Μερικά ερωτήματα παραμένουν διαχρονικά και κλασικά για τον άνθρωπο. Γιατί είμαστε εδώ; Είμαστε μόνοι μας; Τι συμβαίνει όταν πεθαίνουμε; Από πού ερχόμαστε; Πώς ξεκίνησε η ζωή;
Για χιλιάδες χρόνια κυριαρχούσε η άποψη σύμφωνα με την οποία η ζωή μπορούσε να προκύψει αυθόρμητα από άβια ύλη. Τα πειράματα του Louis Pasteur τον 19ο αιώνα έδειξαν ότι στις συνηθισμένες συνθήκες, η ζωή προέρχεται από ήδη υπάρχουσα ζωή. Όμως αυτό αφήνει ανοιχτό το θεμελιώδες ερώτημα: αν κάθε ζωή προέρχεται από προηγούμενη ζωή, πώς εμφανίστηκε η πρώτη;
Οι επιστήμονες που διερευνούν το πώς ξεκίνησε η ζωή στη Γη πριν από περίπου 3,7 έως 4 δισεκατομμύρια χρόνια διαφωνούν σε πολλά βασικά ζητήματα. Αυτή η μάλλον ατέρμονη αναζήτηση είναι το αντικείμενο ενός επιστημονικού πεδίου που ονομάζεται Origins of Life (Προέλευση της Ζωής) ή OoL, μια λέξη που θα ταίριαζε ως όνομα για τον πρώτο ζωντανό οργανισμό που υπήρξε ποτέ στη Γη. Λίγα πράγματα σε αυτόν τον τομέα είναι γνωστά με βεβαιότητα. Υπάρχει γενική συμφωνία σε σχετικά λίγα σημεία και έντονη διαμάχη για άλλα.
Όσον αφορά την ομοφωνία: Τα παλαιότερα απολιθώματα της Γης χρονολογούνται τουλάχιστον πριν από 3,4 δισεκατομμύρια χρόνια, με ενδείξεις ότι η ζωή μπορεί να είχε προκύψει πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια. Υπάρχει επίσης γενική συμφωνία ότι η ζωή δεν εμφανίστηκε ξαφνικά σε μία στιγμή, αλλά προέκυψε μέσα από μια παρατεταμένη ακολουθία χημικών και βιολογικών διαδικασιών. Με την πάροδο του χρόνου κατάλληλες χημικές αντιδράσεις παρήγαγαν αρχέγονες εκδοχές του μεταβολισμού, την ικανότητα των μορίων να μεταφέρουν πληροφορίες και τον σχηματισμό δομών που θα αποτελούσαν τα όρια των κυττάρων.
Μέχρι εκεί όμως. Η ομοφωνία αφορά μόνο στο τι είναι γνωστό. Για τα υπόλοιπα, οι επιστήμονες δεν μπορούν να συμφωνήσουν ούτε καν στον σωστό τρόπο προσέγγισης των ανεπίλυτων ερωτημάτων.
Ορισμένοι ερευνητές ακολουθούν μια προσέγγιση από πάνω προς τα κάτω, εξετάζοντας τι κοινό έχουν οι σύγχρονοι οργανισμοί, όπως η κυτταρική δομή, το DNA και το RNA και συγκεκριμένα ενεργειακά μόρια. Λογικά, αυτά τα κοινά στοιχεία, πιθανότατα προκύπτουν από ιδιότητες θεμελιώδεις για την αρχέγονη ζωή.
Άλλοι επιστήμονες πηγαίνουν από κάτω προς τα πάνω, προσπαθώντας να αναπαράγουν στο εργαστήριο το πιθανό περιβάλλον της Γης δισεκατομμύρια χρόνια πριν, να παραγάγουν την πολύπλοκη χημεία που έγινε βιολογία, όπως είχαν κάνει οι Stanley Miller και Harold Urey. Σε αυτή την προσέγγιση, οι επιστήμονες δεν θεωρούν δεδομένο ότι η σύγχρονη ζωή πρέπει να μοιάζει με την αρχέγονη ζωή. Πιθανότατα η σύγχρονη βιοχημεία μπορεί να είναι το αποτέλεσμα της εξέλιξης.
Οι επιστήμονες δεν διαφωνούν μόνο στον τρόπο διερεύνησης της Προέλευσης της Ζωής (OoL). Διαφωνούν επίσης και όσον αφορά τις υποθέσεις τους για το πώς η ζωή έδωσε πνοή στον εαυτό της για πρώτη φορά. Χωρίζονται σε δύο στρατόπεδα, τα ονόματα των οποίων μοιάζουν σαν να είναι φτιαγμένα για να ξεκινήσουν καυγά: «Πρώτα ο Μεταβολισμός» και «Πρώτα το RNA».
Το ένα στρατόπεδο θεωρεί ότι το RNA ήταν το πρώτο σημαντικό κομμάτι της βιολογίας που σχηματίστηκε. Το RNA είναι γενετικό υλικό μονής έλικας που μεταφέρει πληροφορίες στο μοτίβο των τεσσάρων βάσεων: αδενίνη, κυτοσίνη, γουανίνη και ουρακίλη. (Το DNA αποτελείται από αυτές τις τρεις πρώτες βάσεις, αλλά αντικαθιστά την ουρακίλη με θυμίνη και έχει διπλή έλικα αντί για μία έλικα).
Οι επιστήμονες του στρατοπέδου «Πρώτα το RNA», θεωρούν ότι στην πρώιμη για την εξέλιξη της ζωής εποχή, πριν υπάρξει το DNA ή οι πρωτεΐνες, το RNA αποθήκευε πληροφορίες και καταλύει χημικές αντιδράσεις. Θεωρούν ότι τα μόρια του RNA θα μπορούσαν με κάποιον τρόπο να δημιουργούν αντίγραφα του εαυτού τους. Ως ένας τρόπος αναπαραγωγής και εξέλιξης, αυτή η αντιγραφή θα μπορούσε στη συνέχεια να έχει δώσει το έναυσμα για την αρχή της ζωής. Το πιο εξελιγμένο σε δομή DNA θα ερχόταν αργότερα (μέσα από μια διαδικασία που οι επιστήμονες δεν κατανοούν ακόμα) για να παίξει τον κύριο ρόλο στην αποθήκευση και τη μεταβίβαση γενετικών πληροφοριών και οι πρωτεΐνες θα είχαν αναλάβει τη χημική κατάλυση.
Από την άλλη πλευρά, οι επιστήμονες του στρατοπέδου «Πρώτα ο Μεταβολισμός», θεωρούν ότι η κρίσιμη πρώτη εξέλιξη ήταν η ικανότητα μετατροπής βασικών χημικών ουσιών σε πιο πολύπλοκες ενώσεις. Σύμφωνα με αυτό το σενάριο, χημικές αντιδράσεις συνέβαιναν αυθόρμητα μεταξύ στοιχείων και ενώσεων στην αρχέγονη Γη. Αυτές ξεκίνησαν απλά, αλλά κάποιες έτυχε να παραγάγουν μόρια που αποθήκευαν ενέργεια. Αυτά τα μόρια ξεκίνησαν περισσότερες χημικές αντιδράσεις, οι οποίες έγιναν όλο και πιο περίπλοκες όσο συνεχιζόταν ο κύκλος. Τελικά, οι αυτοσυντηρούμενες χημικές αντιδράσεις οδήγησαν σε δομές που έμοιαζαν με RNA. Ή τουλάχιστον κάπως έτσι είναι η ιδέα.
Το πού ακριβώς έλαβε χώρα οποιοδήποτε από αυτά τα πρώτα βήματα αποτελεί πηγή μιας ακόμη διαφωνίας. Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι το σημείο μηδέν βρισκόταν στα επιφανειακά ύδατα της Γης: μια μικρή ζεστή λίμνη (μια ιδέα που ανέφερε πρώτος ο Κάρολος Δαρβίνος) ή μια θερμή πηγή. Άλλοι πιστεύουν ότι μπορεί να συνέβη σε μια υδροθερμική πηγή στα βάθη του ωκεανού, αν και αυτή η υπόθεση χάνει έδαφος. Η θερμότητα θα μπορούσε να ενισχύσει τις χημικές αντιδράσεις, αλλά οι υδροθερμικές πηγές αντιμετωπίζουν και ένα άλλο πρόβλημα: μέσα στον τεράστιο όγκο του ωκεανού, τα χημικά συστατικά δύσκολα θα μπορούσαν να συγκεντρωθούν αρκετά ώστε να προχωρήσουν οι απαραίτητες αντιδράσεις.
Μια άλλη ιδέα που φθίνει είναι η υπόθεση ότι διαστημικοί βράχοι μπορεί να έσπειραν την ζωή στη Γη. Δείγματα από αστεροειδείς και μετεωρίτες δείχνουν ότι αν και περιέχουν οργανικά μόρια, δεν φαίνεται να παρέχουν από μόνα τους το συγκεκριμένο χημικό περιβάλλον ή την χημική οργάνωση που απαιτείται για την εμφάνιση της γήινης ζωής. Υπάρχει κάτι διαφορετικό που χρειάζεται για την προέλευση της ζωής. Κι αυτό λειτούργησε σε ένα πλανητικό σώμα όπως η Γη, αλλά δεν λειτούργησε αλλού στο ηλιακό σύστημα.
Ανεξάρτητα από το στρατόπεδο των θεωριών όσον αφορά την Προέλευση της Ζωής στο οποίο ανήκει ένας επιστήμονας, υπάρχει ακόμα ένα θεμελιώδες πρόβλημα: Όταν οι ερευνητές αναδημιουργούν συνθήκες της αρχέγονης Γης, τα συστατικά συγκεντρώνονται εύκολα στα πιο απλά δομικά στοιχεία της ζωής, ανάμεσα σε αμινοξέα ή ακόμη και σε λιπίδια, τα οποία αποτελούν βασικά συστατικά των κυτταρικών μεμβρανών.Αλλά το να κάνεις αυτά τα δομικά στοιχεία να κολλήσουν μεταξύ τους και να αλληλεπιδράσουν με ζωντανό τρόπο είναι άλλη ιστορία. Αυτό που εξακολουθεί να είναι σε μεγάλο βαθμό ένα σκοτεινό πεδίο είναι το πώς αυτά τα πράγματα γίνονται πιο σύνθετα.
Ίσως οι χημικές σούπες που δημιουργούν οι ερευνητές να γίνονται αρκετά περίπλοκες, αλλά οι επιστήμονες το παραβλέπουν, επειδή εστιάζουν σε λάθος στόχο.
Για παράδειγμα, σε σύγχρονους θαλάμους προσομοίωσης, όπως ο «Προσομοιωτής Πλανητών» στον Καναδά, ο οποίος αναπαράγει πιστά την ατμόσφαιρα, το φως και τις θερμοκρασίες της αρχέγονης Γης, οι ερευνητές ανακαλύπτουν ότι τα μόρια ενώνονται σχηματίζοντας αλυσίδες RNA μήκους περίπου 100 βάσεων. Ωστόσο, δεν είναι τέλειες. Έχουν δομικά ελαττώματα. Αλλά παρότι είναι δομικά ατελείς, εμφανίζουν αξιοσημείωτη σταθερότητα και ανθεκτικότητα. Δεν μπορείς να τις καταστρέψεις.
Τι θα γινόταν αν η φύση δεν ξεκινούσε τέλεια; Τι θα γινόταν αν, αντιθέτως, ξεκινούσε με μια πρόδρομη εκδοχή γενετικού υλικού; Το σημερινό RNA μπορεί να προέκυψε αργότερα με την εξέλιξη. Ίσως είναι απλώς ανόητο να το περιμένουμε από την αρχή. Ίσως η ανακατεμένη εκδοχή του RNA που προκύπτει στους προσομοιωτές να ήταν το είδος που αναδύθηκε για πρώτη φορά από κάποια γήινη λιμνούλα. Εξάλλου, πού αλλού, εκτός από τους μύθους της δημιουργίας, εμφανίζεται η ζωή εξαρχής πλήρως διαμορφωμένη;
Μπορεί κάποιοι επιστήμονες να δημιουργούσαν πραγματικά αυτό το ελαττωματικό RNA σε σχετικά πειράματα, χωρίς να το γνωρίζουν, επειδή δεν το έψαχναν. Τώρα οι ερευνητές ψάχνουν αν το ατελές RNA μπορεί πραγματικά να κάνει ό,τι και το τέλειο RNA: να καταλύει και να μεταφέρει πληροφορίες.
Μια άλλη ανατρεπτική ιδέα αφορά τον τόπο της προέλευσης της ζωής, δίνοντας λύση στο λεγόμενο «πρόβλημα των φωσφορικών αλάτων». Αν και αυτά είναι απολύτως απαραίτητα για την εμφάνιση της βιολογίας, σπανίζουν υπερβολικά στους ωκεανούς. Έτσι, προτείνεται ότι η ζωή ίσως ξεκίνησε σε ρηχές «λίμνες σόδας» με υψηλή αλκαλικότητα, όπου η χημική σύνθεση επιτρέπει στα φωσφορικά άλατα να συσσωρεύονται ελεύθερα αντί να δεσμεύονται από το ασβέστιο, και να συγκεντρώνονται μέσω των συνεχών κύκλων εξάτμισης και επαναπλήρωσης. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η Last Chance Lake στον Καναδά, η πιο πλούσια σε φωσφορικά λίμνη που είναι γνωστή. Αλλά ακόμα κι αν ένα τέτοιο σενάριο επιβεβαιωθεί εργαστηριακά, δεν θα αποδείξει απαραίτητα ότι έτσι ακριβώς συνέβη στην πραγματικότητα, καθώς δεν μπορούμε να γυρίσουμε τον χρόνο πίσω για να δούμε τον πραγματικό δρόμο που ακολούθησε η αρχέγονη Γη.
Ωστόσο αρκετοί επιστήμονες που ασχολούνται με την Προέλευση της Ζωής, πιστεύουν ότι αυτή η αμφιβολία είναι αφελής. Έτσι κι αλλιώς, εφόσον η κυτταρική βιολογία υπακούει στην φυσική και την χημεία μέσα από ένα σύνολο φυσικών νόμων και διαδικασιών, τότε υπάρχει μόνο ένας δρόμος. Ένα διαμάντι σχηματίζεται σε ένα πολύ συγκεκριμένο σύνολο συνθηκών. Και το διαμάντι είναι σπάνιο επειδή αυτές οι συνθήκες συμβαίνουν μόνο σε αυτές τις σπάνιες περιπτώσεις. Πιθανόν ο σχηματισμός των κυττάρων να είναι ακριβώς μια παρόμοια περίπτωση.
Ο ερευνητής David Catling διαφωνεί με αυτή την άποψη. Θεωρεί ότι ακόμη και αν ένα τέτοιο σενάριο αναπαραχθεί εργαστηριακά, θα αποτελεί μια εύλογη εξήγηση και όχι οριστική απόδειξη ότι έτσι ακριβώς προέκυψε η ζωή. Πιστεύει όμως ότι η αναζήτηση ζωής πέρα από την Γη θα μπορούσε να προσφέρει περισσότερη βεβαιότητα. Αν, για παράδειγμα, βρεθεί ζωή σε άλλους πλανήτες με παρόμοια περιβαλλοντική ιστορία και με την ίδια βιοχημική βάση, θα μπορούσαμε να συμπεράνουμε ότι, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες η ζωή εμφανίζεται με έναν συγκεκριμένο τρόπο.
Ίσως περισσότερες αποδείξεις για την προέλευση της ζωής να έρθουν από μια λίμνη σόδας ή έναν προσομοιωτή πλανητών ή έναν πραγματικό πλανήτη που βρίσκεται πολύ, πολύ μακριά. Όμως προς το παρόν παραμένει ένα αναπάντητο ερώτημα. Μάλλον σε κάποια στιγμή θα απαντηθεί, αλλά θα πάρει κάποιο χρόνο επειδή πολλές από τις σωστές ερωτήσεις δεν έχουν καν διατυπωθεί ακόμα.
διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες ΕΔΩ: Will We Ever Know How Life Began?- https://www.scientificamerican.com/article/will-we-ever-know-how-life-began/
Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ, ΦΥΣΙΚΗ, ΧΗΜΕΙΑ
Σχολιάστε