Μία νέα θεωρία σχετικά με την προέλευση της ζωής

fisalides

Τα κύτταρα με τα αυτοδιπλασιαζόμενα μόρια νουκλεϊνικών οξέων (κόκκινα και μπλε) προσλαμβάνουν επίσης περισσότερο νερό. Αντισταθμίζουν την αυξανόμενη πίεση απορροφώντας λιπαρά οξέα από τις μεμβράνες των μη-αυτοδιπλασιαζόμενων μορίων (λευκά).

Ο Jack Szostak και οι συνεργάτες του από την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ επιδιώκουν να κατανοήσουν την προέλευση της ζωής, μέσω μιας σειράς τολμηρών πειραμάτων που σκοπό έχουν τη δημιουργία ενός ζωντανού κυττάρου από την αρχή. Χρησιμοποιώντας ένα απλό πείραμα, αποκαλύπτουν πως ένα από τα βασικά βήματα για τη δημιουργία ενός αναπτυσσόμενου κυττάρου – οι πτυχώσεις αυτοδιπλασιαζόμενων μορίων για το σχηματισμό μίας μεμβράνης – μπορεί να ξεκίνησε πολύ απλά.

Η νέα έρευνα αντικρούει τη διαδεδομένη πεποίθηση ότι τα κύτταρα πρέπει να συνεξελίχθηκαν με κατάλληλα επιλεγμένους μοριακούς μηχανισμούς προκειμένου να επιτευχθεί η ανάπτυξή τους, ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά των έμβιων όντων. Ο Szostak και οι συνεργάτες του άρχισαν με χημικές ουσίες που θα πρέπει να υπήρχαν στην πρώιμη γη: νουκλεϊκά οξέα (οι δομικές μονάδες του DNA) και λιπαρά οξέα. Μια ενδιαφέρουσα ιδιότητα των λιπαρών οξέων είναι ότι δημιουργούν αυθόρμητα φυσαλίδες, ή κυστίδια, οι οποίες επιτρέπουν τη διέλευση μορίων νερού παγιδεύοντας μεγαλύτερα μόρια.

Στο πείραμα του Χάρβαρντ, κυστίδια που περιείχαν σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις των νουκλεϊκών οξέων «φούσκωσαν» όπως τα μπαλόνια, ενώ τα κυστίδια με μικρές συγκεντρώσεις νουκλεϊκών οξέων, συρρικνώθηκαν. Τα κυστίδια που αναπτύσσονταν μπορούσαν να απορροφούν τα λιπαρά οξέα από τα συρρικνώμενα κυστίδια κι έτσι ήταν σε θέση να αυξάνονται περαιτέρω χωρίς να διαρρηγνύονται.

Προηγουμένως, ερευνητές έχουν δείξει ότι κάποιο απλό μόριο RNA, μπορεί να αντιγράφεται χωρίς βοήθεια από άλλα μόρια. Η νέα παρατήρηση της ερευνητικής ομάδας είναι πως «πακετάροντας» μία μεμβράνη με περισσότερα νουκλεϊνικά οξέα αυτή διογκώνεται. Αυτός ο μηχανισμός θα μπορούσε να αποτελεί για τα κύτταρα μια απλή στρατηγική εξελικτικού ανταγωνισμού. Εάν μερικά από αυτά τα πρότυπα κύτταρα περιείχαν νουκλεϊνικά οξέα που θα μπορούσαν να αυτοδιπλασιασθούν, ακόμη κι ανεπαρκώς, θα είχαν αυξηθεί εις βάρος των κυττάρων ανταγωνιστών.

Όσο περισσότερο αποτελεσματικά μπορούν να αντιγραφούν τα μόρια των νουκλεϊκών οξέων, τόσο γρηγορότερα οι μεμβράνες που τα περιβάλλουν θα αυξάνονται. «Αυτό που παρουσιάσαμε είναι πως μπορεί να προκύψει ένας Δαρβινικός ανταγωνισμός αποκλειστικά από τις απλές φυσικές ιδιότητες ενός συστήματος», αναφέρει η Irene Chen, μία μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο εργαστήριο του Szostak. «Δεν απαιτούνται πολύπλοκοι βιολογικοί μηχανισμοί».

Αρέσει σε %d bloggers: