Ali se je življenje razvilo več kot enkrat? Raziskovalci se približujejo odgovoru

Od svojega skromnega izvora je življenje okužilo ves planet z neskončnimi čudovitimi oblikami. Nastanek življenja je najstarejši biološki dogodek, tako star, da za njim ni ostalo nobenih jasnih dokazov razen obstoja življenja samega. To pušča odprtih veliko vprašanj, eno najbolj mučnih pa je, kolikokrat je življenje čudežno nastalo iz neživih elementov.

Ali se je vse življenje na Zemlji razvilo samo enkrat ali pa so različna živa bitja ukrojena iz različnih tkanin? Vprašanje, kako težko je nastati življenje, je zanimivo, nenazadnje zato, ker lahko nekoliko osvetli verjetnost, da bi našli življenje na drugih planetih.

Izvor življenja je osrednje vprašanje sodobne biologije in verjetno najtežje za raziskovanje. Ta dogodek se je zgodil pred štirimi milijardami letin to se je zgodilo na molekularni ravni, kar pomeni, da je ostalo malo fosilnih dokazov.

Predlaganih je bilo veliko živahnih začetkov, od neslanih prvotnih juh do vesolja. Toda trenutno znanstveno soglasje je, da je življenje nastalo iz neživih molekul v naravnem procesu, imenovanem abiogeneza, najverjetneje v temi globokomorske hidrotermalne odprtine. A če se je življenje pojavilo enkrat, zakaj ne bi še večkrat?

Kaj je abiogeneza?

Znanstveniki so predlagali različne zaporedne korake za abiogenezo. Vemo, da je bila Zemlja bogata z več kemikalijami, kot so aminokisline, vrsta molekul, imenovanih nukleotidi ali sladkorji, ki so gradniki življenja. Laboratorijski poskusi, kot je ikonični Miller-Ureyev poskus, so pokazali, kako lahko te spojine naravno nastanejo v pogojih, podobnih zgodnji Zemlji. Nekatere od teh spojin bi lahko prišle na Zemljo tudi z meteoriti.

Nato so se te preproste molekule združile v bolj zapletene, kot so maščobe, beljakovine ali nukleinske kisline. Pomembno je, da nukleinske kisline, kot je dvoverižna DNK ali njena enoverižna sorodnica RNA— lahko shrani informacije, potrebne za gradnjo drugih molekul. DNK je stabilnejša od RNK, nasprotno pa je RNK lahko del kemičnih reakcij, v katerih spojina naredi kopije same sebe – samopodvojitev.

O Hipoteza o "svetu RNA". nakazuje, da je zgodnje življenje morda uporabljalo RNA kot material za gene in replikacijo pred pojavom DNK in beljakovin.

Ko lahko informacijski sistem naredi kopije samega sebe, se začne naravna selekcija. Nekatere od novih kopij teh molekul (ki bi jih nekateri imenovali "geni") bodo imele napake ali mutacije, nekatere od teh novih mutacij pa bodo izboljšale sposobnost podvajanja molekul. Zato bo sčasoma več kopij teh mutantov kot drugih molekul, od katerih bodo nekatere kopičile nove mutacije, zaradi česar bodo še hitrejše in obilnejše itd.

Sčasoma so te molekule verjetno razvile lipidno (maščobno) mejo, ki ločuje notranje okolje organizma od zunanjosti in tvori protocelice. Protocelice bi lahko koncentrirale in bolje organizirale molekule, potrebne v biokemičnih reakcijah, ter tako zagotovile omejen in učinkovit metabolizem.

Življenje na ponavljanju?

Abiogeneza bi se lahko zgodila več kot enkrat. Zemlja bi lahko večkrat rodila samopodvajajoče se molekule in morda je bilo zgodnje življenje na tisoče ali milijone let sestavljeno le iz množice različnih samopodvajajočih se molekul RNA z neodvisnim izvorom, ki so tekmovale za iste gradnike. Žal, zaradi starodavne in mikroskopske narave tega procesa morda ne bomo nikoli izvedeli.

Številni laboratorijski poskusi so uspešno reproducirali različne stopnje abiogeneze, kar dokazuje, da se lahko zgodijo več kot enkrat, vendar nismo prepričani, da so se zgodile v preteklosti.

Povezano vprašanje bi lahko bilo, ali se novo življenje pojavlja z abiogenezo, ko to berete. Vendar je to zelo malo verjetno. Na zgodnji Zemlji je bilo življenje sterilno, fizikalni in kemični pogoji pa so bili zelo različni. Če bi danes nekje na planetu obstajali idealni pogoji za nastanek novih samopodvajajočih se molekul, bi jih obstoječe življenje nemudoma uničilo.

Kar vemo je, da vsa obstoječa življenjska bitja izvirajo iz enega samega skupnega zadnjega univerzalnega skupnega prednika življenja (znanega tudi kot Luca). Če so bili drugi predniki, za seboj niso pustili potomcev. Ključni dokazi podpirajo obstoj LUCA. Vse življenje na Zemlji uporablja isto genetsko kodo, in sicer ujemanje med nukleotidi v DNK, znani kot A, T, C in G, in aminokislino, ki jo kodirajo v beljakovinah. Na primer, zaporedje treh nukleotidov ATG vedno ustreza aminokislini metionin.

Teoretično pa bi lahko obstajalo več različic genetske kode med vrstami. Toda vse življenje na Zemlji uporablja isto kodo z nekaj manjšimi spremembami v nekaterih linijah. Biokemične poti, kot so tiste, ki se uporabljajo za presnovo hrane, prav tako podpirajo obstoj LUCA; veliko neodvisnih poti bi se lahko razvilo pri različnih prednikih, vendar so nekatere (na primer tiste, ki se uporabljajo za presnovo sladkorjev) skupne vsem živim organizmom. Podobno je na stotine enakih genov prisotnih v različnih živih bitjih, kar je mogoče razložiti le s tem, da so podedovani od LUCA.

Moja najljubša podpora za LUCA prihaja iz drevesa življenja. Neodvisne analize, nekatere z uporabo anatomije, metabolizma ali genetskih zaporedij, so razkrile hierarhični vzorec sorodnosti, ki ga je mogoče predstaviti kot drevo. To kaže, da smo bolj povezani s šimpanzi kot z drugimi živimi organizmi na Zemlji. Šimpanzi in mi smo bolj povezani z gorilami, skupaj z orangutani itd.

Izberete lahko kateri koli naključni organizem, od zelene solate v vaši solati do bakterij v vašem bioaktivnem jogurtu, in če potujete dovolj daleč v preteklost, boste delili dejansko skupni prednik. To ni metafora, ampak znanstveno dejstvo.

To je eden najbolj osupljivih konceptov v znanosti, Darwinova enotnost življenja. Če berete to besedilo, ste tukaj zahvaljujoč neprekinjeni verigi reproduktivnih dogodkov, ki segajo milijarde let nazaj. Čeprav je vznemirljivo razmišljati o življenju, ki se vedno znova pojavlja na našem planetu ali drugje, je še bolj vznemirljivo vedeti, da smo povezani z vsemi živimi bitji na planetu.

Ta članek je ponovno objavljen Pogovor pod licenco Creative Commons. Preberi Originalni članek.

Kreditno slike: Giovanni Cancemi / Shutterstock.com

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoAiStream. Podatkovna inteligenca Web3. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• Kovanje prihodnosti z Adryenn Ashley. Dostopite tukaj.
• Kupujte in prodajajte delnice podjetij pred IPO s PREIPO®. Dostopite tukaj.
• vir: https://singularityhub.com/2023/06/01/did-life-evolve-more-than-once-researchers-are-closing-in-on-an-answer/