Az élet többször fejlődött? A kutatók közel állnak a válaszhoz

Az élet többször fejlődött? A kutatók közel állnak a válaszhoz

Időbélyeg: 1. június 2023. 10:00

Szerény eredetétől fogva az élet az egész bolygót megfertőzte végtelenül szép formákkal. Az élet keletkezése a legrégebbi biológiai esemény, olyan régi, hogy az élet létezésén kívül nem maradt más egyértelmű bizonyíték. Ez sok kérdést nyitva hagy, és az egyik legizgalmasabb az, hogy hányszor alakult ki az élet varázsütésre nem élő elemekből.

A Föld összes élete csak egyszer fejlődött ki, vagy a különböző élőlényeket különböző ruhákból vágják ki? Az a kérdés, hogy mennyire nehéz az élet felbukkanása, érdekes, nem utolsósorban azért, mert némi fényt deríthet arra, hogy milyen valószínűséggel találhatunk életet más bolygókon.

Az élet eredete központi kérdés a modern biológiában, és valószínűleg a legnehezebb tanulmányozni. Ez az esemény megtörtént négymilliárd évvel ezelőtt, és ez molekuláris szinten történt, ami azt jelenti, hogy kevés fosszilis bizonyíték maradt.

Sok élénk kezdetet javasoltak, az ízetlen őslevesektől a világűrig. De a jelenlegi tudományos konszenzus az, hogy az élet élettelen molekulákból egy természetes folyamatban, úgynevezett abiogenezisben alakult ki, valószínűleg a világ sötétjében. mélytengeri hidrotermikus szellőzők. De ha az élet egyszer megjelent, miért nem többször?

Mi az Abiogenezis?

A tudósok különféle egymást követő lépéseket javasoltak az abiogenezishez. Tudjuk, hogy a Föld számos vegyi anyagban gazdag volt, például aminosavakban, egyfajta molekulában, amelyeket nukleotidoknak vagy cukroknak neveznek, amelyek az élet építőkövei. Laboratóriumi kísérletek, mint például az ikonikus Miller-Urey kísérlet, megmutatták, hogyan képződhetnek ezek a vegyületek természetes körülmények között a korai Földhöz hasonló körülmények között. Ezen vegyületek egy része meteoritokon is érkezhetett a Földre.

Ezután ezek az egyszerű molekulák összetettebb molekulákat képeznek, például zsírokat, fehérjéket vagy nukleinsavakat. Fontos, hogy a nukleinsavak – például a kétszálú DNS vagy annak egyszálú rokona RNS– képes tárolni más molekulák felépítéséhez szükséges információkat. A DNS stabilabb, mint az RNS, de ezzel szemben az RNS része lehet olyan kémiai reakcióknak, amelyek során egy vegyület másolatokat készít önmagáról – önreplikáció.

A „RNS-világ” hipotézis azt sugallja, hogy a korai élet során az RNS-t felhasználhatták mind a gének, mind a replikáció anyagaként a DNS és a fehérjék megjelenése előtt.

Amint egy információs rendszer képes másolatokat készíteni önmagáról, beindul a természetes szelekció. Ezeknek a molekuláknak az új másolatai (amelyeket egyesek „géneknek” neveznek) hibákat vagy mutációkat tartalmaznak, és ezen új mutációk némelyike ​​javítja a replikációs képességet. a molekulákból. Ezért idővel több másolata lesz ezeknek a mutánsoknak, mint más molekuláknak, amelyek némelyike ​​további új mutációkat halmoz fel, ami még gyorsabbá és bőségesebbé teszi őket, és így tovább.

Végül ezek a molekulák valószínűleg lipid (zsír) határt alakítottak ki, amely elválasztja a szervezet belső környezetét a külsőtől, és protosejteket képez. A protosejtek jobban koncentrálhatják és jobban szervezhetik a biokémiai reakciókhoz szükséges molekulákat, biztosítva a visszafogott és hatékony anyagcserét.

Élet az ismétlésen?

Az abiogenezis többször is megtörténhetett. A Föld többször is megszülethetett önreplikálódó molekulák, és talán a korai élet évezredeken vagy milliókon át csak egy csomó különböző önállóan replikáló RNS-molekulából állt, amelyek egymástól független eredetűek, és ugyanazon építőelemekért versengtek. Sajnos ennek a folyamatnak az ősi és mikroszkopikus jellege miatt talán soha nem tudjuk meg.

Számos laboratóriumi kísérlet sikeresen reprodukált különböző Abiogenezis szakaszai, ami bizonyítja, hogy többször is megtörténhetnek, de nincs bizonyosságunk arról, hogy ezek a múltban előfordultak.

Egy ehhez kapcsolódó kérdés lehet, hogy az abiogenezis révén új élet keletkezik-e, miközben ezt olvasod. Ez azonban nagyon valószínűtlen. A korai Föld élettelen volt, a fizikai és kémiai feltételek pedig nagyon eltérőek voltak. Napjainkban, ha valahol a bolygón ideális körülmények lennének új önreplikálódó molekulák megjelenéséhez, akkor azokat a létező élet azonnal elnyomná.

Amit tudunk, az az az, hogy minden létező életlény az élet egyetlen közös, utolsó egyetemes közös ősétől származik (más néven Luca). Ha voltak más ősök, nem hagytak utódot maguk után. A legfontosabb bizonyítékok alátámasztják a LUCA létezését. A Földön minden élet ugyanazt a genetikai kódot használja, nevezetesen az A, T, C és G néven ismert DNS nukleotidjai és az általuk a fehérjékben kódolt aminosavak közötti megfelelést. Például a három ATG nukleotid szekvenciája mindig megfelel a metionin aminosavnak.

Elméletileg azonban több genetikai kódváltozat is létezhetett a fajok között. De a Föld összes élete ugyanazt a kódot használja, néhány kisebb változtatással néhány származásban. A biokémiai utak, például az élelmiszerek metabolizmusára használtak, szintén alátámasztják a LUCA létezését; sok független útvonal alakulhatott ki különböző ősökben, de néhány (például a cukrok metabolizmusára használtak) minden élő szervezetben megoszlik. Hasonlóképpen, több száz azonos gén van jelen a különböző élőlényekben, ami csak a LUCA-tól való öröklődéssel magyarázható.

Kedvenc támogatásom a LUCA-hoz az Élet fájától származik. Független elemzések, amelyek némelyikében anatómiát, anyagcserét vagy genetikai szekvenciákat alkalmaztak, a rokonság hierarchikus mintázatát tárták fel, amely faként ábrázolható. Ez azt mutatja, hogy jobban rokonunk a csimpánzokkal, mint bármely más élő szervezettel a Földön. A csimpánzok és mi inkább rokonságban vagyunk a gorillákkal, együtt pedig az orangutánokkal, és így tovább.

Bármilyen véletlenszerű organizmust kiválaszthat, a salátában lévő salátától a bioaktív joghurtban lévő baktériumokig, és ha elég messzire utazik vissza az időben, megoszthat egy tényleges közös ős. Ez nem metafora, hanem tudományos tény.

Ez a tudomány egyik legelképesztőbb fogalma, az élet darwini egysége. Ha ezt a szöveget olvassa, akkor itt van a szaporodási események több milliárd évre visszanyúló megszakítás nélküli láncolatának köszönhetően. Bármennyire is izgalmas a bolygónkon vagy máshol felbukkanó életre gondolni, még izgalmasabb tudni, hogy rokonságban állunk a bolygó összes élőlényével.A beszélgetés

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

Kép: Giovanni Cancemi / Shutterstock.com

Időbélyeg:

Még több Singularity Hub