Η επιστήμη ανακαλύπτει την προέλευση της ζωής: οι αεραγωγοί βαθέων υδάτων στο επίκεντρο!

Η επιστήμη ανακαλύπτει την προέλευση της ζωής: οι αεραγωγοί βαθέων υδάτων στο επίκεντρο!

Η Δρ Martina Preiner, μια ταλαντούχα ερευνήτρια στο Microcosm Earth Future Center Πανεπιστήμιο του Marburg και στο Ινστιτούτο Max Planck για την Επίγεια Μικροβιολογία, έλαβε πρόσφατα επιχορήγηση Επιστήμης για τα Ανθρώπινα Σύνορα. Αυτό το βραβείο αναγνωρίζει τα καινοτόμα ερευνητικά τους έργα σχετικά με την προέλευση της ζωής. Η Πράινερ και η ομάδα της επικεντρώνονται στη μελέτη των πορωδών ορυκτών περιβαλλόντων και του ρόλου τους στην εμφάνιση των πρώτων μορφών ζωής.

Ένα βασικό μέλημα είναι η κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ οργανικών συμπαραγόντων και πρωτογενών πεπτιδίων που βρίσκονται σε γεωχημικά διαμορφωμένα περιβάλλοντα. Τα βιομόρια γνωστά ως συμπαράγοντες παίζουν ουσιαστικό ρόλο στις βιοχημικές αντιδράσεις και υπάρχουν σε όλους τους οργανισμούς. Συγκεκριμένα, διεξάγεται έρευνα για το πώς αυτά τα πολύπλοκα μόρια δεν μπορούν απλώς να προκύψουν από άψυχα περιβάλλοντα. Ο Preiner σχεδιάζει να κατασκευάσει δίκτυα ορυκτών πόρων για να επιτρέψει στα βιομόρια και τους πρόδρομους ενζύμου να αλληλεπιδράσουν.

Μέθοδοι και στόχοι έρευνας

Η ερευνητική ομάδα θα εξετάσει ένα ολοκληρωμένο εξελικτικό ιστορικό ελέγχου αντίδρασης για τη δημιουργία αυτοσυντηρούμενων δικτύων αντιδράσεων στο εργαστήριο. Η έρευνα πραγματοποιείται από τρεις οπτικές γωνίες: κατάλυση σε ορυκτές επιφάνειες, χημεία σε πορώδη περιβάλλοντα και ανακατασκευή αρχαίων ενζύμων. Εκτός από τη Martina Preiner, η ομάδα περιλαμβάνει επίσης τον Cole Mathis από το State University της Αριζόνα και τον Liam M. Longo από το Earth-Life Science Institute. Η αίτηση επιλέχθηκε ως μία από τις πέντε καλύτερες ομάδες από τις 111 που υποβλήθηκαν.

Ο κύριος στόχος του έργου είναι να καταδείξει πώς ένα πρωτοενζυματικό σύστημα παραγωγής μπορεί να παράγει συμπαράγοντες απαραίτητους για την επιβίωση των μορφών ζωής. Το πρόγραμμα Human Frontier Science Program, το οποίο προωθεί τη διεθνή συνεργασία στην έρευνα των βιοεπιστημών, υποστηρίζει οικονομικά αυτό το έργο και υποστηρίζεται από πολλές χώρες και την ΕΕ.

Υδροθερμικοί αεραγωγοί βαθέων υδάτων: Ένα κλειδί για την προέλευση της ζωής

Παράλληλα με την έρευνα του Preiner, μια διεθνής ερευνητική ομάδα ανακάλυψε ότι οι υποβρύχιες υδροθερμικές οπές θα μπορούσαν να είναι πιθανές θέσεις για το σχηματισμό πρωτοκυττάρων. Οι επιστήμονες προσομοίωσαν χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε αυτές τις οπές βαθέων υδάτων και διαπίστωσαν ότι το ανοργανοποιημένο ζεστό νερό με διαλυμένο CO2 και υδρογόνο μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό πρωτοκυττάρων υπό τις κατάλληλες συνθήκες. Κολόνια διαπιστώθηκε επίσης ότι οι κατάλληλοι μεταλλικοί καταλύτες είναι ζωτικής σημασίας για αυτές τις διαδικασίες.

Σε ένα εργαστηριακό πείραμα, οι ερευνητές μπόρεσαν να δείξουν ότι μια αντίδραση στους 100 °C κατά τη διάρκεια της νύχτας μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο σε μυρμηκικό οξύ, οξικά και πυροσταφυλικά. Αυτά τα προϊόντα μπορούν να χρησιμεύσουν ως πρώτη ύλη για το σχηματισμό άλλων οργανικών μορίων. Μέχρι τώρα, η χρήση ενζύμων ως καταλύτης ήταν απαραίτητη, αλλά τα νέα ευρήματα δείχνουν τον δρόμο προς το παρελθόν, όπου απλές χημικές αντιδράσεις καταλύονταν από μέταλλα και μέταλλα, οδηγώντας τελικά στο σχηματισμό πιο πολύπλοκων νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών.

Η έρευνα δείχνει ότι το υδρογόνο χρησίμευσε ως κεντρικό δομικό στοιχείο για τις πρώιμες βιοχημικές διεργασίες και υπογραμμίζει τον σημαντικό ρόλο των υδροθερμικών συστημάτων στη δημιουργία ζωής. Τα αποτελέσματα των μελετών παρέχουν επίσης ενδιαφέρουσες ενδείξεις για τη μετάβαση από τις γεωχημικές στις βιοχημικές διεργασίες, οι οποίες δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Ecology & Evolution.

Ο συνδυασμός αυτών των δύο ερευνητικών προσεγγίσεων θα μπορούσε να ανοίξει έναν νέο ορίζοντα στην κατανόησή μας για την προέλευση της ζωής στη Γη. Καινοτόμες προσεγγίσεις όπως αυτές της Δρ. Πράινερ και των συναδέλφων της είναι ζωτικής σημασίας για την αποκάλυψη των περίπλοκων μηχανισμών που οδήγησαν τελικά στις πρώτες μορφές ζωής.