wędrująca” w środowisku wodnym kropla oleju

 Co więc możemy zrobić? Jedną z prawdopodobnie najlepszych opcji jest próba powtórzenia tego co mogło dziać się na samym początku, a więc zbudowania najbardziej pierwotnych form życia – protokomórek – w laboratorium. Podejmowane do tej pory starania stworzenia takich protokomórek opierały się zazwyczaj na użyciu okrojonych biologicznie wersji komórek powszechnie używanych  w laboratoriach, oraz założeniach, że np. RNA już było obecne w momencie powstania pierwszej protokomórki. Jednakże Martin Hanczyc z Uniwersytetu w Odense w Danii poszukuje zachowań naśladujących życie w miejscach dużo mniej skomplikowanych niż komórki, bo w kroplach oleju.

Do pierwszej fazy eksperymentów Hanczyc użył oleju nitrobenzenowego. Aby „tchnąć” w kropelki oleju „metabolizm” umieścił je w silnie alkalicznym środowisku (pH 12) i wypełnił bezwodnikiem kwasu oleinowego. Związek ten w obecności wody przemienia się w kwas oleinowy. Reakcja konwersji bezwodnika w kwas zmniejszała pH na krawędziach kropli, co powodowało zmiany napięcia powierzchniowego, a to zaś skutkowało spontanicznym i samodzielnym ruchem kropli oleju po powierzchni cieczy. Z kolei konwekcja wewnątrz kropli prowadziła do ciągłego dostarczania bezwodnika kwasu oleinowego na powierzchnię kropel, więc stale „napędzała” ona ruch kropli. Co więcej krople poruszały się zgodnie z gradientem pH poszukując obszarów o odczynie jak najbardziej alkalicznym. Ponadto Hanczyc zauważył, że nawet gdy bezwodnik kwasu oleinowego umieści się w wodzie, a nie w kroplach oleju, te potrafią absorbować swoje „paliwo” z otoczenia.

Doświadczenia te na pierwszy rzut oka mogą wydawać się mało istotne w zgłębianiu tajemnic początków życia i jego ewolucji. Jednakże Hanczyc podkreśla że w jego kropelkach drzemie ogromny potencjał, bowiem posiadają one własną strukturę i kształt, można wbudować w nie swego rodzaju metabolizm i unikają stanów równowagi. „Jeśli unikanie równowagi przez system jest najbardziej podstawowym warunkiem życia, to model ten można uznać za rodzaj prymitywnego życia, które mogło być możliwe na wczesnej Ziemi" twierdzi Hanczyc na łamach Nature.

Inne typy „zachowań” kropli są także możliwe. W nieopublikowanych pracach Hanczyc i jego zespół odnotowali, iż krople wykazują coś co można zinterpretować jako rodzaj prymitywnej pamięci. Udowodnili, że ruchy i akcje kropel wykonywane w przeszłości mają wpływ na ruchy i akcje, które krople wykonają w przyszłości.

Wprowadzenie wodnych kompartymentów do wnętrza kropel pozwoli na stworzenie dużo bardziej zaawansowanych i kompleksowych struktur. Zespół naukowców już pracuje nad taką modyfikacją kropel oleju, aby te były w stanie same się podzielić, a później np. wzajemnie „dokarmiać”, czy też przeprowadzić fuzję. Pozytywne wyniki na tym polu prowadziłyby do utworzenia prymitywnych cyklów replikacyjnych.

Aby zademonstrować i zbadać jak to wszystko mogło się potoczyć na samym początku, we wczesnych latach Ziemi, Hanczyc powtarza swoje eksperymenty, ale z użyciem składników, które były powszechnie obecne gdy  rozpoczynało się życie. Są to mieszanki prostych węglowodorów – alkanów, krople oleju mineralnego, oraz prosty związek organiczny jakim jest HCN czyli cyjanek wodoru. Ten ostatni w reakcji z wodą może tworzyć prekursory wyższych związków organicznych, jak aminokwasów, czy kwasów nukleinowych. Hanczyc potwierdza, że efekty tych eksperymentów są bardzo podobne do wcześniejszych.

Wszystko wskazuje na to, iż malutkie krople oleju, wykazujące celowość swoich ruchów w wodnym środowisku, charakteryzujące się „metabolizmem” paliwa, którym jest dla nich bezwodnik kwasu oleinowego, rozpoznające środowisko i otoczenie w którym się znajdują oraz wkrótce wysoce prawdopodobne, że replikujące – naśladują wczesne życie na ziemi i mogą stanowić prekursory życia.

Do długiej listy teorii ewolucji i początków życia na Ziemi dopisujemy kolejną, odważną i dość kontrowersyjną i czekamy z niecierpliwością na dalsze wyniki badań zespołu Hanczyca.

Żródło:www.nature.com

Oprac.: Tomasz Sznerch