Koliko različitih molekula može biti stvoreno kad se oslobodi jedna od najreaktivnijih supstanci u svemiru, cijanovodik, u laboratorijskim uvjetima? Znanstvenike zanima odgovor na to pitanje zbog toga što je nedavno otkriveno kako je cijanovodik možda odigrao jednu od ključnih uloga u kreiranju određenog dijela temeljnih blokova života.
Cijanovodik je organski spoj koji se nalazi u velikim količinama u svemiru, a možda je pomogao u stvaranju aminokiselina i baza DNK, jednih od osnovnih molekula života.
Može li cijanovodik pridonijeti i formaciji drugih osnovnih kemijskih spojeva? Može li taj spoj objasniti kako je život postao na Zemlji i kako je postao možda i na drugim planetima? Znanstvenici vjeruju da može.
'To je odlično pitanje na koje znanstvenici diljem svijeta troše puno vremena tražeći odgovore. Cijanovodik može reagirati s bezbroj drugih molekula. Pustiti cijanovodik da pokrene kemijsku reakciju u laboratoriju, slično je tome da stavite puno igračaka u veliku prostoriju, pustite gomilu djece unutra i nakon toga pokušavate držati korak s tim kako se igračke raspodjeljuju među tom djecom. Broj mogućih kombinacija gotovo je beskonačan', ističe Martin Hanczyc iz Centra za fundamentalnu tehnologiju života, odsjeka za fiziku, kemiju i farmaciju na Sveučilištu Južne Danske.
Hanczyc ističe kako je trebalo puno vremena da bi se otkrilo koje interesantne molekule za postanak života nastaju reakcijom sa cijanovodikom. 'Kemijske reakcije mogu se organizirati u samokopirajući sustav, takozvani automatski ciklus. Sposobnost samokopiranja jedna je od najosnovnijih karakteristika života za nas koji proučavamo postanak života, očito postoji veliki interes u istraživanju što je sve potrebno da bi kemijska reakcija kopirala samu sebe. Dosad je identificiranje tih ciklusa bilo puno kompliciranije', kaže Hanczyc.
On je ovog tjedna predstavio studiju na Europskoj konferenciji o umjetnom životu u talijanskom gradu Taormina.
Preliminarne studije pokazale su kako cijanovodik može pridonijeti formiranju aminokiselina, no za to otkriće bilo je potrebno mjesec dana eksperimentiranja u laboratoriju.
No kako ističe Hanczycov kolega Daniel Merkle s odjeka za matematiku i računalnu znanost istog sveučilišta, postoji posve nova metoda koja u svega nekoliko sati ili do jednog dana može uočiti na tisuće različitih molekula koje se formiraju tijekom reakcije cijanovodika u laboratoriju - čak i ako se eksperimentom nije manipuliralo tijekom reakcija, odnosno, ako ga se pustilo da se razvija u potpunosti kaotično.
Kad su Hanczyc i Merkle testirali svoje metode na reakcijama cijanovodika u laboratoriju, otkrili su da, primjerice, automatski mogu pronaći adenin, koji predstavlja bazu DNK.
'To nam potvrđuje da se ove nove metode mogu koristiti kao efektivan i pouzdan alat u budućim kemijskim analizama', zaključio je Hanczyc. Drugi zaključak je da cijanovodik očito igra određenu i ne beznačajnu ulogu u postanku života. Daljnja testiranja možda će pokazati i točno kakvu.
Izvor praživota - dno oceana
Alkalni hidrotermalni izvori, koje čini vapnenac, često se navode kao moguće mjesto rođenja prvih živih organizama na Zemlji, daleko u prošlosti. Za znanstvenike je proučavanje takvih hidrotermalnih izvora izrazito bitno za razumijevanje prvih oblika života na Zemlji, jer ako se nadamo ikad tražiti život na drugim mjestima u svemiru, poput ledenih svijetova s oceanima ispod površine, poput Jupiterovog mjeseca Europa ili Saturnovog Enceladusa, moramo razumijeti koje kemijske tragove tražimo.
Tri nove studije, kojima je koautor Mike Russell, istraživački znanstvenik iz NASA-inog Jet Propultion Laboratoryja u Pasadeni, dodatno podupiru tezu da prvi život na Zemlji započeo oko alkalnih hidrotermalnih izvora na dnu oceana, poput hidrotermalnog polja 'Lost City', koje se nalazi oko 800 metara ispod površine Atlantskog oceana.
Rusell i njegovi koautori opisuju kako je interakcija između najranijih oceana i alkalnih hidrotermalnih izvora, vjerojatno proizvela acetat (usporediv s octom). Acetat je proizvod metana i vodika iz alkalnih hidrotermalnih izvora te ugljičnog dioksida, otopljenog u okolnim oceanskim vodama.
Jednom kad se taj kemijski put formira, acetat postaje baza za druge biološke molekule. Autori tih studija opisuju i kako su se dvije vrste 'nano-motora' koje stvaraju organski ugljik i polimere - energetsku valutu prvih stanica, mogli formirati iz neorganskih minerala.
Studija objavljena u žurnalu Biochemica et Biophysica Acta analizira strukturalne sličnosti između najstarijih enzima života i minerala nataloženih oko tih alkalnih izvora, što je indikacija da najraniji život nije trebao izumiti svoj prvi katalizator i motor.
'Naš rad na alkalnim hidrotermalnim izvorima na dnu oceana čini po našem uvjerenju najizglednije mjesto za porijeklo života i njegov energetski izvor. naša hipoteza se može testirati, ima pravi asortiman sastojaka i u skaldu je sa zakonima termodinamike', zaključio je Rusell.
Umjesto zaključka
Dva koraka smo bliže odgovorima kako je nastao život na Zemlji i gdje je prvo nastao. Ne bi trebalo čuditi ako uskoro dobijemo i prvo pravo ponuđeno objašnjenje postanka života i mjesta gdje je on prvo nastao. Kao što su autori studija i sami naveli - sve što su rekli može se testirati i podložno je kritici, no zasad izgleda obećavajuće.
DNEVNIK.hr pratite putem iPhone/iPad | Android | Twitter | Facebook