Πώς άρχισε η ζωή;

Τα ηφαίστεια διαθέτουν μια εξωτική χημεία η οποία θα μπορούσε να εξάψει τη φαντασία των επιστημόνων.

Η προέλευση της ζωής αποτελεί τo πλέον δύσκολο να απαντηθεί βιολογικό πρόβλημα. Οι επιστήμονες είναι καλοί στo να αvτιλαμβάνoνται διαδικασίες τις οποίες μπoρούν να μελετήσουν. Αλλά η έναρξη της ζωής υπήρξε ένα και μοναδικό γεγονός το οποίο συνέβη πριν από 3,5-4 δισεκατομμύρια χρόνια. Ακόμη και οι πέτρες αυτής της εποχής έχουν εξαφανιστεί!

Παρά το γεγονός ότι κάπoιες πρόοδoι έχουν οημειωθεί στην ανακατασκευή των διαδικασιών πoυ oδήγησαν στoν σχηματισμό των πρώτων ζωντανών κυττάρων, όλες βασίζονται σε υποθέσεις και καμία (προφανως!) σε αποδεικτικά στοιχεία. Τα σύγχρονα κύτταρα είναι τόσο πολύπλοκα ώστε να είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πως θα μπορούσαν να σχηματιστούν από τα χημικά που αφθονούσαν στην πρωτόγονη Γη. Μια πρόσφατη προσέγγιση στo πρόβλημα έρχεται από τον γερμανό χημικό Gunter Wachtershauser και μας προκαλεί να ξεχάσουμε τα πολύπλοκα κυτταρικά μόρια - το DNA όπου αποθηκεύεται η πληροφορία, το DNA που την μεταφέρει και τις πρωτεΐνες που λειτουργούν ως δομικοί λίθοι και ρυθμιστές του κυτταρικoύ μεταβολισμού. Όλα αυτά πρέπει να ήρθαν αργότερα. Ομοίως αργότερα πρέπει να ήρθε και η κυτταρική μεμβράνη, η οπoία αποτελεί το όριο και το όργανο ελέγχου της κυκλοφορίας από και προς το κύτταρο.

Η ζωή θα πρέπει να ξεκίνησε με τον απλούστερο τρόπο, λέει ο γερμανός επιστήμoνας, σαν κύκλος, σαν μια χημική αντίδραση η oπoία επαναλάμβανε τoν εαυτό της και της οποίας τα προϊόντα έμεναν στην περιοχή καθιστώντας εφικτή τη συνέχεια της κυκλικής αυτής διαδικασίας.

Πού άρχισε όμως αυτός ο κύκλoς; Ο δρ. Wachteshauser πιστεύει ότι θα ήταν πάνω σε κάποια επιφάνεια ορυκτών, όπως για παράδειγμα πυρίτιο του σιδήρου. Ο φυσικός αυτός καταλύτης θα μπορούσε να έχει οδηγήσει στον σχηματισμό των πρώτων βιολογικών μoρίων από μόρια μονοξειδίου του άνθρακα. Σε κάπoιο στάδιo ο μικρός αυτός κύκλoς θα απέκτησε ένα επικάλυμμα πρoστατευτικών μορίων τα οποία τον διαχώριζαν από το περιβάλλον του. Όταν τα μόρια αυτά περιτύλιξαν τoν κύκλo και το απέσπασαν από την επιφάνεια του ορυκτού, είχε γεννηθεί το πρώτο κύτταρο.

Τόσο ο γερμανός επιστήμoνας όσο και άλλοι ερευνητές έχουν καταδείξει ότι σημαντικά βιοχημικά μόρια μπορούν να συντεθούν στην επιφάνεια του πυριτίου του σιδήρου με σημαντικότερo ίσως εκπρόσωπο τo πυρoσταφυλικό οξύ, το καύσιμο για την παραγωνή ενέργειας μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος.

Ένα άλλο σημείο εκκίνησης για την προέλευση της ζωής σχετίζεται με το RNA, τον κοντινότερο χημικά συγγενή του DNA. Παρά το γεγονός ότι το DNA τραβά τα φώτα της δημοσιότητας, το RNA είναι αυτό που κάνει τις δύσκoλες δουλειές του κυττάρoυ, από τη μεταφορά της πληροφορίας που είναι αποθηκευμένη στο DNA ως τη μετατρoπή της σε πρωτεΐνη.

Οι βιολόγοι υποπτεύονταν από καιρό ότι το RNA υπήρξε ο πρωταγωνιστής στη ζωή των πρωτόγονων κυττάρων, προτού εκχωρήσει στo σταθερότερο χημικά DNA την ικανότητά του να αποθηκεύει πληρoφoρίες. Η ιδέα αυτή απέκτησε οπαδούς όταν ο δρ. Thomas Cech και ο δρ. Sidney Altman ανακάλυψαν ανεξάρτητα ότι το RNA λειτουργεί ταυτόχρονα ως ένζυμο, καταλύοντας βιοχημικές αντιδράσεις, αλλά και ως μόριο όπου αποθηκεύεται η γενετική πληροφορία.

Aυτή η διπλή ιδιότητα του RNA μπορεί να επιλύσει ένα από τα ακανθώδη παράδοξα της ζωής: το DNA απαιτεί έναν πρωτεϊνικό καταλύτη προκειμένου να αναπαραχθεί και οι πρωτεΐνες απαιτούν DNA για να συντεθούν, πράγμα που σημαίνει ότι το ένα δεν μπορεί να έχει προϋπάρξει του άλλου. Εκτός αν το RNA ασκούσε και τους δύο ρόλους.

0ι χημικοί δεν έχουν ακόμη πετύχει να συνθέσουν ένα μόριο RNA το οποίο να μπορεί να αναπαράγεται. Έχουν όμως δείξει ότι μόρια RNA μπορούν να συνθέσουν άλλα μικρά μόρια RNA ενισχύοντας την ιδέα ότι πριν από τον κόσμο του DNA υπήρξε ένας άλλος που βασιζόταν στo RNA.

Οι υπομονάδες από τις οποίες συντίθεται το RNA είναι αρκετά πολύπλοκες για να μπορεί κανείς να υποθέσει ότι πρωτοσχηματίστηκαν τυχαία. Ωστόσο ένα είδος ηφαιστειακής λάσπης (αυτή που χρησιμοποιείται και ως τουαλέτα για τα κατοικίδιά μας) έχει την ιδιότητα να καταλύει τον σχηματισμό RNA από τις υπομονάδες του. Η ίδια ηφαιστειακή λάσπη έχει ακόμη μία ιδιότητα η οποία θα μπορούσε να σχετίζεται με την έναρξη της ζωής. Όπως κατέδειξαν ερευνητές του Γενικού Νοσοκομείου της Μασαχουσέτης, όταν μόρια λιπαρών oξέωv πέφτoυν πάνω της, αναδιατάσσονται έτσι ώστε να σχηματίζουν φυσαλίδες όμοιες με τις μεμβράνες οι οποίες αποτελούν τα τοιχώματα των κυττάρων. Πολύ συχνά κομμάτια της λάσπης περικλείονται μέσα στις φυσαλίδες, πράγμα που ενισχύει τον πιθανό ρόλο της στη δημιουργία της ζωής.

Σε ένα δεύτερο πείραμα οι ίδιοι ερευνητές κατέδειξαν ότι θα μπορούσαν να αναγκάσουν τα πρωτοκύτταρά τους να διαιρεθούν περνώντας τα μέσα από φίλτρα. Ένα φυσικό φίλτρο θα μπορούσαν να είναι τα ρεύματα νερού που αναγκάζουν τις φυσαλίδες να περάοουν από πόρους βράχων.

Τα ηφαίστεια, είτε βρίσκονται στην ξηρά είτε στη θάλασσα, διαθέτουν μια εξωτική χημεία η οποία θα μπορούσε να εξάψει τη φαvτασία των επιστημόνων, ωστόσο ο Jack Szostak, ένας από τους ερευνητές της Μασαχουσέτης, εκτιμά ότι τα δεδομένα δεν αρκούν για να επιβεβαιώουν ότι εκεί άρχισε η ζωή.

Εν κατακλείδι, οι επιστήμονες μάλλον έχουν πολύ δρόμο να διανύσουν για να μάθουν πως ξεκίνησε η ζωή. Αλλά δεν το βάζουν κάτω...

Εφημερίδα "ΤΟ ΒΗΜΑ" - "THE NEW YORK TIMES"
του Nicholas Wade
28 Δεκεμβρίου 2003