Zemaljski život "možda je došao s Marsa"

Zemaljski život


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Novo istraživanje, predstavljeno na velikoj znanstvenoj konferenciji, podupire mišljenje da su uvjeti na Marsu bili povoljniji za pokretanje životnih gradivnih elemenata od Zemlje, sugerirajući da je život započeo na Marsu, a došao na Zemlju na meteoritu.

Pojedinosti teorije iznio je profesor Steven Benner na sastanku Goldschmidt u Firenci u Italiji. Dokazi se temelje na tome kako su sastavljene prve molekule potrebne za život. Znanstvenici su se dugo pitali kako su se atomi prvi put spojili u tri ključne molekularne komponente živih organizama: RNK, DNA i proteine.

Molekule koje su se spojile u genetski materijal daleko su složenije od iskonske juhe od kemikalija na bazi ugljika za koje se vjeruje da su postojale na Zemlji prije više od tri milijarde godina, a smatra se da je RNA prva od njih koja se pojavila.

Minerali koji su najučinkovitiji u stvaranju RNK, bor i molibden, ne bi postojali u dovoljnom obliku ili količini na ranoj Zemlji, ali bi ih, prema profesoru Benneru, bilo više u izobilju. To bi moglo ukazivati ​​na to da je život započeo na Crvenom planetu prije nego što je na Zemlju transportiran meteoritima.

"Ovaj oblik molibdena nije mogao biti dostupan na Zemlji u vrijeme početka života, jer je prije tri milijarde godina na površini Zemlje bilo vrlo malo kisika, ali Mars je imao", rekao je profesor Benner. "To je još jedan komad dokaza koji čine vjerojatnijim da je život došao na Zemlju na marsovskom meteoritu, a ne da je započeo na ovoj planeti. "

Meteoriti s Marsa stizali su na Zemlju kroz povijest našeg planeta pa Bennerova teorija zasigurno nije nevjerojatna.

"Čini se da dokazi grade da smo svi mi Marsovci; da je život započeo na Marsu, a na Zemlju došao na stijeni", komentirao je.


    Potraga za vanzemaljskim životom: kratka povijest

    Ako (ili, kako bi neki rekli, _ kad_) ljudi stupe u kontakt sa vanzemaljskom inteligencijom, znanstvenici koji svoju karijeru posvete potrazi bit će nam prva kontaktna točka. Ovdje se osvrćemo na povijest jedne od najupornijih fascinacija čovječanstva

    Sve dok su ljudi gledali na noćno nebo u božansko značenje i mjesto u svemiru, dopustili smo svom umu da odluta u mislima o dalekim svjetovima naseljenim bićima za razliku od nas samih. Stari Grci bili su prvi zapadni mislioci koji su formalno razmotrili mogućnost beskonačnog svemira u kojem je smješten beskonačan broj civilizacija. Mnogo kasnije, u 16. stoljeću, kopernikanski model heliocentričnog Sunčevog sustava otvorio je vrata svim vrstama izvanzemaljskih razmišljanja (nekad Zemlja više nije bila u središtu stvaranja i bila je samo jedno tijelo u ogromnom oblaku nebeskih objekata, tko je rekao da Bog nije pokrenuo druge svjetove koji održavaju život?) Iako taj način razmišljanja nikada nije pristajao crkvi, nagađanja o vanzemaljskom životu išla su u korak sa znanstvenim istraživanjima sve do prosvjetiteljstva pa sve do dvadesetog stoljeća.

    No tek do kraja 1950 -ih nitko nije predložio vjerodostojan način traženja ovih udaljenih, hipotetičkih susjeda. Svemirsko doba je počelo, a znanost je bila željna znati što nas čeka izvan granica naše tanke izolacijske atmosfere. Rusi su 1957. i 1958. godine lansirali prva tri Sputnik sateliti u Zemljinu orbitu Sjedinjene Države bile su spremne lansirati 1960. uspješne Pionir 5 međuplanetarna sonda prema Veneri. Pripremali smo strojeve za putovanje dalje nego što je većina nas mogla zamisliti, ali u kontekstu ogromnih dosega svemira, ne bismo se približili nepoznatim planetarnim sustavima nego da uopće nismo napustili Zemlju.

    Naša jedina strategija bila je nadati se da se inteligentni život ukorijenio negdje drugdje i razvio daleko izvan naših tehnoloških mogućnosti - do te mjere oni mogao nazvati nas preko praznih ravnica svemira. Naš je izazov bio shvatiti koji telefon možda zvoni i kako ga točno podići. I tako je sredinom rujna 1959. dvoje mladih fizičara sa Sveučilišta Cornell napisalo članak na dvije stranice u Priroda časopis pod naslovom “Traženje međuzvjezdanih komunikacija. ” Time je rođena moderna potraga za izvanzemaljskim životom i život na Zemlji više nikada neće biti isti.

    _Pokrenite galeriju da vidite kako je potraga započela i kamo će nas dalje odvesti._

    Rođenje SETI -ja

    Giuseppe Cocconi i Philip Morrison - dva fizičara u Cornellu - započeli su svoj članak 1959. godine u Priroda iskreno rečeno: ne možemo pouzdano procijeniti vjerojatnost inteligentnog života u svemiru, ali ne možemo ni odbaciti mogućnost toga. Mi smo evoluirali i mi smo inteligentni, pa zar ne bi bilo opravdano da bi vanzemaljske civilizacije mogle nastati na planetima oko drugih zvijezda sličnih Suncu? Po svoj prilici, neke od tih civilizacija bile bi starije i naprednije od naše i prepoznale bi naše Sunce kao zvijezdu koja bi mogla biti domaćin životu, s kojom bi htjele uspostaviti kontakt. Središnje pitanje rada tada je bilo: kako bi bića poslala svoju poruku? Elektromagnetski valovi bili su najlogičniji izbor. Putuju brzinom svjetlosti i ne bi se razišli po ogromnim udaljenostima između zvijezda. Ali na kojoj frekvenciji? Elektromagnetski spektar je preširok za potpuno skeniranje, pa su napravili pretpostavku koja je od tada ostala u središtu istraživanja SETI -ja. Slušali bi na 1420 MHz, što je frekvencija emisije vodika, najrasprostranjenijeg elementa u svemiru. Smatrali su da je to jedno očito astronomsko zajedništvo koje ćemo podijeliti s nepoznatom civilizacijom i da će ga i oni prepoznati.

    Drakeova jednadžba

    Samo nekoliko godina kasnije, 1961., maglovite pretpostavke koje su Cocconi i Morrison iznijele u svom članku dobili su bonafide matematičku jednadžbu. Frank Drake [s jednadžbom na lijevoj strani], zajedno s nekolicinom drugih astronoma i znanstvenika (uključujući Carla Sagana) sastali su se u Green Bank, Zapadna Virginija, kako bi iscrtali formulu i varijable potrebne za obrazovano pogađanje koliko je inteligentnih civilizacija možda živi u našoj galaksiji. Kako se ispostavilo, dodjeljivanje brojeva maglovitim pretpostavkama daje vam odgovor s dovoljno varijance da se zapitate jeste li uopće razjasnile te pretpostavke. Grupa je došla do raspona od manje od tisuću do gotovo milijardu. Možda mislite da bi se formula s godinama usavršavala, ali to nije tako. Iznenađujuće se dobro održao (iako je za tako maglovitu jednadžbu “održana ” relativna fraza). Podaci prikupljeni od 1960-ih, koji se mogu koristiti za potvrdu izvornih procjena mjerljivih veličina, poput učestalosti formiranja zvijezda nalik Suncu i koliko tih zvijezda ima planete, pokazale su da su te procjene relativno točne. Ostatak varijabli nikada se neće kvantificirati, na primjer, koji dio života evoluira da postane inteligentan i koji je prosječan životni vijek inteligentne civilizacije. Ipak, jednadžba je godinama služila kao žarište za SETI -jeva istraživanja i nastavlja biti vrijedan okvir, koliko god kontroverzan.

    Astrobiologija

    Kad ne tražimo svjetionike iz inteligentnih oblika života u dubokom svemiru, naše se studije u području izvanzemaljskog života okreću prema unutra. Kako je nastao život na Zemlji? Kako je nastao inteligentni život na Zemlji? Ovo su dva ključna pitanja u središtu interdisciplinarnog polja poznatog kao astrobiologija. Iako velik dio astrobiologa može biti spekulativan - ekstrapolirajući ono što bi moglo biti drugdje od onoga za što znamo da je na Zemlji - to nagađanje mora prvo proizaći iz solidnih istraživanja o onome što vidimo oko sebe. Prema onome što znamo o životu, općenito se pretpostavljalo da će se vanzemaljci temeljiti na ugljiku, da će im trebati prisutnost tekuće vode i da će postojati na planetu oko zvijezde nalik suncu. Astrobiolozi koriste te smjernice kao polazište za gledanje prema van. Naravno, disciplina uključuje i tradicionalnu astronomiju i geologiju. Ovo su neophodna polja za razumijevanje gdje bismo trebali tražiti život izvan Zemlje i koja svojstva trebamo tražiti proučavajući zvijezde i njihove planete. Dok astrobiolozi traže duboko u svemiru dokaze o svim tim stvarima, najveći pojedinačni objekt proučavanja trenutno se nalazi u našem doslovnom dvorištu: Mars.

    Život na Marsu

    Možemo sa sigurnošću pretpostaviti da nećemo pronaći niti jednog zelenog čovjeka na Marsu. Vjerojatno ni da nećemo naići na siva humanoidna bića s bademastim, crnim očima od oniksa i izduženim lubanjama. Ali dobre su šanse da bismo mogli pronaći vanzemaljski život u obliku bakterija ili ekstremofila, koji su organizmi nalik bakterijama i koji mogu živjeti u naizgled negostoljubivom okruženju. Poslali smo razne sonde, desante i orbitere na Mars, od Mariner 4 1965. do misije Phoenix, koja je u svibnju ove godine sletjela u polarnu regiju planeta i nastavlja slati ogromnu količinu podataka. Ono što mi prije svega tražimo je voda, bilo tekućina ili led, jedan od tri ključa izvanzemaljskog života. “Mislim da je to ’ vjerojatno najbolja opklada za život u blizini, ” kaže dr. Seth Shostak, viši astronom na Institutu SETI. “Mogli biste tvrditi da bi neki od Jovijinih mjeseci - Europa, Ganimed, Callisto - ili Titan i Enceladus, ti Saturnovi mjeseci, mogli imati život. Čak bi i Venera mogla imati život u gornjoj atmosferi. Sve je to moguće jer su svi to svjetovi koji mogu imati tekuću vodu. Mars možete vidjeti stvari na zemlji, možete ići kopati po zemlji, pa imamo mnogo ljudi koji brinu o Marsu. Oni traže život i nadamo se da je to jedno od pravih mjesta. ” Čak i bez posjeta crvenom planetu, znanstvenici su promatrali meteorite s Marsa, tragajući za finim linijama u stijenama za koje su teoretizirale da su ih ostavile bakterija. Staze, međutim, ne sadrže DNK, pa teorija ostaje nedokazana.

    Projekt Kiklop

    Članku Cocconija i Morrisona iz 1959. o sustavnoj potrazi za inteligentnim životom trebalo je više od desetljeća da se filtrira kroz različite arterije rastućih istraživačkih programa u NASA -i prije nego što je dobio oblik formaliziranog istraživačkog tima. Poznat kao Projekt Kiklop, tim i njegov rezultat izvještajni dokument bili su prva velika istraga o praktičnom SETI-ju. U njemu se iznose mnogi isti zaključci do kojih su došli Cocconi i Morrison: da je SETI legitiman znanstveni pothvat i da ga treba učiniti na niskofrekventnom kraju mikrovalnog spektra. Ono što nije bilo povoljno u tom nastojanju bio je opseg troškova, opseg i vremenski okvir izvješća. Zatražio je proračun od 6 do 10 milijardi dolara za izgradnju i održavanje velikog niza radioteleskopa tijekom 10 do 15 godina. Također je napomenuto da će potraga vjerojatno potrajati desetljećima da bi bila uspješna, što zahtijeva dugoročno financiranje. ” Svakako je to bio smrtni udarac projekta, a doista je i financiranje projekta Kiklop ubrzo prekinuto nakon izdavanja izvješća. Proći će 21 godinu prije nego što će NASA konačno implementirati radni SETI program, nazvan Target Target Search High Resolution Microwave Survey Survey (HRMS). No, kao i njegov prethodnik, bio bi iznimno kratkotrajan, izgubivši operativno financiranje gotovo godinu dana do dana kasnije u listopadu 1993.

    Pionirske plakete (Pioniri 10 i 11)

    Kako je krajem 60 -ih i početkom 70 -ih potraga za signalima iz inteligentnog života stjecala vjerodostojnost, istodobno su bili u tijeku planovi za slanje vlastitih poruka. Misija Pionir 10 i 11 svemirski brodovi 1973. trebali su istražiti pojas asteroida, Jupiter i Saturn nakon te točke, oni bi nastavili svoje putanje pored Plutona i dalje u međuzvjezdani medij. S obzirom na taj daleki kurs, Carlu Saganu se pristupilo da osmisli poruku koju bi vanzemaljska rasa mogla dešifrirati ako bi jednog dana bilo koju letjelicu presreli. Zajedno s Frankom Drakeom, Sagan je dizajnirao ploču [lijevo] koja prikazuje figure muškarca i žene u mjerilu sa slikom svemirske letjelice, dijagramom valne duljine i frekvencije vodika i nizom karata s detaljima lokacije našeg Sunce, Sunčev sustav i put Pionir krenuo na izlaz. Bio je to piktogram osmišljen da strpa što je moguće više informacija u najmanji prostor, a da je i dalje čitljiv, ali je kritiziran jer ga je bilo previše teško dekodirati. Dok Pionir 10 postao prvi objekt koji je čovjek napravio i napustio Sunčev sustav 1983., proći će najmanje dva milijuna godina prije nego što bilo koja od njih stigne do druge zvijezde.

    Arecibo poruka

    Od pojave moćnih radio i televizijskih antena, Zemlja je relativno bučno mjesto. Vijesti i zabavni signali desetljećima se odbijaju od gornjih tokova naše atmosfere, a mnoštvo ih curi na sve strane u svemir. Oni koje naši televizori ne privuku mogli bi jednog dana doći do udaljenih zvijezda, u nekoj vrsti raspršenog biltena koji najavljuje naše prisustvo putem Volim Lucy i Seinfeld. (Nenamjerna posljedica satelitskog i kabelskog prijenosa je postupni prestanak snažnih radio signala, čineći Zemlju mnogo težim mjestom za "slušanje"#svih koji slušaju.) Međutim, 1974. godine emitirana je formalizirana poruka iz novoobnovljenog teleskopa Arecibo u Portoriku. Ponovo su ga dizajnirali Drake i Sagan, binarni radio signal [lijevo] u sebi je sadržavao informacije o građi naše DNK i piktogramima čovjeka, Sunčevog sustava i teleskopa Arecibo. Emitiranje je u konačnici više bilo simbolična demonstracija moći nove Arecibo opreme nego sustavni pokušaj uspostavljanja kontakta s ET -om. Zvjezdano jato na koje je signal poslan odabran je uglavnom zato što će biti na nebu tijekom ceremonije preuređenja na kojoj se trebalo emitirati emitiranje. Štoviše, klaster će se pomaknuti izvan dometa snopa tijekom 25.000 godina koliko mu je potrebna poruka da tamo stigne. To je bio pokazatelj da se vjerojatno nećemo baviti slanjem poruka jer je bilo mnogo jeftinije i lakše koristiti radio teleskope za slušanje, a ne za razgovor. No, Sagan i Drake imali bi još jedan pokušaj u svemirskim komunikacijama 1977. s lansiranjem Voyager sonde.

    Voyager Golden Records (Putnici 1 i 2)

    Dok su Pionirske ploče osmišljene tijekom komprimirane vremenske linije od tri tjedna, a poruka Arecibo poslana prema rasporedu koktela, Voyager Golden Records trebao je biti kratki sažetak ljudskog iskustva na Zemlji pa su dobili vremena i resursa odbora NASA -e kako bi ih učinili iznimnima. Zlatne ploče sadrže 115 video slika, pozdrave na 55 jezika, 90 minuta glazbe iz cijelog svijeta, kao i izbor prirodnih zvukova poput pjev ptica, surfanja i grmljavine. Opet, vodik je ključ za otključavanje poruka, isti dijagram najnižih stanja koji se pojavio na Pionirskim pločama ovdje opisuje kartu koja locira Sunce u Mliječnoj stazi. On otkrivaču daje informacije o tome kako reproducirati ploču, kojom brzinom i što može očekivati ​​pri traženju video slika. Čak je i galvanski galvaniziran uzorkom urana, tako da bi poluživot mogao datirati daleko u budućnosti. Budući da je Voyager sonde se kreću mnogo sporije od radio valova, trebat će im gotovo dvostruko duže od Arecibo poruke da dosegnu svoje ciljane zvijezde. Čak i tada, nakon 40.000 godina, doći će samo unutar svjetlosne godine i pol. To je približno 130 puta udaljenosti Plutona od našeg Sunca. Podcjenjivanje je reći da bilo koji od ovih svjetionika koje smo poslali ima jako dug pokušaj dosezanja inteligentne civilizacije, ako ona postoji i slučajno postoji u općem smjeru u kojem putuju. To je podsjetnik na to koliko vage postaju neljudske kad mjerimo udaljenosti u svemiru i pokušavamo pronaći načine da ih nadmašimo u potrazi za drugima poput nas.

    Meteoriti

    Dok astrobiolozi razmišljaju o podrijetlu života na našoj planeti, često traže sastojke u vanjskim izvorima. Asteroidi, komete i meteoriti drevni su ostaci rođenja našeg Sunčevog sustava. Oni su ledeni i stjenoviti komadići koji se okreću oko sebe, sudaraju se jedan s drugim, u mjesece i planete, isporučuju minerale, vodu i, kako se ispostavilo, aminokiseline. To su aminokiseline - posebno dvadeset - koje su osnova za stvaranje proteina, koje su opet osnova za život. Do sada smo otkrili samo osam od tih dvadeset u meteoritima. Tamo gdje su se drugi formirali možda je jedna od tajni života na Zemlji, a možda i života na drugim planetima. U povijesnom Miller-Ureyjevom eksperimentu 1953. mješavina vode i elementi iskonske atmosfere pomiješani su i elektrificirani kako bi simulirali juhu rane Zemlje. Krajem tjedna formirane su aminokiseline. Naravno, postoji bezbroj drugih nepoznatih procesa koji se trebaju dogoditi da nas odvedu iz aminokiselina u život. Kako je rekao dr. Seth Shostak iz SETI Instituta, “samo zato što imate ciglanu u svom dvorištu ne znači da ćete jednog dana vidjeti neboder. ”

    Ekstremofili

    Proučavanje ekstremofila može biti onoliko koliko smo blizu proučavanju vanzemaljaca prije nego što zaista pronađemo izvanzemaljski život. Ekstremofili su organizmi koji žive u okruženjima negostoljubivim za sve ostale živote kakve poznajemo. Neki čak mogu fizički zahtijevati ove ekstreme temperature, tlaka i kiselosti da bi preživjeli. Pronađeni su kilometrima ispod površine oceana i na vrhovima Himalaja, od polova do ekvatora, na temperaturama od gotovo apsolutne nule do preko 300 stupnjeva celzijusa. Većina ekstremofila su jednostanični mikroorganizmi, poput domene Archea, čiji članovi mogu činiti 20 posto biomase Zemlje. Ovo su stvorenja koja bismo očekivali da ćemo pronaći na Marsu. No, možda su od svih ekstremofila koji su poznati čovjeku najnezemaljskiji milimetarski dugački tardigradi ili vodeni medvjedi [lijevo], koji se nazivaju zato što imaju sposobnost podvrgavanja kriptobiozi. To je ekstremni oblik hibernacije tijekom kojeg se sva metabolička aktivnost gotovo potpuno zaustavlja i omogućuje životinjama da prežive sve, od smrtonosnih doza zračenja (za ljude) do vakuuma u svemiru.Neki tvrde da ovo suspendirano stanje tehnički ne kvalificira tardigrade kao ekstremofile jer ne uspijevaju u tim okruženjima, samo se štite od smrti. Ipak, što više razumijemo o tim organizmima i njihovoj sposobnosti da izdrže okoline za koje se smatra da su negostoljubive za život, to ćemo se više približiti njihovom otkrivanju izvan našeg planeta.

    Vau! Signal

    Iako je NASA ubila Projekt Kiklop prije nego što je započela, to nije značilo da nitko nije slušao kozmos tijekom 1970 -ih. Nekoliko malih SETI projekata postojalo je diljem zemlje i svijeta, od kojih su mnogi radili na sveučilišnoj opremi. Jedan od najistaknutijih - i najduži rad na SETI -ju - bio je radio teleskop Big Ear kojim je upravljalo Sveučilište Ohio State. Veliko uho bilo je veličine tri nogometna igrališta i izgledalo je poput divovskog srebrnog parkirališta sa skelom za ogromna filmska platna s bilo kojeg kraja. 15. kolovoza 1977. Veliko uho je primilo signal u trajanju od 72 sekunde koji je otišao toliko daleko od grafikona da je astronom koji je nadzirao ispis signala zaokružio alfanumerički niz i na margini napisao “Wow! ”. Uzorak signala rastao je i padao savršeno usklađen s načinom na koji se teleskop kretao kroz snop fokusa. Kako je došao na vidjelo, postajao je sve jači. Da je signal bio zemaljski, došao bi punom snagom. To je bilo najbolje što je itko dosad vidio. Nažalost, još dva atributa Wow! signal je radio protiv toga da bude legitimni svjetionik ET -a. Prvi se odnosio na to kako je Veliko uho prikupljalo radio valove. Koristio je dva kolektora, razmaknuta tri minute, jedan do drugog. Svaki signal koji bi prvi ulovio morao bi biti uhvaćen do druge tri minute kasnije, ali to nije bio slučaj s Wow! signal. Ulovio ga je samo prvi rog. Još obeshrabrujuće, od tada se više nije vidio. Mnoge operacije su pokušale, koristeći osjetljiviju opremu i dugo se usredotočujući na navodni izvor, ali bez uspjeha.

    Projekt Phoenix i Institut SETI

    NASA -ina anketa visoke razlučivosti za mikrovalnu pećnicu ciljano pretraživanje doista nikada nije imala šanse. Čim je započeo s radom 1992., članovi Kongresa počeli su ga držati kao bacanje novca poreznih obveznika i ismijavati ga neozbiljnim (iako je iznosio manje od 0,1 posto godišnjeg operativnog proračuna NASA -e). Kad je u jesen 1993. otkazan, SETI institut uselio se kako bi spasio temeljni znanstveni i inženjerski tim i nastavio rad pod svojim pokroviteljstvom. Preimenovan je u Phoenix Project i vodio je desetljeće od 1994. do 2004. u potpunosti financiranjem iz privatnih donacija. Projekt je koristio razne velike teleskope iz cijelog svijeta za provođenje istraživanja, promatrajući gotovo 800 zvijezda u susjedstvu udaljenom do 240 svjetlosnih godina. Nakon što je tijekom 11.000 sati promatranja prešao milijardu frekvencijskih kanala za svaku od 800 zvijezda, program je završio bez otkrivanja održivog ET signala.

    [email protected] na UC Berkeley

    Ako znate nešto o SETI -u i imate određene godine, velika je vjerojatnost da to znate zbog projekta [email protected] na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyju. [email protected] bio je jedan od prvih uspješnih distribuiranih računalnih projekata. Koncept koji stoji iza ovih projekata funkcionira ovako: istraživači koji imaju ogromnu količinu sirovih podataka i nemaju mogući način da ih sve obrade, podijele ih na sitne komade i podugovaraju. Kad se prijavite za distribuirani projekt, vaše računalo dobije jedan od ovih dijelova i radi na njemu kad nije zauzeto, recimo kad napustite stol za kavu ili ručak. Kad vaše računalo završi, šalje taj dio natrag i traži drugi. Uzeti u cjelini, distribuirani računalni projekti mogu iskoristiti inače nemoguću količinu procesorske snage. Projekt [email protected] trenutno dobiva sve svoje podatke s radijskog teleskopa Arecibo. To je povratna informacija u drugim astronomskim istraživanjima prikupljanjem signala s bilo kojeg mjesta na koje je teleskop uperen tijekom kratkih trenutaka kada se ne koristi. Iako projekt još nije otkrio ET signal, bilo je izuzetno korisno dokazati da distribuirana računalna rješenja rade i rade dobro, zabilježivši više od dva milijuna godina ukupnog računalnog vremena.

    Vatikanska zvjezdarnica

    Galileo nije bio jedini astronom kojeg je Katolička crkva optužila za krivovjerje zbog svojih uvjerenja u heliocentrični svemir. Giordano Bruno spaljen je na lomači u 16. stoljeću jer je tvrdio da svaka zvijezda ima svoj planetarni sustav. Dakle, dokle je Crkva stigla, s objavom ranije ove godine iz Vatikanske opservatorije da možete vjerovati u Boga i u izvanzemaljce i da to nije kontradikcija u vjeri. Velečasni Joes Gabriel Funes, ravnatelj Zvjezdarnice, kaže da sama veličina svemira ukazuje na mogućnost izvanzemaljskog života. Budući da bi ET bio dio stvaranja, smatrali bi se Božjim stvorenjima.

    Ekstrasolarni planeti

    Kad bi se moglo reći da je jedno otkriće pokrenulo potragu za ekstrasolarnim planetima, to bi bilo ono 51 Pegasi b [lijevo], 1995. To je bio prvi ekstrasolarni planet koji je pronađen u orbiti oko normalne zvijezde, a otkriven je pomoću isti Dopplerov učinak koji doživljavamo svaki dan kad velikom brzinom pokraj nas prolazi sirena. To je u to vrijeme bila popularna vijest - konačno smo to potvrdili može biti naš Sunčev sustav nije bio jedinstven. Od tog dana naučili smo koliko je zapravo naš sustav uobičajen. Početkom lipnja 2008, broj potvrđenih ekstrasolarnih planeta je gotovo 300 i eksponencijalno se penje svake godine kako naše tehnologije za otkrivanje postaju sve sofisticiranije. Svakako, velika većina ovih planeta su plinski divovi u bliskim, kratkim orbitama oko svojih zvijezda - a ne vrsta nebeskih tijela na kojima očekujemo pronaći život. To ne znači da zemaljski planeti slični Zemlji nisu ni vani. Čini se samo da je plinske divove mnogo lakše vidjeti kad pogledamo jer oni za nekoliko dana obiđu zvjezdice oko svojih roditeljskih zvijezda. Promatramo te zvijezde radi varijacija u načinu na koji odašilju svjetlost, ali ne uočavamo same planete jer su toliko magnitude slabije od svojih matičnih zvijezda. Plinski divovi su dovoljno veliki i kreću se dovoljno brzo da proizvedu primjetan učinak na njihove zvijezde odavde na Zemlji, ali za planet sličan veličini Zemlje#8217 to nije slučaj. Da bismo pronašli planet veličine Zemlje, morali bismo godinama neprekidno promatrati zvijezdu i moći otkriti najmanju promjenu svjetline dok je planet prolazio ispred nje (poznat kao tranzit). Na sreću entuzijasta SETI, NASA ima upravo tu misiju na rasporedu za lansiranje sljedeće godine.

    Keplerova misija

    Traženje planeta nužno je težak posao. U astronomskoj shemi stvari, većina planeta je vrlo mala, a planeti slični Zemlji su strahovito, čak i neprimjetno mali. Astronomima je dovoljno teško otkriti planete u razmjeru Jupitera gotovo nemoguće pronaći Zemlju, oko 1000 puta manju. NASA -ina misija Kepler rješenje je tog problema. To je svemirski teleskop [lijevo] koji je dizajniran tako da se gotovo četiri godine usmjeri prema jednom polju zvijezda u našoj galaksiji, nikad ne odstupajući od te jedine točke fokusa, neprestano nadzirući sjaj više od 100 000 zvijezda. Ideja iza misije je koristiti tranzitnu metodu otkrića za pronalaženje ekstrasolarnih planeta poput Zemlje. Tranzit se događa kada planet prođe između svoje zvijezde i promatrača (Keplerov teleskop), a za to vrijeme čini se da je zvijezda trenutno prigušena, što traje od 2 do 16 sati. Naravno, orbita planeta mora biti postavljena u skladu s našim planom gledanja, čije su šanse 0,5 posto za bilo koju zvijezdu sličnu Suncu. No, praćenjem 100.000 zvijezda, NASA se u najmanju ruku nada da će otkriti 50 planeta veličine Zemlje do vremena dovršetka misije, ako se dokaže da su planeti dvostruko veći od Zemlje.

    Život se možda pojavio ne jednom, već mnogo puta na Zemlji

    U 4,5 milijardi godina zemaljske povijesti život kakav poznajemo nastao je samo jednom. Sva živa bića na našem planetu dijele istu kemiju i mogu se pratiti do “LUCA ”, posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka. Stoga pretpostavljamo da je život morao biti zaista težak, nastao je tek kad se spoje gotovo nemogući splet okolnosti.

    Ili je to bilo? Jednostavni pokusi biologa s ciljem da se ponovno stvore najraniji trenuci života osporavaju tu pretpostavku. Čini se da je život stvar osnovne kemije - nije potrebna nikakva magija, nema rijetkih sastojaka, niti grom iz vedra neba.

    A to sugerira još intrigantniju mogućnost. Umjesto da samo jednom nastane u nekom kemijski blagoslovljenom iskonskom ribnjaku, život je možda imao mnogo podrijetla. Moglo se događati uvijek iznova u mnogo različitih oblika stotinama tisuća godina, postajući tek ono što vidimo danas kada je sve ostalo izbrisano u prvom masovnom izumiranju Zemlje. U svojim najranijim danima na planeti život kakav poznajemo možda nije bio sam.

    A što je sa životom na drugim planetima? Pročitajte o potrazi za životom u Sunčevom sustavu i drugim morima

    Da budemo jasni, ono o čemu govorimo došlo je mnogo prije životinja ili biljaka, pa čak i mikroba. Vraćamo se na početak, kada je jedino što je odgovaralo opisu “life ” bilo nešto više od molekularnih strojeva. Čak i tada, nakon što su skinuli tijela, organe i stanice i sve sveli na bitne reakcije, stvari izgledaju đavolski složene. U najmanju ruku, životu je potrebna neka vrsta koda, on & hellip

    Pretplatite se za neograničen digitalni pristup

    Pretplatite se sada za neograničen pristup

    Aplikacija + web

    • Neograničen pristup internetu
    • Nova aplikacija Scientist
    • Video zapisi s preko 200 znanstvenih predavanja i tjednih križaljki dostupni su isključivo pretplatnicima
    • Ekskluzivan pristup događajima samo za pretplatnike, uključujući naš događaj o klimatskim promjenama od 1. srpnja
    • Godina neusporedive pokrivenosti okoliša, isključivo uz New Scientist i UNEP

    Ispis + aplikacija + web

    • Neograničen pristup internetu
    • Tjedno tjedno izdanje
    • Nova aplikacija Scientist
    • Video zapisi s preko 200 znanstvenih predavanja i tjednih križaljki dostupni su isključivo pretplatnicima
    • Ekskluzivan pristup događajima samo za pretplatnike, uključujući naš događaj o klimatskim promjenama od 1. srpnja
    • Godina neusporedive pokrivenosti okoliša, isključivo uz New Scientist i UNEP

    Postojeći pretplatnici, prijavite se sa svojom e -adresom da povežete pristup svom računu.


    Život na Zemlji 'možda je došao s Marsa' - Povijest

    Viking 1 - USA Mars Orbiter/Lander - 3.527 kg uključujući gorivo - (20. kolovoza 1975. - 7. kolovoza 1980.)

    • Svemirske letjelice Viking 1 i 2 uključivale su orbitere (dizajnirane prema orbiterima Mariner 8 i 9) i desante. Orbiter je težio 883 kg, a lander 572 kg. Viking 1 lansiran je iz svemirskog centra Kennedy, 20. kolovoza 1975., na Mars, a u orbitu oko planeta krenuo je 19. lipnja 1976. Lander se spustio 20. srpnja 1976. na zapadnim padinama Chryse Planitia ( Zlatne ravnice). Viking 2 lansiran je na Mars 9. studenoga 1975., a sletio je 3. rujna 1976. Oba su desanta imala eksperimente u potrazi za marsovskim mikroorganizmima. O rezultatima ovih pokusa još se raspravlja. Landers je pružio detaljan panoramski pogled u boji na marsovski teren. Pratili su i marsovsko vrijeme. Orbiteri su kartirali površinu planeta, prikupivši više od 52.000 slika. Primarna misija projekta Viking završila je 15. studenoga 1976. godine, jedanaest dana prije superiornog spajanja Marsa (njegov prolazak iza Sunca), iako je svemirska letjelica Viking nastavila djelovati šest godina nakon što je prvi put stigla na Mars. Orbiter Viking 1 deaktiviran je 7. kolovoza 1980. godine, kada mu je nestalo pogonskog goriva za kontrolu nadmorske visine. Lander Viking 1 slučajno je zatvoren 13. studenog 1982., a komunikacija nikada nije uspostavljena. Njegov posljednji prijenos stigao je na Zemlju 11. studenog 1982. Kontrolori u NASA -inom Laboratoriju za mlazni pogon neuspješno su pokušavali još šest i jedan i pol mjeseci uspostaviti kontakt s slijetačem, ali su 21. svibnja 1983. konačno zatvorili cjelokupnu misiju.
      Kliknite ovdje za više informacija o misijama Vikinga.
    • Fobos 1 poslan je da istraži marsovski mjesec Fobos. Izgubljen je na putu do Marsa greškom naredbe 2. rujna 1988.
    • Fobos 2 stigao je na Mars i u orbitu je ubačen 30. siječnja 1989. Orbiter se kretao unutar 800 kilometara od Fobosa, a zatim je pao. Lander nikada nije stigao do Fobosa.
    • Komunikacija s Mars Observerom izgubljena je 21. kolovoza 1993., neposredno prije nego što je trebala biti unesena u orbitu.
    • Pokrenuta zbog gubitka letjelice Mars Observer, misija Mars Global Surveyor (MGS) lansirana je 7. studenog 1996. MGS se nalazi u orbiti Marsa, uspješno preslikavajući površinu od ožujka 1998. Kliknite ovdje da provjerite stranicu MGS u JPL -u.
    • Mars '96 sastojao se od orbitera, dva desanta i dva prodora u tlo koji su trebali stići na planet u rujnu 1997. Raketa koja je nosila Mars 96 uspješno se podigla, ali kad je ušla u orbitu, četvrta faza rakete prerano se zapalila i poslala sondu u divlji pad. Srušio se u ocean negdje između čileanske obale i Uskršnjeg otoka. Svemirska letjelica potonula je sa sobom 270 grama plutonija-238.
    • Mars Pathfinder isporučio je nepokretni lander i površinski rover Crvenom planetu 4. srpnja 1997. Rover sa šest kotača, nazvan Sojourner, istraživao je područje u blizini slijetalica. Primarni cilj misije bio je pokazati izvodljivost jeftinih slijetanja na površinu Marsa. Ovo je bila druga misija u NASA-inoj jeftinoj seriji Discovery. Nakon velikog znanstvenog uspjeha i interesa javnosti, misija je službeno završila 4. studenog 1997. godine, kada je NASA prekinula svakodnevnu komunikaciju s landerom Pathfinder i roverom Sojourner.
    • Japanski Institut za svemir i astronautičku znanost (ISAS) pokrenuo je ovu sondu 4. srpnja 1998. radi proučavanja okoliša Marsa. Ovo bi bila prva japanska letjelica koja je stigla do drugog planeta. Sonda je trebala stići na Mars u prosincu 2003. Nakon izmjene plana leta zbog ranijih problema sa sondom, misija je napuštena 9. prosinca 2003. kada ISAS nije mogao komunicirati sa sondom kako bi je pripremio za orbitalno umetanje.
    • Ovaj orbiter bio je svemirska letjelica -satelit na satelitu Mars Surveyor '98, ali misija nije uspjela. Kliknite ovdje kako biste pročitali izvješće Odbora za istrage o nesrećama klimatskih orbitera Marsa.
    • Polarni Lander trebao je sletjeti na Mars 3. prosinca 1999. Na kružnu pozornicu Marsovog Polarnog Landera bile su postavljene dvije udarne sonde Deep Space 2, nazvane Amundsen i Scott. Sonde su imale masu od 3.572 kg. Faza krstarenja trebala se odvojiti od Marsovog polarnog pristaništa, a kasnije su se dvije sonde trebale odvojiti od pozornice krstarenja. Dvije sonde planirale su udariti u površinu 15 do 20 sekundi prije nego što se Marsov polarni lander trebao spustiti. Zemljane posade nisu mogle kontaktirati letjelicu i dvije sonde. NASA je zaključila da su lažni signali tijekom raspoređivanja noge landera uzrokovali da svemirska letjelica pomisli da je sletila, što je rezultiralo preuranjenim gašenjem motora svemirske letjelice i uništenjem landera pri udarcu.
    • Ovaj Mars orbiter stigao je na planet 24. listopada 2001. i služio je kao komunikacijski relej za buduće misije na Mars. Odyssey je 2010. oborila rekord za najdugovječniju letjelicu na Crvenom planetu. Podržat će 2012. slijetanje znanstvenog laboratorija Mars i površinske operacije te misije. Kliknite ovdje za više informacija.
    • Mars Express Orbiter i lander Beagle 2 zajedno su lansirani 2. lipnja 2003. Beagle 2 je objavljen 19. prosinca 2003. iz Mars Express Orbiter -a. Mars Express uspješno je stigao 25. prosinca 2003. Beagle 2 je također planirano za slijetanje 25. prosinca 2003., međutim, zemaljski kontrolori nisu mogli komunicirati sa sondom. Kliknite ovdje za više informacija.
    • U sklopu misije Mars Exploration Rover (MER), & quotSpirit & quot, također poznat kao MER-A, lansiran je 10. lipnja 2003. godine i uspješno je stigao na Mars 3. siječnja 2004. Posljednja komunikacija s Spiritom dogodila se 22. ožujka 2010. JPL je prekinuo pokušaje ponovnog uspostavljanja kontakta 25. svibnja 2011. Rover je vjerojatno izgubio snagu zbog pretjerano niskih unutarnjih temperatura.
    • & quotOpportunity & quot, također poznat kao MER-B, lansiran je 7. srpnja 2003. i uspješno je stigao na Mars 24. siječnja 2004. Kliknite ovdje za više informacija o misiji MER.

    Mars Reconnaissance Orbiter & ndash USA Mars Orbiter - 1.031 kg - (12. kolovoza 2005.)

    • Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) lansiran je 12. kolovoza 2005. za sedmomjesečno putovanje na Mars. MRO je stigao na Mars 10. ožujka 2006., a svoju znanstvenu misiju započeo je u studenom 2006. Kliknite ovdje za više informacija.

    Feniks & ndash USA Mars Lander - 350 kg - (4. kolovoza 2007.)

    • Lander Phoenix Mars lansiran je 4. kolovoza 2007., a na Mars je sletio 25. svibnja 2008. Prvi je u NASA -inom izviđačkom programu. Phoenix je osmišljen za proučavanje povijesti vode i potencijala nastanjivosti u marsovskom arktičkom tlu bogatom ledom. Lander na solarni pogon dovršio je svoju tromjesečnu misiju i nastavio raditi sve dok dva mjeseca kasnije sunčeva svjetlost nije nestala. Misija je službeno završena u svibnju 2010. Kliknite ovdje za više informacija sa sjedišta NASA-e, a ovdje za više informacija sa stranice JPL-University of Arizona.

    Fobos-Grunt & ndash Rusija Mars Lander - 730 kg/Yinghuo-1 & ndash China Mars Orbitalna sonda & ndash 115 kg - (8. studenog 2011)

    • Svemirska letjelica Phobos-Grunt trebala je sletjeti na marsovski mjesec Fobos. Ruska letjelica nije ispravno napustila Zemljinu orbitu i krenula na svoju putanju prema Marsu. Yinghuo-1 je bila planirana kineska orbitalna sonda za Mars lansirana zajedno s Phobos-Gruntom. Oba su plovila uništena pri ponovnom ulasku iz Zemljine orbite u siječnju 2012.

    Znanstveni laboratorij Mars & ndash USA Mars Rover & ndash 750 kg - (26. studenog 2011)

    • Znanstveni laboratorij Mars pokrenut je 26. studenog 2011. Sa svojim roverom nazvanim Curiosity, NASA -ina misija Mars Science Laboratory je osmišljena tako da procijeni je li Mars ikada imao okruženje sposobno podržati male oblike života zvane mikrobi. Znatiželja je uspješno sletjela u krater Gale 6. kolovoza 2012. u 01:31 EDT. Kliknite ovdje za više informacija s NASA -ine web stranice JPL.

    Misija orbitera Marsa (Mangalyaan) & ndash India Mars Orbiter - 15 kg - (5. studenog 2013.)

    • Indijska misija Mars Mars Orbiter lansirana je 5. studenog 2013. iz svemirskog centra Satish Dhawan. Umetnuta je u orbitu oko Marsa 24. rujna 2014., a planirano trajanje misije od 160 dana završila je u ožujku 2015. Svemirska letjelica nastavlja s radom, kartira planetu i mjeri zračenje.

    MAVEN & ndash USA Mars Orbiter & ndash 2.550 kg - (lansirano 18. studenog 2013.)

    • MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile EvolutioN) bila je druga misija odabrana za NASA -in program Mars Scout. Lansirana je 18. studenog 2013. godine, a u orbitu oko Marsa ušla je 21. rujna 2014. Misija MAVEN & rsquos je pribaviti kritična mjerenja marsovske atmosfere radi daljnjeg razumijevanja dramatičnih klimatskih promjena koje su se dogodile tijekom njegove povijesti. Kliknite ovdje za više informacija o MAVEN -u.

    Uvid & ndash USA Mars Lander - (Launch Window 8. ožujka - 27. ožujka 2016)


    Prastari sudar

    Dakle, grupa autora studije odlučila je testirati drugu teoriju: Što ako je drugi planet donio dobrote?

    "Zemlja se mogla sudariti s mnogo različitih vrsta planeta", rekao je Grewal za Live Science. Je li jedan od tih planeta mogao dati masovnoj silikatnoj Zemlji točan udio elemenata?

    Da se ovaj sudar dogodio, dvije planetarne jezgre bi se spojile, a dva bi se plašta spojila.

    Stoga su krenuli u stvaranje mogućeg planeta koji bi se mogao sudariti s našim.

    U laboratoriju, u posebnoj vrsti peći, Grewal i njegov tim stvorili su visokotemperaturne uvjete pod visokim tlakom pod kojima bi se mogla formirati jezgra planeta. U kapsulama grafita (oblik ugljika) kombinirali su metalni prah (koji predstavlja jezgru i uključuje elemente kao što je željezo vezano za dušik) s različitim omjerima silikatnog praha (mješavina silicija i kisika, namijenjenog oponašanju hipotetičkog planeta & rsquos plašt).

    Promjenom temperature, tlaka i udjela sumpora u svojim pokusima, tim je stvorio scenarije kako su se ti elementi mogli podijeliti između jezgre i ostatka hipotetičkog planeta.

    Otkrili su da je ugljik mnogo manje spreman vezati se sa željezom u prisutnosti visokih koncentracija dušika i sumpora, dok se dušik veže sa željezom čak i kada je prisutno mnogo sumpora. Kako bi dušik bio isključen iz jezgre i bio prisutan u drugim dijelovima planeta, trebao je sadržavati vrlo visoke koncentracije sumpora, rekao je Grewal.

    Zatim su te mogućnosti unijeli u simulaciju, zajedno s podacima o ponašanju različitih hlapivih elemenata i današnjim količinama ugljika, dušika i sumpora u vanjskim slojevima Zemlje.

    Nakon što su izveli više od milijardu simulacija, otkrili su da je scenarij koji je imao najviše smisla, te onaj koji je imao najvjerojatnije vrijeme i koji bi mogao dovesti do ispravnog omjera ugljika i dušika, bio onaj koji je postavio sudar i spajanje Zemlje sa Planet veličine Marsa koji je u svojoj jezgri sadržavao oko 25 do 30 posto sumpora.

    Ova je teorija "vrlo vjerojatna", rekla je C & eacutelia Dalou, eksperimentalna petrologinja u Centru de Recherches P & eacutetrographiques et G & eacuteochimiques u Francuskoj, koja nije bila dio studije. "Ovaj je rad vrlo uspješan rezultat višegodišnjeg istraživanja različitih timova."


    Vatra i led

    Marsovski rover po imenu Phoenix 2008. godine hvatao je tlo u blizini sjevernog pola Marsa, kada je pronašao dokaze o neobičnoj soli zvanoj perklorat. Ovo je bilo uzbudljivo otkriće u vrijeme kada su znanstvenici znali da su stari mikroorganizmi na Zemlji koristili perklorat kao izvor energije. Možda su, mislili su, ova marsovska zaliha soli služila sličnoj svrsi?

    Autori nove studije bili su uzbuđeni slanim otkrićem iz drugog razloga: Perklorat je zapaljiv & mdash toliko zapaljiv da se danas koristi na Zemlji uglavnom za ubrzavanje raketnog goriva i vatrometa. Ako perklorata ima u izobilju na tlu Marsa, rekli su istraživači za NewScientist, tada su pokušaji Vikinga zagrijati to tlo mogli uzrokovati da se perklorat zapali i odmah uništi sve organske molekule koje su se možda tamo nalazile.

    Srebrna podloga ovog scenarija je, da je marsovski perklorat doista spalio bilo koju molekulu na bazi ugljika u Vikingovoj pećnici, onda bi u pepelu bilo dokaza. Kad ugljik izgori s perkloratom, on proizvodi molekulu zvanu klorobenzen & mdash mješavinu ugljika, vodika i klora koja može stajati u tlu mjesecima. Srećom, NASA -in rover Curiosity otkrio je tragove klorobenzena na tlu Marsa tijekom ekspedicije 2013. godine. Za dodatne dokaze, istraživači su se odlučili vratiti na sam Viking.

    "Pretraživali smo podatke Vikinga u potrazi za mogućim reakcijskim produktom između soli i organskih tvari u pećnici Viking", napisali su istraživači. Tim je ponovno analizirao izvorne skupove podataka snimljene tijekom misije Viking, ovog puta tražeći posebno tragove klorobenzena.

    Prema njihovom novom članku, istraživači su pronašli ono što su tražili. Tim je vidio u tragovima količine klorobenzena u uzorcima koje je uzeo Viking 2, zaključivši da je lander možda držao organsku tvar na dlanu svoje robotske ruke prije nego što je cijelu seriju nenamjerno zapalio.

    Autorica studije Melissa Guzman, doktorandica u istraživačkom centru LATMOS u Francuskoj, rekla je za NewScientist da, iako su ovi novi dokazi uvjerljivi, to nije definitivan dokaz marsovske organske tvari. Moguće je, na primjer, da su spojevi ugljika spaljeni zajedno s marsovskim perkloratom u pećini Vikinga zapravo potjecali sa Zemlje i slučajno kontaminirali uzorke.

    Drugi su znanstvenici spremni vjerovati. Daniel Glavin, istraživač u NASA -inom centru za svemirske letove Goddard u Marylandu, koji nije bio uključen u studiju, rekao je za NewScientist da ovaj rad "zapečaćuje dogovor" o organskim tvarima Marsa. Doista, studija sugerira da bi organske molekule mogle postojati na mnogim mjestima diljem Crvenog planeta. Znači li to da tamo ima mikrobnog života & mdash i mogu li ljudi potvrditi taj život prije nego što ga zapale & mdash, ostaje za vidjeti.


    Sadržaj

    Jedan od izazova u proučavanju abiogeneze je da sustav reprodukcije i metabolizma koji koristi cijeli postojeći život uključuje tri različite vrste međuovisnih makromolekula (DNA, RNA i protein). To sugerira da život nije mogao nastati u svom sadašnjem obliku, što je navelo istraživače na hipotezu o mehanizmima prema kojima je trenutni sustav mogao nastati iz jednostavnijeg sustava prethodnika. Koncept RNA kao primordijalne molekule [2] može se pronaći u radovima Francis Cricka [12] i Leslie Orgel [13], kao i u knjizi Carla Woesea iz 1967. godine Genetski kod. [14] Godine 1962. molekularni biolog Alexander Rich postavio je gotovo istu ideju u članku koji je dao u svesku objavljenom u čast nobelovca fiziologa Alberta Szent-Györgyija. [15] Hans Kuhn 1972. postavio je mogući proces prema kojem je suvremeni genetski sustav mogao nastati iz prethodnika na osnovi nukleotida, što je dovelo do toga da je Harold White 1976. primijetio da su mnogi kofaktori bitni za enzimsku funkciju ili nukleotidi ili mogao biti izveden iz nukleotida. Predložio je scenarij prema kojem bi kritična elektrokemija enzimskih reakcija zahtijevala zadržavanje specifičnih nukleotidnih dijelova izvornih enzima na bazi RNA koji provode reakcije, dok su preostali strukturni elementi enzima postupno zamijenjeni proteinima, sve dok nije ostalo sve izvornih RNA bili su ti nukleotidni kofaktori, "fosili enzima nukleinske kiseline". [16] Izraz "svijet RNA" prvi je put upotrijebio nobelovac Walter Gilbert 1986. godine, u komentaru o tome kako se nedavna opažanja katalitičkih svojstava različitih oblika RNA uklapaju u ovu hipotezu. [17]

    Svojstva RNK čine ideju hipoteze o svijetu RNK konceptualno uvjerljivom, iako njezino opće prihvaćanje kao objašnjenje podrijetla života zahtijeva daljnje dokaze. [15] Poznato je da RNA tvori učinkovite katalizatore, a njezina sličnost s DNA jasno pokazuje njezinu sposobnost pohrane informacija. Mišljenja su ipak različita o tome je li RNA činila prvi autonomni samoreplicirajući sustav ili je izvedenica još ranijeg sustava. [2] Jedna verzija hipoteze je da se druga vrsta nukleinske kiseline naziva pre-RNA, bila je prva koja se pojavila kao samoreproducirajuća molekula, koja je zamijenjena RNA tek kasnije. S druge strane, otkriće 2009. godine da se aktivirani pirimidin ribonukleotidi mogu sintetizirati u vjerojatnim prebiotičkim uvjetima [18] sugerira da je prerano odbacivati ​​scenarije prve RNA. [2] Prijedlozi za "jednostavno" pre-RNA nukleinske kiseline uključuju peptidne nukleinske kiseline (PNA), treozne nukleinske kiseline (TNA) ili glikol nukleinske kiseline (GNA). [19] [20] Unatoč njihovoj strukturnoj jednostavnosti i posjedovanju svojstava usporedivih s RNK, kemijski vjerojatna proizvodnja "jednostavnijih" nukleinskih kiselina u prebiotičkim uvjetima tek se treba dokazati. [21]

    RNA kao enzim Edit

    RNK enzimi ili ribozimi nalaze se u današnjem životu temeljenom na DNK i mogli bi biti primjeri živih fosila. Ribozimi igraju vitalnu ulogu, poput one ribosoma. Velika podjedinica ribosoma uključuje rRNA odgovornu za aktivnost sinteze proteina koja stvara peptidnu vezu. Postoje i mnoge druge aktivnosti ribozima, na primjer, ribozim čekićaste glave vrši samocijepanje [22], a ribocim RNA polimeraze može sintetizirati kratki lanac RNA iz uzorka pripremljene RNA. [23]

    Među enzimskim svojstvima važnim za početak života su:

    Self-replication Sposobnost samorepliciranja ili sinteze drugih molekula RNA relativno kratke molekule RNA koje mogu sintetizirati druge umjetno su proizvedene u laboratoriju. Najkraća je bila duga 165 baza, iako je procijenjeno da je samo dio molekule bio presudan za ovu funkciju. Jedna verzija, duga 189 baza, imala je stopu pogreške od samo 1,1% po nukleotidu pri sintezi 11 nukleotidnih dugih nizova RNA iz pramenovanih lanaca šablona. [24] Ovaj ribozim od 189 parova baza mogao bi polimerizirati šablon od najviše 14 nukleotida duljine, što je prekratko za samoreplikaciju, ali je potencijalni trag za daljnja istraživanja. Najduža ekstenzija prajmera izvedena ribozim polimerazom bila je 20 baza. [25] Godine 2016. istraživači su izvijestili o uporabi in vitro evolucije za dramatično poboljšanje aktivnosti i općenitosti ribozima RNA polimeraze odabirom varijanti koje mogu sintetizirati funkcionalne molekule RNA iz predloška RNK. Svaki ribocim polimerazne RNA polimeraze konstruiran je tako da ostane vezan za svoj novi, sintetizirani lanac RNA, što je timu omogućilo izolaciju uspješnih polimeraza. Izolirane RNA polimeraze ponovno su korištene za još jedan krug evolucije. Nakon nekoliko krugova evolucije, dobili su jedan ribocim RNA polimeraze zvan 24-3 koji je mogao kopirati gotovo svaku drugu RNK, od malih katalizatora do dugih enzima na bazi RNK. Određene RNA pojačane su do 10.000 puta, što je prva RNA verzija lančane reakcije polimeraze (PCR). [26] Kataliza Sposobnost kataliziranja jednostavnih kemijskih reakcija - što bi poboljšalo stvaranje molekula koje su gradivni blokovi molekula RNA (tj. Lanac RNA koji bi olakšao stvaranje više niti RNA). Relativno kratke molekule RNA s takvim sposobnostima umjetno su stvorene u laboratoriju. [27] [28] Nedavna studija pokazala je da se gotovo svaka nukleinska kiselina može razviti u katalitičku sekvencu pod odgovarajućom selekcijom. Na primjer, proizvoljno odabran 50-nukleotidni fragment DNA koji kodira za Bos taurus (goveda) albuminska mRNA podvrgnuta je evoluciji u epruveti kako bi se dobila katalitička DNA (deoksiribozim, također nazvan DNAzyme) s aktivnošću cijepanja RNA. Nakon samo nekoliko tjedana razvio se DNKzim sa značajnom katalitičkom aktivnošću. [29] Općenito, DNK je kemijski inertnija od RNA i stoga je otpornija na postizanje katalitičkih svojstava. Ako evolucija in vitro djeluje na DNK, to će se dogoditi mnogo lakše s RNK. Povezivanje aminokiselina-RNA Sposobnost konjugiranja aminokiseline na 3'-kraj RNA kako bi se koristile njezine kemijske skupine ili osigurao dugo razgranati alifatski bočni lanac. [30] Stvaranje peptidne veze Sposobnost kataliziranja stvaranja peptidnih veza između aminokiselina za proizvodnju kratkih peptida ili dužih proteina. U modernim stanicama to rade ribosomi, kompleks od nekoliko molekula RNA poznatih kao rRNA zajedno s mnogim proteinima. Smatra se da su molekule rRNA odgovorne za njegovu enzimsku aktivnost, jer nema aminokiselinskih ostataka unutar 18Å od aktivnog mjesta enzima [15], a kada je većina aminokiselinskih ostataka u ribosomu strogo uklonjena, rezultirajući ribosom zadržao svoju punu aktivnost peptidil transferaze, potpuno sposobnu katalizirati stvaranje peptidnih veza između aminokiselina. [31] Mnogo kraća molekula RNA sintetizirana je u laboratoriju sa sposobnošću stvaranja peptidnih veza, te je predloženo da je rRNA evoluirala iz slične molekule. [32] Također je predloženo da su aminokiseline u početku mogle biti uključene u molekule RNA kao kofaktori koji povećavaju ili diverzificiraju njihove enzimske sposobnosti, prije nego što su se razvili u složenije peptide. Slično se pretpostavlja da je tRNA nastala iz molekula RNA koje su počele katalizirati prijenos aminokiselina. [33]

    RNA u skladištu podataka Uredi

    RNA je vrlo slična molekula DNA, s samo dvije velike kemijske razlike (okosnica RNA koristi ribozu umjesto deoksiriboze, a njezine nukleobaze uključuju uracil umjesto timina). Cjelokupna struktura RNA i DNK neizmjerno je slična - jedan lanac DNK i jedan RNK mogu se vezati da tvore dvostruku spiralnu strukturu. To omogućuje pohranu informacija u RNK na vrlo sličan način kao i pohranu informacija u DNK. Međutim, RNA je manje stabilna, sklonija je hidrolizi zbog prisutnosti hidroksilne skupine na položaju riboze 2 '.

    Usporedba strukture DNK i RNK Edit

    Glavna razlika između RNA i DNA je prisutnost hidroksilne skupine na 2'-položaju šećera riboze u RNA (ilustracija, desno). [15] Ova skupina čini molekulu manje stabilnom jer, kad nije ograničena u dvostrukoj spirali, 2 'hidroksil može kemijski napasti susjednu vezu fosfodiestera kako bi rascijepao okosnicu fosfodiestera. Hidroksilna skupina također tjera ribozu u C3'-endo konformacija šećera za razliku od C2'-endo konformacija deoksiriboznog šećera u DNK. To prisiljava dvostruku spiralu RNA da se promijeni iz strukture B-DNA u strukturu koja više sliči A-DNA.

    RNA također koristi drugačiji skup baza od DNK - adenin, gvanin, citozin i uracil, umjesto adenina, gvanina, citozina i timina. Kemijski, uracil je sličan timinu, razlikuje se samo po metilnoj skupini, a za njegovu proizvodnju potrebno je manje energije. [34] U smislu osnovnog uparivanja, to nema učinka. Adenin se lako veže za uracil ili timin. Uracil je, međutim, jedan proizvod oštećenja citozina koji čini RNK posebno osjetljivom na mutacije koje mogu zamijeniti GC par baza s a GU (kolebanje) ili AU par baza.

    Smatra se da je RNA prethodila DNK, zbog njihovog rasporeda u biosintetskim putovima. Deoksiribonukleotidi koji se koriste za izradu DNA izrađeni su od ribonukleotida, građevnih blokova RNK, uklanjanjem 2'-hidroksilne skupine. Posljedica toga je da stanica mora imati sposobnost stvaranja RNA prije nego što može napraviti DNK.

    Ograničenja pohrane podataka u RNA Edit

    Kemijska svojstva RNA čine velike molekule RNA inherentno krhke i lako se mogu razgraditi na sastavne nukleotide hidrolizom. [35] [36] Ta ograničenja ne onemogućuju korištenje RNA kao sustava za pohranu informacija, jednostavno energetski intenzivno (za popravak ili zamjenu oštećenih molekula RNA) i sklono mutaciji. Iako ga čini neprikladnim za sadašnji život "optimiziran za DNK", možda je bio prihvatljiv za primitivniji život.

    RNA kao regulator Edit

    Utvrđeno je da ribosklopke djeluju kao regulatori ekspresije gena, osobito u bakterija, ali i u biljkama i arhejama. Ribosklopke mijenjaju svoju sekundarnu strukturu kao odgovor na vezanje metabolita. Ova promjena u strukturi može rezultirati stvaranjem ili prekidom terminatora, skraćivanjem ili dopuštanjem transkripcije. [37] Alternativno, ribosklopci mogu vezati ili začepiti niz Shine – Dalgarno, utječući na translaciju. [38] Pretpostavlja se da su oni nastali u svijetu koji se temelji na RNK. [39] Osim toga, RNA termometri reguliraju ekspresiju gena kao odgovor na promjene temperature. [40]

    Hipoteza o RNA svijetu podržana je sposobnošću RNK-a da pohranjuje, prenosi i duplicira genetske informacije, kao što to čini DNK, te da izvodi enzimske reakcije, poput enzima na bazi proteina. Budući da može izvršavati vrste zadataka koje sada obavljaju proteini i DNK, vjeruje se da je RNA nekada bila sposobna sama podržavati neovisan život. [15] Neki virusi koriste RNA kao svoj genetski materijal, a ne DNK. [41] Nadalje, iako nukleotidi nisu pronađeni u pokusima temeljenim na Miller-Ureyjevom pokusu, njihovo stvaranje u prebiotički vjerojatnim uvjetima prijavljeno je 2009. [18] purinska baza, adenin, samo je pentamer vodikovog cijanida. Eksperimenti s osnovnim ribozimima, poput bakteriofagne Qβ RNA, pokazali su da jednostavne samoreplicirajuće RNA strukture mogu izdržati čak i jake selektivne pritiske (npr. Završitelji lanca suprotne kiralnosti). [42]

    Budući da nisu postojali poznati kemijski putevi za abiogenu sintezu nukleotida iz pirimidinskih nukleobaza citozina i uracila u prebiotičkim uvjetima, neki misle da nukleinske kiseline nisu sadržavale te nukleobaze koje se vide u nukleinskim kiselinama života. [43] Nukleozidni citozin ima poluživot izolirano 19 dana na 100 ° C (212 ° F) i 17 000 godina u ledenoj vodi, što neki tvrde da je premalo na geološkoj vremenskoj skali za akumulaciju. [44] Drugi su doveli u pitanje mogu li riboza i drugi kralježnični šećeri biti dovoljno stabilni da se nađu u izvornom genetskom materijalu [45], te su postavili pitanje da bi sve molekule riboze morale biti isti enantiomer, kao i svaki nukleotid pogrešna kiralnost djeluje kao prekidac lanca. [46]

    Pirimidinski ribonukleozidi i njihovi nukleotidi prebiotički su sintetizirani nizom reakcija koje zaobilaze slobodne šećere i sastavljaju se postupno, uključujući dušikove i kisikove kemijske tvari. U nizu publikacija John Sutherland i njegov tim na Kemijskoj školi Sveučilišta u Manchesteru pokazali su visoke prinose do citidinskih i uridinskih ribonukleotida izgrađenih od malih fragmenata 2- i 3 ugljika, poput glikolaldehida, gliceraldehida ili gliceraldehida-3 -fosfat, cijanamid i cijanoacetilen. Jedan od koraka u ovom slijedu dopušta izolaciju enantiopure riboze aminooksazolina ako je enantiomerni višak gliceraldehida 60% ili veći, od mogućeg interesa za biološku homokiralnost. [47] To se može promatrati kao korak probiotičkog pročišćavanja, gdje se spomenuti spoj spontano kristalizira iz smjese drugih pentoznih aminooksazolina.Aminooksazolini mogu reagirati s cijanoacetilenom na blagi i vrlo učinkovit način, kontroliran anorganskim fosfatom, dajući citidin ribonukleotide. Fotoanomerizacija s UV svjetlom omogućuje inverziju oko 1 'anomernog centra kako bi se dobila ispravna beta stereokemija. Jedan problem s ovom kemijom je selektivna fosforilacija alfa-citidina na položaju 2'. [48] ​​Međutim, 2009. godine pokazali su da isti jednostavni građevni blokovi omogućuju pristup, izradom nukleobaze kontrolirane fosfatom, izravno do 2 ', 3'-cikličkih pirimidinskih nukleotida, za koje je poznato da se mogu polimerizirati u RNA. [18] Organska kemičarka Donna Blackmond opisala je ovaj nalaz kao "snažan dokaz" u korist svijeta RNK. [49] Međutim, John Sutherland rekao je da, iako rad njegovog tima sugerira da su nukleinske kiseline imale ranu i središnju ulogu u nastanku života, nije nužno podržavao hipotezu o RNA svijetu u strogom smislu, koji je opisao kao "restriktivan , hipotetički raspored ". [50]

    Dokument grupe Sutherland iz 2009. također je istaknuo mogućnost foto-dezinfekcije pirimidin-2 ', 3'-cikličnih fosfata. [18] Potencijalna slabost ovih puteva je stvaranje enantioobogaćenog gliceraldehida ili njegovog derivata 3-fosfata (gliceraldehid preferira postojanje kao njegov keto tautomer dihidroksiaceton). [ potreban je citat ]

    8. kolovoza 2011. objavljeno je izvješće temeljeno na NASA -inim istraživanjima s meteoritima pronađenim na Zemlji u kojem se sugerira da su građevni blokovi RNA (adenin, gvanin i srodne organske molekule) možda nastali izvanzemaljski u svemiru. [51] [52] [53] Godine 2017., numerički model sugerira da je svijet RNA mogao nastati u toplim jezerima na ranoj Zemlji, te da su meteoriti bili vjerojatan i vjerojatan izvor građevnih blokova RNK (riboze i nukleinskih kiselina) ) u ova okruženja. [54] 29. kolovoza 2012. astronomi sa Sveučilišta u Kopenhagenu izvijestili su o otkrivanju određene molekule šećera, glikolaldehida, u udaljenom zvjezdanom sustavu. Molekula je pronađena oko protozvjezdane binarnosti IRAS 16293-2422, koji se nalazi 400 svjetlosnih godina od Zemlje. [55] [56] Budući da je za stvaranje RNA potreban glikolaldehid, ovo otkriće sugerira da se složene organske molekule mogu formirati u zvjezdanim sustavima prije formiranja planeta, te na kraju stići na mlade planete rano u njihovom nastanku. [57]

    Nukleotidi su temeljne molekule koje se serijski kombiniraju u RNA. Sastoje se od dušične baze pričvršćene na okosnicu šećer-fosfat. RNA se sastoji od dugih nizova specifičnih nukleotida raspoređenih tako da njihov slijed baza nosi informacije. Hipoteza o RNA svijetu smatra da su u primordijalnoj juhi (ili sendviču) postojali slobodno plutajući nukleotidi. Ti su nukleotidi redovito stvarali međusobne veze, koje su se često prekidale jer je promjena energije bila tako mala. Međutim, određene sekvence baznih parova imaju katalitička svojstva koja smanjuju energiju njihovog lanca koji se stvara, omogućujući im da ostanu zajedno dulje vrijeme. Kako je svaki lanac postajao sve dulji, brže je privlačio više odgovarajućih nukleotida, zbog čega se lanci sada formiraju brže nego što su se raspadali.

    Neki su te lance predložili kao prve, primitivne oblike života. U svijetu RNK, različiti skupovi niti RNK imali bi različite rezultate replikacije, što bi povećalo ili smanjilo njihovu učestalost u populaciji, tj. Prirodnu selekciju. Kako se najprikladniji skup molekula RNA povećavao, u populaciji bi se mogle akumulirati nova katalitička svojstva dodana mutacijom, što je pogodovalo njihovoj postojanosti i širenju. Identificiran je takav autokatalitički skup ribozima, sposoban za samopouzdanje za oko sat vremena. Proizveden je molekularnom konkurencijom (in vitro evolucija) smjesa kandidata enzima. [58]

    Konkurencija između RNA mogla je potaknuti nastanak suradnje između različitih lanaca RNA, otvarajući put stvaranju prve protoćelije. Na kraju su se lanci RNA razvili s katalitičkim svojstvima koja pomažu povezivanju aminokiselina (proces koji se naziva peptidno vezanje). Te bi aminokiseline tada mogle pomoći u sintezi RNA, dajući tim RNK lancima koji bi mogli poslužiti kao ribozimi selektivnu prednost. Sposobnost kataliziranja jednog koraka u sintezi proteina, aminoacilacija RNA, dokazana je u kratkom (pet nukleotidnog) segmenta RNK. [59]

    U ožujku 2015. znanstvenici NASA -e izvijestili su da su po prvi put složeni DNK i RNK organski spojevi života, uključujući uracil, citozin i timin, nastali u laboratoriju u uvjetima koji se nalaze samo u svemiru, koristeći početne kemikalije, poput pirimidin, koji se nalazi u meteoritima. Pirimidin je, poput policikličkih aromatskih ugljikovodika (PAH), mogao nastati u crvenim divovskim zvijezdama ili u međuzvjezdanim oblacima prašine i plina, tvrde znanstvenici. [60]

    2018. istraživači s Georgia Institute of Technology identificirali su tri molekularna kandidata za baze koje su mogle formirati najraniju verziju proto-RNA: barbiturnu kiselinu, melamin i 2,4,6-triaminopirimidin (TAP). Ove tri molekule su jednostavnije inačice četiri baze u trenutnoj RNA, koje su mogle biti prisutne u većim količinama i još uvijek mogu biti kompatibilne s njima, ali su možda evolucijom odbačene u zamjenu za optimalnije parove baza. [61] Konkretno, TAP može tvoriti nukleotide s velikim rasponom šećera. [62] I TAP i melaminska baza se spajaju s barbiturnom kiselinom. Sva tri spontano tvore nukleotide s ribozom. [63]

    Jedan od izazova koje postavlja svjetska hipoteza o RNA jest otkriti put kojim je sustav temeljen na RNA prešao u sustav temeljen na DNK. Geoffrey Diemer i Ken Stedman sa Sveučilišta Portland State u Oregonu možda su pronašli rješenje. Dok su provodili istraživanje virusa u vrućem kiselom jezeru u vulkanskom nacionalnom parku Lassen u Kaliforniji, otkrili su dokaze da je jednostavan DNK virus stekao gen od potpuno nepovezanog virusa na temelju RNK. Virolog Luis Villareal sa Sveučilišta California Irvine također sugerira da su virusi sposobni pretvoriti gen temeljen na RNA u DNK, a zatim ga ugraditi u složeniji genom temeljen na DNK, mogli biti uobičajeni u svijetu virusa tijekom prijelaza RNK u DNK Prije 4 milijarde godina. [64] [65] Ovaj nalaz podupire argument za prijenos informacija iz svijeta RNA u svijet DNK u nastajanju prije pojave posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka. Iz istraživanja je raznolikost ovog svijeta virusa još uvijek s nama.

    Dodatni dokazi koji podupiru koncept svijeta RNA rezultat su istraživanja viroida, prvih predstavnika nove domene "subviralnih patogena". [66] [67] Viroidi su uglavnom biljni patogeni, koji se sastoje od kratkih proteza (nekoliko stotina nukleobaza) visoko komplementarne, kružne, jednolančane i nekodirajuće RNK bez proteinske ovojnice. U usporedbi s drugim zaraznim biljnim patogenima, viroidi su iznimno mali, u rasponu od 246 do 467 nukleobaza. Za usporedbu, genom najmanjih poznatih virusa koji mogu izazvati infekciju dugačak je oko 2000 nukleobaza. [68]

    Godine 1989. Diener je predložio da su, na temelju svojih karakterističnih svojstava, viroidi vjerojatniji "živi relikvi" svijeta RNK nego što su to introni ili druge RNK koje se tada smatralo. [69] Ako je tako, viroidi su postigli potencijalni značaj izvan biljne patologije za evolucijsku biologiju, predstavljajući najvjerojatnije poznate makromolekule sposobne objasniti ključne međukorake u evoluciji života od nežive tvari (vidi: abiogeneza).

    Očigledno je Dienerova hipoteza mirovala do 2014. godine, kada su Flores i sur. objavio je pregledni rad u kojem su sažeti Dienerovi dokazi koji podupiru njegovu hipotezu. [70] Iste je godine znanstveni pisac iz New York Timesa objavio populariziranu verziju Dienerova prijedloga, u kojoj je, međutim, pogrešno pripisao Floresa i sur. s izvornom koncepcijom hipoteze. [71]

    Odgovarajuća svojstva viroida navedena 1989. su:

    1. male veličine, nametnute replikacijom sklonom pogreškama
    2. visok sadržaj gvanina i citozina, što povećava stabilnost i vjernost replikacije
    3. kružne strukture, koja osigurava potpunu replikaciju bez genomskih oznaka
    4. strukturna periodičnost, koja dopušta modularno sastavljanje u povećane gene
    5. nedostatak sposobnosti kodiranja proteina, u skladu sa staništem bez ribosoma i
    6. u nekim slučajevima, replikacija posredovana ribozimima - otiskom prsta svijeta RNA. [70]

    Postojanje, u postojećim stanicama, RNK s molekularnim svojstvima predviđenim za RNK svijeta RNA predstavlja dodatni argument u prilog hipotezi o RNA svijetu.

    Eigen et al. [72] i Woese [73] su predložili da su genomi ranih protoćelija sastavljeni od jednolančane RNK, te da pojedini geni odgovaraju odvojenim segmentima RNK, umjesto da budu povezani s kraja na kraj kao u današnjim genomima DNA. Haploidna protoćelija (jedna kopija svakog gena RNA) bila bi osjetljiva na oštećenja, jer bi jedna lezija u bilo kojem segmentu RNA bila potencijalno smrtonosna za protoćeliju (npr. Blokiranjem replikacije ili inhibiranjem funkcije bitnog gena).

    Ranjivost na oštećenja mogla bi se smanjiti održavanjem dvije ili više kopija svakog RNA segmenta u svakoj protoćeliji, tj. Održavanjem diploidije ili poliploidije. Višak genoma omogućio bi da se oštećeni segment RNA zamijeni dodatnom replikacijom njegovog homologa. Međutim, za tako jednostavan organizam udio raspoloživih resursa vezanih u genetskom materijalu bio bi veliki dio ukupnog proračuna resursa. Pod ograničenim resursnim uvjetima, stopa reprodukcije protoćelije vjerojatno bi bila obrnuto povezana s ploidnim brojem. Sposobnost protoćelije smanjila bi se troškovima viška. Posljedično, suočavanje s oštećenim genima RNA uz minimiziranje troškova redundancije vjerojatno bi bilo temeljni problem za rane protoćelije.

    Provedena je analiza isplativosti u kojoj su troškovi održavanja redundancije uravnoteženi s troškovima oštećenja genoma. [74] Ova je analiza dovela do zaključka da bi, pod širokim rasponom okolnosti, odabrana strategija bila da svaka protoćelija bude haploidna, ali da se povremeno stapa s drugom haploidnom protoćelijom kako bi nastala prolazna diploida. Zadržavanje haploidnog stanja povećava stopu rasta. Periodični spojevi dopuštaju međusobno ponovno aktiviranje inače smrtonosno oštećenih protoćelija. Ako je u prolaznom diploidu prisutna barem jedna kopija svakog gena RNA bez oštećenja, može se formirati održivo potomstvo. Za dvije, umjesto jedne, održive stanice kćeri koje će se proizvesti potrebna je dodatna replikacija intaktnog gena RNA homolognog s bilo kojim genom RNA koji je bio oštećen prije podjele spojene protoćelije. Ciklus haploidne reprodukcije, s povremenom fuzijom u prolazno diploidno stanje, nakon čega slijedi cijepanje u haploidno stanje, može se smatrati spolnim ciklusom u svom najprimitivnijem obliku. [74] [75] U nedostatku ovog spolnog ciklusa, haploidne protoćelije s oštećenjem esencijalnog gena RNA jednostavno bi uginule.

    Ovaj model za rani spolni ciklus je hipotetičan, ali je vrlo sličan poznatom spolnom ponašanju segmentiranih RNA virusa, koji su među najjednostavnijim poznatim organizmima. Virus gripe, čiji se genom sastoji od 8 fizički odvojenih jednolančanih segmenata RNA, [76] primjer je ove vrste virusa. Kod segmentiranih RNA virusa do "parenja" može doći kada je stanica domaćin zaražena najmanje dvije čestice virusa. Ako svaki od ovih virusa sadrži segment RNA sa smrtonosnim oštećenjem, višestruka infekcija može dovesti do reaktivacije pod uvjetom da je u zaraženoj stanici prisutna najmanje jedna neoštećena kopija svakog virusa. Taj je fenomen poznat kao "višestruka reaktivacija". Prijavljeno je da se višestruka reaktivacija javlja u infekcijama virusom influence nakon indukcije oštećenja RNA UV zračenjem [77] i ionizirajućim zračenjem. [78]

    Patrick Forterre radio je na novoj hipotezi pod nazivom "tri virusa, tri domene": [79] da su virusi bili ključni u prijelazu iz RNK u DNK i evoluciji bakterija, arheja i eukariota. Smatra da su posljednji univerzalni zajednički pretci [79] bili RNA-bazirani i evoluirani RNA virusi. Neki od virusa evoluirali su u DNA viruse kako bi zaštitili svoje gene od napada. Procesom virusne infekcije u domaćina razvile su se tri domene života. [79] [80]

    Još jedan zanimljiv prijedlog je ideja da je sinteza RNK mogla biti potaknuta temperaturnim gradijentima, u procesu termosinteze. [81] Pokazano je da pojedinačni nukleotidi kataliziraju organske reakcije. [82]

    Steven Benner je tvrdio da su kemijski uvjeti na planetu Mars, poput prisutnosti bora, molibdena i kisika, možda bili bolji za početnu proizvodnju molekula RNA od onih na Zemlji. Ako je tako, molekule prikladne za život, podrijetlom s Marsa, kasnije su možda migrirale na Zemlju mehanizmima panspermije ili sličnim procesom. [83] [84]

    Hipotetično postojanje svijeta RNK ne isključuje "svijet prije RNK", u kojem se metabolički sustav temeljen na različitoj nukleinskoj kiselini predlaže za prethodnu datiranje RNK. Kandidat nukleinska kiselina je peptidna nukleinska kiselina (PNA), koja koristi jednostavne peptidne veze za povezivanje nukleobaza. [85] PNA je stabilnija od RNA, ali njezinu sposobnost generiranja u prebiološkim uvjetima tek treba eksperimentalno dokazati.

    Nukleinska kiselina threose (TNA) također je predložena kao polazište, kao i glikol nukleinska kiselina (GNA), i poput PNA, također nemaju eksperimentalne dokaze za svoju abiogenezu.

    Alternativna - ili komplementarna - teorija podrijetla RNA predložena je u hipotezi svijeta PAH, u kojoj policiklični aromatski ugljikovodici (PAH) posreduju u sintezi molekula RNA. [86] PAH -ovi su najčešći i najbrojniji od poznatih poliatomskih molekula u vidljivom svemiru te su vjerojatno sastavni dio primordijalnog mora. [87] PAH i fulereni (također upleteni u podrijetlo života) [88] otkriveni su u maglinama. [89]

    Svjetska teorija željeza i sumpora sugerira da su se jednostavni metabolički procesi razvili prije genetskih materijala, a ti su ciklusi proizvodnje energije katalizirali proizvodnju gena.

    Neke poteškoće u proizvodnji prekursora na zemlji zaobilaze druga alternativna ili komplementarna teorija o njihovom podrijetlu, panspermija. Raspravlja se o mogućnosti da je najraniji život na ovom planetu ovdje donet s nekog drugog mjesta u galaksiji, vjerojatno na meteoritima sličnim meteoritu Murchison. [90] Molekule šećera, uključujući ribozu, pronađene su u meteoritima. [91] [92] Panspermija ne poništava koncept svijeta RNA, ali tvrdi da ovaj svijet ili njegovi prethodnici nisu nastali na Zemlji, već na drugom, vjerojatno starijem planetu.

    Postoje hipoteze koje su u izravnom sukobu s hipotezom svijeta RNA [ potreban je citat ]. Relativna kemijska složenost nukleotida i mala vjerojatnost da će se spontano pojaviti, zajedno s ograničenim brojem mogućih kombinacija među četiri osnovna oblika, kao i potreba za RNK polimerima određene duljine prije nego što se uoči enzimska aktivnost, naveli su neke da odbace Hipoteza svijeta RNA ide u prilog hipotezi o metabolizmu, gdje je kemija koja je u osnovi stanične funkcije nastala, zajedno sa sposobnošću replikacije i olakšavanja tog metabolizma.

    Koevolucija RNA-peptida Uredi

    Drugi prijedlog je da sustav s dvije molekule koji danas vidimo, gdje je za sintezu proteina potrebna molekula na bazi nukleotida, a molekula na bazi peptida (proteina) za stvaranje polimera nukleinske kiseline, predstavlja izvorni oblik života. [93] Ova teorija naziva se koevolucija RNA-peptida, [94] ili svijet Peptid-RNA, i nudi moguće objašnjenje za brzu evoluciju visokokvalitetne replikacije u RNA (budući da su proteini katalizatori), s nedostatkom pretpostaviti podudarno stvaranje dvije složene molekule, enzima (iz peptida) i RNK (iz nukleotida). U ovom scenariju Peptide-RNA World, RNA bi sadržavala upute za život, dok bi peptidi (jednostavni proteinski enzimi) ubrzali ključne kemijske reakcije za provedbu tih uputa. [95] Studija ostavlja otvorenim pitanje kako su se točno ti primitivni sustavi uspjeli replicirati-nešto što ni hipoteza RNA svijeta ni teorija Peptida-RNA svijeta još ne mogu objasniti, osim ako su polimeraze (enzimi koji brzo sastavljaju molekulu RNA) igrali uloga. [95]

    Istraživački projekt koji je u ožujku 2015. dovršila grupa Sutherland otkrio je da bi mreža reakcija koje započinju vodikovim cijanidom i sumporovodikom, u strujama vode ozračene UV svjetlom, mogla proizvesti kemijske komponente proteina i lipida, uz one iz RNK. [96] [97] Istraživači su koristili izraz "cijanosulfid" za opis ove mreže reakcija. [96] U studenom 2017. godine tim sa Scripps Research Instituta identificirao je reakcije koje uključuju spoj diamidofosfat koji je mogao povezati kemijske komponente u kratke peptidne i lipidne lance, kao i kratke lance nukleotida slične RNA. [98] [99]

    Hipoteza svijeta RNA, ako je točna, ima važne implikacije za definiciju života. Većinu vremena koja su uslijedila nakon Franklin, Watson i Crickova razjašnjenja strukture DNK 1953. godine, život je u velikoj mjeri bio definiran u smislu DNK i proteina: DNK i proteini činili su se dominantnim makromolekulima u živoj stanici, a RNA je samo pomagala u stvaranju proteina iz DNK nacrt.

    Hipoteza o RNA svijetu stavlja RNK u središte kada je život nastao. Hipoteza o RNA svijetu potvrđena je opažanjima da su ribosomi ribozimi: [100] [101] katalitičko mjesto sastavljeno je od RNA, a proteini nemaju veliku strukturnu ulogu i od periferne su funkcionalne važnosti. To je potvrđeno dešifriranjem trodimenzionalne strukture ribosoma 2001. godine. Konkretno, sada je poznato da stvaranje peptidne veze, reakcija koja povezuje aminokiseline u proteine, sada katalizira adeninski ostatak u rRNA.

    Poznato je da RNA igraju ulogu u drugim staničnim katalitičkim procesima, posebno u usmjeravanju enzima na specifične RNK sekvence. U eukariota se obrada pre-mRNA i uređivanje RNA odvija na mjestima određenim uparivanjem baze između ciljnih RNA i RNA sastavnih dijelova malih nuklearnih ribonukleoproteina (snRNP). Takvo ciljanje enzima također je odgovorno za regulaciju smanjenja gena putem RNA interferencije (RNAi), gdje vodeća RNA povezana s enzimom cilja specifičnu mRNA za selektivno uništavanje. Slično, kod eukariota održavanje telomera uključuje kopiranje RNA šablona koji je sastavni dio enzima telomeraza ribonukleoproteina.Druga stanična organela, svod, sadrži ribonukleoproteinsku komponentu, iako je potrebno razjasniti funkciju ove organele.


    Tko je Boriska Kipriyanovich?

    Rođen 1996., Boris Kipriyanovich, koji nosi ime Boriska što znači "mali Boris", smatra se dječjim genijem.

    Njegova majka je liječnica i kaže da je znala da je poseban čim je podignuo glavu bez ikakve podrške samo dva tjedna nakon rođenja.

    Tvrdi da je počeo govoriti nekoliko mjeseci kasnije i da je s godinu i pol dana mogao čitati, crtati i slikati.

    Dok je Boriska sa samo dvije godine išao u vrtić, njegovi učitelji nisu mogli a da ne primijete njegove nevjerojatne sposobnosti pisanja i jezika, zajedno s zapanjujućim vještinama pamćenja.

    Dječak je više puta tvrdio da je prethodno bio marsovski pilot koji je putovao na Zemlju.

    Boriskina majka i otac tvrde da sina nisu učili o svemiru kao dijete, ali kažu da bi često sjedio i pričao o Marsu, planetarnim sustavima i vanzemaljskim civilizacijama.

    Kažu da mu je fascinacija svemirom uskoro postala broj jedan - a nije prošlo mnogo prije nego što je počeo tvrditi da je rođen na Marsu.

    Istraživači su ga opisali kao izuzetno sramežljivog mladića s natprosječnom inteligencijom.

    Njegovo izvanredno znanje o planetarnim sustavima zbunilo je stručnjake širom svijeta, uključujući i znanstvenike.


    Tajna kako je započeo život na Zemlji

    Danas je život osvojio svaki kvadratni centimetar Zemlje, ali kada se planet formirao to je bila mrtva stijena. Kako je život započeo?

    Ova je priča dio BBC -jeve liste "Best of 2016", naših najvećih hitova godine. Prelistajte cijeli popis.

    Kako je započeo život? Teško da može postojati veće pitanje. Veći dio ljudske povijesti gotovo su svi vjerovali u neku verziju "bogovi su to učinili". Bilo kakvo drugo objašnjenje bilo je nezamislivo.

    To više nije istina. Tijekom prošlog stoljeća nekoliko je znanstvenika pokušalo dokučiti kako je mogao nastati prvi život. Čak su pokušali ponovno stvoriti ovaj trenutak iz Postanka u svojim laboratorijima: stvoriti potpuno novi život od nule.

    Do sada to nitko nije uspio, ali daleko smo dogurali. Danas su mnogi znanstvenici koji proučavaju podrijetlo života uvjereni da su na dobrom putu i imaju eksperimente da potvrde svoje samopouzdanje.

    Ovo je priča o našoj potrazi za otkrivanjem našeg konačnog podrijetla. To je priča o opsesiji, borbi i briljantnoj kreativnosti, koja obuhvaća neka od najvećih otkrića suvremene znanosti. Pokušaj razumijevanja životnih početaka poslao je muškarce i žene u najudaljenije krajeve našeg planeta. Neki su od uključenih znanstvenika okaljani kao čudovišta, dok su drugi morali raditi svoj posao pod petama brutalnih totalitarnih vlada.

    Ovo je priča o rođenju života na Zemlji.

    Život je star. Dinosauri su možda najpoznatija izumrla stvorenja, a započeli su prije 250 milijuna godina. Ali život datira mnogo dalje.

    Najstariji poznati fosili stari su oko 3,5 milijardi godina, 14 puta stariji od najstarijih dinosaura. No, zapisi o fosilima mogu se protegnuti još dalje. Na primjer, u kolovozu 2016. istraživači su otkrili, čini se, fosilizirane mikrobe stare 3,7 milijardi godina.

    Sama Zemlja nije mnogo starija, nastala je prije 4,5 milijardi godina.

    Ako pretpostavimo da se život formirao na Zemlji & ndash što se čini razumnim, s obzirom na to da ga još nigdje nismo našli & ndash, onda je to moralo biti učinjeno u milijardama godina između nastanka Zemlje i očuvanja najstarijih poznatih fosila.

    Osim što se sužavalo kada je život počeo, možemo obrazovano pretpostaviti što je to bio.

    Biolozi od 19. stoljeća znaju da su sva živa bića napravljena od "stanica": sićušnih vrećica žive tvari koje dolaze u različitim oblicima i veličinama. Stanice su prvi put otkrivene u 17. stoljeću, kada su izmišljeni prvi moderni mikroskopi, ali bilo je potrebno više od stoljeća da netko shvati da su oni osnova cijelog života.

    Koristeći samo materijale i uvjete pronađene na Zemlji prije više od 3,5 milijardi godina, moramo napraviti ćeliju

    Možda ne mislite da izgledate poput soma ili a Tyrannosaurus Rex, ali će mikroskop otkriti da ste svi napravljeni od prilično sličnih vrsta stanica. Tako su i biljke i gljive.

    No, daleko najbrojniji oblici života su mikroorganizmi, od kojih se svaki sastoji od samo jedne stanice. Bakterije su najpoznatija skupina, a nalaze se posvuda na Zemlji.

    U travnju 2016. znanstvenici su predstavili ažuriranu verziju "stabla života": svojevrsnog obiteljskog stabla za svaku živu vrstu. Gotovo sve grane su bakterije. Štoviše, oblik stabla sugerira da je bakterija bila zajednički predak cijelog života. Drugim riječima, svako živo biće, uključujući vas i ndaša, u konačnici potječe od bakterije.

    To znači da možemo preciznije definirati problem nastanka života. Koristeći samo materijale i uvjete pronađene na Zemlji prije više od 3,5 milijardi godina, moramo napraviti ćeliju.

    Poglavlje 1. Prvi pokusi

    Tijekom većeg dijela povijesti nije se zaista smatralo potrebnim pitati kako je život započeo, jer se odgovor činio očitim.

    Prije 1800 -ih većina je ljudi vjerovala u "vitalizam". Ovo je intuitivna ideja da su živa bića obdarena posebnim, čarobnim svojstvom koje ih razlikuje od neživih predmeta.

    Kemikalije života mogu se napraviti od jednostavnijih kemikalija koje nemaju veze sa životom

    Vitalizam je često bio vezan uz njegovana vjerska uvjerenja. Biblija kaže da je Bog upotrijebio "dah života" za oživljavanje prvih ljudi, a besmrtna duša je oblik vitalizma.

    Postoji samo jedan problem. Vitalizam je potpuno pogrešan.

    Do početka 1800 -ih, znanstvenici su otkrili nekoliko tvari za koje se činilo da su jedinstvene za život. Jedna od takvih kemikalija bila je urea, koja se nalazi u urinu, a izolirana je 1799. godine.

    To je još uvijek, samo, bilo kompatibilno s vitalizmom. Činilo se da samo živa bića mogu proizvesti te kemikalije, pa su možda bile ispunjene životnom energijom i to ih je činilo posebnim.

    No 1828. godine njemački kemičar Friedrich W & oumlhler pronašao je način za izradu uree od uobičajene kemikalije zvane amonijev cijanat, koja nije imala očitu vezu sa živim bićima. Drugi su krenuli njegovim stopama i uskoro je postalo jasno da se sve kemikalije života mogu napraviti od jednostavnijih kemikalija koje nemaju veze sa životom.

    Ovo je bio kraj vitalizma kao znanstvenog koncepta. No ljudima je bilo jako teško odustati od te ideje. Činilo se da je mnogima reklo da nema ništa "posebno" u kemikalijama života koje lišavaju život njegove magije, svodeći nas na obične strojeve. Naravno, to je također bilo u suprotnosti s Biblijom.

    Tajna životnog podrijetla desetljećima se ignorirala

    Čak su se i znanstvenici borili da odbace vitalizam. Još 1913. godine engleski biokemičar Benjamin Moore žarko je zastupao teoriju "biotičke energije", koja je u biti bila vitalizam pod drugim imenom. Ideja je imala snažan emocionalni utjecaj.

    Danas se ideja drži na neočekivanim mjestima. Na primjer, postoji mnogo znanstveno-fantastičnih priča u kojima se "životna energija" osobe može pojačati ili iscrpiti. Zamislite "regeneracijsku energiju" koju su koristili Gospodari vremena u Liječnik koji je, koji se čak može nadopuniti ako je pri kraju. Ovo izgleda futuristički, ali to je duboko staromodna ideja.

    Ipak, nakon 1828. godine znanstvenici su imali legitimne razloge tražiti objašnjenje bez božanstava o tome kako je nastao prvi život. Ali nisu. Čini se da je to očiti predmet za istraživanje, ali zapravo se otajstvo životnog podrijetla desetljećima ignoriralo. Možda su svi još uvijek bili previše emocionalno vezani za vitalizam da bi napravili sljedeći korak.

    Umjesto toga, veliki biološki proboj 19. stoljeća bila je evolucijska teorija, koju su razvili Charles Darwin i drugi.

    Darwin je znao da je to duboko pitanje

    Darwinova teorija, izložena u O podrijetlu vrsta 1859., objasnio kako je velika raznolikost života mogla nastati od jednog zajedničkog pretka. Umjesto da je svaku od različitih vrsta Bog stvorio pojedinačno, sve su potjecale iz iskonskog organizma koji je živio prije milijune godina: posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka.

    Ta se ideja pokazala iznimno kontroverznom, opet zato što je bila u suprotnosti s Biblijom. Darwin i njegove ideje došli su pod žestoki napad, osobito ogorčenih kršćana.

    Teorija evolucije nije ništa govorila o tome kako je nastao taj prvi organizam.

    Darwin je znao da je to duboko pitanje, ali & ndash je možda bio oprezan započeti još jednu borbu s Crkvom & čini se da je samo raspravljao o tom pitanju u pismu napisanom 1871. Njegov uzbudljiv jezik otkriva da je znao duboku važnost pitanja :

    Prva hipoteza o podrijetlu života izmišljena je u divljački totalitarnoj zemlji

    "Ali kad bismo (i koliko oh veliki, mogli) zamisliti u nekom toplom jezercu sa svim vrstama amonijaka i fosfornih soli, prisutnom svjetlošću, toplinom, električnom energijom i ampc -om, da je kemijski formiran proteinski spoj, spreman proći još složenije promjene. "

    Drugim riječima, što ako je nekad postojalo malo vodeno tijelo, ispunjeno jednostavnim organskim spojevima i okupano sunčevom svjetlošću. Neki od tih spojeva mogli bi se spojiti u tvar sličnu životu, poput proteina, koji bi se zatim mogao početi razvijati i postajati složeniji.

    To je bila skica ideja. Ali to bi postalo temelj prve hipoteze o tome kako je život započeo.

    Ta je ideja nastala s neočekivanog mjesta. Možda mislite da bi se ovaj odvažni komad slobodnog razmišljanja razvio u demokratskoj zemlji s tradicijom slobode govora: možda u Sjedinjenim Državama. No, zapravo je prva hipoteza o podrijetlu života izmišljena u divljoj totalitarnoj zemlji, gdje je iskorijenjeno slobodno mišljenje: SSSR.

    U Staljinovoj Rusiji sve je bilo pod kontrolom države. To je uključivalo ideje ljudi, čak i o temama kao što je biologija i koje izgledaju nevezano za komunističku politiku.

    Oparin je zamislio kakva je Zemlja bila tek stvorena

    Najpoznatije je što je Staljin učinkovito zabranio znanstvenicima proučavanje konvencionalne genetike. Umjesto toga nametnuo je ideje poljoprivrednog radnika po imenu Trofim Lysenko, za koje je mislio da su više u skladu s komunističkom ideologijom. Znanstvenici koji se bave genetikom bili su prisiljeni javno podržati Lysenkove ideje ili riskirati da završe u radnom logoru.

    U tom represivnom okruženju Aleksandar Oparin proveo je svoje istraživanje biokemije. Mogao je nastaviti raditi jer je bio lojalan komunist: podržavao je Lysenkove ideje, pa je čak i dobio Lenjinov orden, najviše odlikovanje koje je moglo biti dodijeljeno nekome tko živi u SSSR -u.

    Oparin je 1924. objavio svoju knjigu Podrijetlo života. U njemu je izložio viziju rađanja života koja je bila zapanjujuće slična Darwinovom toplom jezercu.

    Oparin je zamislio kakva je Zemlja bila tek stvorena. Površina je bila užasno vruća, dok su stijene iz svemira padale na nju i udarale. Bio je to nered polutaljenih stijena, koji je sadržavao ogroman raspon kemikalija, uključujući mnoge na bazi ugljika.

    Ako promatrate koacervate pod mikroskopom, oni se nervozno ponašaju poput živih stanica

    Na kraju se Zemlja dovoljno ohladila da se vodena para kondenzira u tekuću vodu i pala je prva kiša. Ubrzo je Zemlja imala oceane koji su bili vrući i bogati kemikalijama na bazi ugljika. Sada bi se mogle dogoditi dvije stvari.

    Prvo, različite kemikalije mogle bi međusobno reagirati i stvoriti mnogo novih spojeva, od kojih bi neki bili složeniji. Oparin je pretpostavio da su sve molekule u središtu života, poput šećera i aminokiselina, mogle nastati u Zemljinim vodama.

    Drugo, neke kemikalije počele su stvarati mikroskopske strukture. Mnoge organske kemikalije se ne otapaju u vodi: na primjer, ulje stvara sloj na vrhu vode. No, kada neke od tih kemikalija dođu u vodu, tvore sferne kugle zvane "koacervati", koje mogu biti promjera do 0,01 cm (0,004 inča).

    Ako promatrate koacervate pod mikroskopom, oni se nervozno ponašaju poput živih stanica. Oni rastu i mijenjaju oblik, a ponekad se dijele na dva dijela. Također mogu unositi kemikalije iz okolne vode, pa se kemikalije slične životu mogu koncentrirati u njima. Oparin je predložio da su koacervati preci modernih stanica.

    Ideja da su živi organizmi nastali čisto kemijskim putem, bez boga ili čak "životne sile", bila je radikalna

    Pet godina kasnije, 1929., engleski biolog J. B. S. Haldane neovisno je predložio neke vrlo slične ideje u kratkom članku objavljenom u Rationalist Annual.

    Haldane je već dao ogroman doprinos evolucijskoj teoriji, pomažući u integraciji Darwinovih ideja s nastajućom genetičkom znanošću.

    Bio je i veći lik od života. Jednom je prilikom pretrpio perforiranu bubnu opnu zahvaljujući nekim pokusima s dekompresijskim komorama, ali je kasnije napisao da: "bubanj općenito zacjeljuje i ako u njemu ostane rupa, iako je pomalo gluh, može se ispuhati duhanski dim iz dotično uho, što je društveno postignuće. "

    Baš kao i Oparin, Haldane je opisao kako se organske kemikalije mogu nakupiti u vodi, "[dok] primitivni oceani nisu postigli konzistenciju vruće razrijeđene juhe". To je postavilo pozornicu za formiranje "prvih živih ili poluživih bića", te da se svako od njih zatvori u "masni film".

    Pokazalo se da su to od svih biologa na svijetu predložili Oparin i Haldane. Ideja da su živi organizmi nastali čisto kemijskim putem, bez boga ili čak "životne sile", bila je radikalna. Poput Darwinove teorije evolucije prije nje, letela je nasuprot kršćanstvu.

    Postojao je jedan problem. Nije bilo eksperimentalnih dokaza koji bi to potvrdili

    To je SSSR -u sasvim odgovaralo. Sovjetski je režim bio službeno ateistički, a njegovi su vođe bili željni podržati materijalistička objašnjenja za duboke pojave poput života. Haldane je također bio ateist i predani komunist.

    "U to vrijeme prihvaćanje ili neprihvaćanje ove ideje u velikoj je mjeri ovisilo o osobnostima: jesu li bile vjerske ili su podržavale lijeve ili komunističke ideje", kaže stručnjak za porijeklo života Armen Mulkidjanian sa Sveučilišta Osnabr & uumlck u Njemačkoj. "U Sovjetskom Savezu su sretno prihvaćeni jer im nije trebao Bog. U zapadnom svijetu, ako tražite ljude koji su razmišljali u ovom smjeru, svi su oni bili ljevičari, komunisti i tako dalje."

    Ideja da se život formirao u iskonskoj juhi od organskih kemikalija postala je poznata kao Oparin-Haldane hipoteza. Bilo je uredno i uvjerljivo, ali postojao je jedan problem. Nije bilo eksperimentalnih dokaza koji bi to potvrdili. Ovo neće stići gotovo četvrt stoljeća.

    Kad se Harold Urey zainteresirao za podrijetlo života, već je osvojio Nobelovu nagradu za kemiju 1934. godine i pomogao u izgradnji atomske bombe. Tijekom Drugog svjetskog rata Urey je radio na projektu Manhattan, prikupljajući nestabilan uran-235 potreban za jezgru bombe. Nakon rata borio se za držanje nuklearne tehnologije pod civilnom kontrolom.

    Miller je 1952. započeo najpoznatiji eksperiment o podrijetlu života koji je ikada pokušao

    Također se zainteresirao za kemiju svemira, posebno za ono što se dogodilo kada se Sunčev sustav tek formirao. Jednog je dana održao predavanje i istaknuo kako vjerojatno nije bilo kisika u Zemljinoj atmosferi kad se tek formirala. To bi ponudilo idealne uvjete za stvaranje prvobitne juhe Oparina i Haldanea: krhke kemikalije bile bi uništene dodirom s kisikom.

    U publici je bio doktorand Stanley Miller, koji se kasnije obratio Ureyju s prijedlogom: bi li mogli testirati ovu ideju? Urey je bio skeptičan, ali Miller ga je nagovorio na to.

    Tako je 1952. Miller započeo najpoznatiji eksperiment o podrijetlu života koji je ikada pokušao.

    Postavljanje je bilo jednostavno. Miller je povezao niz staklenih tikvica i pustio u optjecaj četiri kemikalije za koje je sumnjao da su prisutne na ranoj Zemlji: kipuću vodu, plin vodik, amonijak i metan. Izložio je plinove ponovljenim električnim udarima, kako bi simulirao udar groma koji bi bio tako uobičajena pojava na Zemlji davno.

    Možete izaći iz jednostavne atmosfere i proizvesti mnogo bioloških molekula

    Miller je otkrio da je "voda u tikvici postala primjetno ružičasta nakon prvog dana, a do kraja tjedna otopina je bila duboko crvena i zamućena". Očito je nastala mješavina kemikalija.

    Kad je Miller analizirao smjesu, otkrio je da sadrži dvije aminokiseline: glicin i alanin. Aminokiseline se često opisuju kao gradivni elementi života. Koriste se za stvaranje proteina koji kontroliraju većinu biokemijskih procesa u našim tijelima. Miller je od nule napravio dvije najvažnije životne komponente.

    Rezultati su objavljeni u uglednom časopisu Znanost 1953. Urey je, u nesebičnom činu neobičnom među višim znanstvenicima, skinuo njegovo ime s papira, dajući Milleru isključivu zaslugu. Unatoč tome, studija je često poznata kao "eksperiment Miller-Urey".

    "Snaga Miller-Ureyja je pokazati da možete izaći iz jednostavne atmosfere i proizvesti mnogo bioloških molekula", kaže John Sutherland iz Laboratorija za molekularnu biologiju u Cambridgeu u Velikoj Britaniji.

    Život je bio kompliciraniji nego što je itko mislio

    Pokazalo se da su detalji pogrešni jer su kasnije studije pokazale da je atmosfera u ranoj Zemlji imala drugačiju mješavinu plinova. Ali to je skoro pa bit.

    "To je bilo iznimno ikonično, potaknulo je maštu javnosti i nastavlja se opsežno citirati", kaže Sutherland.

    Nakon Millerova eksperimenta, drugi su znanstvenici počeli pronalaziti načine za stvaranje jednostavnih bioloških molekula od nule. Činilo se da je rješenje misterija podrijetla života blizu.

    No, tada je postalo jasno da je život složeniji nego što je itko mislio. Pokazalo se da žive stanice nisu samo vrećice kemikalija: to su bili zamršeni mali strojevi. Odjednom je stvaranje jedne od nule počelo izgledati kao mnogo veći izazov nego što su znanstvenici očekivali.

    Poglavlje 2. Velika polarizacija

    Do početka 1950-ih, znanstvenici su se odmaknuli od dugogodišnje pretpostavke da je život dar bogova. Umjesto toga, počeli su istraživati ​​mogućnost da se život formirao spontano i prirodno na ranoj Zemlji & ndash, a zahvaljujući ikoničnom eksperimentu Stanleyja Millera, čak su imali i određenu praktičnu podršku za tu ideju.

    Dok je Miller pokušavao stvoriti život od nule, drugi su znanstvenici otkrivali od čega su napravljeni geni.

    Do tada su bile poznate mnoge biološke molekule. To uključuje šećere, masti, proteine ​​i nukleinske kiseline poput "deoksiribonukleinske kiseline" ili skraćeno DNK.

    Njihovo je djelo bilo jedno od najvećih znanstvenih otkrića 20. stoljeća

    Danas uzimamo zdravo za gotovo da DNK nosi naše gene, no to je biolozima iz 1950 -ih zapravo predstavljalo šok. Proteini su složeniji, pa su znanstvenici mislili da su to geni.

    Tu su ideju 1952. opovrgli Alfred Hershey i Martha Chase s Carnegie Instituta u Washingtonu. Proučavali su jednostavne viruse koji sadrže samo DNK i bjelančevine te koji moraju razmnožavati bakterije. Otkrili su da je virusna DNK ušla u bakteriju: proteini su ostali vani. Jasno je da je DNK bio genetski materijal.

    Nalazi Hersheyja i Chasea pokrenuli su bjesomučnu utrku u otkrivanju strukture DNK, a time i kako je ona funkcionirala. Sljedeće godine problem su riješili Francis Crick i James Watson sa Sveučilišta Cambridge, UK & ndash, uz puno nepriznate pomoći svoje kolegice Rosalind Franklin.

    Njihovo je djelo bilo jedno od najvećih znanstvenih otkrića 20. stoljeća. Također je preoblikovala potragu za podrijetlom života, otkrivajući nevjerojatnu zamršenost koja je skrivena unutar živih stanica.

    Crick i Watson shvatili su da je DNK dvostruka spirala, poput ljestava koje su uvijene u spiralu. Svaki od dva "pola" ljestvice izgrađen je od molekula zvanih nukleotidi.

    Vaši geni na kraju potječu od bakterije predaka

    Ova struktura objašnjava kako stanice kopiraju svoju DNK. Drugim riječima, otkrilo je kako roditelji kopiraju svoje gene i prenose ih na svoju djecu.

    Ključna je točka da se dvostruka spirala može "otpakirati". Time se otkriva genetski kod & ndash koji se sastoji od nizova genetskih baza A, T, C i G & ndash koji su normalno zaključani unutar DNK ljestvi & rsquos "prečki". Svaki se niz zatim koristi kao predložak za ponovno stvaranje kopije drugog.

    Koristeći ovaj mehanizam, geni su se prenosili s roditelja na dijete od početka života. Vaši geni u konačnici potječu od bakterije predaka & ndash i na svakom koraku su kopirani pomoću mehanizma koji su otkrili Crick i Watson.

    Istražite strukturu DNK u ovom videu:

    Crick i Watson iznijeli su svoja otkrića u članku iz 1953. godine Priroda. Tijekom sljedećih nekoliko godina, biokemičari su se utrkivali kako bi točno shvatili koje podatke nosi DNA i kako se te informacije koriste u živim stanicama. Najdublje tajne života otkrivene su po prvi put.

    Odjednom su Oparin i Haldaneove ideje izgledale naivno jednostavne

    Pokazalo se da DNK ima samo jedan posao. Vaša DNK govori vašim stanicama kako stvarati proteine: molekule koje obavljaju niz bitnih zadataka. Bez proteina ne biste mogli probaviti hranu, srce bi vam stalo i ne biste mogli disati.

    No, postupak korištenja DNK za stvaranje proteina pokazao se zapanjujuće zamršenim. To je bio veliki problem za svakoga tko pokušava objasniti podrijetlo života, jer je teško zamisliti kako je moglo započeti nešto tako složeno.

    Svaki protein je u biti dug lanac aminokiselina, nanizanih zajedno po određenom redoslijedu. Slijed aminokiselina određuje trodimenzionalni oblik proteina, a time i ono što on čini.

    Ta je informacija kodirana u slijedu baza DNK. Dakle, kada stanica treba napraviti određeni protein, ona čita relevantan gen u DNA kako bi dobila slijed aminokiselina.

    Pokazalo se da DNK ima samo jedan posao

    Ali postoji obrat. DNK je dragocjen pa ga stanice radije drže na sigurnom. Iz tog razloga, oni kopiraju informacije iz DNA na kratke molekule druge tvari koja se naziva RNA (ribonukleinska kiselina). Ako je DNK knjižnična knjiga, RNK je komadić papira s ključastim odlomkom. RNA je slična DNK, samo što ima samo jedan lanac.

    Konačno, proces pretvaranja informacija u tom lancu RNA u protein odvija se u enormno složenoj molekuli zvanoj "ribosom".

    Taj se proces odvija u svakoj živoj stanici, čak i u najjednostavnijim bakterijama. Bitan je za život kao i jelo i disanje. Svako objašnjenje podrijetla života mora pokazati kako je nastalo i počelo djelovati ovo složeno trojedinstveno DNK, RNK i protein ribosoma.

    Odjednom su Oparin i Haldaneove ideje izgledale naivno jednostavne, dok je Millerov eksperiment, koji je proizveo samo nekoliko aminokiselina koje se koriste za izgradnju proteina, izgledao amaterski. Daleko od toga da nam je oduzeo najveći dio puta do stvaranja života, njegova temeljna studija očito je bila samo prvi korak na dugom putu.

    Ideja da je život započeo s RNK pokazala bi se iznimno utjecajnom

    "DNA stvara RNA stvara proteine, sve u ovoj vrećici kemikalija inkapsuliranih lipidima", kaže John Sutherland. "Gledate to i jednostavno je" wow, to je previše komplicirano ". Kako ćemo pronaći organsku kemiju koja će sve to učiniti u jednom potezu?"

    Prva osoba koja se zaista uhvatila u koštac s ovim čelnim slučajem bio je britanski kemičar po imenu Leslie Orgel. On je bio jedan od prvih koji je vidio Crickov i Watsonov model DNK, a kasnije će pomoći NASI -i u njihovom programu za vikinge, koji je poslao robote na Zemlju.

    Orgel je nastojao pojednostaviti problem. Pišući 1968., a podržao ga je Crick, sugerirao je da prvi život nije imao proteine ​​ili DNK. Umjesto toga, napravljen je gotovo u potpunosti od RNK. Da bi ovo funkcioniralo, te primordijalne molekule RNA morale su biti osobito svestrane. Kao prvo, morali su biti u stanju izgraditi svoje kopije, vjerojatno koristeći isti mehanizam za uparivanje baza kao i DNK.

    Ideja da je život započeo s RNK pokazala bi se iznimno utjecajnom. No, to je također pokrenulo znanstveni rat koji je trajao do danas.

    Sugerirajući da je život započeo s RNK i s nečim drugim, Orgel je predlagao da se jedan ključni aspekt života - njegova sposobnost da se sam razmnožava - pojavi prije svih ostalih. U određenom smislu, on nije samo sugerirao kako je život prvi put sastavljen: govorio je nešto o tome što život jest.

    Znanstvenici koji proučavaju podrijetlo života podijelili su se u logore

    Mnogi bi se biolozi složili s Orgelovom idejom "prvo replikacija". U Darwinovoj teoriji evolucije, sposobnost stvaranja potomaka apsolutno je središnja: jedini način na koji organizam može "pobijediti" je da ostavi iza sebe mnogo djece.

    No, postoje i druge značajke života koje se čine jednako bitnima. Najočitiji je metabolizam: sposobnost da se izvuče energija iz vašeg okruženja i iskoristi je za održavanje života. Za mnoge je biologe metabolizam morao biti izvorno obilježje života, a replikacija se pojavila kasnije.

    Tako su se od 1960 -ih nadalje znanstvenici koji su proučavali podrijetlo života podijelili u logore.

    "Osnovna polarizacija bila je prvo metabolizam naspram genetike", kaže Sutherland.

    Znanstveni sastanci o podrijetlu života često su bili škrti poslovi

    U međuvremenu, treća skupina je ustvrdila da se prvo pojavila posuda za ključne molekule kako ih ne bi isplivala. "Komparmentalizacija je morala biti na prvom mjestu, jer nema smisla baviti se metabolizmom ako niste odjeljeni", kaže Sutherland. Drugim riječima, morala je postojati stanica kao što su Oparin i Haldane naglasili nekoliko desetljeća ranije, možda zatvorena membranom od jednostavnih masti i lipida.

    Sve tri ideje stekle su pristalice i preživjele su do danas. Znanstvenici su se strastveno predali svojim ljubimcima, ponekad slijepo.

    Zbog toga su znanstveni sastanci o podrijetlu života često bili škrti poslovi, a znanstvenicima u jednom kampu novinarima koji pokrivaju tu temu redovito se govori da su ideje koje proizilaze iz drugih logora glupe ili gore.

    Zahvaljujući Orgelu, ideja da je život počeo s RNK i genetikom rano je krenula. Zatim su došle osamdesete godine i zapanjujuće otkriće koje je izgledalo kao da je to uvelike potvrdilo.

    Poglavlje 3. Potražite prvog replikatora

    Nakon 1960 -ih, znanstvenici u potrazi za razumijevanjem podrijetla života podijelili su se u tri skupine. Neki su bili uvjereni da je život započeo stvaranjem primitivnih verzija bioloških stanica. Drugi su smatrali da je ključni prvi korak metabolički sustav, a drugi su se usredotočili na važnost genetike i replikacije. Ova posljednja skupina počela je pokušavati shvatiti kako bi taj prvi replikator mogao izgledati & ndash s naglaskom na ideji da je napravljen od RNA.

    Još 1960 -ih godina znanstvenici su imali razloga misliti da je RNA izvor cijelog života.

    Konkretno, RNA može učiniti nešto što DNK ne može. To je jednolančana molekula, pa se za razliku od krute dvolančane DNK može saviti u niz različitih oblika.

    Ne biste mogli živjeti bez enzima

    Savijanje RNA-e poput origamija izgledalo je prilično slično načinu na koji se proteini ponašaju. Proteini su također u osnovi dugi lanci & ndash izrađeni od aminokiselina, a ne od nukleotida & ndash, što im omogućuje da izgrade razrađene strukture.

    To je ključ za najnevjerojatniju sposobnost proteina. Neki od njih mogu ubrzati ili "katalizirati" kemijske reakcije. Ti su proteini poznati kao enzimi.

    Mnogi enzimi se nalaze u vašim crijevima, gdje razbijaju složene molekule iz hrane na jednostavne poput šećera koje vaše stanice mogu koristiti. Ne biste mogli živjeti bez enzima.

    Leslie Orgel i Francis Crick imali su sumnju. Kad bi se RNA mogla saviti poput proteina, možda bi mogla stvoriti enzime. Da je to istina, RNA je mogla biti izvorna i vrlo svestrana živa molekula, koja pohranjuje informacije kao što to sada čini DNK i katalizira reakcije kao što to čine neki proteini.

    Bila je to lijepa ideja, ali dokaza neće biti više od desetljeća.

    Thomas Cech rođen je i odrastao u Iowi. Kao dijete bio je fasciniran stijenama i mineralima. Dok je bio u srednjoj školi posjećivao je lokalno sveučilište i kucao na vrata geologa tražeći da vidi modele mineralnih struktura.

    No na kraju je postao biokemičar, fokusirajući se na RNK.

    Sada je pojam da je život započeo s RNK izgledao obećavajuće

    Početkom 1980-ih Cech i njegovi kolege sa Sveučilišta Colorado Boulder proučavali su jednostanični organizam tzv. Tetrahymena thermophila. Dio njegovih staničnih strojeva uključuje niti RNA. Cech je otkrio da se jedan dio RNK ponekad odvojio od ostatka, kao da ga je nešto izrezalo škarama.

    Kad je tim uklonio sve enzime i druge molekule koje bi mogle djelovati kao molekularne škare, RNA je to i dalje činila. Otkrili su prvi enzim RNK: kratki komad RNK koji se mogao izrezati iz veće niti čiji je dio.

    Cech je objavio rezultate 1982. Sljedeće je godine druga skupina pronašla drugi RNA enzim & ndash ili "ribozim", kako je nazvan.

    Brzo pronalaženje dva enzima RNA sugeriralo je da ih ima još mnogo. Sada je pojam da je život započeo s RNK izgledao obećavajuće.

    U ovom videu otkrijte više o RNK:

    Ideji bi ime dao Walter Gilbert sa sveučilišta Harvard u Cambridgeu u Massachusettsu. Fizičar koji je bio fasciniran molekularnom biologijom, Gilbert bi također bio jedan od prvih zagovornika sekvenciranja ljudskog genoma.

    Svijet RNA elegantan je način za stvaranje složenog života od nule

    Pisanje u Priroda 1986. Gilbert je predložio da život započne u "svijetu RNA".

    Prva faza evolucije, tvrdio je Gilbert, sastojala se od "molekula RNK koje izvode katalitičke aktivnosti potrebne za sastavljanje iz nukleotidne juhe". Rezanjem i lijepljenjem različitih dijelova RNA molekule RNA mogle bi stvoriti sve korisnije sekvence. Na kraju su pronašli način za stvaranje bjelančevina i proteinskih enzima, što se pokazalo toliko korisnim da su uvelike istisnuli verzije RNK i dali život takvom kakvom ga danas prepoznajemo.

    Svijet RNA elegantan je način za stvaranje složenog života od nule. Umjesto da se mora osloniti na istodobno stvaranje desetaka bioloških molekula iz iskonske juhe, jedna molekula svih trgovačkih društava mogla bi obaviti posao svih njih.

    Hipotezi RNA svijeta 2000. godine darovan je dramatičan popratni dokaz.

    Thomas Steitz proveo je 30 godina proučavajući strukturu molekula u živim stanicama. Devedesetih se prihvatio svog najvećeg izazova: utvrditi strukturu ribosoma.

    Činjenica da se ovaj bitni stroj temelji na RNA učinila je RNA svijet još uvjerljivijim

    Svaka živa stanica ima ribosom. Ova ogromna molekula čita upute iz RNA i povezuje aminokiseline za stvaranje proteina. Ribosomi u vašim stanicama izgradili su većinu vašeg tijela.

    Poznato je da ribosom sadrži RNA. No 2000. Steitzov je tim izradio detaljnu sliku strukture ribosoma, koja je pokazala da je RNA katalitička jezgra ribosoma.

    To je bilo kritično, jer je ribosom toliko važan za život, a tako star. Činjenica da se ovaj bitni stroj temelji na RNA učinila je RNA svijet još uvjerljivijim.

    Pristalice RNA Worlda bile su oduševljene otkrićem, a 2009. Steitz će dobiti dio Nobelove nagrade. No od tada su se sumnje ponovno uvukle.

    Od samog početka postojala su dva problema s idejom RNA World. Može li RNA doista sama obavljati sve funkcije života? I je li se mogao formirati na ranoj Zemlji?

    Krenuli su u izradu sami sebi replicirajuće RNK

    Prošlo je 30 godina otkako je Gilbert postavio štand za svijet RNA, a mi još uvijek nemamo čvrstih dokaza da RNK može učiniti sve ono što teorija od nje zahtijeva. To je zgodna mala molekula, ali možda nije dovoljno zgodna.

    Istakao se jedan zadatak. Ako je život započeo molekulom RNA, ta je RNA morala biti u stanju napraviti svoje kopije: trebala se samoreplicirati.

    No niti jedna poznata RNA se ne može samostalno replicirati. Ne može ni DNK. Potrebna je bataljon enzima i drugih molekula da se izgradi replika kopije komada RNA ili DNA.

    Tako je krajem 1980 -ih nekoliko biologa započelo prilično donkihotsku potragu. Krenuli su u izradu sami sebi replicirajuće RNK.

    Jack Szostak s Harvard Medical School bio je jedan od prvih koji se uključio. Kao dijete bio je toliko fasciniran kemijom da je imao laboratorij u svom podrumu. S sjajnim zanemarivanjem vlastite sigurnosti, jednom je pokrenuo eksploziju koja je staklenu cijev ugradila u strop.

    Pokazali su da enzimi RNA mogu biti doista moćni

    Početkom osamdesetih Szostak je pokazao kako se naši geni štite od procesa starenja. Ovo rano istraživanje konačno bi mu donijelo dio Nobelove nagrade.

    No, ubrzo je postao fasciniran Cechovim RNA enzimima. "Mislio sam da je taj posao stvarno super", kaže. "U načelu, mogla bi postojati mogućnost da RNA katalizira vlastitu replikaciju."

    Godine 1988. Cech je pronašao enzim RNK koji je mogao izgraditi kratku molekulu RNK dugu oko 10 nukleotida. Szostak je namjeravao poboljšati otkriće razvijanjem novih enzima RNA u laboratoriju. Njegov tim stvorio je skup nasumičnih nizova i testirao ih kako bi vidio koji pokazuju katalitičku aktivnost. Zatim su uzeli te sekvence, dotjerali ih i ponovno testirali.

    Nakon 10 rundi ovoga, Szostak je proizveo enzim RNK zbog kojeg je reakcija protekla sedam milijuna puta brže nego što bi prirodno. Pokazali su da enzimi RNA mogu biti doista moćni. Ali njihov enzim se nije mogao kopirati, čak ni izbliza. Szostak je udario u zid.

    Sljedeći veliki napredak dogodio se 2001. od Szostakovog bivšeg studenta Davida Bartela s Tehnološkog instituta Massachusetts u Cambridgeu. Bartel je napravio enzim RNA pod nazivom R18 koji je mogao dodati nove nukleotide u niz RNA, na temelju postojećeg uzorka. Drugim riječima, to nije samo dodavanje slučajnih nukleotida: to je ispravno kopiranje slijeda.

    Ovo još uvijek nije bio samoreplikator, ali je išao prema njemu. R18 se sastojao od niza od 189 nukleotida i mogao je pouzdano dodati 11 nukleotida u niz: 6% vlastite duljine. Nadala se da će mu nekoliko ugađanja omogućiti da nit od 189 nukleotida postane dugačka kao i ona sama.

    Čini se da RNA nije dorasla poslu koji pokreće život

    Najbolji pokušaj postigao je 2011. godine Philipp Holliger iz Laboratorija za molekularnu biologiju u Cambridgeu u Velikoj Britaniji. Njegov tim stvorio je modificirani R18 nazvan tC19Z, koji kopira sekvence dugačke do 95 nukleotida. To je 48% vlastite duljine: više od R18, ali ne i potrebnih 100%.

    Alternativni pristup predložili su Gerald Joyce i Tracey Lincoln sa Istraživačkog instituta Scripps u La Jolli u Kaliforniji. Godine 2009. stvorili su enzim RNA koji se posredno replicira.

    Njihov enzim spaja dva kratka komada RNK kako bi stvorio drugi enzim. Zatim se spajaju još dva dijela RNK kako bi se ponovno stvorio izvorni enzim.

    Ovaj jednostavni ciklus mogao bi se nastaviti neograničeno, s obzirom na sirovine. No, enzimi su djelovali samo ako su dobili ispravne niti RNA, koje su Joyce i Lincoln morali napraviti.

    Za mnoge znanstvenike koji su skeptični prema svijetu RNA, nedostatak samoreplicirajuće RNK je koban problem s tom idejom. Čini se da RNA nije dorasla poslu koji pokreće život.

    Možda je na ranoj Zemlji postojala neka druga vrsta molekule

    Slučaj je također oslabljen neuspjehom kemičara da od početka naprave RNK. Izgleda kao jednostavna molekula u usporedbi s DNK, ali pokazalo se da je RNA iznimno teško napraviti.

    Problem su šećer i baza koji čine svaki nukleotid. Moguće je napraviti svaki od njih zasebno, ali njih dvoje tvrdoglavo odbijaju povezivati ​​se.

    Taj je problem već bio jasan početkom 1990 -ih. Mnoge je biologe ostavila mučna sumnja da hipoteza o svijetu RNA, iako uredna, ne može biti sasvim točna.

    Umjesto toga, možda je na ranoj Zemlji postojala neka druga vrsta molekule: nešto jednostavnije od RNK, koja se doista mogla sastaviti iz iskonske juhe i početi samoreplicirati. To je moglo biti prvo, a zatim je dovelo do RNK, DNK i ostatka.

    1991. Peter Nielsen sa Sveučilišta u Kopenhagenu u Danskoj predstavio je kandidata za primordijalnog replikatora.

    To je u biti bila jako modificirana verzija DNK. Nielsen je zadržao baze iste & ndash držeći se za A, T, C i G koje se nalaze u DNA & ndash, ali je napravio okosnicu od molekula zvanih poliamidi umjesto šećera pronađenih u DNK. On je novu molekulu nazvao poliamidna nukleinska kiselina ili PNA. Zbunjujuće, od tada je postala poznata kao peptidna nukleinska kiselina.

    PNA se, za razliku od RNA, mogla lako formirati na ranoj Zemlji

    PNA nikada nije pronađena u prirodi. No, ponaša se jako poput DNK. Niz PNA može čak zauzeti mjesto jednog od lanaca u molekuli DNK, pri čemu se komplementarne baze uparivaju kao i obično. Štoviše, PNA se može saviti u dvostruku spiralu, baš kao i DNK.

    Stanley Miller bio je zaintrigiran. Duboko skeptičan u pogledu svijeta RNA, sumnjao je da je PNA vjerojatniji kandidat za prvi genetski materijal.

    2000. godine iznio je neke čvrste dokaze. Do tada je imao 70 godina i upravo je pretrpio prvi u nizu iscrpljujućih moždanih udara koji su ga naposljetku ostavili zatvorenog u staračkom domu, ali nije bio sasvim gotov.Ponovio je svoj klasični eksperiment, o kojem smo razgovarali u prvom poglavlju, ovaj put koristeći metan, dušik, amonijak i vodu & dobivši poliamidnu okosnicu PNA.

    To je sugeriralo da se PNA, za razliku od RNA, mogla lako formirati na ranoj Zemlji.

    Drugi kemičari smislili su vlastite alternativne nukleinske kiseline.

    Svaka od ovih alternativnih nukleinskih kiselina ima svoje pristaše: obično, osobu koja ih je napravila

    Albert Eschenmoser je 2000. godine napravio threoose nukleinsku kiselinu (TNA). Ovo je u osnovi DNK, ali s drugačijim šećerom u okosnici. Niti TNA mogu se upariti i formirati dvostruku spiralu, a informacije se mogu kopirati naprijed -natrag između RNA i TNA.

    Štoviše, TNA se može sklopiti u složene oblike, pa čak i vezati za protein. Ovo nagovještava da bi TNA mogla djelovati kao enzim, baš poput RNK.

    Svaka od ovih alternativnih nukleinskih kiselina ima svoje pristaše: obično, osobu koja ih je napravila. No, u prirodi im nema traga, pa ako ih je prvi život i koristio, u jednom trenutku ih je morao potpuno napustiti u korist RNA i DNA. Možda je to istina, ali nema dokaza.

    Sve je to značilo da su do sredine 2000-ih pristaše svijeta RNA bile u dilemi.

    Svijet RNA, koliko god bio uredan, nije mogao biti cijela istina

    S jedne strane, RNA enzimi su postojali i uključivali su jedan od najvažnijih dijelova biološke mehanizacije, ribosom. To je bilo dobro.

    No nije pronađena samoreplicirajuća RNA i nitko nije mogao shvatiti kako se RNA formirala u primordijalnoj juhi. Alternativne nukleinske kiseline mogle bi riješiti ovaj drugi problem, ali nije bilo dokaza da su ikada postojale u prirodi. To je bilo manje dobro.

    Očigledan zaključak bio je da svijet RNA, koliko god bio uredan, ne može biti cijela istina.

    U međuvremenu, suparnička teorija stalno je rasla od 1980 -ih. Njegovi pristaše tvrde da život nije počeo s RNK, DNK ili bilo kojom drugom genetskom tvari. Umjesto toga, počeo je kao mehanizam za iskorištavanje energije.

    Poglavlje 4. Snaga iz protona

    Vidjeli smo u drugom poglavlju kako su se znanstvenici podijelili u tri škole mišljenja o tome kako je život započeo. Jedna je skupina bila uvjerena da je život započeo molekulom RNA, ali su se borile da otkriju kako su se RNK ili slične molekule mogle spontano formirati na ranoj Zemlji, a zatim su napravile svoje kopije. Njihovi su napori isprva bili uzbudljivi, ali na kraju frustrirajući. Međutim, čak i dok je ovo istraživanje napredovalo, bilo je i drugih istraživača podrijetla života koji su bili sigurni da je život započeo na potpuno drugačiji način.

    Teorija RNA svijeta oslanja se na jednostavnu ideju: najvažnije što živi organizam može učiniti je reproducirati se. S tim bi se složili i mnogi biolozi. Od bakterija do plavih kitova, sva živa bića nastoje imati potomstvo.

    W & aumlchtersh & aumluser sugerirali su da su se prvi organizmi "drastično razlikovali od svega što znamo"

    Međutim, mnogi istraživači podrijetla života ne vjeruju da je reprodukcija uistinu temeljna. Kažu da prije nego što se organizam može reproducirati, mora biti samoodrživ. Mora se održati na životu. Uostalom, ne možete imati djecu ako prvo umrete.

    Održavamo se u životu jedući hranu, dok zelene biljke to čine izvlačenjem energije iz sunčeve svjetlosti. Možda ne mislite da osoba koja guta sočan odrezak izgleda poput lisnatog hrasta, ali kad prijeđete na to, oboje unose energiju.

    Taj se proces naziva metabolizam. Prvo, morate dobiti energiju, recimo, iz kemikalija bogatih energijom poput šećera. Tada morate koristiti tu energiju za izgradnju korisnih stvari poput stanica.

    Ovaj proces iskorištavanja energije toliko je neophodan da mnogi istraživači vjeruju da je to moralo biti prvo što je život ikada učinio.

    Kako bi mogli izgledati ti organizmi samo za metabolizam? Jedan od najutjecajnijih prijedloga dao je krajem 1980 -ih G & uumlnter W & aumlchtersh & aumluser. Nije bio znanstvenik s punim radnim vremenom, već patentni pravnik s iskustvom u kemiji.

    W & aumlchtersh & aumluser sugerirali su da su se prvi organizmi "drastično razlikovali od svega što znamo". Nisu bile sazdane od stanica. Nisu imali enzime, DNK ili RNK.

    Sve ostale stvari koje čine moderne organizme, poput DNK, stanica i mozga, došle su kasnije

    Umjesto toga, W & aumlchtersh & aumluser zamislili su protok tople vode koja teče iz vulkana. Voda je bila bogata vulkanskim plinovima poput amonijaka i držala je tragove minerala iz srca vulkana.

    Tamo gdje je voda tekla preko stijena, počele su se odvijati kemijske reakcije. Konkretno, metali iz vode pomogli su jednostavnim organskim spojevima da se stope u veće.

    Prekretnica je bila stvaranje prvog metaboličkog ciklusa. Ovo je proces u kojem se jedna kemikalija pretvara u niz drugih kemikalija, dok se na kraju izvorna kemikalija ne ponovno stvori. Pritom cijeli sustav unosi energiju, koja se može koristiti za ponovno pokretanje ciklusa & ndash i za početak drugih stvari.

    Metabolički ciklusi možda ne izgledaju poput života, ali oni su temelj života

    Sve ostale stvari koje čine moderne organizme, poput DNK, stanica i mozga, nastale su kasnije, izgrađene na pozadini ovih kemijskih ciklusa.

    Ovi metabolički ciklusi ne zvuče mnogo kao život. W & aumlchtersh & aumluser nazvao je svoje izume "organizmima prethodnicima" i napisao da se "jedva mogu nazvati živima".

    No, metabolički ciklusi poput onih koje su opisali W & aumlchtersh & aumluser su srž svakog živog bića. Vaše su stanice u biti mikroskopska postrojenja za kemijsku obradu, koje neprestano pretvaraju jednu kemikaliju u drugu. Metabolički ciklusi možda ne izgledaju poput života, ali oni su temelj života.

    Tijekom 1980 -ih i 1990 -ih W & aumlchtersh & aumluser je svoju teoriju razradio prilično detaljno. Naveo je koji minerali stvaraju najbolje površine i koji bi se kemijski ciklusi mogli dogoditi. Njegove ideje počele su privlačiti pristaše.

    No sve je to još uvijek bilo teoretski. W & aumlchtersh & aumluser je trebao otkriće u stvarnom svijetu koje je poduprlo njegove ideje. Na sreću, već je napravljen & ndash desetljeće ranije.

    Godine 1977. tim predvođen Jackom Corlissom sa Državnog sveučilišta Oregon spustio se podmornicom 1,5 km (2,5 km) dolje u istočni Tihi ocean. Oni su istraživali žarište Gal & aacutepagos, gdje se visoki grebeni stijena uzdižu s morskog dna. Znali su da su grebeni vulkanski aktivni.

    Svaki je otvor bio neka vrsta iskonskog dozatora juhe

    Corliss je otkrio da su grebeni ispucani, u biti, toplim izvorima. Vruća voda bogata kemikalijama izvirala je ispod morskog dna i ispumpavala se kroz rupe u stijenama.

    Zapanjujuće je da su ti "hidrotermalni otvori" bili gusto naseljeni čudnim životinjama. Bilo je ogromnih školjki, šepavica, dagnji i crva cjevčica. Voda je također bila gusta od bakterija. Svi su ti organizmi živjeli od energije iz hidrotermalnih otvora.

    Otkriće hidrotermalnih otvora učinilo je Corlissovo ime. To ga je također potaknulo na razmišljanje. 1981. predložio je da su slični otvori postojali na Zemlji prije četiri milijarde godina i da su oni bili mjesto nastanka života. Veći dio ostatka svoje karijere proveo bi radeći na ovoj ideji.

    Corliss je predložio da bi hidrotermalni otvori mogli stvoriti koktele kemikalija. Svaki otvor za zrak, rekao je, bio je neka vrsta iskonskog aparata za juhu.

    Ključni spojevi poput šećera "preživjeli bi i pomogli najviše nekoliko sekundi"

    Kako je topla voda tekla kroz stijene, toplina i tlak uzrokovali su da se jednostavni organski spojevi spoje u složenije poput aminokiselina, nukleotida i šećera. Bliže granici s oceanom, gdje voda nije bila toliko vruća, počeli su se povezivati ​​u lance i tvoriti ugljikohidrate, proteine ​​i nukleotide poput DNK. Zatim, kako se voda približavala oceanu i dalje se hladila, te su se molekule sastavile u jednostavne stanice.

    Bilo je uredno i privuklo je pažnju ljudi. No Stanley Miller, čiji smo temeljni eksperiment o postanku života raspravljali u prvom poglavlju, nije bio uvjeren. Pišući 1988., ustvrdio je da su otvori previše vrući.

    Premda bi ekstremna toplina potaknula stvaranje kemikalija poput aminokiselina, Millerovi su eksperimenti sugerirali da će ih i uništiti. Ključni spojevi poput šećera "preživjeli bi i pomogli najviše nekoliko sekundi". Štoviše, malo je vjerojatno da će se te jednostavne molekule povezati u lance, jer bi okolna voda prekinula lance gotovo odmah.

    U ovom trenutku u sukob je ušao geolog Mike Russell. Smatrao je da bi se teorija ventilacije ipak mogla natjerati da djeluje. Štoviše, činilo mu se da su otvori idealni dom za organizme prethodnike W & aumlchtersh & aumluser. Ova inspiracija dovela bi ga do stvaranja jedne od najprihvaćenijih teorija o podrijetlu života.

    Ako je Russell bio u pravu, život je počeo na dnu mora

    Russell je svoj rani život proveo raznoliko praveći aspirin, tražeći vrijedne minerale i & ndash u jednom izuzetnom incidentu 1960 -ih & ndash koordinirajući odgovor na moguću erupciju vulkana, unatoč tome što nije imao obuku. No, njegovo pravo zanimanje bilo je kako se Zemljina površina promijenila tijekom eona. Ova geološka perspektiva oblikovala je njegove ideje o podrijetlu života.

    Osamdesetih je pronašao fosilne dokaze o manje ekstremnoj vrsti hidrotermalnog otvora, gdje su temperature bile ispod 150C. Ove blaže temperature, ustvrdio je, omogućile bi molekulama života da prežive mnogo dulje nego što je Miller pretpostavio da će preživjeti.

    Štoviše, fosilni ostaci ovih hladnijih otvora držali su nešto čudno. Mineral zvan pirit, napravljen od željeza i sumpora, formirao se u cijevi promjera oko 1 mm.

    Russell je u svom laboratoriju otkrio da pirit također može formirati sferne mrlje. Predložio je da su se prve složene organske molekule formirale unutar ovih jednostavnih piritnih struktura.

    Otprilike u to vrijeme, W & aumlchtersh & aumluser je počeo objavljivati ​​svoje ideje, koje su se oslanjale na tok vrele vode bogate kemikalijama koja teče preko minerala. On je čak predložio da se radi o piritu.

    Njegova se ideja oslanjala na rad jednog od zaboravljenih genija suvremene znanosti

    Tako je Russell spojio dva i dva. Predložio je da su hidrotermalni otvori u dubokom moru, dovoljno hladni da se mogu formirati piritne strukture, ugostiti organizme prethodnike W & aumlchtersh & aumluser. Ako je Russell bio u pravu, život je počeo na dnu mora & ndash i metabolizam se pojavio prvi.

    Russell je sve to iznio u radu objavljenom 1993., 40 godina nakon Millerova klasičnog eksperimenta. Nije dobila istu uzbuđenu medijsku pokrivenost, ali je bila vjerojatno važnija. Russell je spojio dvije naizgled odvojene ideje & ndash W & aumlchtersh & aumluser's metaboličke cikluse i Corlissove hidrotermalne otvore & ndash u nešto doista uvjerljivo.

    Samo kako bi bio još impresivniji, Russell je ponudio i objašnjenje kako su prvi organizmi dobili svoju energiju. Drugim riječima, shvatio je kako je njihov metabolizam mogao funkcionirati. Njegova se ideja oslanjala na rad jednog od zaboravljenih genija suvremene znanosti.

    Šezdesetih godina prošlog stoljeća biokemičar Peter Mitchell razbolio se i bio prisiljen dati ostavku na Sveučilište u Edinburghu. Umjesto toga, osnovao je privatni laboratorij u udaljenom vlastelinstvu u Cornwallu. Izoliran od znanstvene zajednice, njegov je rad djelomično financirao stado krava muzara. Mnogi biokemičari, uključujući, u početku, Leslieja Orgela, o čijem smo radu o RNA govorili u drugom poglavlju, smatrali su da su njegove ideje krajnje smiješne.

    Sada znamo da proces koji je Mitchell identificirao koriste sva živa bića na Zemlji

    Manje od dva desetljeća kasnije Mitchell je postigao konačnu pobjedu: Nobelovu nagradu za kemiju 1978. godine. Nikada nije bio poznato ime, ali njegove su ideje u svakom udžbeniku biologije.

    Mitchell je svoju karijeru proveo otkrivajući što organizmi rade s energijom koju dobivaju iz hrane. Zapravo, pitao je kako svi mi ostajemo živi od trenutka do trenutka.

    Znao je da sve stanice skladište svoju energiju u istoj molekuli: adenozin trifosfat (ATP). Ključni bit je lanac od tri fosfata, pričvršćen za adenozin. Dodavanjem trećeg fosfata potrebno je puno energije, koja se zatim zaključava u ATP -u.

    Kad stanici treba energija & ndash, recimo, ako se mišić treba kontraktirati & ndash, on razbija treći fosfat iz ATP -a. To ga pretvara u adenozin difosfat (ADP) i oslobađa pohranjenu energiju.

    Nikada nije bio poznato ime

    Mitchell je htio znati kako su stanice uopće proizvele ATP. Kako su koncentrirali dovoljno energije na ADP, tako da se treći fosfat veže?

    Mitchell je znao da enzim koji stvara ATP sjedi na membrani. Stoga je sugerirao da stanica pumpa nabijene čestice nazvane protoni preko membrane, tako da s jedne strane ima puno protona, a s druge rijetko.

    Protoni bi zatim pokušali teći natrag kroz membranu kako bi uravnotežili broj protona sa svake strane, ali jedino mjesto kroz koje su mogli proći bio je enzim. Struja protona koja je prolazila davala je enzimu energiju potrebnu za stvaranje ATP -a.

    Pogledajte kako stanice iskorištavaju energiju u ovom videu:

    Mitchell je ovu ideju prvi put iznio 1961. Sljedećih 15 godina proveo ju je braneći je od svih koji su došli, sve dok dokazi nisu postali neoborivi. Sada znamo da proces koji je Mitchell identificirao koriste sva živa bića na Zemlji. To se upravo događa unutar vaših stanica. Kao i DNK, ona je temelj života kakvog poznajemo.

    Ključna točka koju je Russell pokupio je Mitchellov protonski gradijent: ima puno protona s jedne strane membrane, a malo s druge. Sve stanice trebaju protonski gradijent za pohranu energije.

    Suvremene stanice stvaraju gradijente pumpanjem protona kroz membranu, ali to uključuje složene molekularne strojeve koji nisu mogli tek tako nastati. Tako je Russell napravio još jedan logičan skok: život se morao stvoriti negdje s prirodnim protonskim gradijentom.

    Negdje poput hidrotermalnog otvora. Ali to bi trebao biti poseban tip ventilacije. Kad je Zemlja bila mlada, mora su bila kisela, a kisela voda ima puno protona koji plutaju u njoj. Da bi se stvorio protonski gradijent, voda iz ventilacijskog otvora morala je imati malo protona: mora biti alkalna.

    Corlissovi otvori nisu bili dovoljni. Ne samo da im je bilo prevruće, već su bile i kisele. No 2000. Deborah Kelley sa Sveučilišta Washington otkrila je prve alkalne otvore.

    Kelley se morao boriti samo da bi uopće postao znanstvenik. Otac joj je umro dok je završavala srednju školu, a ona je bila prisiljena dugo raditi kako bi se izdržavala na fakultetu.

    Uvjerio se da su otvori poput onih u Izgubljenom gradu započeli život

    No, uspjela je i postala fascinirana podvodnim vulkanima i vrelim hidrotermalnim otvorima. Te ljubavi blizanke na kraju su je dovele do sredine Atlantskog oceana. Tamo se Zemljina kora razdvaja i s morskog dna uzdiže se greben planina.

    Na ovom grebenu Kelley je pronašla polje hidrotermalnih otvora koje je nazvala "Izgubljeni grad". Nisu poput onih koje je Corliss pronašao. Voda koja teče iz njih je samo 40-75C, i blago alkalna. Karbonatni minerali iz ove vode nagomilali su se u strme, bijele "dimnjake" koji se uzdižu iz morskog dna poput cijevi za orgulje. Njihov je izgled jeziv i nalik na duhove, ali to dovodi u zabludu: oni su dom gustim zajednicama mikroorganizama koji uspijevaju u odzračnoj vodi.

    Ovi alkalni otvori savršeno su odgovarali Russellovim idejama. Uvjerio se da su otvori poput onih u Izgubljenom gradu započeli život.

    Ali imao je problem. Budući da je bio geolog, nije znao dovoljno o biološkim stanicama da bi njegova teorija bila doista uvjerljiva.

    Tako se Russell udružio s biologom Williamom Martinom, mrzovoljnim Amerikancem koji je veći dio svoje karijere proveo u Njemačkoj. Par je 2003. postavio poboljšanu verziju Russell -ovih ranijih ideja. To je vjerojatno najistraženija priča o tome kako je život započeo.

    Ova se priča sada smatra jednom od vodećih hipoteza o postanku života

    Zahvaljujući Kelleyju, sada su znali da su stijene alkalnih otvora porozne: napučene su sitnim rupama ispunjenim vodom. Oni su predložili da su ti mali džepovi djelovali kao "ćelije". Svaki džep sadržavao je esencijalne kemikalije, uključujući minerale poput pirita. U kombinaciji s prirodnim protonskim gradijentom iz otvora, bili su idealno mjesto za početak metabolizma.

    Nakon što je život iskoristio kemijsku energiju odvodne vode, kažu Russell i Martin, počela je stvarati molekule poput RNK. Na kraju je stvorio vlastitu membranu i postao prava ćelija, te je iz porozne stijene pobjegao u otvorenu vodu.

    Ova se priča sada smatra jednom od vodećih hipoteza o postanku života.

    Snažnu potporu našao je u srpnju 2016., kada je Martin objavio studiju koja rekonstruira neke značajke "posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka" (LUCA). Ovo je organizam koji je živio prije milijardi godina i iz kojeg potječe sav postojeći život.

    Pristalice RNA World -a kažu da teorija ventilacije ima dva problema

    Vjerojatno nikada nećemo pronaći izravne fosilne dokaze o LUCA -i, ali i dalje možemo obrazovano nagađati kako je ona izgledala i kako se ponašala gledajući mikroorganizme koji danas preživljavaju. Martin je ovo učinio.

    Ispitao je DNK 1.930 modernih mikroorganizama i identificirao 355 gena koje su imali gotovo svi. Ovo je vjerojatno dokaz da se ovih 355 gena prenosilo s koljena na koljeno, otkad je tih 1 930 mikroba dijelilo zajedničkog pretka otprilike u vrijeme dok je LUCA bila živa.

    355 gena uključivalo je neke za iskorištavanje protonskog gradijenta, ali ne i gene za generiranje jednog & ndash -a točno onako kako bi predviđale Russellova i Martinova teorija. Štoviše, čini se da je LUCA prilagođena prisutnosti kemikalija poput metana, što sugerira da je nastanjivao vulkanski aktivno okruženje & ndash poput ventilacijskog otvora.

    Unatoč tome, pristaše RNA World -a kažu da teorija ventilacije ima dva problema. Jedan bi se potencijalno mogao popraviti: drugi bi mogao biti koban.

    Prvi je problem što nema eksperimentalnih dokaza za procese koje Russell i Martin opisuju. Imaju priču korak po korak, ali nijedan od koraka nije viđen u laboratoriju.

    "Ljudi koji misle da je replikacija bila prva, neprestano pružaju nove eksperimentalne podatke", kaže stručnjak za porijeklo života Armen Mulkidjanian. "Ljudi koji favoriziraju metabolizam-prvo nemaju."

    Kemija svih ovih molekula nespojiva je s vodom

    To bi se moglo promijeniti, zahvaljujući Martinovom kolegi Nicku Laneu sa Sveučilišta u Londonu. Izgradio je reaktor "ishodišta života", koji će simulirati uvjete unutar alkalnog otvora. Nada se da će promatrati metaboličke cikluse, a možda čak i molekule poput RNK. Ali to su rani dani.

    Drugi problem je mjesto otvora u dubokom moru. Kao što je Miller istaknuo 1988., molekule dugog lanca poput RNK i proteina ne mogu se formirati u vodi bez enzima koji bi im pomogli.

    Za mnoge istraživače ovo je oboreni argument. "Ako imate kemijsko iskustvo, ne možete kupiti ideju o dubokim otvorima jer znate da je kemija svih ovih molekula nespojiva s vodom", kaže Mulkidjanian.

    Bez obzira na to, Russell i njegovi saveznici ostaju bikovi.

    No, u posljednjem desetljeću do izražaja je došao treći pristup, osnažen nizom izvanrednih eksperimenata. To obećava nešto što niti RNA svijet niti hidrotermalni otvori do sada nisu uspjeli: način da se cijela ćelija napravi od nule.

    Poglavlje 5. Kako napraviti ćeliju

    Do početka 2000 -ih postojale su dvije vodeće ideje o tome kako je život mogao započeti. Pristalice "RNA svijeta" bili su uvjereni da je život započeo molekulom koja se samo replicira. U međuvremenu su znanstvenici u kampu "prvi metabolizam" razvili detaljnu priču o tome kako je život mogao započeti u hidrotermalnim otvorima u dubokom moru. Međutim, treća ideja trebala je doći do izražaja.

    Svako živo biće na Zemlji sastoji se od stanica. Svaka je stanica u osnovi zgnječena kugla s čvrstom vanjskom stijenkom ili "opnom".

    Smisao ćelije je držati sve bitne živote zajedno. Ako se vanjski zid otkine, crijeva se izlijevaju i stanica umire & ndash baš kao što osobi koja je bila izvađena crijeva općenito ne preostaje još dugo života.

    U vrućini i oluji rane Zemlje, nekoliko sirovina moralo se okupiti u sirove ćelije

    Vanjski zid stanice je toliko bitan, neki istraživači podrijetla života tvrde da je to moralo biti prvo što se pojavilo. Smatraju da su napori "prvo genetika" o kojima se govori u trećem poglavlju i ideje "prije svega metabolizam" o kojima se govori u četvrtom poglavlju pogrešni. Njihova alternativna & ndash "prva na odjeljku" & ndash ima svog prvaka u Pier Luigi Luisi sa Sveučilišta Roma Tre u Rimu, Italija.

    Luisijevo je obrazloženje jednostavno i s njim se teško raspravljati. Kako biste uopće mogli uspostaviti radni metabolizam ili samoreplicirajuću RNK, od kojih se svaka oslanja na to da ima mnogo kemikalija na jednom mjestu, osim ako prvo imate spremnik za držanje svih molekula?

    Ako to prihvatite, postoji samo jedan način na koji je život mogao započeti. Nekako, u vrućini i oluji rane Zemlje, nekoliko sirovina moralo se okupiti u sirove ćelije, ili "protoćelije". Izazov je to učiniti u laboratoriju: stvoriti jednostavnu živu ćeliju.

    Luisi može pratiti svoje ideje sve do Aleksandra Oparina i zore znanosti o podrijetlu života u SSSR-u o kojoj je raspravljano u prvom poglavlju. Oparin je istaknuo činjenicu da se određene kemikalije formiraju u mrlje zvane koacervati, koje mogu zadržati druge tvari u svojim jezgrama. Predložio je da su ti koacervati prve protoćelije.

    Izazov je bio napraviti protoćelije od pravih stvari

    Svaka masna ili uljna tvar će u vodi stvoriti mrlje ili filmove. Ove kemikalije zajednički su poznate kao lipidi, a ideja da su one formirale prvi život nazvana je "Lipidni svijet".

    No samo stvaranje mrlja nije dovoljno. Mrlje moraju biti stabilne, moraju se moći podijeliti kako bi stvorile "kćeri" mrlje, i potrebna im je barem neka kontrola nad onim što putuje u njih i izvan njih & ndash sve bez razrađenih proteina koje moderne stanice koriste za postizanje ovih stvari .

    Izazov je bio napraviti protoćelije od pravih stvari. Unatoč isprobavanju mnogih tvari tijekom desetljeća, Luisi nikada nije učinila ništa dovoljno živopisnim da bi bilo uvjerljivo.

    Zatim je 1994. Luisi dao hrabar prijedlog. Predložio je da su prve protoćelije morale sadržavati RNK. Štoviše, ta se RNA morala biti u stanju replicirati unutar protoćelije.

    Sastajali bismo se na izvornim sastancima i ulazili u ove dugačke rasprave

    Bio je to veliki upit, a to je značilo napuštanje pristupa koji se temelji na čistoj kompartmentalizaciji. Ali Luisi je imao dobre razloge.

    Stanica s vanjskim zidom, ali unutar nje nema gena, nije mogla učiniti ništa puno. Možda bi se mogao podijeliti u stanice kćeri, ali svojim potomcima nije mogao prenijeti nikakve podatke o sebi. Mogao bi se početi razvijati i postajati složeniji samo ako sadrži neke gene.

    Ova ideja uskoro će steći ključnog pristašu u Jacku Szostaku, čiji smo rad na hipotezi svijeta RNA istraživali u trećem poglavlju. Dok je Luisi bio član logora koji je bio prvi u odjeljku, Szostak je prvo podržao genetiku, pa dugi niz godina nisu vidjeli oči u oči.

    "Sastajali bismo se na izvornim sastancima i ulazili u ove duge rasprave o tome što je važnije i koje je bilo prvo", prisjeća se Szostak. "Na kraju smo shvatili da stanice imaju oboje. Došli smo do konsenzusa da je za nastanak života ključno imati i kompartmentalizaciju i genetski sustav."

    Szostak i dvojica kolega najavili su veliki uspjeh

    Szostak i Luisi su 2001. godine iznijeli svoje argumente za ovaj jedinstveniji pristup. Pisanje u Priroda, tvrdili su da bi trebalo biti moguće napraviti jednostavne žive stanice od nule, tako što će ugostiti replicirajuće RNA u jednostavnoj, masnoj mrlji.

    To je bila dramatična ideja i Szostak je ubrzo odlučio staviti svoj novac tamo gdje su mu bila usta. U obrazloženju da "ne možemo iznijeti tu teoriju a da je ništa ne potkrijepi", odlučio je početi eksperimentirati s protoćelijama.

    Dvije godine kasnije Szostak i dvojica kolega najavili su veliki uspjeh.

    Oni su eksperimentirali s vezikulama: sfernim mrljama, s dva sloja masnih kiselina izvana i središnjom jezgrom tekućine.

    Montmorillonite i gline poput njega mogli bi biti važni u podrijetlu života

    Pokušavajući pronaći način da ubrzaju stvaranje mjehurića, dodali su male čestice vrste gline koja se zove montmorilonit.

    Time su se vezikule formirale 100 puta brže. Površina gline djelovala je kao katalizator, baš kao što bi to učinio enzim.

    Štoviše, vezikule bi mogle apsorbirati i čestice montmorilonita i niti RNA s površine gline. Ove protoćelije sad su sadržavale gene i katalizator, sve iz jedne jednostavne postavke.

    Odluka o dodavanju montmorilonita nije donesena. Nekoliko desetljeća rada sugeriralo je da bi montmorilonit, i gline poput njega, mogle biti važne u podrijetlu života.

    Montmorillonite je uobičajena glina. Danas se koristi za sve vrste stvari, uključujući i izradu mačjeg legla. Nastaje kad vremenski uvjeti razbiju vulkanski pepeo. Budući da je rana Zemlja imala mnogo vulkana, čini se vjerojatno da je montmorilonita bilo u izobilju.

    To je Ferrisa navelo da nagađa da je ta glina običnog izgleda mjesto nastanka života. Szostak je prihvatio tu ideju i krenuo s njom, koristeći montmorilonit za izgradnju svojih protoćelija.

    Kad bi protoćelije mogle rasti, možda bi se mogle i podijeliti

    Godinu dana kasnije, Szostakov tim otkrio je da bi njihove protoćelije mogle rasti samo od sebe.

    Kako je sve više molekula RNA pakirano u protoćeliju, vanjski zid je bio pod sve većom napetošću. Kao da je protoćelija imala pun želudac i mogla bi popiti.

    Kako bi kompenzirao, protoćelija je pokupila više masnih kiselina i ugradila ih u svoju stijenku, dopuštajući joj da nabubri do veće veličine i oslobađa napetost.

    Ono što je najvažnije, bile su potrebne masne kiseline iz drugih protoćelija koje su sadržavale manje RNA, uzrokujući njihovo smanjenje. To je značilo da su se protoćelije natjecale, a pobjeđivale su one s više RNA.

    To je sugeriralo nešto još impresivnije. Kad bi protoćelije mogle rasti, možda bi se mogle i podijeliti. Mogu li se Szostakove protoćelije same reproducirati?

    Szostakovi prvi pokusi pokazali su način za podjelu protoćelija. Stisnuvši ih kroz male rupice, rastegnule su se u cijevi, koje su se zatim razbile u "ćelije" protoćelije.

    Protoćelije su rasle i mijenjale oblik, produžavajući se u dugačke niti nalik na uže

    To je bilo uredno jer nisu bili uključeni stanični strojevi: samo primjena pritiska. No to nije bilo sjajno rješenje jer su protocelije pritom izgubile dio sadržaja. Također je impliciralo da se prve stanice mogu podijeliti samo ako su gurnute kroz male rupe.

    Postoji mnogo načina da se mjehurići podijele: na primjer, dodavanjem jake vodene struje koja stvara smicanje. Trik je bio u tome da se protoćelije podijele a da im se ne prolije crijevo.

    Szostak i njegov student Ting Zhu 2009. pronašli su rješenje. Napravili su nešto složenije protoćelije, s nekoliko koncentričnih vanjskih stijenki pomalo poput slojeva luka. Unatoč njihovoj zamršenosti, ove protoćelije je još uvijek bilo lako napraviti.

    Kako ih je Zhu hranio sa sve više masnih kiselina, protoćelije su rasle i mijenjale oblik, produžujući se u dugačke niti nalik na uže. Nakon što je protoćelija bila dovoljno duga, nježna sila smicanja bila je dovoljna da se razbije na desetke malih ćelija kćeri.

    Svaka protocelija kćer sadržavala je RNA iz matične protoćelije, a rijetko je koja od RNA izgubljena. Štoviše, protoćelije su mogle ponavljati ciklus, pri čemu će kćeri protoćelije rasti, a zatim se dijeliti.

    U kasnijim pokusima, Zhu i Szostak pronašli su još više načina kako uvjeriti protoćelije da se podijele. Čini se da je ovaj aspekt problema barem riješen.

    Međutim, protoćelije još uvijek nisu radile dovoljno. Luisi je želio da protoćelije budu domaćini replicirajuće RNA, ali do sada je RNA jednostavno sjedila u njima i ništa nije radila.

    Bilo je vrijednih tragova zakopanih u tim prašnjavim papirima

    Da bi doista pokazao da su njegove protoćelije mogle biti prvi život na Zemlji, Szostak je morao uvjeriti RNA u sebi da se replicira.

    To neće biti lako, jer unatoč desetljećima pokušaja & ndash opisanim u trećem poglavlju & ndash nitko nije uspio napraviti RNA koja bi se mogla samostalno replicirati. Upravo je to bio problem koji je Szostaka spriječio u ranom radu na RNA svijetu, a nitko drugi nije uspio riješiti.

    Vratio se i ponovno pročitao rad Leslie Orgel, koja je toliko dugo radila na hipotezi svijeta RNA. Bilo je vrijednih tragova zakopanih u tim prašnjavim papirima.

    Orgel je 1970 -ih i 1980 -ih proveo mnogo proučavajući način kopiranja niti RNA.

    To je moglo biti način na koji je prvi život napravio kopije svojih gena

    U biti je jednostavno. Uzmite jedan lanac RNA i skup labavih nukleotida. Zatim upotrijebite te nukleotide za sastavljanje drugog lanca RNA koji je komplementaran prvom.

    Na primjer, niz RNA koji čita "CGC" proizvest će komplementarni niz koji čita "GCG". Ako to učinite dvaput, dobit ćete kopiju izvornog "CGC -a", samo na kružni način.

    Orgel je otkrio da se, pod određenim okolnostima, niti RNA mogu kopirati na ovaj način bez ikakve pomoći enzima. To je moglo biti način na koji je prvi život napravio kopije svojih gena.

    Do 1987. Orgel je mogao uzeti RNA lanac dugačak 14 nukleotida i stvoriti komplementarne niti koje su također bile dugačke 14 nukleotida. Nije više ništa uspio, ali to je bilo dovoljno da zaintrigira Szostaka. Njegova učenica Katarzyna Adamala pokušala je potaknuti ovu reakciju u protoćelijama.

    Izgradili su protoćelije koje se drže njihovih gena uzimajući korisne molekule izvana

    Utvrdili su da je za rad reakcije potreban magnezij, što je bio problem jer je magnezij uništio protoćelije. No postojalo je jednostavno rješenje: citrat, koji je gotovo identičan limunskoj kiselini u limunima i narančama, a koji se ionako nalazi u svim živim stanicama.

    U studiji objavljenoj 2013. dodali su citrat i otkrili da se zahvatio magnezijem, štiteći protoćelije, a dopuštajući nastavak kopiranja predloška.

    Drugim riječima, postigli su ono što je Luisi predložio 1994. "Počeli smo raditi kemiju replikacije RNA unutar ovih vezikula masnih kiselina", kaže Szostak.

    U nešto više od desetljeća istraživanja, Szostakov tim postigao je nešto izvanredno.

    Izgradili su protoćelije koje se drže njihovih gena uzimajući korisne molekule izvana. Protoćelije mogu rasti i dijeliti se, pa čak i međusobno se natjecati. RNA se može replicirati unutar njih. U svakom slučaju, zapanjujuće su slični životu.

    Szostakov pristup bio je protiv 40 godina rada na podrijetlu života

    Također su otporni. Szostakov je tim 2008. otkrio da bi protoćelije mogle preživjeti zagrijavanjem na 100 ° C, temperaturu koja bi uništila većinu modernih stanica. To je pojačalo slučaj da su protoćelije bile slične prvom životu, koji je morao podnijeti vrelu vrelinu od stalnih udara meteora.

    "Szostak odlično radi", kaže Armen Mulkidjanian.

    Ipak, na prvi pogled, Szostakov pristup bio je u suprotnosti s 40 godina rada na podrijetlu života. Umjesto da se usredotoči na "prvo replikaciju" ili "prvo kompartmentalizaciju", pronašao je načine da se oboje dogodi istodobno.

    To bi nadahnulo novi jedinstveni pristup postanku života, koji pokušava odjednom pokrenuti sve funkcije života. Ova ideja "sve na prvom mjestu" već je prikupila mnoštvo dokaza i potencijalno bi mogla riješiti sve probleme s postojećim idejama.

    Poglavlje 6. Veliko ujedinjenje

    Tijekom druge polovice 20. stoljeća istraživači podrijetla života radili su u plemenima. Svaka je skupina zagovarala vlastitu pripovijest i, uglavnom, poništavala suprotstavljene hipoteze. Ovaj je pristup zasigurno bio uspješan, o čemu svjedoče prethodna poglavlja, no svaka obećavajuća ideja o podrijetlu života na kraju je naišla na veliki problem. Tako nekoliko istraživača sada pokušava ujednačeniji pristup.

    Ova ideja dobila je svoj prvi veliki poticaj prije nekoliko godina zbog rezultata koji se, na prvi pogled, činilo da podržava tradicionalni RNA svijet koji se prvi put replicira.

    Sve ključne komponente života mogle su se oblikovati odjednom

    Do 2009. pristalice RNA svijeta imale su veliki problem. Nisu mogli napraviti nukleotide, građevne blokove RNK, na način koji se vjerovatno mogao dogoditi na ranoj Zemlji. To je, kako smo saznali u trećem poglavlju, navelo ljude na sumnju da se prvi život uopće nije temeljio na RNK.

    John Sutherland razmišljao je o ovom problemu od 1980 -ih. "Mislio sam, ako biste mogli pokazati da se RNA može samostalno sastaviti, to bi bilo super", kaže on.

    Srećom po Sutherlanda, zaposlio se u Laboratoriju za molekularnu biologiju (LMB) u Cambridgeu u Velikoj Britaniji. Većina istraživačkih institucija prisiljava svoje osoblje na stalno izbacivanje novih nalaza, ali LMB to ne čini. Tako je Sutherland mogao razmisliti zašto je bilo tako teško napraviti nukleotid RNA i provesti godine u razvoju alternativnog pristupa.

    Njegovo rješenje navelo bi ga da predloži radikalno novu ideju o postanku života, naime da se sve ključne komponente života mogu oblikovati odjednom.

    "Postoje neki ključni aspekti kemije RNA koji nisu uspjeli", kaže Sutherland. Svaki RNA nukleotid sastoji se od šećera, baze i fosfata. No pokazalo se nemogućim nagovoriti šećer i bazu da se pridruže. Molekule su jednostavno bile pogrešnog oblika.

    On vjeruje da je RNA bila jako uključena, ali to nije bilo sve-i-kraj-sve

    Tako je Sutherland počeo isprobavati potpuno različite tvari. Na kraju je njegov tim ušao u pet jednostavnih molekula, uključujući različit šećer i cijanamid, koji je, kako naziv govori, povezan s cijanidom. Tim je proveo ove kemikalije kroz niz reakcija koje su na kraju proizvele dva od četiri RNA nukleotida, a da nikada nisu stvorile samostalne šećere ili baze.

    Bio je to uspješan udarac i učinio je Sutherlandovo ime.

    Mnogi su promatrači tumačili nalaze kao daljnji dokaz za svijet RNA. No sam Sutherland to uopće ne vidi tako.

    Hipoteza "klasičnog" svijeta RNA kaže da je u prvim organizmima RNA bila odgovorna za sve funkcije života. No, Sutherland kaže da je to "beznadno optimistično". On vjeruje da je RNA bila jako uključena, ali to nije bilo sve-i-kraj-sve.

    Molekule su jednostavno bile pogrešnog oblika

    Umjesto toga, on se nadahnjuje iz nedavnog rada Jacka Szostaka, koji & ndash, kako je objašnjeno u petom poglavlju & ndash, kombinira RNA svijet "prvi u replikaciji" s idejama Pier Luigija Luisija "na odjeljku".

    Ali Sutherland ide dalje. Njegov pristup je "sve na prvom mjestu". On ima za cilj sastaviti cijelu ćeliju, od nule.

    Njegov prvi trag bio je čudan detalj o njegovoj sintezi nukleotida, što se isprva činilo slučajnim.

    Posljednji korak u Sutherlandovom procesu bio je pričvrstiti fosfat na nukleotid. No, otkrio je da je najbolje uključiti fosfat u smjesu od samog početka, jer je ubrzao ranije reakcije.

    Na prvi pogled, uključujući i fosfat prije nego što je bio strogo potreban, bilo je neuredno, ali Sutherland je otkrio da je ta nered dobra stvar.

    Učinite smjesu dovoljno kompliciranom i sve komponente života mogu se stvoriti odjednom

    To ga je navelo na razmišljanje o tome koliko bi njegove mješavine trebale biti neuredne. Na ranoj Zemlji moralo je postojati na desetke ili stotine kemikalija koje su zajedno plutale. To zvuči kao recept za mulj, ali možda je postojala optimalna razina nereda.

    Mješavine koje je Stanley Miller napravio još 1950 -ih, a koje smo pogledali u prvom poglavlju, bile su daleko neurednije od Sutherlandovih. Oni jesu sadržavali biološke molekule, ali Sutherland kaže da su "bili u tragovima i da ih je pratio veliki broj drugih spojeva, koji nisu biološki".

    Za Sutherlanda je to značilo da Millerova postavka nije bila dovoljno dobra. Bilo je previše neuredno pa su se dobre kemikalije izgubile u smjesi.

    Stoga je Sutherland krenuo pronaći "kemiju Zlatokose": onu koja nije toliko neuredna da postane beskorisna, ali ni tako jednostavna da je ograničena u onome što može učiniti. Učinite smjesu dovoljno kompliciranom i sve komponente života mogu se stvoriti odjednom, a zatim se spojiti.

    Drugim riječima, prije četiri milijarde godina na Zemlji je postojalo jezerce. Tamo je sjedio godinama dok mješavina kemikalija nije bila tačna. Tada je, možda za nekoliko minuta, nastala prva ćelija.

    Ovo može zvučati nevjerojatno, poput tvrdnji srednjovjekovnih alkemičara. No, Sutherlandovi dokazi rastu. Od 2009. godine pokazao je da ista kemija koja je napravila njegova dva RNA nukleotida može stvoriti i mnoge druge molekule života.

    Cijeli naš pristup nastanku života zadnjih 40 godina bio je pogrešan

    Očiti sljedeći korak bio je stvaranje više RNA nukleotida. To još nije uspio, ali 2010. je napravio blisko povezane molekule koje bi se potencijalno mogle pretvoriti u nukleotide.

    Slično, 2013. napravio je prekursore aminokiselina. Ovaj put je trebao dodati bakreni cijanid kako bi reakcije krenule.

    Kemikalije povezane s cijanidom pokazale su se uobičajenom temom, a 2015. Sutherland ih je odveo još dalje. Pokazao je da isti lonac kemikalija može proizvesti i prekursore lipida, molekule koje čine stanične stijenke. Reakcije su pokrenule ultraljubičasto svjetlo, uključivale su sumpor i oslanjale su se na bakar da ih ubrzaju.

    "Svi gradivni blokovi [proizlaze] iz zajedničke jezgre kemijskih reakcija", kaže Szostak.

    Pokusi su bili previše čisti

    Ako je Sutherland u pravu, tada je cijeli naš pristup nastanku života u posljednjih 40 godina bio pogrešan. Otkad je sama složenost stanice postala jasna, znanstvenici su radili na pretpostavci da su se prve stanice morale graditi postupno, po komad.

    Slijedeći prijedlog Leslieja Orgela da je RNA na prvom mjestu, istraživači su "pokušavali dobiti jednu stvar prije druge, a zatim to izmisliti drugu", kaže Sutherland. Ali misli da je najbolji način napraviti sve odjednom.

    "Ono što smo učinili je osporiti ideju da je previše komplicirano napraviti sve odjednom", kaže Sutherland. "Sigurno biste mogli napraviti gradivne blokove za sve sustave odjednom."

    Szostak sada sumnja da je većina pokušaja stvaranja molekula života i njihovog sastavljanja u žive stanice bila neuspješna iz istog razloga: pokusi su bili previše čisti.

    Stvarno sam se vratio na ideju da je prvi polimer nešto prilično blizu RNK

    Znanstvenici su upotrijebili pregršt kemikalija koje su ih zanimale, a izostavili su sve ostale koje su vjerojatno bile prisutne na ranoj Zemlji. No, Sutherlandov rad pokazuje da se dodavanjem još nekoliko kemikalija u mješavinu mogu stvoriti složeniji fenomeni.

    Szostak je to osobno iskusio 2005. godine, kada je pokušavao pridobiti svoje protoćelije da ugoste enzim RNK. Enzimu je bio potreban magnezij koji je uništio membrane protoćelija.

    Rješenje je bilo iznenađujuće. Umjesto da mjehuriće naprave od jedne čiste masne kiseline, napravili su ih od mješavine dviju. Ti novi, nečisti mjehurići mogli su se nositi s magnezijem i ndašom, što je značilo da mogu biti domaćini aktivnim enzimima RNK.

    Štoviše, Szostak kaže da su prvi geni također mogli prihvatiti nered.

    Suvremeni organizmi koriste čistu DNK za nošenje svojih gena, ali čista DNK vjerojatno u početku nije postojala. Postojala bi mješavina RNA nukleotida i DNA nukleotida.

    Szostak je 2012. pokazao da se takva smjesa može sastaviti u molekule "mozaika" koje su izgledale i ponašale se prilično poput čiste RNK. Ti zbrkani lanci RNA/DNA mogli bi se čak i lijepo sklopiti.

    Postoji jedan problem za koji ni Sutherland ni Szostak nisu pronašli rješenje

    To je sugeriralo da nije važno ako prvi organizmi ne mogu napraviti čistu RNK ili čistu DNK. "Stvarno sam se vratio na ideju da je prvi polimer nešto prilično blisko RNK -u, slabija verzija RNK -e", kaže Szostak.

    Možda bi čak bilo mjesta za alternative RNA koje su skuhane u laboratorijima, poput TNA i PNA koje smo sreli u trećem poglavlju. Ne znamo je li iko od njih ikada postojao na Zemlji, ali da jesu, prvi su ih organizmi mogli koristiti zajedno s RNK.

    Ovo nije bio svijet RNA: bio je to "svijet Hodge-Podgea".

    Pouka iz ovih studija je da stvaranje prve stanice možda nije bilo tako teško kao što se nekad činilo. Da, ćelije su zamršeni strojevi. No, ispostavilo se da oni i dalje rade, iako ne baš tako dobro, kad ih zbace s nečega što im je pri ruci.

    Čini se da takve nespretne stanice vjerojatno neće preživjeti na ranoj Zemlji. No, oni ne bi imali veliku konkurenciju, niti je bilo prijetnji grabežljivcima, pa je u mnogim pogledima život tada mogao biti lakši nego sada.

    Postoji jedan problem za koji ni Sutherland ni Szostak nisu pronašli rješenje, a veliki je. Mora da je prvi organizam imao neki oblik metabolizma. Život je od početka morao dobiti energiju ili bi umro.

    Život je tada možda bio lakši nego sada

    S tim u vezi, ako ništa drugo, Sutherland se slaže s Mikeom Russellom, Billom Martinom i ostalim pristašama četvrtih poglavlja o teorijama o metabolizmu. "Dok su se RNA momci borili s momcima za metabolizam, obje strane su imale pravo na to", kaže Sutherland.

    "Podrijetlo metabolizma mora biti tu", kaže Szostak. "Izvor kemijske energije bit će veliko pitanje."

    Čak i ako Martin i Russell griješe što se tiče života koji započinje u dubokim otvorima, mnogi su elementi njihove teorije gotovo sigurno točni. Jedna je važnost metala za rađanje života.

    U prirodi mnogi enzimi imaju jezgru atoma metala. To je često "aktivni" dio enzima, s ostatkom molekule u biti potpornom strukturom. Prvi život nije mogao imati te složene enzime, pa je umjesto toga vjerojatno koristio "gole" metale kao katalizatore.

    Život nije mogao započeti u dubokom moru

    G & uumlnter W & aumlchtersh & aumluser je to istaknuo kada je predložio da se život formira na željeznom piritu. Slično, Russell naglašava da su vode hidrotermalnih otvora bogate metalima, koji bi mogli djelovati kao katalizatori & ndash, a Martinovo istraživanje LUCA otkrilo je mnogo enzima na bazi željeza.

    U svjetlu ovoga, govori se da se mnoge Sutherlandove kemijske reakcije oslanjaju na bakar (i, usput rečeno, na sumpor koji je također naglasio W & aumlchtersh & aumluser), te da je RNK u Szostakovim protoćelijama potreban magnezij.

    Možda će se ipak pokazati da će hidrotermalni otvori biti ključni. "Ako pogledate suvremeni metabolizam, postoje sve te zaista sugestivne stvari poput nakupine željeza i sumpora", kaže Szostak. To se slaže s idejom da je život započeo u ili oko otvora, gdje je voda bogata željezom i sumporom.

    Međutim, ako su Sutherland i Szostak na dobrom putu, jedan aspekt teorije ventilacije definitivno je pogrešan: život nije mogao započeti u dubokom moru.

    "Kemija koju smo otkrili toliko ovisi o UV -ultraljubičastom svjetlu", kaže Sutherland. Jedini izvor ultraljubičastog zračenja je Sunce, pa se njegove reakcije mogu odvijati samo na osunčanim mjestima. "Isključuje scenarij dubokog otvora."

    Možda je život započeo na kopnu, u vulkanskom ribnjaku

    Szostak se slaže da duboko more nije bilo životno rasadnik. "Najgore je to što je izolirano od atmosferske kemije, koja je izvor visokoenergetskih polaznih materijala poput cijanida."

    No ti problemi ne isključuju potpuno hidrotermalne otvore. Možda su otvori jednostavno bili u plitkoj vodi, gdje su sunčeva svjetlost i cijanid mogli doprijeti do njih.

    Armen Mulkidjanian predložio je alternativu. Možda je život počeo na kopnu, u vulkanskom ribnjaku.

    Mulkidjanian se osvrnuo na kemijski sastav stanica: konkretno koje kemikalije dopuštaju i koje ne drže. Ispostavilo se da sve stanice, bez obzira na to kojem organizmu pripadaju, sadrže puno fosfata, kalija i drugih metala, ali rijetko ima natrija.

    Meni bi trenutno najdraži scenarij bila nekakva plitka jezera ili jezerca na površini

    U današnje vrijeme stanice to postižu ubacivanjem i ispuštanjem stvari, ali prve stanice to nisu mogle učiniti jer ne bi imale potrebne strojeve. Tako je Mulkidjanian sugerirao da su prve stanice nastale negdje s otprilike istom mješavinom kemikalija kao moderne stanice.

    To odmah uklanja ocean. Stanice sadrže daleko veće razine kalija i fosfata nego što ih je ocean ikada imao, a daleko manje natrija.

    Umjesto toga, ukazuje na geotermalna jezera pronađena u blizini aktivnih vulkana. Ova jezerca sadrže upravo koktel metala koji se nalazi u stanicama.

    Szostak je navijač. "Mislim da bi mi trenutno najdraži scenarij bila neka vrsta plitkih jezera ili ribnjaka na površini, u geotermalno aktivnom području", kaže on. "Imate hidrotermalne otvore, ali ne poput dubokomorskih otvora, više poput vrsta otvora koje imamo u vulkanskim područjima poput Yellowstona."

    Zemlju su udarali meteoriti tijekom prvih pola milijarde godina postojanja

    Sutherlandova kemija bi mogla djelovati na takvom mjestu. Izvori imaju odgovarajuće kemikalije, razina vode varira pa se neka mjesta povremeno osuše, a Sunca ima dosta ultraljubičastog zračenja.

    Štoviše, Szostak kaže da bi ribnjaci bili prikladni za njegove protoćelije.

    "Protoćelije bi većinu vremena mogle biti relativno hladne, što je dobro za kopiranje RNA i druge vrste jednostavnog metabolizma", kaže Szostak. "Ali tu i tamo se nakratko zagriju, a to pomaže da se lanci RNA razdvoje spremni za sljedeći krug replikacije." Postojale bi i struje, pokrenute strujama tople vode, što bi moglo pomoći u dijeljenju protoćelija.

    Pozivajući se na mnoge iste argumente, Sutherland je predložio treću opciju: zonu udara meteorita.

    Zemlju su udarali meteoriti tijekom prvih pola milijarde godina postojanja i od tada je povremeno udaran. Utjecaj pristojne veličine stvorio bi postav prilično sličan Mulkidjanian ribnjacima.

    Prvo, meteoriti su uglavnom izrađeni od metala. Zone udara obično su bogate korisnim metalima poput željeza, kao i sumporom. I što je najvažnije, udari meteorita tope Zemljinu koru, što dovodi do geotermalne aktivnosti i tople vode.

    Ako se pokaže da u jednom od scenarija nedostaje ključna kemikalija ili sadrži nešto što uništava protoćelije, bit će isključeno

    Sutherland zamišlja male rijeke i potoke koji se slijevaju niz padine udarnog kratera, ispirući kemikalije na bazi cijanida iz stijena, dok se ultraljubičasto zračenje slijeva odozgo. Svaki tok bi imao malo drugačiju mješavinu kemikalija, pa bi se dogodile različite reakcije i proizveo bi čitav niz organskih kemikalija.

    Konačno, potoci bi se slijevali u vulkansko jezerce na dnu kratera. Moglo se u ovakvom ribnjaku sastaviti svi dijelovi i formirati prve protoćelije.

    "To je vrlo specifičan scenarij", kaže Sutherland. No, odabrao ga je na temelju kemijskih reakcija koje je pronašao. "To je jedino što možemo smisliti kompatibilno s kemijom."

    Szostak nije siguran ni u jednom slučaju, ali se slaže da Sutherlandova ideja zaslužuje pažljivu pozornost. "Mislim da je scenarij utjecaja lijep. Mislim da bi ideja o vulkanskim sustavima također mogla funkcionirati. Postoje neki argumenti u prilog svakom od njih."

    Čini se da će zasad ta rasprava nastaviti brujati. No, neće se odlučiti iz hira. Odluku će donijeti kemija i protoćelije. Ako se pokaže da jednom od scenarija nedostaje ključna kemikalija ili sadrži nešto što uništava protoćelije, bit će isključeno.

    To znači da prvi put u povijesti imamo početke opsežnog objašnjenja kako je život započeo.

    "Stvari izgledaju puno ostvarivije", kaže Sutherland.

    Najbolje što možemo učiniti je sastaviti priču koja je u skladu sa svim dokazima

    Do sada, pristup "sve odjednom" Szostaka i Sutherlanda nudi samo skiciranu naraciju. No, ti koraci koji su razrađeni podržani su desetljećima eksperimenata.

    Ideja se također oslanja na svaki pristup postanku života. Pokušava iskoristiti sve njihove dobre strane, dok u isto vrijeme rješava sve njihove probleme. Na primjer, ono ne pokušava toliko pobiti Russellove ideje o hidrotermalnim otvorima, već radije inkorporirati njihove najbolje elemente.

    Ne možemo sa sigurnošću znati što se dogodilo prije četiri milijarde godina. "Čak i ako ste napravili reaktor i iskočili E coli s druge strane & hellip još uvijek ne možete dokazati da smo tako nastali ", kaže Martin.

    Najbolje što možemo učiniti je sastaviti priču koja je u skladu sa svim dokazima: s pokusima u kemiji, s onim što znamo o ranoj Zemlji i s onim što biologija otkriva o najstarijim oblicima života. Konačno, nakon stoljeća napornih napora, ta priča dolazi u obzir.

    To znači da se približavamo jednoj od velikih podjela u ljudskoj povijesti: podjeli između onih koji poznaju priču o početku života i onih koji to nikada nisu mogli.

    Neki od ljudi koji su danas živi postat će prvi u povijesti koji iskreno mogu reći da znaju odakle su došli

    Svaka pojedina osoba koja je umrla prije nego što je Darwin objavio Podrijetlo vrsta 1859. nije znao za podrijetlo čovječanstva, jer nisu znali ništa o evoluciji. Ali sada svi živi, ​​osim izoliranih skupina, mogu znati istinu o našem srodstvu s drugim životinjama.

    Slično, svi rođeni nakon što je Jurij Gagarin 1961. godine obišao Zemlju, živjeli su u društvu koje može putovati u druge svjetove. Čak i ako sami ne idemo, svemirska putovanja su stvarnost.

    Ove činjenice mijenjaju naš svjetonazor na suptilan način. Vjerojatno nas čine mudrijima. Evolucija nas uči cijeniti svako drugo živo biće, jer su oni naši rođaci. Svemirska putovanja omogućuju nam da svijet vidimo iz daljine, otkrivajući koliko je jedinstven i krhak.

    Neki od ljudi koji su danas živi postat će prvi u povijesti koji iskreno mogu reći da znaju odakle su došli. Oni će znati kakav je njihov konačni predak bio i gdje je živio.

    Ovo znanje će nas promijeniti. Na čisto znanstvenoj razini, reći će nam o tome koliko je vjerojatno da će se život u Svemiru formirati i gdje ga tražiti. Reći će nam nešto o esencijalnoj prirodi života. No, izvan toga, još ne možemo znati mudrost koju će podrijetlo života otkriti.

    Pridružite se više od pet milijuna obožavatelja BBC Earth lajkujući nas na Facebooku ili nas pratite na Twitteru i Instagramu.


    Meteoriti daju dokaze o primitivnom životu na ranom Marsu

    Tim koji je financirala NASA otkrio je da prve organske molekule za koje se smatra da su podrijetlom s Marsa imaju nekoliko mineralnih značajki karakterističnih za biološku aktivnost i moguće mikroskopske fosile primitivnih organizama nalik bakterijama unutar drevne stijene s Marsa koja je pala na Zemlju kao meteorit. Ovaj niz neizravnih dokaza o prošlom životu bit će objavljen u broju časopisa Science od 16. kolovoza, predstavljajući istragu široj znanstvenoj zajednici na daljnje proučavanje.

    Dvogodišnju istragu vodili su planetarni znanstvenici JSC-a dr. David McKay, dr. Everett Gibson i Kathie Thomas-Keprta iz Lockheed-Martina, uz veliku suradnju tima sa Stanforda na čelu s profesorom kemije, dr. Richardom Zareom, kao i šest drugih NASA -inih i sveučilišnih istraživačkih partnera.

    "Ne postoji niti jedno otkriće koje bi nas navelo da vjerujemo da je to dokaz prošlog života na Marsu. Umjesto toga, to je kombinacija mnogih stvari koje smo pronašli", rekao je McKay. "Oni uključuju Stanfordovo otkrivanje naizgled jedinstvenog uzorka organskih molekula, ugljikovih spojeva koji su osnova života. Pronašli smo i nekoliko neobičnih mineralnih faza koje su poznati proizvodi primitivnih mikroskopskih organizama na Zemlji. Čini se da strukture koje mogu biti mikrosopski fosili podržavaju sve ovo. Odnos svih ovih stvari u smislu lokacije - unutar nekoliko stotina tisućinki centimetara jedna od druge - najuvjerljiviji je dokaz. "

    "Vrlo je teško dokazati da je život postojao prije 3,6 milijardi godina na Zemlji, a kamoli na Marsu", rekao je Zare. "Postojeći standard dokazivanja, za koji mislimo da smo ga ispunili, uključuje točan uzorak koji sadrži izvorne mikrofosile, mineraloške značajke karakteristične za život i dokaze o složenoj organskoj kemiji."

    "Dvije godine primjenjivali smo najsuvremeniju tehnologiju za izvođenje ovih analiza i vjerujemo da smo pronašli sasvim razumne dokaze o prošlom životu na Marsu", dodao je Gibson. "Ne tvrdimo da smo to konačno dokazali. Mi dostavljamo ove dokaze znanstvenoj zajednici kako bi ih drugi istražitelji provjerili, poboljšali, napali - opovrgli ako mogu - kao dio znanstvenog procesa. Zatim, unutar godinu ili dvije, nadamo se da ćemo riješiti pitanje na ovaj ili onaj način. "

    "Ono što smo smatrali najrazumnijim tumačenjem je tako radikalne prirode da će biti prihvaćeno ili odbačeno tek nakon što druge skupine ili potvrde naše nalaze ili ih ponište", dodao je McKay.

    Magmatska stijena u meteoritu veličine krumpira teška 4,2 kilograma, stara je oko 4,5 milijardi godina, razdoblje u kojem je nastao planet Mars. Vjeruje se da je stijena nastala ispod površine Marsa i da je bila jako razbijena udarima dok su meteoriti bombardirali planete u ranom unutarnjem Sunčevom sustavu. Prije između 3,6 milijardi i 4 milijarde godina, u vrijeme kada se općenito smatra da je planet bio topliji i vlažniji, vjeruje se da je voda prodrla u pukotine u podzemnoj stijeni, vjerojatno tvoreći podzemni sustav vode.

    Budući da je voda bila zasićena ugljikovim dioksidom iz atmosfere Marsa, u lomovima su taloženi karbonatni minerali. Nalazi tima ukazuju na to da su živi organizmi također mogli pomoći u stvaranju karbonata, a neki ostaci mikroskopskih organizama mogli su se fosilizirati, na način sličan stvaranju fosila u vapnencu na Zemlji. Tada je, prije 16 milijuna godina, ogroman komet ili asteroid udario u Mars, izbacivši komad stijene sa svog podzemnog položaja s dovoljno sile da pobjegne s planeta. Milijunima godina komad stijene plutao je svemirom. Naišao je na Zemljinu atmosferu prije 13.000 godina i pao na Antarktiku kao meteorit.

    Istraživači su u sitnim kuglicama karbonata pronašli brojne značajke koje se mogu protumačiti kao sugestije o prošlom životu. Istraživači sa Stanforda otkrili su lako uočljive količine organskih molekula nazvanih policiklički aromatski ugljikovodici (PAH) koncentrirane u blizini karbonata. Istraživači iz JSC -a pronašli su mineralne spojeve koji se obično povezuju s mikroskopskim organizmima i moguće mikroskopske fosilne strukture.

    Najveći od mogućih fosila manji je od 1/100 promjera ljudske dlake, a većina je otprilike 1/1000 promjera ljudske kose-dovoljno mali da bi trebalo proći oko tisuću položenih s kraja na kraj točka na kraju ove rečenice. Neki su jajastog oblika, dok su drugi cjevasti. Po izgledu i veličini, strukture su nevjerojatno slične mikroskopskim fosilima najsitnijih bakterija pronađenih na Zemlji.

    Meteorit, nazvan ALH84001, pronađen je 1984. godine u ledenom polju Allan Hills, Antarktika, godišnjom ekspedicijom Nacionalnog programa za znanost o Antarktičkom programu meteorita. Sačuvan je za proučavanje u laboratoriju za obradu meteorita JSC -a, a njegovo moguće podrijetlo iz Marsa nije prepoznato sve do 1993. To je jedan od samo 12 meteorita do sada identificiranih koji odgovaraju jedinstvenoj marsovskoj kemiji izmjerenoj svemirskom letjelicom Viking koja je sletila na Mars 1976. ALH84001 je daleko najstariji od 12 marsovskih meteorita, više od tri puta stariji od svih ostalih.

    Mnogi su nalazi tima omogućeni samo zbog najnovijih tehnoloških dostignuća u skenirajućoj elektronskoj mikroskopiji visoke rezolucije i laserskoj masenoj spektrometriji. Prije samo nekoliko godina mnoge značajke o kojima su izvještavale bile su neotkrivene. Iako prošla istraživanja ovog meteorita i drugih marsovskog podrijetla nisu uspjela otkriti dokaze o prošlom životu, općenito su izvedena korištenjem nižih razina povećanja, bez koristi od tehnologije korištene u ovom istraživanju. Nedavno otkriće iznimno malih bakterija na Zemlji, nazvano nanobakterija, potaknulo je tim da taj posao obavi u mnogo finim razmjerima od dosadašnjih napora.

    Devet autora znanstvenog izvješća su McKay, Gibson i Thomas-Keprta iz JSC-a Christopher Romanek, bivši postdoktorski suradnik Nacionalnog istraživačkog vijeća u JSC-u, koji je sada znanstvenik u Laboratoriju za ekologiju rijeke Savannah na Sveučilištu Georgia Hojatollah Vali , postdoktorski suradnik Nacionalnog istraživačkog vijeća u JSC-u i znanstveni suradnik na sveučilištu McGill, Montreal, Quebec, Kanada i Zare, diplomski studenti Simon J. Clemett i Claude R.Maechling i postdoktorand Xavier Chillier s Kemijskog odsjeka Sveučilišta Stanford.

    Tim istraživača uključuje široku paletu stručnosti, uključujući mikrobiologiju, mineralogiju, analitičke tehnike, geokemiju i organsku kemiju, a analiza je prešla sve ove discipline. Daljnji detalji o nalazima predstavljenim u članku Science uključuju:

      Istraživači sa Sveučilišta Stanford koristili su dvostruki laserski maseni spektrometar - najosjetljiviji instrument tog tipa na svijetu - kako bi potražili prisutnost zajedničke obitelji organskih molekula zvanih PAH. Kad mikroorganizmi umru, složene organske molekule koje sadrže često se razgrađuju u PAH. PAH -ovi su često povezani s drevnim sedimentnim stijenama, ugljenom i naftom na Zemlji i mogu biti uobičajeni zagađivači zraka. Ne samo da su znanstvenici pronašli PAH u lako detektibilnim količinama u ALH84001, već su otkrili da su te molekule koncentrirane u blizini karbonatnih kuglica. Čini se da je ovaj nalaz u skladu s tvrdnjom da su rezultat procesa fosilizacije. Osim toga, jedinstveni sastav PAH -ova meteorita u skladu je s onim što znanstvenici očekuju od fosilizacije vrlo primitivnih mikroorganizama. Na Zemlji se PAH-i praktički uvijek pojavljuju u tisućama oblika, ali u meteoritu dominira samo oko pola tuceta različitih spojeva. Jednostavnost ove smjese, u kombinaciji s nedostatkom lakih PAH-a poput naftalena, također se bitno razlikuje od onih PAH-a koji su prethodno mjereni u nemartonskim meteoritima.


    Gledaj video: Za državu slobodnih ljudi