Η νέα θεωρία για την προέλευση της ζωής ανατρέπει τα πάντα

Η αβιογένεση δεν έχει σχέση με τη θεωρία της εξέλιξης και διατυπώθηκε το 1924 από τον Αλεξάντρο Οπάριν. Σύμφωνα λοιπόν με αυτή, τη βασική αρχή της θεωρίας, η ζωή ξεκίνησε από μια σειρά χημικών αντιδράσεων σε μια θερμή λίμνη, «πυροδοτούμενη» από μια εξωτερική πηγή ενέργειας, όπως το κτύπημα κεραυνού ή υπεριωδών ακτίνων.

Πλέον όμως μία νέα έρευνα υποστηρίζει ένα άλλο σενάριο. Σύμφωνα με τον καθηγητή θεωρητικής βιολογίας του UCL, Arunas L. Radzvilavicius στο The Conversation η ζωή γεννήθηκε κάπου βαθιά στον ωκεανό μέσα σε ένα ζεστό και βραχώδες περιβάλλον (υδροθερμικοί πόροι).

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε τον περασμένο μήνα στο Nature Microbiology, υποστηρίζει ότι ο τελευταίος κοινός πρόγονος όλων των ζώντων κυττάρων τρέφονταν με αέριο υδρογόνο σε ένα περιβάλλον πλούσιο σε σίδηρο, που μοιάζει πολύ με αυτό μέσα στους πόρους.

Όπως τονίζει ο καθηγητής, επιστήμονες που υποστηρίζουν την συμβατική θεωρία, εμφανίζονται επιφυλακτικοί για το εάν και κατά πόσο τα ευρήματα μπορούν να ανατρέψουν την επικρατούσα άποψη για την προέλευση της ζωής. «Αλλά» όπως επισημαίνει «η υπόθεση του υδροθερμικού πόρου, που συχνά περιγράφεται ως εξωτική και αμφιλεγόμενη, εξηγεί πώς ανέπτυξαν τα ζώντα κύτταρα την ικανότητα να αποκτούν ενέργεια, με ένα τρόπο που δεν πρέπει να ήταν πιθανός στην αρχέγονη σούπα».

Σύμφωνα με την συμβατική θεωρία, «η ζωή υποτίθεται ότι ξεκίνησε όταν ένας κεραυνός ή ακτίνες UV προκάλεσαν μόρια να ενωθούν σε περισσότερο σύνθετες ενώσεις. Αυτές κατέληξαν στη δημιουργία μορίων που αποθηκεύουν πληροφορίες, όμοιες με το δικό μας DNA, οι οποίες εγκαταστάθηκαν στο εσωτερικό προστατευτικών φυσαλίδων των πρωτόγονων κυττάρων. Εργαστηριακά πειράματα επιβεβαιώνουν ότι ίχνος ποσοτήτων μοριακών δομικών λίθων που αποτελούνται από πρωτεΐνες και μόρια που αποθηκεύουν πληροφορία μπορούν πράγματι να δημιουργηθούν κάτω από αυτές τις συνθήκες. Για πολλούς, η αρχέγονη σούπα υπήρξε το πιο αληθοφανές περιβάλλον για την προέλευση του πρώτου ζώντος κυττάρου». Πρόσφατες μελέτες όμως, υποστηρίζουν όλο και περισσότερο ότι η «αρχέγονη σούπα» δεν ήταν το κατάλληλο περιβάλλον για να θέσει σε κίνηση τα πρώτα ζωντανά κύτταρα.

Μέχρι στιγμής ήταν δεδομένο για τους βιολόγους πως η ζωή στη Γη εξαρτάται άμεσα από την ενέργεια που παρέχει ο ήλιος η οποία αιχμαλωτίζεται από τα φυτά ή εξάγεται από απλές ενώσεις όπως το υδρογόνο ή το μεθάνιο.

REUTERS/Jose Cabezas

«Αυτή η διαδικασία λειτουργεί λίγο όπως ένα υδροηλεκτρικό φράγμα. Αντί της απευθείας ενίσχυσης των βασικών μεταβολικών αντιδράσεων, τα κύτταρα χρησιμοποιούν ενέργεια από τα τρόφιμα για πρωτόνια (θετικά φορτισμένα άτομα υδρογόνου) σε μια δεξαμενή πίσω από μια βιολογική μεμβράνη. Έτσι δημιουργείται αυτό που είναι γνωστό ως μια “βαθμίδα συγκέντρωσης” με μια υψηλότερη συγκέντρωση πρωτονίων από τη μία πλευρά και μια μικρότερη από την άλλη. Στη συνέχεια τα πρωτόνια επιστρέφουν μέσω μοριακών τουρμπίνων που είναι ενσωματωμένες στην μεμβράνη, όπως το νερό που ρέει μέσω ενός φράγματος. Αυτό παράγει υψηλής ενέργειας ενώσεις που χρησιμοποιούνται για να τροφοδοτήσουν τις υπόλοιπες δραστηριότητες του κυττάρου»

Σύμφωνα με τον καθηγητή Radzvilavicius η ζωή θα μπορούσε να έχει εξελιχθεί έτσι ώστε να αξιοποιεί οποιαδήποτε από τις αναρίθμητες πηγές ενέργειας που απαντά κανείς στη Γη. «Αντί αυτού, όλες οι μορφές ζωής κινητοποιούνται από τις διαφορές συγκέντρωσης στις μεμβράνες των κυττάρων. Αυτό υποδεικνύει ότι τα πρώιμα ζώντα κύτταρα συνέλεγαν ενέργεια με ένα παρόμοιο τρόπο και ότι η ίδια η ζωή αναδύθηκε σε ένα περιβάλλον στο οποίο οι βαθμίδες πρωτονίων ήταν οι πιο προσιτές πηγές ενέργειας».

Τώρα πρόσφατες μελέτες, που βασίζονται σε ομάδες γονιδίων που είναι πιθανό να ήταν παρούσες μέσα στα πρώτα ζώντα κύτταρα, εντοπίζουν την προέλευση της ζωής πίσω στους υδροθερμικούς πόρους της βαθιάς θάλασσας. Πρόκειται για πορώδεις γεωλογικές δομές που δημιουργήθηκαν από χημικές αντιδράσεις μεταξύ στέρεου πετρώματος και νερού. Αλκαλικά υγρά από τον φλοιό της Γης ρέουν προς τα πάνω με κατεύθυνση πιο όξινα νερά των ωκεανών ενώ δημιουργούν διαφορές φυσικών συγκεντρώσεων πρωτονίων εντυπωσιακά παρόμοιες με αυτές που τροφοδοτούν όλα τα ζώντα κύτταρα.

REUTERS/Bobby Yip

«Οι μελέτες υποστηρίζουν ότι στα πρώιμα στάδια της εξέλιξης της ζωής, οι χημικές αντιδράσεις στα πρωτογενή κύτταρα ήταν πιθανό να προκλήθηκαν από αυτές τις μη-βιολογικές βαθμίδες πρωτονίων. Τα κύτταρα στη συνέχεια έμαθαν πώς να παράγουν τις δικές τους βαθμίδες και ξέφυγαν από τους πόρους για να αποικήσουν τον υπόλοιπο ωκεανό και τελικά τον πλανήτη».

Ενώ όμως η θεωρία της «αρχέγονη σούπα» υποστηρίζει πως οι ηλεκτροστατικές εκφορτίσεις ή η υπεριώδης ακτινοβολία του Ήλιου προκάλεσαν τις πρώτες χημικές αντιδράσεις της ζωής, η σύγχρονη ζωή δεν φαίνεται να τροφοδοτείται από καμιά από αυτές τις ευμετάβλητες πηγές ενέργειας, αλλά η βάση της παραγωγής ενέργειας είναι οι βαθμίδες ιόντων από τις δυο πλευρές βιολογικών μεμβρανών.

Συμπερασματικά, οι προαναφερθέντες υδροθερμικοί πόροι της βαθιάς θάλασσας αντιστοιχούν στο μόνο γνωστό περιβάλλον που θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει σύνθετα οργανικά μόρια με το ίδιο μορφή μηχανισμού αξιοποίησης της ενέργειας όπως τα σύγχρονα κύτταρα.