Nevjerojatni počeci života na Zemlji – Zašto i kako?

Nevjerojatni počeci života na Zemlj

Nedokučivo je još uvijek kako, gdje ili zašto se život prvi put pojavio na našem planetu. Ovaj zagonetni fenomen je dodatno kompliciran činjenicom da “život” kao pojam ne posjeduje strogu, globalno prihvaćenu definiciju. Iako u većini situacija ovo ne predstavlja izazov – budući da je većina živih bića neupitno živa – biolozi koji se bave istraživanjem krajnjih granica života, poput virusa, priona i sličnih fenomena, suočavaju se s potrebom za preciznom klasifikacijom. Međutim, proučavanje porijekla života zahtijeva detaljno ispitivanje procesa kojim neživa materija doživljava temeljitu transformaciju. Ovaj proces, pretpostavlja se, odvijao se u fazama, uz niz prepreka i preokreta, što znači da je granica između nekoordiniranih kemijskih reakcija i početka života nejasna i fluidna.

U tom kontekstu, korisno je ponuditi barem osnovnu definiciju života, ne u svrhu revidiranja bioloških udžbenika, već kako bismo adekvatno usmjerili raspravu o nastanku života. Za ovu svrhu može poslužiti jednostavna tvrdnja: Život je ono što podliježe Darwinovoj evoluciji. Drugim riječima, život podliježe prirodnoj selekciji, neumoljivom procesu koji odabire osobine i karakteristike za prenošenje na sljedeću generaciju, zahvaljujući njihovoj sposobnosti preživljavanja. Ako neka osobina, izravno ili neizravno, doprinosi sposobnosti organizma za preživljavanje i reprodukciju, ona se zadržava. Sve ostalo se odbacuje ili, u najboljem slučaju, sporedno prenosi.

Tri ključna zadatka

Kako objašnjava Paul Sutter za Universe Today, Zemlja je jedini poznati kraj u solarnom sustavu, galaksiji, pa i cijelom svemiru gdje se odvija Darwinova evolucija. Da bi se uspjelo u evolucijskom procesu i razdvojilo od običnih kemijskih reakcija, život mora ostvariti tri ključna zadatka. Prvo, mora na neki način pohraniti informacije, poput kodiranja različitih procesa, osobina i karakteristika, omogućavajući tako prenošenje uspješnih osobina s generacije na generaciju. Drugo, život mora biti sposoban za samoreplikaciju. Mora moći stvarati točne kopije vlastite molekularne strukture, omogućujući informacijama unutar sebe da postanu nova generacija, koja se mijenja i prilagođava temeljem svoje sposobnosti preživljavanja. Treće, život mora katalizirati reakcije. Mora utjecati na svoje okruženje, bilo da se radi o kretanju, stjecanju ili skladištenju energije, rastu novih struktura, ili obavljanju mnogobrojnih zadivljujućih aktivnosti koje život svakodnevno provodi.

Interakcijom sa svojim okruženjem, stvaranjem kopija sebe i pohranom informacija (poput načina interakcije s okolinom i stvaranja kopija sebe), život može evoluirati, postajući sve složeniji i specijaliziraniji tijekom geoloških epoha, od skromnih molekula do svjesnih umova sposobnih promišljati o svojim vlastitim, zamagljenim počecima.

Zapanjujući asortiman

U suvremenom dobu, nakon milijardi godina iskustva i prakse, život na Zemlji razvio je zapanjujući asortiman kemijskih i molekularnih strojeva za svoju reprodukciju – raznolikost toliko složenu i međusobno povezanu da je još uvijek ne možemo u potpunosti shvatiti. Ipak, izlučila se osnovna slika. U drugim riječima, život obavlja ove zadatke pomoću trijade molekularnih alata.

Prvi je DNK, koji putem svog genetskog koda pohranjuje informacije koristeći kombinacije samo četiri molekule: adenina, gvanina, citozina i timina. Sposobnost DNK-a da pohrani ogromne količine informacija je nešto što se može nazvati čudom; naš vlastiti digitalni sustav jedinica i nula (koji je izumljen jer je puno jednostavnije utvrditi je li strujni krug uključen ili isključen) najbliža je usporedba s gustoćom informacija u DNK-u. Prirodni jezici u ovoj usporedbi čak ne zauzimaju mjesto.

Druga komponenta je RNA, koja je intrigantno slična DNK-u, ali s dvije suptilne, ali značajne razlike: RNA zamjenjuje timin s uracilom u svojoj kodnoj bazi i sadrži šećer ribozu, koji ima jedan atom kisika manje od deoksiriboze u DNK-u. RNA također pohranjuje informacije, ali općenito govoreći, njen glavni zadatak je čitanje kemijskih uputa pohranjenih u DNK-u i korištenje tih informacija za proizvodnju posljednjeg člana trijade – proteina.

Proteini

“Proteini” su opći pojam za gotovo nebrojene vrste molekularnih strojeva koji “rade stvari”: oni razdvajaju molekule, spajaju ih ponovno, stvaraju nove, drže strukture na okupu, postaju dijelom struktura, prenose važne molekule s jednog mjesta na drugo, pretvaraju energiju iz jednog oblika u drugi i mnogo toga. Proteini imaju još jednu dodatnu funkciju: obavljaju posao razvijanja DNK-a i stvaranja njenih kopija. Time se trijada kompletira, obuhvaćajući sve funkcije života: DNK pohranjuje informacije, RNA koristi te informacije za proizvodnju proteina, a proteini interagiraju s okolinom i provode samoreplikaciju DNK-a. Ovaj ciklus omogućava živim organizmima da dožive dar evolucije.

I ovaj ciklus, kako je već spomenuto, je iznimno složen i očito rezultat milijardi godina fino podešavanja i usavršavanja. Međusobno povezana priroda DNK-a, RNA-e i proteina implicira da se ovaj sustav nije mogao razviti iz praiskonske močvare odjednom, jer ukoliko nedostaje samo jedna komponenta, cijeli sustav propada.

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr