, znači da se dogodilo nešto jedinstveno.

Stano i njegovi kolege još uvijek u potpunosti ne razumiju  zašto se ovo dogodilo. To još uvijek može biti slučajan proces koji će biti objašnjen od strane boljeg statističkog modela. Razlog može biti i to što su ove određene molekule pogodne za ovu vrstu samoorganiziranja jer su već vrlo visoko evoluirale. Važan sljedeći korak je vidjeti jesu li slične, ali manje kompleksne, molekule također sposobne za ovakvo nešto.

Unatoč ograničenjima, Stanov eksperiment je po prvi put pokazao da samoorganizacija molekularnih strojeva u jednostavne stanice može biti neizbježan fizički proces. Shvaćanje toga kako se događa samoorganizacija će značiti veliki korak prema razumijevanju nastanka života.

Oglasi

Komentiraj

Popunite niže tražene podatke ili kliknite na neku od ikona za prijavu:

WordPress.com Logo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš WordPress.com račun. Odjava / Izmijeni )

Twitter picture

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Twitter račun. Odjava / Izmijeni )

Facebook slika

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Facebook račun. Odjava / Izmijeni )

Google+ photo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Google+ račun. Odjava / Izmijeni )

Spajanje na %s