Εξελίχτηκε η ζωή περισσότερες από μία φορές; Οι ερευνητές κλείνουν σε μια απάντηση

Εξελίχτηκε η ζωή περισσότερες από μία φορές; Οι ερευνητές κλείνουν σε μια απάντηση

Χρονική σήμανση: 1 Ιουνίου 2023 10:00 π.μ.

Από την ταπεινή καταγωγή της, η ζωή έχει μολύνει ολόκληρο τον πλανήτη με ατελείωτες όμορφες μορφές. Η γένεση της ζωής είναι το αρχαιότερο βιολογικό γεγονός, τόσο παλιό που δεν έμεινε κανένα σαφές στοιχείο εκτός από την ύπαρξη της ίδιας της ζωής. Αυτό αφήνει πολλά ερωτήματα ανοιχτά, και ένα από τα πιο δελεαστικά είναι πόσες φορές η ζωή αναδύθηκε μαγικά από μη ζωντανά στοιχεία.

Έχει εξελιχθεί όλη η ζωή στη Γη μόνο μία φορά ή διαφορετικά έμβια όντα κόβονται από διαφορετικά υφάσματα; Το ερώτημα για το πόσο δύσκολο είναι να εμφανιστεί η ζωή είναι ενδιαφέρον, κυρίως επειδή μπορεί να ρίξει λίγο φως στην πιθανότητα εύρεσης ζωής σε άλλους πλανήτες.

Η προέλευση της ζωής είναι ένα κεντρικό ερώτημα στη σύγχρονη βιολογία, και ίσως το πιο δύσκολο να μελετηθεί. Αυτό το γεγονός έλαβε χώρα πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, και συνέβη σε μοριακό επίπεδο, που σημαίνει ότι υπάρχουν ελάχιστα απολιθώματα.

Έχουν προταθεί πολλά ζωηρά ξεκινήματα, από δυσάρεστες αρχέγονες σούπες μέχρι το διάστημα. Αλλά η τρέχουσα επιστημονική συναίνεση είναι ότι η ζωή προέκυψε από μη ζωντανά μόρια σε μια φυσική διαδικασία που ονομάζεται αβιογένεση, πιθανότατα στο σκοτάδι του υδροθερμικές οπές βαθέων υδάτων. Αλλά αν η ζωή εμφανίστηκε μια φορά, γιατί όχι περισσότερες φορές;

Τι είναι η Abiogenesis;

Οι επιστήμονες έχουν προτείνει διάφορα διαδοχικά βήματα για την αβιογένεση. Γνωρίζουμε ότι η Γη ήταν πλούσια σε πολλές χημικές ουσίες, όπως αμινοξέα, ένα είδος μορίων που ονομάζονται νουκλεοτίδια ή σάκχαρα, τα οποία είναι τα δομικά στοιχεία της ζωής. Εργαστηριακά πειράματα, όπως το iconic Πείραμα Miller-Urey, έχουν δείξει πώς αυτές οι ενώσεις μπορούν να σχηματιστούν φυσικά υπό συνθήκες παρόμοιες με την πρώιμη Γη. Μερικές από αυτές τις ενώσεις θα μπορούσαν επίσης να έχουν έρθει στη Γη οδηγώντας μετεωρίτες.

Στη συνέχεια, αυτά τα απλά μόρια συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν πιο πολύπλοκα, όπως λίπη, πρωτεΐνες ή νουκλεϊκά οξέα. Είναι σημαντικό, νουκλεϊκά οξέα - όπως το δίκλωνο DNA ή το μονόκλωνο ξάδερφό του RNA— μπορεί να αποθηκεύσει τις πληροφορίες που απαιτούνται για την κατασκευή άλλων μορίων. Το DNA είναι πιο σταθερό από το RNA, αλλά αντίθετα, το RNA μπορεί να είναι μέρος χημικών αντιδράσεων στις οποίες μια ένωση δημιουργεί αντίγραφα του εαυτού της - αυτοαντιγραφή.

Η Υπόθεση «κόσμος RNA». υποδηλώνει ότι η πρώιμη ζωή μπορεί να χρησιμοποιούσε το RNA ως υλικό τόσο για γονίδια όσο και για αντιγραφή πριν από την εμφάνιση του DNA και των πρωτεϊνών.

Μόλις ένα σύστημα πληροφοριών μπορεί να δημιουργήσει αντίγραφα του εαυτού του, η φυσική επιλογή ξεκινά. των μορίων. Ως εκ τούτου, με την πάροδο του χρόνου, θα υπάρχουν περισσότερα αντίγραφα αυτών των μεταλλαγμένων από άλλα μόρια, μερικά από τα οποία θα συσσωρεύσουν περαιτέρω νέες μεταλλάξεις, καθιστώντας τα ακόμη πιο γρήγορα και άφθονα, και ούτω καθεξής.

Τελικά, αυτά τα μόρια πιθανότατα εξέλιξαν ένα όριο λιπιδίου (λιπαρό) που διαχωρίζει το εσωτερικό περιβάλλον του οργανισμού από το εξωτερικό, σχηματίζοντας πρωτοκύτταρα. Τα πρωτοκύτταρα θα μπορούσαν να συγκεντρώνουν και να οργανώνουν καλύτερα τα μόρια που χρειάζονται στις βιοχημικές αντιδράσεις, παρέχοντας έναν συγκρατημένο και αποτελεσματικό μεταβολισμό.

Η ζωή σε επανάληψη;

Η αβιογένεση θα μπορούσε να έχει συμβεί περισσότερες από μία φορές. Η Γη θα μπορούσε να έχει γεννήσει αυτοαναπαραγόμενα μόρια αρκετές φορές, και ίσως η πρώιμη ζωή για χιλιάδες ή εκατομμύρια χρόνια απλώς αποτελούνταν από μια δέσμη διαφορετικών αυτοαναπαραγόμενων μορίων RNA, με ανεξάρτητη προέλευση, που ανταγωνίζονται για τα ίδια δομικά στοιχεία. Αλίμονο, λόγω της αρχαίας και μικροσκοπικής φύσης αυτής της διαδικασίας, μπορεί να μην μάθουμε ποτέ.

Πολλά εργαστηριακά πειράματα έχουν αναπαραχθεί με επιτυχία διαφορετικά στάδια της αβιογένεσης, αποδεικνύοντας ότι θα μπορούσαν να συμβούν περισσότερες από μία φορές, αλλά δεν έχουμε καμία βεβαιότητα ότι αυτά έχουν συμβεί στο παρελθόν.

Μια σχετική ερώτηση θα μπορούσε να είναι εάν αναδύεται νέα ζωή από αβιογένεση καθώς διαβάζετε αυτό. Αυτό είναι πολύ απίθανο, όμως. Η πρώιμη Γη ήταν στείρα ζωής και οι φυσικές και χημικές συνθήκες ήταν πολύ διαφορετικές. Στις μέρες μας, αν κάπου στον πλανήτη υπήρχαν ιδανικές συνθήκες για την εμφάνιση νέων αυτοαναπαραγόμενων μορίων, θα τα έσπαγε αμέσως η υπάρχουσα ζωή.

Αυτό που γνωρίζουμε είναι ότι όλα τα υπάρχοντα ζωντανά όντα κατάγονται από έναν κοινό τελευταίο παγκόσμιο κοινό πρόγονο της ζωής (επίσης γνωστός ως LUCA). Αν υπήρχαν άλλοι πρόγονοι, δεν άφησαν απογόνους πίσω τους. Βασικά αποδεικτικά στοιχεία υποστηρίζουν την ύπαρξη του LUCA. Όλη η ζωή στη Γη χρησιμοποιεί τον ίδιο γενετικό κώδικα, δηλαδή την αντιστοιχία μεταξύ των νουκλεοτιδίων στο DNA γνωστά ως A, T, C και G—και του αμινοξέος που κωδικοποιούν στις πρωτεΐνες. Για παράδειγμα, η αλληλουχία των τριών νουκλεοτιδίων ATG αντιστοιχεί πάντα στο αμινοξύ μεθειονίνη.

Θεωρητικά, ωστόσο, θα μπορούσαν να υπήρχαν περισσότερες παραλλαγές γενετικού κώδικα μεταξύ των ειδών. Αλλά όλη η ζωή στη Γη χρησιμοποιεί τον ίδιο κώδικα με μερικές μικρές αλλαγές σε ορισμένες γενεαλογίες. Οι βιοχημικές οδοί, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται για τον μεταβολισμό των τροφίμων, υποστηρίζουν επίσης την ύπαρξη του LUCA. πολλά ανεξάρτητα μονοπάτια θα μπορούσαν να έχουν εξελιχθεί σε διαφορετικούς προγόνους, ωστόσο μερικά (όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για τον μεταβολισμό των σακχάρων) είναι κοινά σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Ομοίως, εκατοντάδες πανομοιότυπα γονίδια υπάρχουν σε ανόμοια ζωντανά όντα, τα οποία μπορούν να εξηγηθούν μόνο εάν κληρονομηθούν από το LUCA.

Η αγαπημένη μου υποστήριξη για το LUCA προέρχεται από το Tree of Life. Ανεξάρτητες αναλύσεις, μερικές χρησιμοποιώντας ανατομία, μεταβολισμό ή γενετικές αλληλουχίες, έχουν αποκαλύψει ένα ιεραρχικό μοτίβο συγγένειας που μπορεί να αναπαρασταθεί ως δέντρο. Αυτό δείχνει ότι έχουμε μεγαλύτερη σχέση με τους χιμπατζήδες παρά με οποιονδήποτε άλλο ζωντανό οργανισμό στη Γη. Οι χιμπατζήδες και εμείς είμαστε περισσότερο συγγενείς με τους γορίλες και μαζί με τους ουρακοτάγκους κ.ο.κ.

Μπορείτε να επιλέξετε οποιονδήποτε τυχαίο οργανισμό, από το μαρούλι στη σαλάτα σας μέχρι τα βακτήρια στο βιοενεργό γιαούρτι σας και, αν ταξιδέψετε αρκετά πίσω στο χρόνο, θα μοιραστείτε ένα πραγματικό κοινός πρόγονος. Αυτό δεν είναι μεταφορά, αλλά επιστημονικό γεγονός.

Αυτή είναι μια από τις πιο συγκλονιστικές έννοιες στην επιστήμη, η ενότητα της ζωής του Δαρβίνου. Αν διαβάζετε αυτό το κείμενο, βρίσκεστε εδώ χάρη σε μια αδιάκοπη αλυσίδα αναπαραγωγικών γεγονότων που χρονολογούνται δισεκατομμύρια χρόνια πίσω. Όσο συναρπαστικό κι αν είναι να σκεφτόμαστε τη ζωή που αναδύεται επανειλημμένα στον πλανήτη μας ή αλλού, είναι ακόμα πιο συναρπαστικό να γνωρίζουμε ότι έχουμε σχέση με όλα τα όντα ζωής στον πλανήτη.Η Συνομιλία

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Image Credit: Τζιοβάνι Κανσέμι / Shutterstock.com

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Κέντρο μοναδικότητας