Учените направиха голям пробив в разгадаването на мистерията за появата на живота на Земята, като демонстрираха как две основни биологични съставки са могли да се съединят спонтанно на нашата планета преди около четири милиарда години.

Всички живи организми на Земята съдържат рибонуклеинова киселина (РНК) – специална молекула, която помага за синтеза на протеини от по-прости аминокиселини. За да се задейства този фундаментален биологичен процес, РНК и аминокиселините трябва да се свържат в определен момент. Но този ключов етап, известен като аминоацилиране на РНК, никога не е бил наблюдаван експериментално в ранни условия, подобни на земните, въпреки усилията на много изследователи през последните десетилетия.

Сега един екип постигна този важен успех в търсенето на отговора на въпроса за произхода на живота.

Както съобщават в проучване, публикувано в списание Nature, изследователите са успели да свържат аминокиселините с РНК във вода при неутрално pH с помощта на енергични химични съединения, наречени тиоестери.

Работата разкри, че двете контрастиращи теории за произхода на живота на Земята, известни като „свят на РНК” и „свят на тиоестерите”, може би са свързани.

„Това обединява две теории за произхода на живота, които са напълно различни“, каза Матю Поунер, професор по органична химия в Университетския колеж в Лондон и автор на проучването, в разговор с 404 Media.

„Това бяха противоположни теории – или имаш тиоестери, или имаш РНК. Това, което открихме, което е доста интересно, е, че ако ги съберем заедно, те са повече от сбора на частите си“, продължи той.

„И двата аспекта може да са правилни и не се изключват взаимно. Те могат да работят заедно, за да осигурят различни аспекти на нещата, които са от съществено значение за изграждането на клетка.“

В теорията за света на РНК, която датира от 60-те години на миналия век, самовъзпроизвеждащите се РНК молекули са служили като първоначални катализатори за живота.

Теорията за света на тиоестерите, която набира популярност през 90-те години, постулира, че животът е възникнал от метаболитни процеси, стимулирани от енергични тиоестери.

Сега, според Поунер, екипът е открил „липсващата връзка“ между двете.

Пона и колегите му първоначално не са имали намерение да обединят двете идеи.

Пробивът дошъл почти като изненада, след като екипът синтезирал пантетин, компонент на тиоестерите, в симулирани условия, наподобяващи ранната Земя.

Екипът открил, че ако аминокиселините са свързани с пантетин, те естествено се прикрепят към РНК в молекулни места, които съответстват на наблюдаваните в живите организми.

Този акт на аминоацилиране на РНК в крайна сметка би могъл да позволи сложния синтез на протеини, от който всички организми сега зависят, за да живеят.

Пантетинът „е напълно универсален“, обясни Поунер.

„Всеки организъм на Земята, всяка геномна последователност, се нуждае от тази молекула по една или друга причина. Не можете да я извадите от живота и да разберете напълно живота.“

„Цялата тази програма за изследване на пантееина и откриването на тази забележителна химична реакция, която пантееина предизвиква, беше първоначално замислена като странично проучване“, добави той.

„Беше щастлива случайност в смисъл, че не го очаквахме, но от научна гледна точка знаехме, че вероятно ще бъде интересно и че вероятно ще намерим приложение за него. Просто приложенията, които открихме, не бяха непременно тези, които очаквахме.“

Изследователите предполагат, че ранните случаи на аминоацилиране на РНК на Земята най-вероятно са се случили в езера и други малки водоеми, където хранителните вещества са могли да се натрупват в концентрации, които да увеличат вероятността аминокиселините да се прикрепят към РНК.

„Много е трудно да си представим някакъв произход на химията на живота в нещо толкова голямо като океан, защото то е просто прекалено разредено за химични реакции“, каза Поунер.

По тази причина те предполагат бъдещи проучвания на така наречените „содени езера“ в полярни среди, които са богати на хранителни вещества, като фосфат, и биха могли да служат като модели за първите „ясли“ на живота на Земята.

Откритието може да има значение дори за извънземния живот. Ако животът на Земята е възникнал отчасти благодарение на този новооткрит процес, е възможно подобни пребиотични реакции да могат да се задействат и на други места във Вселената.

Сложни молекули като пантотеин и РНК (все още) не са открити извън Земята, но аминокиселините са присъстват в много извънземни среди.

Това предполага, че съставките на живота са в изобилие във Вселената, дори ако условията, необходими за неговото възникване, са много по-редки.

Макар че проучването хвърля нова светлина върху произхода на живота, има много други стъпки, които трябва да бъдат реконструирани, за да се разбере как неорганичната материя по някакъв начин е намерила начин да се самовъзпроизвежда и да започне да еволюира, да се движи и, в нашия случай като хора, да провежда експерименти, за да разбере как всичко е започнало.

„Ние сме толкова фокусирани върху детайлите на това, което се опитваме да направим, че често не спираме да се замислим: „О, това е наистина важно и екзистенциално за нас“, заключава Поунер./ БГНЕС