Naujas tyrimas kelia intriguojančią hipotezę apie tai, kaip Žemėje galėjo išlikti vienas trapiausių gyvybei būtinų junginių – ribozė. Šis cukrus sudaro RNR pagrindą, o be RNR grandinių sunku paaiškinti ankstyvą genetinės informacijos perdavimą.
Ribozė laboratorinėmis ir natūraliomis sąlygomis lengvai skyla, ypač veikiama šilumos ir šarminės terpės, todėl ilgą laiką buvo laikoma silpnąja grandimi gyvybės kilmės scenarijuose. Mokslininkai ieškojo mechanizmo, kuris leistų ribozei stabilizuotis pakankamai ilgai, kad ji galėtų dalyvauti tolesnėse reakcijose.
Ribozės ir boro sąjunga
Australijos Naujojo Pietų Velso universiteto tyrėjai žurnale Scientific Reports paskelbė rezultatus, rodančius, kad ribozė gali sudaryti stabilias sąsajas su boru. Susidarantys kompleksai ribozę tarsi apsaugo nuo greito irimo, o pats boras tampa svarbus ankstyvoms prebiotinėms reakcijoms.
Tyrime pabrėžiama, kad boro prieinamumas taip pat nėra savaime suprantamas. Vandenyje jis gali būti „užrakinamas“ mineraluose, ypač kai sistemoje gausu kalcio, todėl boras tampa sunkiau pasiekiamas besiformuojančioms cheminėms sistemoms.
Keistas „gelbėjimo“ ciklas
Komanda lygino skirtingus boro mineralus ir tikrino, kaip boras tirpsta vandenyje, kai yra ribozės ir kai jos nėra. Rezultatai parodė, kad ribozė padeda ištraukti borą į tirpalą net iš kalcio turinčių mineralų, todėl boro vandenyje gali daugėti.
Papildomai panaudotas natūralus aukštikalnių hidroterminės sistemos mėginys iš Ladakho Indijoje, laikomas ankstyvajai Žemei artimesniu analogu nei grynos laboratorinės druskos. Į vandenį įdėjus ribozės, į tirpalą patekusio boro kiekis, lyginant su kontroliniu variantu, padidėjo maždaug 60 proc.
Taip siūlomas savotiškas cheminis ratas: ribozė padidina ištirpusio boro kiekį, o boras savo ruožtu stabilizuoja ribozę. Teoriškai toks grįžtamasis ryšys galėjo sukurti sąlygas, kuriose RNR pirmtakai išsilaikytų pakankamai ilgai, kad pradėtų rastis sudėtingesnės savireplikacijai artimos sistemos.
Ne viskas taip paprasta
Tyrėjai atkreipia dėmesį į svarbią detalę: boro junginiai gali veikti dvilypiai. Viena vertus, jie stabilizuoja jau esančią ribozę, tačiau per didelė boro koncentracija gali slopinti pačios ribozės susidarymą, todėl ankstyvoje aplinkoje pusiausvyra galėjo būti kritiškai svarbi.
Šiame kontekste kalcis įgyja netikėtą vaidmenį. Jei kalcis „per greitai“ pašalina borą iš vandens, jis atrodo kaip trukdis, bet kartu tai galėjo neleisti borui pasiekti lygio, kuriame ribozės formavimasis būtų užblokuotas, o vėliau – įsijungti stabilizavimo ciklui.
Mokslininkai taip pat palygino ribozę su kitais cukrais, tokiais kaip gliukozė ir sacharozė. Jie taip pat didino boro tirpumą, tačiau silpniau, o tai siejama su ribozės molekuline sandara, palankesne stabiliems kompleksams susidaryti.
Tyrimo autoriai pabrėžia platesnę žinutę: gyvybės kilmės chemijoje svarbu remtis ne vien idealiai švariomis laboratorinėmis medžiagomis, bet ir natūraliais mineralais bei realistiškomis aplinkomis. Tokie darbai prisideda prie vadinamosios RNR pasaulio hipotezės diskusijų, aiškinančių, kaip chemija galėjo pereiti į biologiją.