Η προέλευση της ζωής στη Γη εξακολουθεί να παραμένει ένα από τα μεγάλα μυστήρια για την επιστήμη, αλλά σιγά-σιγά το κουβάρι των βημάτων και των απαραίτητων συστατικών έχει αρχίσει να ξετυλίγεται. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η ζωή προέκυψε από μια αρχέγονη σούπα οργανικών χημικών ουσιών και βιομορίων στην πρώιμη Γη, οδηγώντας τελικά σε πολύπλοκους οργανισμούς.
Εδώ και καιρό υπάρχει η υποψία ότι ορισμένα από αυτά τα συστατικά μπορεί να έχουν προέλθει από το Διάστημα. Τώρα μια νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Science Advances, καταδεικνύει ότι μια ειδική κατηγορία μορίων, τα πεπτίδια, μπορεί να σχηματιστεί ευκολότερα σε συνθήκες Διαστήματος από ό,τι αυτές που επικρατούν στην Γη. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσαν να έχουν φτάσει στην πρώιμη Γη, είτε από μετεωρίτες, είτε από κομήτες, αλλά και ότι η ζωή μπορεί να είναι σε θέση να υπάρξει και αλλού.
Οι βασικές λειτουργίες της ζωής λαμβάνουν χώρα στα κύτταρά μας (όπως και σε όλα τα έμβια όντα) και σε αυτές συμβάλλουν μεγάλα, πολύπλοκα (οργανικά) μόρια με βάση τον άνθρακα που ονομάζονται πρωτεΐνες. Ο τρόπος με τον οποίο προκύπτουν οι ποικίλες πρωτεΐνες που χρειαζόμαστε για να παραμένουμε ζωντανοί είναι κωδικοποιημένος στο DNA, το οποίο είναι και αυτό ένα μεγάλο και πολύπλοκο οργανικό μόριο.
Ωστόσο, αυτά τα πολύπλοκα μόρια «κατασκευάζονται» από μια ποικιλία μικρών και απλών μορίων, όπως τα αμινοξέα – τα λεγόμενα δομικά στοιχεία της ζωής.
Για να μπορέσουμε να εξηγήσουμε την προέλευση της ζωής, θα πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε πώς και πού σχηματίζονται αυτά τα δομικά στοιχεία και κάτω από ποιες συνθήκες συναρμολογούνται αυθόρμητα σε πιο πολύπλοκες δομές. Τέλος, θα πρέπει να κατανοήσουμε το βήμα που τους επιτρέπει να γίνουν ένα «κλειστό», αυτοαναπαραγόμενο σύστημα – ένας ζωντανός οργανισμός.
Η εν λόγω μελέτη ρίχνει φως στον τρόπο με τον οποίο μπορεί να σχηματίστηκαν και να συναρμολογήθηκαν ορισμένα από αυτά τα δομικά στοιχεία και πώς κατέληξαν στη Γη.
Συναρμογή αμινοξέων
Το DNA αποτελείται από περίπου 20 διαφορετικά αμινοξέα. Όπως τα γράμματα του αλφαβήτου, αυτά είναι τοποθετημένα στη δομή της διπλής έλικας του DNA σε διαφορετικούς συνδυασμούς για την κρυπτογράφηση του γενετικού μας κώδικα.
Τα πεπτίδια είναι επίσης μια συναρμογή αμινοξέων σε δομή που μοιάζει με αλυσίδα. Τα πεπτίδια μπορούν να αποτελούνται από μόλις δύο αμινοξέα, αλλά και από εκατοντάδες αμινοξέα.
Η συναρμολόγηση των αμινοξέων σε πεπτίδια είναι ένα σημαντικό βήμα, διότι τα πεπτίδια μπορούν να δράσουν ως καταλύτες ή να ενισχύσουν τις αντιδράσεις που είναι σημαντικές για τη διατήρηση της ζωής.
Ωστόσο, παρά τον δυνητικά σημαντικό ρόλο τους στην προέλευση της ζωής, δεν ήταν τόσο απλό για τα πεπτίδια να σχηματιστούν αυθόρμητα υπό τις περιβαλλοντικές συνθήκες στην πρώιμη Γη. Στην πραγματικότητα, οι επιστήμονες πίσω από την μελέτη είχαν καταδείξει προηγουμένως ότι οι ψυχρές συνθήκες του Διαστήματος είναι στην πραγματικότητα πιο ευνοϊκές για το σχηματισμό πεπτιδίων.
Στην πολύ χαμηλή πυκνότητα των νεφών που σχηματίζουν μόρια και σωματίδια σκόνης στο τμήμα του Διαστήματος που ονομάζεται διαστρικό μέσο, μεμονωμένα άτομα άνθρακα μπορούν να προσκολληθούν στην επιφάνεια των κόκκων σκόνης μαζί με μόρια μονοξειδίου του άνθρακα και αμμωνίας. Στη συνέχεια αντιδρούν για να σχηματίσουν μόρια που μοιάζουν με αμινοξέα. Όταν ένα τέτοιο νέφος γίνεται πυκνότερο και τα σωματίδια σκόνης αρχίζουν επίσης να κολλάνε μεταξύ τους, τα μόρια αυτά μπορούν να συναρμολογηθούν σε πεπτίδια.
Στη νέα τους μελέτη, οι επιστήμονες εξετάζουν το πυκνό περιβάλλον των δίσκων σκόνης, από το οποίο αναδύεται τελικά ένα νέο ηλιακό σύστημα, αποτελούμενο από ένα άστρο και πλανήτες. Τέτοιοι δίσκοι σχηματίζονται όταν τα νέφη καταρρέουν ξαφνικά από τη δύναμη της βαρύτητας. Σε αυτό το περιβάλλον, τα μόρια του νερού σχηματίζονται πολύ πιο συχνά – δημιουργώντας πάγο στην επιφάνεια οποιωνδήποτε αυξανόμενων συσσωματωμάτων σωματιδίων, κάτι που θα μπορούσε να αναστείλει τις αντιδράσεις που σχηματίζουν τα πεπτίδια.
Στο διάστημα
Προσομοιώνοντας τις αντιδράσεις που είναι πιθανό να συμβαίνουν στο διαστρικό μέσο στο εργαστήριο, η μελέτη δείχνει ότι, αν και ο σχηματισμός πεπτιδίων μειώνεται ελαφρώς, δεν εμποδίζεται. Αντίθετα, καθώς οι βράχοι και η σκόνη συνδυάζονται για να σχηματίσουν μεγαλύτερα σώματα όπως οι αστεροειδείς και οι κομήτες, τα σώματα αυτά θερμαίνονται και επιτρέπουν το σχηματισμό υγρών. Αυτό ενισχύει τον σχηματισμό πεπτιδίων σε αυτά τα υγρά, και υπάρχει μια φυσική επιλογή περαιτέρω αντιδράσεων με αποτέλεσμα ακόμη πιο πολύπλοκα οργανικά μόρια. Αυτές οι διαδικασίες είναι σχεδόν βέβαιο ότι συνέβησαν κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του δικού μας ηλιακού συστήματος.
Πολλά από τα δομικά στοιχεία της ζωής, όπως τα αμινοξέα, τα λιπίδια και τα σάκχαρα, μπορούν να σχηματιστούν στο διαστημικό περιβάλλον. Πολλά από αυτά έχουν ανιχνευθεί σε μετεωρίτες.
Επειδή ο σχηματισμός πεπτιδίων είναι πιο αποτελεσματικός στο Διάστημα απ’ ό,τι στη Γη και επειδή μπορούν να συσσωρεύονται στους κομήτες, οι προσκρούσεις τους στην πρώιμη Γη μπορεί να έφεραν φορτία που πυροδότησαν τα βήματα για την προέλευση της ζωής στη Γη.
Τι σημαίνουν λοιπόν όλα αυτά για τις πιθανότητές μας να βρούμε εξωγήινη ζωή; Λοιπόν, τα δομικά στοιχεία για τη ζωή είναι διαθέσιμα σε όλο το σύμπαν. Το πόσο συγκεκριμένες πρέπει να είναι οι συνθήκες για να μπορέσουν να αυτοσυναρμολογηθούν σε ζωντανούς οργανισμούς είναι ακόμα ένα ανοιχτό ερώτημα. Μόλις το μάθουμε αυτό, θα έχουμε μια καλή ιδέα για το πόσο διαδεδομένη, ή όχι, μπορεί να είναι η ζωή.