Γιατί ο μύθος του Φράνκενσταϊν είναι τόσο γοητευτικός; Η προέλευση της ζωής και η ικανότητα της εμφύσησής της στην άψυχη ύλη είναι κάτι που συναρπάζει τον άνθρωπο εδώ και αιώνες. Σήμερα οι επιστήμονες βρίσκονται πολύ κοντά στην γέννηση της ζωής από άψυχη ύλη.
Και όμως δεν είναι τόσο τρομακτικό όσο ακούγεται. Αντιθέτως, οι ερευνητές μιας ομάδας, της οποίας ηγείται ο Jack Szostak, μοριακός βιολόγος από το Χάρβαρντ, έχουν δημιουργήσει μοντέλα κυττάρων τα οποία κουβαλάνε μέσα τους τη ζωή...
Τα πρωτοκύτταρα του Szostak αποτελούνται από λιπίδια, τα οποία μπορούν να παγιδέψουν νουκλεϊκά οξέα που περιέχουν τη γενετική πληροφορία. Σε συνδυασμό με μια διαδικασία, κατά την οποία απορροφάται εξωτερική ενέργεια από τον ήλιο ή από χημικές αντιδράσεις, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ένα συνεχώς εξελισσόμενο σύστημα με όλες τις γνωστές ιδιότητες των έμβιων οργανισμών (αναπαραγωγή, αύξηση, μεταβολισμό, εξέλιξη).
Παρότι η τελευταία του δουλειά παραμένει αδημοσίευτη, ο Szostak περιέγραψε τις τελευταίες εξελίξεις με τα πρωτοκύτταρα στο XV International Conference on the Origin of Life στη Φλωρεντία της Ιταλίας, την περασμένη εβδομάδα. Η διαδικασία της αναπαραγωγής δεν είναι ακόμα εντελώς αυτόνομη, αλλά βρίσκεται πιο κοντά από οποιονδήποτε άλλο στην μετατροπή χημικών ουσιών σε ζώντες οργανισμούς.
«Έχουμε πραγματοποιήσει πραγματική πρόοδο στον τρόπο με τον οποίο μεγαλώνει αλλά και διαχωρίζεται η μεμβράνη ενός πρωτοκυττάρου,» σχολιάζει ο Szostak σε μια τηλεφωνική συνέντευξη. «Αυτό που μπορούμε να κάνουμε τώρα είναι να αντιγράψουμε ένα περιορισμένο δείγμα απλών γενετικών ακολουθιών, ωστόσο θα πρέπει να είμαστε ικανοί να αντιγράψουμε αυθαίρετες δομές έτσι ώστε να εξελιχτούν σε κάτι χρήσιμο.»
«Με αυτό τον τρόπο οι ακολουθίες αυτές θα οδηγήσουν σε μια νέα μορφή ζωής παρόμοια με αυτή της θεωρίας του Δαρβίνου. Παρόλα αυτά είναι ακόμα σχεδόν αδύνατο να ξέρουμε που θα μπορούσε να οδηγήσει τη νέα μορφή ζωής η φυσική επιλογή.»
«Εφόσον καταφέρουμε να αναπαράγουμε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον, ελπίζουμε να καθορίσουμε πειραματικά πως ακριβώς θα μπορούσε να εξελιχθεί υπό αυτές τις συνθήκες,» σχολιάζει ο Sheref Mansy, πρώην μέλος της ομάδας του Szostak και χημικός από το πανεπιστήμιο του Denver.
Η έρευνα για τη νέα αυτή μορφή ζωής είναι πιο σημαντική ακόμα και από τη δημιουργία τεχνητής ζωής. Η εργασία του J. Craig Venter για την κατασκευή ενός τεχνητού βακτηρίου με το μικρότερο αριθμό γονιδίων χρησιμοποιεί συγκεκριμένες μορφές ζωής ως βάση. Οι ερευνητές προσπαθούν να σχεδιάσουν μια εντελώς νέα μορφή ζωής την οποία οι άνθρωποι δεν θα έχουν δει ποτέ στη ζωή τους και ίσως να μην υπήρξε ποτέ πριν.
Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού η ομάδα του Szostak δημοσίευσε στα επιστημονικά περιοδικά Nature και Proceedings of the National Academy of Sciences άρθρα μέσα από τα οποία αποκαλύπτεται ότι η έρευνα δεν είναι απλώς μια ιδέα.
«Ο Szostak ελπίζει ότι στο άμεσο μέλλον θα έχουμε στο εργαστήριο μας ένα εντελώς αυτόνομο σύστημα αυτο-αναπαραγωγής,» αναφέρει ο Jeffrey Bada, χημικός από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας.
Η σύγχρονη ζωή είναι πολύ πιο πολύπλοκη σε σχέση με τα απλά συστήματα με τα οποία δουλεύει ο Szostak και οι συνάδελφοι του, τα πρωτοκύτταρα λοιπόν δεν μοιάζουν με τα κύτταρα από τα οποία αποτελούμαστε όλοι.
«Αυτό που αναζητούμε είναι η προέλευση της ζωής από μια προοπτική, ενώ από μια άλλη είναι η ζωή ως μια μικρή νανομηχανή στο επίπεδο ενός κυττάρου,» αναφέρει ο ερευνητής Hans Ziock.
Η λειτουργία της ζωής, ως μια απλή νανομηχανή, συνίσταται στη χρήση ενέργειας για την αναδόμηση χημικών ουσιών που θα δημιουργήσουν αρκετά αντίγραφα.
«Θα πρέπει να οργανωθεί κάποιος με ένα συγκριμένο τρόπο για να είναι χρήσιμος,» αναφέρει ο Ziock. «Παίρνεις ενέργεια από ένα μέρος και την μετακινείς κάπου αλλού, απ'Α όπου δεν μετακινείται και έτσι οργανώνονται όλα.»
Τα γνωστά μας κύτταρα τα καταφέρνουν όλα αυτά μέσω ενός πολύπλοκου μοριακού μηχανισμού. Στην πραγματικότητα, το βεληνεκές κάποιων χημικών ενώσεων που πραγματοποιούνται από φυτά ξεπερνούν κατά πολύ τη σύγχρονη τεχνολογία. Ακόμα και οι πιο πρώιμες μορφές ζωής κατέχουν μηχανές πρωτεϊνών που τους επιτρέπουν να εισάγουν θρεπτικά συστατικά κατά μήκος των πολύπλοκων κυτταρικών μεμβρανών τους και να κατασκευάζουν μόρια που στη συνέχεια εκτελούν τις οδηγίες των κυττάρων.
«Αυτές οι ειδικές δομές θα χρειάστηκαν αρκετές γενεές για να εξελιχθούν,» σχολιάζει ο Ziock. Η πρώτη λοιπόν μορφή ζωής θα πρέπει να ήταν πολύ πιο απλή.
Η μορφή αυτής της απλουστευμένης δομής αποτελεί αντικείμενο έντονης συζήτησης ανάμεσα σε επιστήμονες που αναρωτιούνται για την προέλευση της ζωής εδώ και χρόνια.
Οι περισσότεροι ερευνητές όμως συμφωνούν ότι η πρώτη ολοκληρωμένη μορφή ζωής θα πρέπει να αποτελείται από τρία βασικά χαρακτηριστικά: μια προστατευτική μεμβράνη, έναν τρόπο συλλογής ενέργειας και έναν φορέα πληροφορίας, όπως RNA ή κάποιο νουκλεϊκό οξύ.
Παλαιότερη δουλειά του Szostak έχει δείξει ότι το περίβλημα πιθανότατα πήρε τη μορφή στρώματος από λιπαρά οξέα, τα οποία μπορούσαν να συναρμολογηθούν βασιζόμενα στην αντίδραση τους στο νερό. (όπως στο βίντεο)
Αυτές οι μεμβράνες, με τη σωστή αναλογία χημικών, επιτρέπουν τη δημιουργία νουκλεϊκών οξέων, τα οποία και συγκρατούν.
Όλα τα παραπάνω δίνουν ώθηση σε θεωρίες που υποστηρίζουν ότι στο κοντινό παρελθόν ένα μόριο (όπως το RNA) που περιπλανιόταν σε λιπαρά οξέα άρχισε να αναπαράγεται. Το τυχαίο αυτό γεγονός, μέσω εκατομμυρίων εξελικτικών επαναλήψεων, οδήγησε στη ζωή όπως την ξέρουμε σήμερα.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, οι Mansy και Szostak έδειξαν ότι οι ειδικές μεμβράνες τους διατηρούνται σε σταθερή κατάσταση υπό μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες, ενώ θα μπορούσαν να χειριστούν μόρια DNA όπως ακριβώς ο θερμικός κυκλοποιητής (PCR thermal cycler), ο οποίος έχει τη δυνατότητα να αυξομειώνει τη θερμοκρασία της αντίδρασης κάθε λίγα λεπτά ή δευτερόλεπτα, έτσι ώστε να επιτρέψει τη σύνθεση νέων τμημάτων DNA.
Όμως το σημαντικότερο ερώτημα που πλανάται και παραμένει αναπάντητο είναι: Από πού προέρχονται το DNA ή οποιεσδήποτε άλλες ουσίες, οι οποίες μεταφέρουν οδηγίες για την αντιγραφή;
Πολλοί ερευνητές έχουν προσπαθήσει να δώσουν απάντηση για τον τρόπο με τον οποίο μόρια RNA ή DNA θα μπορούσαν να έχουν αναπτυχθεί από αμινοξέα που βρίσκονταν στην πρώιμη γη.
Από τη στιγμή λοιπόν που αυτά τα μόρια υπήρχαν, η ομάδα του Szostak δήλωσε στο περιοδικό Nature ότι τα νουκλεϊκά οξέα θα μπορούσαν να έχουν αντιγραφεί μέσα στα πρωτοκύτταρα.
Παρότι πολλοί είναι οι επιστήμονες που συμφωνούν ότι η έρευνα για τα πρωτοκύτταρα είναι εντυπωσιακή, δεν έχουν πειστεί όλοι ότι θα μπορούσε να συμβάλει σε μια λογική εξήγηση για την προέλευση της ζωής.
«Η έρευνα που έχει διενεργηθεί έως τώρα είναι θαυμάσια αφού όλα αυτά μπορούν να πραγματοποιηθούν,» σχολιάζει ο Mike Russell, γεωχημικός από το εργαστήριο Jet Propulsion στον Καναδά. «Απλά διατηρώ κάποιες αμφιβολίες σχετικά με τη σημασία της έρευνας αυτής για την προέλευση της ζωής.»
Ο Russell θεωρεί ότι οι πρώτες μορφές ζωής στη γη στηρίχθηκαν σε ανόργανα συστατικά. Σε αντίθεση με τα λιπαρά οξέα, ο Russell θεωρεί ότι τα σουλφίδια σιδήρου αποτελούσαν κύριο συστατικό των κυττάρων. Παρόλα αυτά φαντάζει μάλλον αμφίβολο να καταφέρουμε τελικά να μάθουμε πως ακριβώς ξεκίνησε η ζωή.
Η άποψη του Szostak δομείται από ένα όμορφο μοντέλο, όμως αυτό δε σημαίνει ότι είναι και το σωστό. Και μάλιστα το πιο πιθανό είναι ότι τα πρωτοκύτταρα του Szostak να μην πλησιάζουν καν τη δομή των πρώιμων μορφών ζωής στον πλανήτη μας. Εάν αυτό αληθεύει, τότε θα έχουμε στρώσει το δρόμο για έναν εναλλακτικό τρόπο δημιουργίας της ζωής μέσα από την ύλη.
The BlogK
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου