Κερδίζει έδαφος η θεωρία του «κόσμου του RNA» για την καταγωγή της ζωής στον πλανήτη μας.
Το RNA ένα από τα πιο κρίσιμα μόρια της ζωής που σχετίζεται με τη σύνθεση πρωτεϊνών θα μπορούσε να είναι κοινό στο Σύμπαν σύμφωνα με νέα μελέτη που δείχνει πώς το RNA θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί εύκολα στη Γη πριν από 4,3 δισεκατομμύρια χρόνια.
Το RNA, συντομογραφία του ριβονουκλεϊκού οξέος, είναι ένας απλούστερος συγγενής του DNA το οποίο είναι το μόριο που περιέχει τις γενετικές πληροφορίες της κυτταρικής μας βιολογίας. Το RNA εμφανίζεται σε τρεις μορφές. Υπάρχει το αγγελιαφόρο RNA που παράγεται από το DNA και περιέχει τις γενετικές οδηγίες για τον σχηματισμό πρωτεϊνών. Υπάρχει επίσης το ριβοσωμικό RNA το οποίο δημιουργεί τα ριβοσώματα που είναι ζωτικής σημασίας για την παραγωγή πρωτεϊνών και τέλος το μεταφορικό RNA που πραγματοποιεί την ίδια τη σύνθεση των πρωτεϊνών από το αγγελιαφόρο RNA.
Επειδή είναι απλούστερο μόριο από το DNA το RNA θεωρείται ότι σχηματίστηκε πρώτο και χάρη στην ικανότητά του να μεταφέρει γενετικές πληροφορίες και να δημιουργεί άλλα μόρια έχει προβληθεί ως πιθανός βασικός πρωταγωνιστής στην ιστορία της προέλευσης της ζωής στη Γη σε μια υπόθεση γνωστή ως κόσμος του RNA. Σε αυτό το σενάριο οι πρώτοι μονοκύτταροι οργανισμοί θα χρησιμοποιούσαν RNA αντί για DNA για την αυτοαναπαραγωγή και την αντιγραφή των γενετικών τους πληροφοριών.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίστηκε το RNA ωστόσο έχει αποδειχθεί δύσκολη. Τι οδήγησε τα συστατικά του RNA να ενωθούν με τέτοιον τρόπο και να υποστούν τη σωστή ακολουθία χημικών αντιδράσεων. Εκ πρώτης όψεως οι πιθανότητες να σχηματιστεί RNA απλώς τυχαία φαίνονται αστρονομικές.
Έτσι οι χημικοί αναζητούν μονοπάτια που θα μπορούσαν αναπόφευκτα να οδηγήσουν στον σχηματισμό μορίων όπως το RNA. Ένα τέτοιο μονοπάτι είναι γνωστό ως το μοντέλο έξι βημάτων ασυνεχούς σύνθεσης.
Ωστόσο ένα από τα εμπόδια σε αυτό το μονοπάτι είναι τα βοριτικά άλατα τα οποία αποτελούν μια οικογένεια κοινών ενώσεων που βρίσκονται στο θαλασσινό νερό. Τα βοριτικά είναι οξυανιόντα (πολυατομικά ιόντα που περιέχουν ένα χημικό στοιχείο ενωμένο με ένα ή περισσότερα άτομα οξυγόνου.) αν τα ιόντα είναι άτομα ή μόρια με θετικό ηλεκτρικό φορτίο τότε τα ανιόντα έχουν συνολικό αρνητικό φορτίο. Επιπλέον τα βοριτικά περιέχουν άτομα τόσο βορίου όσο και οξυγόνου. Το πρόβλημα είναι ότι θεωρούνταν πως τα βοριτικά παρεμποδίζουν ορισμένες από τις αντιδράσεις στη χημική πορεία προς το RNA.
Το λάθος
Μια ομάδα βιοχημικών με επικεφαλής τον Γιούτα Χιρακάβα από το Πανεπιστήμιο Τοχόκου στην Ιαπωνία και το Ιδρυμα Εφαρμοσμένης Μοριακής Εξέλιξης στη Φλόριντα υποστηρίζει ότι οι χημικοί είχαν κάνει λάθος και ότι τα βοριτικά είναι στην πραγματικότητα ωφέλιμα για το σχηματισμό του RNA.
Η ομάδα του Χιρακάβα πραγματοποίησε πειράματα στα οποία πρόσθεσε τα συστατικά του RNA το πενταάνθρακο σάκχαρο, ριβόζη, φωσφορικά άλατα και τις τέσσερις νουκλεοβάσεις που χρησιμοποιεί το RNA (αδενίνη γουανίνη κυτοσίνη και ουρακίλη) σε ένα μείγμα που περιλάμβανε επίσης βοριτικά και βασάλτη. Στη συνέχεια θέρμαναν το μείγμα και το άφησαν να στεγνώσει μιμούμενοι συνθήκες που όπως υποστηρίζουν θα ήταν συνηθισμένες γύρω από υπόγειους υδροφορείς στην πρώιμη Γη.
Ο βασάλτης από έναν υπόγειο περιορισμένο υδροφορέα θα μπορούσε να είχε προσφέρει τον καταλύτη για τον σχηματισμό του RNA. Αυτό που διαπίστωσαν ήταν ότι στο μείγμα σχηματίστηκε RNA. Επιπλέον τα βοριτικά όχι μόνο δεν παρεμπόδισαν τη διαδικασία αλλά στην πραγματικότητα υποστήριξαν ορισμένα από τα στάδια του μοντέλου ασυνεχούς σύνθεσης όπως τη σταθεροποίηση των μορίων ριβόζης που συχνά είναι ασταθή και διασπώνται καθώς και τη διευκόλυνση της παραγωγής φωσφορικών αλάτων.
Τα ευρήματα αυτά ενισχύθηκαν και από νέες ανακαλύψεις σχετικά με το δείγμα υλικού που έφερε στη Γη από τον αστεροειδή Bennu η αποστολή OSIRIS REx της NASA. Συγκεκριμένα με την πρόσφατη ανακοίνωση της ανακάλυψης ριβόζης στο δείγμα του Bennu όλα τα συστατικά του RNA έχουν πλέον εντοπιστεί στα 120 γραμμάρια χώματος και πετρωμάτων που έφερε στη Γη η αποστολή.
Η μεταφορά
Η ομάδα του Χιρακάβα θεωρεί ότι η πρόσκρουση ενός πρωτοπλανήτη διαμέτρου 500 χιλιομέτρων παρόμοιου σε μέγεθος με τον αστεροειδή Vesta και φορτωμένου με τα συστατικά του RNA θα μπορούσε να είχε μεταφέρει μαζικά τα δομικά στοιχεία του RNA στον πλανήτη μας. Εκτιμούν ότι αυτή η πρόσκρουση και η παραγωγή RNA θα είχαν συμβεί πριν από 4,3 δισεκατομμύρια χρόνια 200 εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση της Γης και 200 εκατομμύρια χρόνια πριν από τις παλαιότερες ενδείξεις ζωής στη Γη που έχουν βρεθεί μέχρι σήμερα σε ισότοπα άνθρακα σε αποθέσεις του ορυκτού ζιρκόνιου ηλικίας 4,1 δισεκατομμυρίων ετών.
Μέχρι πρότινος το RNA είχε σχηματιστεί σε εργαστήριο μόνο μέσω ανθρώπινης παρέμβασης για την εσκεμμένη πρόκληση χημικών αντιδράσεων. Η ομάδα του Χιρακάβα υποστηρίζει ότι η έρευνά της είναι η πρώτη φορά που το RNA παράγεται στο εργαστήριο χωρίς ανθρώπινη εμπλοκή αν και επικριτές υποστηρίζουν ότι ακόμη και η πράξη της τοποθέτησης όλων των δομικών στοιχείων του RNA σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα αποτελεί ανθρώπινη παρέμβαση.
Προσκρούσεις με μεγάλους αστεροειδείς συνέβησαν επίσης στα πρώτα στάδια της ιστορίας του Άρη πράγμα που σημαίνει ότι τα δομικά στοιχεία του RNA θα είχαν μεταφερθεί και στον Κόκκινο Πλανήτη. Είναι ενδιαφέρον ότι βοριτικά έχουν επίσης ανιχνευθεί στον Άρη πράγμα που σημαίνει ότι όλα θα ήταν διαθέσιμα και εκεί για την παραγωγή RNA.
Αν και το RNA δεν είναι ζωή το ίδιο το RNA είναι απαραίτητο για σχεδόν όλη τη ζωή που γνωρίζουμε. Αν το RNA σχηματίστηκε γρήγορα στη Γη με γεωλογικούς όρους τότε θα μπορούσε να είχε προσφέρει μια συντόμευση για την εμφάνιση των πρώτων απλών οργανισμών στον πλανήτη μας.
