Három egyszerű hozzávaló kellett az élet születéséhez?

Fantáziarajz arról, ahogy egy kisbolygó csapódik a Földbe

Mi az élet értelme? Mi kell hozzá? Az előbbi filozófiai kérdés talán örökre titok marad, utóbbi megválaszolásához azonban az újabb és újabb tudományos eredményekkel egyre közelebb jutunk. Egy új kutatás szerint három egyszerű hozzávaló elegendő lehetett az élet alapvető építőköveinek – a nukleinsavaknak, az aminosavaknak és lipideknek – a létrehozásához.

Két világ ellentéte

Mielőtt azonban felfednénk a titkot, lássuk azt a két legfőbb elméletet, amely jelenleg a földi élet eredetét próbálja megmagyarázni.

Az RNS-világ elmélet alapján az élet kialakulásához vezető folyamatban a főszerepet az egyszálú RNS-molekulák játszották, köszönhetően annak, hogy képesek a genetikai információ tárolására és átírására, valamint enzimatikus aktivitásra. Ez utóbbi alapvető fontosságú a nélkülözhetetlen kémiai reakciók felpörgetéséhez.

A másik elmélet, az abiogenezis ezzel szemben azt állítja, hogy az élet élettelen anyagokból alakult ki. Eszerint a kezdet kezdetén fehérje természetű óriásmolekulák helyett fémes ásványok működtek közre katalizátorokként az egyszerű szerves alkatrészekből álló ősleves létrehozásában. Az ősleves hozzávalóiból később összeszerelődhettek a komplexebb biomolekulák és elkezdődhetett az élet fejlődése.

A tyúk vagy a tojás esete

A két hipotézissel az volt a fő baj, hogy nem igazán sikerült megoldást találnia a „tyúk vagy a tojás” problémára. A Science híroldala erről így ír: „Ahhoz, hogy az élet elkezdődhessen, szükségünk van mindenképpen egy DNS-hez vagy RNS-hez hasonló molekulára, amely képes a fehérjék tervrajzának továbbadására. Paradox módon a ma ismert sejtek nem képesek a DNS-t és RNS-t másolni a fehérjék segítsége nélkül.

Emellett lipidekre is szükség van. Ezek a szerves vegyületek a sejtmembrán felépítéséhez szükségesek, amely ha nem létezne, az összes sejttartalom „szétszéledne”. A lipidek szintetizálásához ugyancsak fehérjékre van szükség.

Az ellentmondások és kételyek ellenére az utóbbi időkben úgy tűnt, hogy a két elmélet közül az RNS-világ győzedelmeskedik. 2009-ben a Cambridge-i Egyetem kémikusa, John Sutherland azt vette észre, hogy két szénben gazdag szerves vegyületből, az acetilénből és formaldehidből egy reakciósorozatban előállíthatók az RNS alapvető építőelemeinek számító pirimidintartalmú ribonukleotidok, a citozin és az uracil.

Forrás: AFP

Záptojásszagú kezdetek

A komplex molekulának számító acetilén és formaldehid eredete azonban továbbra is homályos maradt. Ezt a kritikusok szemére is vetették a kutatónak, aki munkatársaival most újabb eredményekkel rukkolt elő.

A Nature Chemistry folyóiratban publikált kutatásban arról számoltak be, hogy a hidrogén-cianid (HCN), a záptojás kellemetlen bűzét adó kén-hidrogén (H₂S) és UV fény felhasználásával sikerült a ribonukleotidokkal párhuzamosan a fehérjemolekulákat felépítő aminosavakat és a membránalkotó lipideket is előállítani, ami feloldhatja a Science híroldala által felvetett ellentmondásokat.

A hidrogén-cianid – amely megtalálható a meteoritok, kisbolygók anyagában - a 3,95–3,85 milliárd évvel ezelőtti késői nagy bombázás (Late Heavy Bombardment – LHB) során kerülhetett bolygónkra, de már az említett égitestek becsapódása is elég energiát produkált ahhoz, hogy hidrogénből, nitrogénből és szénből hidrogén-cianid szintetizálódjon. A kén-hidrogénhez és az ultraibolya fényhez már nem kellett „külső segítség”, bőségesen jelen voltak a fiatal Földön.

Fantáziarajz arról, ahogy egy kisbolygó csapódik a Földbe Forrás: AFP/Science Photo Library

Apró eltérések, nagy különbségek

Sutherland figyelmeztet arra, hogy az építőelemek egy-egy készletét létrehozó reakciók annyira különböznek egymástól, hogy valószínűleg nem ugyanazon a helyen zajlottak le. Sokkal inkább arról van szó, hogy a kémiai és az energetikai viszonyok apró különbségei különböző építőelem-készletet részesítettek előnyben az adott területen – például ez egyik helyen főként aminosavak jöttek létre, míg a másikon lipidek.

"Az esővíz ezután egy közös gyűjtőhelyre moshatta az említett vegyületeket." - mondta Dave Deamer biokémikus, aki maga is kutatja az élet eredetét a Kaliforniai Egyetemen.

A szerzők persze kiemelik, hogy az új kutatás korántsem válaszolta meg az összes felmerülő kérdést, de jó kiindulási alapot jelenthet a későbbi tanulmányok elkészítéséhez.