iPon Hírek

Miért kezdtek el óriásmolekulákká nőni a nukleinsavak?

Dátum | 2015. 01. 29.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Hosszú ideje fejtörést okozó kérdésre találtak egy lehetséges választ földi élet kialakulását kutató szakértők az óceán mélyén található hidrotermális kürtők fizikáját vizsgálva. Bolygónk korai időszakában, a mai fogalmaink szerinti élet megjelenése előtt RNS-molekulák lebegtek az ősóceánban, időnként megkettőzve önmagukat. Idővel ezek a nukleotidláncok egyre hosszabbak lettek, utat nyitva a komplexebb rendszerek, és velük a tulajdonképpeni élet kezdetei felé. A szakértők számára azonban mostanáig érthetetlennek tűnt, hogy miért kezdtek el nőni az RNS-molekulák, amikor a rövidebb láncokat sokkal egyszerűbb és gazdaságosabb lemásolni. A korai óceánok aktív vulkánjainak közelében alakultak ki azok a hidrotermális kürtők, amelyek ezt a lépést lehetővé tették, mondják müncheni Lajos Miksa Egyetem kutatói. A kürtők gyakorlatilag a kéreg mélyére hatoló repedések, amelyekből a közeli vulkanizmus következményeként forró víz áramlik ki. A víz mindenféle érdekes vegyületet, köztük értékes tápanyagokat hoz fel a kéreg mélyéről, így különösen vonzó környezetet jelent a kezdetleges életformák számára.
Dieter Braun és kollégái annak kiderítése érdekében, hogy a kürtők hogyan segíthették az élet kialakulását, modellezték egy ilyen nyílás működését. A vizsgálatok során kiderült, hogy a kürtőben fellépő sajátos áramlások miatt a hosszabb RNS-láncok nagyobb eséllyel maradnak meg a nyílás belsejében, mint a rövidebb molekulák. A kürtő aljáról felfelé áramló forró folyadék egy termoforézisnek nevezett hatást vált ki az oldatban: ennek során a kisebb és kevesebb töltéssel rendelkező molekulák hajlamosak a melegebb részek, tehát a kürtő főárama felé vándorolni, a nagyobb, töltött molekulák pedig ellenkező irányba, a hidegebb részek felé mozdulnak el. Ennek következtében minél rövidebb egy RNS-lánc, annál nagyobb az esélye annak, hogy a kiáramló folyadék kimossa a kürtőből azt, míg a hosszú láncok biztonságban meghúzódnak a kürtő hűvösebb, de még mindig nagyon kedvező körülményeket biztosító részein, például a nyílás falának piciny pórusaiban. A kis molekulák tehát kikerülnek az óceánba, a nagyobbak viszont megmaradnak a kürtő belsejében, ahol melegben vannak és folyamatos tápanyagutánpótlásban részesülnek. Braun szerint a kürtő azért is ideális környezetet jelenthet az RNS sokszorosítására, mert a folytonos hőmérsékleti ingadozás következtében fellépő áramlások elősegíthetik a megkettőződött molekulák szétválását. Az elméleti modell felvázolását követően a kutatók gyakorlatban is tesztelték a teóriát. Kapilláriscsövekből létrehozták egy kürtő porózus falának mását, ezeket pedig egy vastagabb csőre kapcsolták, amelyben áramlást hoztak létre, majd vízben oldott DNS-darabokkal töltötték fel a rendszert. (Azért nem RNS-t használtak, mivel ezt sokkal komplikáltabb laborkörülmények közt sokszorosítani.) A kísérlet során melegíteni kezdték az összeállítást, és a hosszabb nuklotidláncok valóban hajlamosabbak voltak felgyűlni a kapillárisokban, ahol a megfelelő hozzávalók jelenlétében sokkal könnyebben másolódtak, mint főáramban maradó, és onnan gyorsan távozó rövidebb molekulák. Továbbra sem tudni biztosan, hogyan jöttek létre az első élőlények a Földön, de a kísérletek alapján annyi világosnak tűnik, hogy a hidrotermális kürtők környékén a hosszabb nukleotidláncok előnyösebbnek bizonyultak a rövidebbeknél, egyre nagyobb teret biztosítva a biológiai kreativitásnak.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

6. Pandion
2015.01.29. 10:45
Nagyon jó cikk, köszönjük!
Érdekes megközelítés... Gyakorlatilag a fizikai jellemzőjük miatt volt előnyösebb a komplikáltabb, hosszabb láncok kialakulása, legalábbis a cikk szerint. Egyébként a sejtmembrán kialakulását hasonló okokkal magyarázzák. Ha ezt elfogadjuk, akkor az élet kialakulása nem egyedi dolog, hanem a létező atomok molekulák természetéből adódóan szükségszerű velejárója a komplexitás növekedésének. Ez számomra sokkal elfogadhatóbb, mint az, hogy az élet csírái a világűrből érkeztek a földre meteoritokkal, hiszen akkor is létre kellett jönniük valahol valamikor... De ez már inkább filozófiai kérdés Örülök, hogy ilyen (tudományos) szinten foglalkoznak ezzel a témával!
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. asdsa
2015.01.29. 16:47
Nagyon érdekes elmélet (és persze a gyakorlati kísérlet is).
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Renhoek Pandi...
2015.01.29. 19:14
Jó cikk!... és örömmel tölt el, hogy végre értelmes szakmai hozzászólások vannak, és nem kreacionista trollok

Én is inkább RNS világ "hívő" vagyok, de nem biztos, hogy igazunk van. Lehet párhuzamosan is létrejöhettek véletlenszerűen katalizáló RNS darabok, replikátorok...és emellett akár az űrből is érkezhetett kozmikus anyag a naprendszer mozgásából adódóan.

Nem kizárt, hogy a 3 elmélet egyszerre igaz, és évmilliók alatt mindegyik bekövetkezett, többször kihalva és feléledve.

A ribozimes megközelítés a legreálisabb szerintem (RNS katalizáló enzim funkcióval)
Ezek pedig létrejöhettek véletlen LEGO-zással.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2015.01.30. 18:17
Csodálatos dolgok ezek, és bár a szükségszerűséggel ilyen körülmények között egyet értek, de ne feledjük, mindettől még lehet egyedi, illetve inkább ritka az élet effajta kialakulása, hiszen ha tágabb perspektívából nézzük, ettől függetlenül IS rengeteg tényező és megfelelő körülmény szükséges ehhez a bizonyos szükségszerű molekuláris viselkedéshez.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. VAjZY
2015.01.30. 18:25
Ami számomra mindig a legszebb az egészben, hogy amennyire egyszerűek világunk építőkövei, annál komplikáltabb és sokszínűbb viselkedésre és megnyilvánulásra képesek. Hihetetlen belegondolni, hogy tulajdonképpen ugyanolyan egységekből áll minden, mégis milliárdnyiféle dolog létezik milliárdnyiféle "kivitelben".
Köszönöm ezt és az ehhez hasonlóan mélyenszántó cikkeket, mert ilyenkor mindig újra kiszakítanak a hétköznapok közönyéből, és eszembe juttatják, mennyire gyönyörű dolog, hely, entitás is az Univerzum!
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Renhoek VAjZY
2015.01.30. 22:54
Akkor ajánlom neked ezt a videót:

https://www.youtube.com/watch?v=FJ4N0iSeR8U

Ez a fehérjék világa. Nekem ez az igazából megdöbbentő, hiszen itt kezdődik minden. Ezek a kis gépecskék nem rendelkeznek akarattal, működésük beléjük van kódolva, és kémiai reakciókon, koncentráció különbségeken alapul.

Mégis teljesen élőnek tűnnek, és rendkívül bonyolult folyamatokra képesek önmagukban, vagy komplexeket alkotva.

Ilyen kis gömböcske cipelés például milliárd számra zajlik az idegsejtjeink nyúlványaiban, cipelve a terhüket.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!