Kas elu arenes rohkem kui üks kord? Teadlased hakkavad otsima vastust

Oma tagasihoidliku päritolu(te) tõttu on elu nakatanud kogu planeedi lõputute kaunite vormidega. Elu tekkimine on vanim bioloogiline sündmus, nii vana, et peale elu enda olemasolu ei jäänud muud selget tõendit. See jätab palju küsimusi lahtiseks ja üks ahvatlevamaid on see, kui mitu korda tekkis elu maagiliselt elututest elementidest.

Kas kogu elu Maal on arenenud ainult ühe korra või on erinevad elusolendid erinevatest kangastest välja lõigatud? Küsimus, kui raske on elu tekkimine, on huvitav, muu hulgas seetõttu, et see võib heita valgust elu leidmise tõenäosusele teistelt planeetidelt.

Elu päritolu on tänapäeva bioloogias keskne küsimus ja seda on ilmselt kõige raskem uurida. See sündmus toimus neli miljardit aastat tagasija see juhtus molekulaarsel tasemel, mis tähendab, et fossiilseid tõendeid on vähe.

On pakutud palju elavat algust, alates ebameeldivatest ürgsuppidest kuni kosmoseni. Kuid praegune teaduslik konsensus on see, et elu tekkis elututest molekulidest loodusliku protsessi käigus, mida nimetatakse abiogeneesiks, tõenäoliselt pimeduses. süvamere hüdrotermilised ventilatsiooniavad. Aga kui elu tekkis kord, siis miks mitte mitu korda?

Mis on Abiogenees?

Teadlased on abiogeneesi jaoks välja pakkunud mitmeid järjestikuseid samme. Teame, et Maa oli rikas mitmete kemikaalide poolest, nagu aminohapped, teatud tüüpi molekulid, mida nimetatakse nukleotiidideks või suhkruteks, mis on elu ehitusplokid. Laboratoorsed katsed, näiteks ikoonilised Miller-Urey eksperiment, on näidanud, kuidas need ühendid võivad varajase Maaga sarnastes tingimustes looduslikult tekkida. Mõned neist ühenditest võisid Maale tulla ka meteoriitidega sõites.

Järgmisena ühinesid need lihtsad molekulid, moodustades keerukamaid molekule, nagu rasvad, valgud või nukleiinhapped. Oluline on see, et nukleiinhapped – näiteks kaheahelaline DNA või selle üheahelaline sugulane RNA-saab salvestada teiste molekulide ehitamiseks vajalikku teavet. DNA on stabiilsem kui RNA, kuid seevastu võib RNA olla osa keemilistest reaktsioonidest, mille käigus ühend teeb endast koopiaid – isereplikatsiooni.

. "RNA maailma" hüpotees viitab sellele, et varases elus võis enne DNA ja valkude tekkimist kasutada RNA-d nii geenide kui ka replikatsiooni materjalina.

Kui infosüsteem suudab endast koopiaid teha, rakendub loomulik valik. Mõnedel nende molekulide uutel koopiatel (mida mõned nimetavad "geenideks") on vigu või mutatsioone ja mõned neist uutest mutatsioonidest parandavad replikatsioonivõimet. molekulidest. Seetõttu on aja jooksul nendest mutantidest rohkem koopiaid kui teistest molekulidest, millest mõned koguvad veelgi uusi mutatsioone, muutes need veelgi kiiremaks ja rikkalikumaks jne.

Lõpuks kujunesid need molekulid tõenäoliselt välja lipiidide (rasvade) piiri, mis eraldab organismi sisekeskkonna väliskeskkonnast, moodustades protorakke. Protorakud suudavad paremini kontsentreerida ja organiseerida biokeemilistes reaktsioonides vajalikke molekule, tagades piiratud ja tõhusa ainevahetuse.

Elu kordusel?

Abiogenees oleks võinud juhtuda rohkem kui üks kord. Maa oleks võinud mitu korda sünnitada isepaljunevaid molekule ja võib-olla koosnes varane elu tuhandeid või miljoneid aastaid lihtsalt hunnikust erinevatest iseseisva päritoluga isepaljunevatest RNA molekulidest, mis konkureerisid samade ehitusplokkide pärast. Kahjuks ei pruugi me selle protsessi iidse ja mikroskoopilise olemuse tõttu kunagi teada.

Paljud laborikatsed on edukalt reprodutseerinud erinevaid abiogeneesi etapid, mis tõestab, et need võivad juhtuda rohkem kui üks kord, kuid meil pole kindlust, et need juhtusid minevikus.

Seotud küsimus võib olla see, kas abiogeneesi kaudu tekib uus elu selle lugemise ajal. See on siiski väga ebatõenäoline. Varajane Maa oli elust steriilne ning füüsikalised ja keemilised tingimused olid väga erinevad. Kui tänapäeval oleks kusagil planeedil ideaalsed tingimused uute isepaljunevate molekulide tekkeks, rikuks neid kohe olemasolev elu.

Mida me teame, on see, et kõik eksisteerivad elusolendid põlvnevad ühest ühisest viimasest universaalsest ühisest elu esivanemast (tuntud ka kui Luca). Kui oli ka teisi esivanemaid, ei jätnud nad järeltulijaid maha. Peamised tõendid toetavad LUCA olemasolu. Kogu elu Maal kasutab sama geneetilist koodi, nimelt vastavust DNA nukleotiidide vahel, mida tuntakse nimetustega A, T, C ja G – ja aminohapet, mida nad valkudes kodeerivad. Näiteks kolme nukleotiidi ATG järjestus vastab alati aminohappe metioniinile.

Teoreetiliselt võinuks aga liikidevahelisi geneetilise koodi variante olla rohkem. Kuid kogu elu Maal kasutab sama koodi koos mõne väikese muudatusega mõnes liinis. LUCA olemasolu toetavad ka biokeemilised rajad, näiteks need, mida kasutatakse toidu metaboliseerimiseks; Erinevates esivanemates võis välja kujuneda palju sõltumatuid teid, kuid mõned neist (näiteks need, mida kasutati suhkrute metaboliseerimiseks) on jagatud kõigi elusorganismide vahel. Samamoodi on erinevates elusolendites sadu identseid geene, mida saab seletada ainult LUCA-lt päritud geenidega.

Minu lemmiktugi LUCA jaoks pärineb elupuust. Sõltumatud analüüsid, millest mõned kasutavad anatoomiat, ainevahetust või geneetilisi järjestusi, on paljastanud hierarhilise suguluse mustri, mida saab kujutada puuna. See näitab, et oleme šimpansidega rohkem seotud kui ühegi teise elusorganismiga Maal. Šimpansid ja meie oleme rohkem seotud gorilladega ja koos orangutanitega jne.

Saate valida mis tahes juhusliku organismi, alates salatis olevast salatist kuni bioaktiivses jogurtis olevate bakteriteni, ja kui reisite ajas piisavalt kaugele tagasi, jagate tegelikku ühine esivanem. See pole metafoor, vaid teaduslik fakt.

See on üks kõige mõistusevastasemaid mõisteid teaduses, Darwini elu ühtsus. Kui loete seda teksti, olete siin tänu katkematule paljunemissündmuste ahelale, mis ulatub miljardeid aastaid tagasi. Nii põnev kui ka poleks mõelda sellele, et elu meie planeedil või mujal korduvalt esile kerkib, on veelgi põnevam teada, et oleme seotud kõigi planeedi elusolenditega.

See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.

Image Credit: Giovanni Cancemi / Shutterstock.com

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Ostke ja müüge IPO-eelsete ettevõtete aktsiaid koos PREIPO®-ga. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://singularityhub.com/2023/06/01/did-life-evolve-more-than-once-researchers-are-closing-in-on-an-answer/