Je li život započeo u liskunastoj glini?


tinjac

Zasluge: Pixabay/CC0 javna domena

U mitologijama i pričama o podrijetlu diljem svijeta, različite kulture i religije ukazuju na glinu kao posudu života, iskonski materijal koji su bogovi stvoritelji proželi samoodrživim postojanjem. Danas imamo biologiju da objasnimo kako nastaje život, no mogu li ove stare priče biti bliže meti nego što mislimo?

U radu napisanom u spomen na rad Neda Seemana, izumitelja na polju DNK nanotehnologije, biofizičarka UC Santa Barbara, emerita Helen Hansma, iznosi svoju dugogodišnju ideju da primitivan životu predstaničnim aranžmanima koji su evoluirali u naše stanice temeljene na lipidima i proteinima, možda je započeo u liskun glina. Njezin se rad pojavljuje u Biofizički časopis.

Izvorno predložena prije gotovo 16 godina, Hansmina hipoteza pridružuje se mnogim drugim spekulacijama o tome kako je nastao život na Zemlji. Među njima su dobro poznati “RNK svijet”, u kojem su se samoreplicirajuće RNK molekule razvile u DNK i proteine, i koncept “Metabolizam prvi”, koji kaže da je život evoluirao iz spontanih kemijskih reakcija. Postoji i “pizza” hipoteza koja tvrdi da je život mogao nastati iz zemaljskih organskih biomolekula. A postoje i druge hipoteze o glini koje kažu da je život možda nastao na montmorilonitnoj glini ili glini bogatoj željezom.

Hansma nije namjeravala shvatiti kako se razvio život na Zemlji kada je prvi put došla na svoju ideju. Umjesto toga, kao biofizičar istraživač i direktor programa u Nacionalnoj zakladi za znanost oko 2007., igrala se svojim omiljenim igračkama — mikroskopom za seciranje i tinjac komadiće koje je cijepala u listove.






“Dok sam gledala komadiće zelenih algi i smeđeg kruta na rubovima listova tinjca, pomislila sam, ‘ovo bi bilo dobro mjesto za nastanak života'”, rekla je u članku o svom radu napisanom za NSF.

Njezina ideja uključuje elemente drugih koncepata abiogeneze (kako je život nastao iz neživog materijala), tvrdeći da su prethodnici biomolekula i metabolički procesi sve su mogle biti zatvorene između slojeva tinjca. To je okruženje koje je nudilo određenu zaštitu od vanjskog svijeta, ali je ipak omogućilo slobodnu izmjenu vode i drugih tvari koje će postati bitne za stanice.

“Moja je predodžba da su površine listova tinjca bile odlično mjesto za rast molekula i razvoj procesa, a na kraju je sve što je potrebno za život bilo na liskunu”, rekla je. U biti, tinjac je djelovao kao skela i “reakcijske komore”, gdje su se mogli odvijati i razvijati metabolički procesi. Prednost tinjčevih glina u odnosu na montmorilonit, dodao je Hansma, je ta što tinjci, sa ioni kalija držeći listove tinjca zajedno, ne bubre i stoga pružaju stabilnije okruženje. Ploče montmorilonita, nasuprot tome, drže zajedno manji ioni natrija, što rezultira skupljanjem i bubrenjem tijekom ciklusa mokro-suho i manje stabilnim okruženjem.

Prisutnost iona kalija u liskunskoj glini još je jedan čimbenik u korist hipoteze o liskunskoj glini: stanice u živim bićima imaju visoke unutarstanične koncentracije kalija, što liskun čini “vjerojatnijim staništem za porijeklo života nego montmorilonit”.

I odakle bi ovaj skup prebiotika dobio energiju za interakciju i održavanje u nedostatku biokemijske energije koja sada pokreće naša tijela? U to je vrijeme sunčeva svjetlost bila jedan od kandidata, predlaže Hansma, kao i mehanička energija, putem otvaranja i zatvaranja listova tinjca dok je voda ulazila i izlazila.

“Čini se da su ti pokreti otvaranja i zatvaranja bili načini gnječenja molekula prije nego što je postojala kemijska energija”, rekla je. Ova prisilna blizina mogla je pospješiti interakcije između molekula, slično djelovanju enzima danas. Različite molekule koje međusobno djeluju spojile bi se u RNA, DNA i proteine. Lipidi u mješavini na kraju bi se omotali oko skupina velikih molekula i postali stanična membrana.

Ovo su samo neki od argumenata u Hansminoj hipotezi koji govore o tome da je život započeo u liskunastoj glini; druga potpora može se pronaći u starosti tinjca, te u afinitetu minerala prema biomolekulama i drugim čimbenicima za koje se smatra da su pospješili razvoj života iz neživih molekula.

Iako nije vjerojatno da ćemo ikada sa sigurnošću znati što se dogodilo prije gotovo 4 milijarde godina, jasno je da – kako Hansma kaže – “život oponaša liskun na mnogo načina.”


Liskun daje trag kako voda prenosi minerale


Više informacija:
Helen Greenwood Hansma, DNK i porijeklo života u liskunastoj glini, Biofizički časopis (2022). DOI: 10.1016/j.bpj.2022.08.032

Citat: Je li život započeo u liskunastoj glini? (2022., 20. rujna) preuzeto 22. rujna 2022. s https://phys.org/news/2022-09-life-micaceous-clay.html

Ovaj dokument podliježe autorskim pravima. Osim poštenog poslovanja u svrhu privatnog proučavanja ili istraživanja, niti jedan dio ne smije se reproducirati bez pismenog dopuštenja. Sadržaj je dat samo u informativne svrhe.