Sciencemag.cz
Doporučujeme
Na počátku života prý mohly fungovat tzv. suché a mokré cykly, respektive hygroskopické (rozplývavé) minerály, které absorbují vodu z různě vlhkého vzduchu a přitom se v ní rozpouštějí.
S celou teorií přišli vědci z Saint Louis University, College of Charleston a NSF/NASA Center for Chemical Evolution. V zásadě jde o to vysvětlit problém, který mají větší organické molekuly s vodou. Peptidy i nukleové kyseliny se ve vodě hydrolyzují, navíc příliš mnoho vody od sebe prostě mechanicky oddělí jednotlivé organické molekuly a k potřebným syntetickým reakcím nedojde. Na druhé straně ale celá biochemie pozemského života je biochemií vodných roztoků, mimo ně reakce prakticky neprobíhají vůbec.
Co s tím? Nová teorie předpokládá prebiotickou evoluci na souši, kdy chemické reakce probíhaly v jakýchsi na sebe navazujících cyklech zahrnujících střídání vlhké a sušší fáze. Množství vody bylo dáno především střídáním dne a noci. Malé změna teploty/vlhkosti okolního vzduchu ovlivnila to, kolik vody do sebe nasály určité minerály. Autoři výzkumu takto ukázali, že reakce glycinu vedoucí ke vzniku řetězce (peptidu) probíhají mnohem efektivněji v prostředí určitých solí.
Minerály ovšem z chladnějšího nočního vzduchu vytáhly jen velmi málo vody, nedošlo k přeředění. Naopak déšť by byl nepřítelem. (Poznámka: A do jeskyň třeba nepršelo? Nebo prostě někde a někdy, kde vznikal život, pršelo tehdy velmi málo?)
Studie přitom upozorňuje ještě na jednu věc. Sodík a draslík si jsou samozřejmě chemicky blízké, nicméně jejich soli jsou různě hygroskopické – draselné více. Při pokusu s vytvářením peptidu z glycinu se ukázalo, že hydrogenfosforečnan draselný (K2HPO4) funguje o dost jinak než hydrogenfosforečnan sodný (Na2HPO4) a oproti sodné soli má až desetkrát vyšší výtěžnost reakce. Autoři výzkumu soudí, že by to mohlo naznačovat, proč buňky oproti mimobuněčnému prostředí udržují vyšší koncentrace draslíku a sodík naopak čerpají ven – přitom udržování takového rozdílu koncentrací samozřejmě stojí energii.
Již trošku volnější souvislost: Hygroskopické soli dokáží pro život vytáhnout z atmosféry trochu vody např. i na chilské poušti Atacama. Na Marsu byly objeveny směsi chloridů a chloristanů a občas/sezónně i dnes zřejmě tvoří vodné roztoky, představující jediný výskyt kapalné vody na povrchu planety. Tyto soli by mohly hrát podobnou roli jako na Zemi (ať už dnes, nebo ve více či méně dávné minulosti Rudé planety). Obecně tedy soli třeba fungovaly jako dosud opomíjená ingredience při vzniku i udržování života.
Campbell, Thomas D.; Febrian, Rio; McCarthy, Jack T.; Kleinschmidt, Holly E.; Forsythe, Jay G.; Bracher, Paul J. „Prebiotic Condensation Through Wet-Dry Cycling Regulated by Deliquescence.“ Nature Communications (2019). dx.doi.org/10.1038/s41467-019-11834-1
Zdroj: Saint Louis University/Phys.org
Poznámky PH: Ale přece jen, jak toto dát do souladu s jinou teorií, očekávaným vznikem života u hlubokomořských hydrotermálních průduchů? Mohli bychom říct, že snadno, zatím se bavíme o tom, jak vznikaly složitější peptidy, a z nich pak život (buňka) povstal až později a v jiném prostředí. Jenže uvedená teorie o sodíku a draslíku jakoby předpokládá, že buňky vznikly už v souvislosti s popsanými procesy. (A vlhkost, vysychání, srážení vody, to opravdu popisuje situaci na souši, nikoliv ani v tu a tam zatopených vrstvách zemské kůry.) Lze ale říct, že nový výzkum ukazuje, jak z aminokyselin mohly snadněji vznikat peptidy/proteiny a omezit se na tuto část prebiotické chemie (nakonec reakce nukleových kyselin a jejich složek se ve výzkumu opravdu netestovaly).
Viz také metoda srážení proteinů z roztoku – vysolování. Tímto způsobem můžeme separovat protein z roztoku a např. oddělovat od sebe různé proteiny (každý se vysoluje za jiných podmínek, za odlišné koncentrace různých solí).
