Cum apare viaţa dintr-o mulţime de substanţe chimice este încă un mister. Deşi s-ar putea să nu ştim niciodată cu siguranţă ce substanţe chimice au existat în perioada prebiotică a planetei Pământ, noi putem studia biomoleculele care există în prezent pentru a obţine indicii despre ce s-a întâmplat cu trei miliarde de ani în urmă. Oamenii de ştiinţă au utilizat un set din aceste biomolecule pentru a afla modul prin care ar fi putut apărea viaţa.

 



Cercetătorii au descoperit că aceste maşini moleculare, care există în celulele vii din prezent, nu fac prea multe pe cont propriu. Dar, de îndată ce acestea adaugă compuşi chimici graşi, care formează o versiune primitivă a membranei celulare, substanţele chimice se pot apropia suficient de mult pentru a reacţiona într-un mod foarte specific.

Această formă de autoorganizare este remarcabilă şi dacă aflăm cum se produce atunci am putea obţine cheia pentru înţelegerea modului de apariţie a vieţii pe Pământ şi, probabil, cum aceasta ar putea apărea şi pe alte planete.

Premiul Nobel pentru chimie pe anul 1987 a fost dat unor chimişti care au arătat cum moleculele complexe pot îndeplini funcții foarte precise. Una dintre caracteristicile acestor molecule o reprezintă capacitatea de autoorganizare care are loc atunci când diferite substanțe chimice se apropie unele de altele, ca urmare a acţiunii unor forțe multiple care acționează asupra lor, și devin o mașină moleculară capabilă să execute sarcini chiar mai complexe. Fiecare celulă vie conţine o mulţime de astfel de maşini moleculare.

Pasquale Stano de la University of Roma şi colegii săi au fost interesaţi să utilizeze aceste cunoştinţe pentru a studia originile vieţii. Pentru a face lucrurile mai simple ei au ales un ansamblu de molecule care produce proteine. Acest ansamblu este format din 83 molecule diferite, inclusiv molecula de ADN şi el a fost programat pentru a produce o proteină fluorescentă verde (GFP) care poate fi observată cu ajutorul unui microscop confocal.

Ansamblul de molecule poate produce proteine doar atunci când acestea se află destul de aproape una de alta pentru a reacţiona între ele. Atunci când ansamblul de molecule este diluat cu apă, acestea nu mai pot reacţiona între ele. Acesta este motivul pentru care interiorul celulelor vii este foarte aglomerat, concentrat cu molecule: tocmai pentru a permite funcţionarea chimiei vieţii.

Pentru a recrea această aglomerare moleculară, Stano a adăugat un compus chimic denumit POPC în soluţia diluată. Moleculele grase, cum ar fi POPC nu se amestecă cu apa şi atunci când ele sunt introduse în aceasta produc automat lipozomi. Aceştia au o structură foarte similară cu a membranelor celulelor vii şi sunt utilizaţi pe scară largă pentru a studia evoluţia celulelor.

Stano a anunţat în revista Angewandte Chemie că o mare parte din aceşti lipozomi au prins unele molecule din soluţie. Dar, un fapt remarcabil, 5 lipozomi din fiecare 1.000 de atfel de lipozomi au avut nevoie de 83 de molecule pentru a produce o proteină. Aceşti lipozomi au produs o cantitate mare de proteine GFP care străluceau în culoarea verde atunci când erau privite la un microscop.

Calculele teoretice arată că 5 lipozomi din 1.000 nu ar putea reţine, chiar și cu şansă, toate cele 83 molecule din soluţie. Probabilitatea calculată pentru ca un singur astfel de lipozom să se formeze este, practic, zero. Faptul că astfel de lipozomi s-au format şi că s-a produs proteina GFP înseamnă că a avut loc un fenomen remarcabil.

Stano şi colegii lui încă nu înţeleg de ce s-a întâmplat acest lucru. Acesta poate fi un proces aleatoriu pe care doar un model statistic l-ar putea explica mai bine. Poate că aceste molecule speciale sunt potrivite pentru acest tip de autoorganizare, deoarece ele sunt deja într-un stadiu de evoluţie ridicat. Următorul pas important este de a vedea dacă molecule similare, dar mai puţin complexe, sunt capabile, de asemenea, de un astfel de comportament.

Experimentul lui Stano a demonstrat, pentru prima dată, că autoasamblarea în celule simple poate fi un proces fizic inevitabil. Dacă aflăm cum se produce cu exactitate această autoasamblare atunci înseamnă că am făcut un pas mare înainte în vederea înţelegerii modului prin care a apărut viaţa.



Traducere de Cristian-George Podariu după chemists-show-life-on-earth-was-not-a-fluke