Ανατροπή για την προέλευση της ζωής: Τα ίχνη ενός «προ-ζωντανού» κόσμου και η πορεία της γένεσης

Η ιστορία της ζωής στη Γη αποδεικνύεται πιο περίπλοκη και συναρπαστική απ’ όσο υποδείκνυαν τα κλασικά επιστημονικά μοντέλα. Σύμφωνα με νέα, αξιολογημένη από ομότιμους επιστήμονες έρευνα, οι θεμελιώδεις δομικοί λίθοι της ζωής –τα αμινοξέα και τα γονίδια– ίσως δεν εμφανίστηκαν με τη σειρά που θεωρούσαμε δεδομένη. Στοιχεία από την αρχαιότερη περίοδο του πλανήτη υποδεικνύουν ότι η βιολογική εξέλιξη ξεκίνησε με τρόπους που αντικατοπτρίζουν περισσότερο τη χημεία ενός «προ-ζωντανού» κόσμου παρά τις ανάγκες των πρώτων οργανισμών όπως τους φανταζόμαστε σήμερα.

Στο επίκεντρο της μελέτης βρίσκεται ο λεγόμενος «τελευταίος καθολικός κοινός πρόγονος» όλων των μορφών ζωής, γνωστός ως LUCA. Δεν πρόκειται για το πρώτο ζωντανό ον, αλλά για τον οργανισμό από τον οποίο προήλθαν όλα τα σημερινά είδη. Οι ερευνητές ανέλυσαν τη σύνθεση των πρωτεϊνών πριν και μετά τον LUCA, επιχειρώντας να ανασυνθέσουν τη χημική ιστορία που οδήγησε στη γέννηση της ζωής.

Αναθεώρηση της χημικής ιστορίας της ζωής

Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αμινοξέα, μικρά μόρια που λειτουργούν σαν τουβλάκια Lego. Ο συνδυασμός τους δημιουργεί δομές με συγκεκριμένες λειτουργίες. Η επικρατούσα θεωρία υποστήριζε ότι τα αμινοξέα εντάχθηκαν σταδιακά στον γενετικό κώδικα, με εκείνα που εμφανίζονταν συχνότερα στους πρώιμους οργανισμούς να θεωρούνται και τα αρχαιότερα. Ωστόσο, η νέα ανάλυση δείχνει ότι αυτή η προσέγγιση ίσως αντανακλά σύγχρονες βιολογικές προκαταλήψεις και όχι την πραγματική χημική ιστορία της πρώιμης Γης.

Οι επιστήμονες χαρτογράφησαν τα λεγόμενα «πρωτεϊνικά δομικά πεδία» – επαναχρησιμοποιήσιμα τμήματα πρωτεϊνών που εμφανίζονται σε πολλούς διαφορετικούς οργανισμούς. Αυτές οι δομές μοιάζουν με έναν τροχό αυτοκινήτου: δεν αποτελούν ολόκληρο το όχημα, αλλά είναι βασικό εξάρτημα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά και ξανά σε διαφορετικά «μοντέλα». Το εντυπωσιακό είναι ότι πολλά από αυτά τα δομικά στοιχεία φαίνεται να προϋπήρχαν του LUCA, φτάνοντας πίσω σχεδόν τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια.

Ανατροπή στη σειρά των αμινοξέων

Η μεγαλύτερη ανατροπή αφορά τη σειρά με την οποία ενσωματώθηκαν τα 20 βασικά αμινοξέα στον γενετικό κώδικα. Η νέα μελέτη υποστηρίζει ότι το κριτήριο της «συχνότητας εμφάνισης» μπορεί να είναι παραπλανητικό. Ένα αμινοξύ δεν είναι απαραίτητα αρχαιότερο επειδή εμφανίζεται συχνά στους σημερινούς οργανισμούς. Αντίθετα, κάποια μόρια ίσως διαδραμάτισαν ρόλο σε ένα προγενέστερο, καθαρά χημικό στάδιο της ζωής, το οποίο αργότερα αντικαταστάθηκε από πιο αποδοτικές βιολογικές λύσεις.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η τρυπτοφάνη, γνωστή για τη σύνδεσή της με την υπνηλία μετά από γεύματα πλούσια σε πρωτεΐνη. Μέχρι σήμερα υπήρχε ευρεία επιστημονική συναίνεση ότι η τρυπτοφάνη ήταν το τελευταίο από τα 20 αμινοξέα που προστέθηκαν στον γενετικό κώδικα. Ωστόσο, η νέα ανάλυση έδειξε ότι πριν από τον LUCA η παρουσία της ήταν μεγαλύτερη απ’ ό,τι μετά την εμφάνισή του. Αν και η διαφορά φαίνεται μικρή, είναι στατιστικά σημαντική και υποδηλώνει ότι η τρυπτοφάνη ίσως είχε πιο ουσιαστικό ρόλο σε ένα πολύ πρώιμο στάδιο της βιολογικής εξέλιξης.

Πολλαπλά μονοπάτια εξέλιξης στη νεαρή Γη

Η έρευνα οδηγεί στην ιδέα ότι υπήρχαν διαφορετικά «μονοπάτια» χημικής εξέλιξης στη νεαρή Γη. Τα αμινοξέα μπορεί να μην προήλθαν όλα από ένα ενιαίο περιβάλλον, αλλά από ποικίλες περιοχές και συνθήκες – υδροθερμικές πηγές, ωκεανούς, ατμόσφαιρα ή ακόμη και εξωγενείς πηγές. Κάποια από αυτά τα μονοπάτια ίσως οδήγησαν σε μορφές πρωτοζωής που δεν επιβίωσαν, αφήνοντας όμως ίχνη στη χημική μας κληρονομιά.

Νέα προοπτική για την αναζήτηση ζωής

Η σημασία της έρευνας δεν περιορίζεται στο παρελθόν της Γης. Κατανοώντας καλύτερα πώς αναδύθηκε η ζωή εδώ, μπορούμε να βελτιώσουμε τα κριτήρια με τα οποία αναζητούμε ζωή αλλού στο Ηλιακό Σύστημα και πέρα από αυτό. Περιβάλλοντα που σήμερα φαίνονται «ατελή» ή χημικά ανορθόδοξα ενδέχεται να είναι ιδανικά για τα πρώτα βήματα της ζωής.

Η εικόνα που προκύπτει είναι λιγότερο γραμμική και πολύ πιο πλούσια: η ζωή δεν ξεκίνησε απαραίτητα με έναν και μοναδικό τρόπο, ούτε ακολούθησε έναν προδιαγεγραμμένο δρόμο. Πολλά «πειράματα» μπορεί να προηγήθηκαν πριν επικρατήσει εκείνο που οδήγησε σε εμάς. Και αυτή η συνειδητοποίηση ίσως αλλάξει όχι μόνο το πώς βλέπουμε την προέλευσή μας, αλλά και το πώς ορίζουμε την ίδια τη ζωή στο Σύμπαν.