Oliko elämän synty välttämätöntä?

Santa Fe instituutin tutkijat ehdottavat yhtenäistä kuvaa siitä, kuinka metabolian monimutkainen kemia kasasi itsensä kokoon ja synnytti siten elämän Maapallolla. Tutkimus on julkaistu Physical Biology-tiedelehdessä.


Tutkijoiden mukaan elämän luominen alkutekijöistään vaatii kaksi olennaista kykyä: hiilidioksidin fiksaation ja itsensä kopioimisen. Näistä ensimmäinen eli hiilidioksidin fiksaatio, on erittäin vaativa tehtävä. Hiilidioksidi (CO2) on hyvin vakaa molekyyli, jonka sidoksia on vaikea rikkoa. Hiilidioksidin fiksaatio on kuitenkin elämälle välttämätöntä ja se on metabolian keskeisin osa.

Tutkijat uskovat, että epämääräisenä geokemiallisena reaktioina alkaneen prosessin syrjäytti ja vahvisti myöhemmin biologinen prosessi. Hiilidioksidin fiksaatio ja muut metabolian reaktiot koostuvat kymmenistä erilaisista vaiheista, joista osa on nopeita ja helppoja yksinkertaisten yhdisteiden reaktioita, mutta osa on monimutkaisia täsmäentsyymejä vaativia reaktioita.

Hiilidioksidin fiksaatio on esimerkki jälkimmäisestä reaktiotyypistä, joka vaatii erityisten entsyymien apua. Nämä epätodennäköisiltä näyttävät reaktiot ovat hyvin samankaltaisia kaikissa elävissä organismeissa. "Niiden yleisyys ja niiden muodostamisen vaikeus asettaa kemialliset reunaehdot, joiden puitteissa kaikkien elävien organismien on toimittava," sanoo Rogier Braakman, joka on toinen tutkimuksen tekijöistä.

Näiden vuorovaikuttavien säännönmukaisuuksien hierarkia ja modulaarisuus tekee näistä hienoista metabolisista reaktioista stabiileita ja mahdollistaa niiden monimutkaisuuden. Esimerkkinä tutkijat mainitsevat B9-vitamiinin, joka mahdollistaa erään hiiliyhdisteen käytön metabolisessa reaktiossa.

Santa Fe instituutin uutisen mukaan tutkijat olivat kartoittaneet elämän syntyyn johtavat kemialliset reaktioreitit. Tämä tulkinta tutkimuksesta on kuitenkin yliampuva, sillä tekijät eivät ole esittäneet uskottavia kemiallisia reaktioreittejä elämän syntyyn eli kuinka "molekyylit löysivät tiensä kivistä soluihin."

Tutkijat toteavat loppupäätelmässään mm.:

"Olemme väittäneet, että elektronin siirtoon liittyvät perustavanlaatuiset ongelmat ovat johtaneet kvalitatiiviseen (työn)jakoon katalyyttisesti 'vaikean' ja 'helpon' kemian kesken ja tämä jako on tavalla tai toisella johtanut pitkäaikaiseen metabolian arkkitehtuurin ja biosfäärin kehitykseen. Vaikeaan kemiaan kuuluvat elektronin siirtäjät, joiden välivaiheet ovat epästabiileja ja energeettisesti saavuttamattomia vesiympäristössä ilman rakenteellisesti hienostuneita ja monimutkaisia orgaanisia kofaktoreita.

Tärkein viesti, jonka haluamme välittää, on se hyvin matalan tason kemiallisten reunaehtojen jättämä jälki, joka ulottuu hyvin korkealle biologisessa organisaatiossa. Vain seitsemän erityisten karboksylaatioreaktioiden hallitsemaa hillidioksidin fiksaation modulia käsittää kaiken tunnetun fylogeneettisen monimuotoisuuden ja tarjoaa rakennuspalikat sekä autotrofisille ja heterotrofisille metabolisille innovaatioille.

Samalla tavoin vain pieni määrä orgaanisia tai organometallisia kofaktoriperheitä on ollut portteina, jotka määrittävät metabolisten verkosteojen rakenteen varhaisemmista soluista nykyaikaan.

Me uskomme, että nämä säännönmukaisuudet pitäisi ymmärtää biologisen organisaation lakeina. Kunnollisessa metabolian ilmaantumisen geokemiallisessa teoriassa tällaisten säännönmukaisuuksien pitäisi olla ennustettavissa perustavasta orgaanisesta kemiasta."

Siis mitä? No, tutkijat kirjoittivat 62 sivua pitkän raportin elämän synnystä. (Santa Fe instituutin mielestä tutkimusraportin pituus oli niin merkittävä asia, että se piti mainita tutkimuksesta kertovassa uutisessa!) Loppupäätelmä on tyypillistä tieteellistä jargonia, jossa monimutkaisten sanakäänteiden avulla väännetään asiaa, silloin kun mitään varsinaista (tieteellisesti merkittävää) sanottavaa ei ole.

Tutkijat ovat kyllä havainneet elämän kemiaan liittyvät vaikeudet ja monimutkaisuudet, mutta he eivät esitä mitään uskottavaa selitystä niiden synnylle, kokeellisesta näytöstä puhumattakaan.



Lähde:

http://www.santafe.edu/news/item/smith-braakman-physbio-logic-metabolism/