Strona główna Aktualności
Przyroda

Jak wyglądały początki życia na Ziemi? Sprawdzają to bioinformatycy

09.08.2017 Technologie, Przyroda, Życie, Technologia

Fot. Fotolia

Jak to możliwe, że na Ziemi istnieje życie? I ze zwykłych pierwiastków powstały związki, które potrafią się namnażać i przechowywać informacje? W testowaniu hipotez wyjaśniających te zjawiska pomagają symulacje na superkomputerach - opowiada bioinformatyk prof. Jacek Błażewicz.

Między 4,5 mld i 3,2 mld lat temu zdarzyła się na Ziemi rzecz dotąd niepojęta - pojawiło się życie. Jak to w ogóle było możliwe? Nad problemem tym głowią się nie tylko biolodzy, chemicy czy fizycy, ale i informatycy.

 

"Badamy, jak to się stało, że z nieożywionych pierwiastków powstało coś, co można nazwać pierwszym życiem" - mówi z rozmowie z PAP prof. Jacek Błażewicz - bioinformatyk z Instytutu Informatyki Politechniki Poznańskiej i Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN.

 

Jak wyjaśnia, aby mówić o początkach życia, powinny być spełnione co najmniej dwa warunki. Po pierwsze - jakaś struktura (np. związek chemiczny czy ich kompleks) powinna być zdolna do tego, by się powielać, a po drugie - musi być w stanie przenosić informacje.

 

DNA - PAMIĘCIĄ, BIAŁKO - PROCESOREM, A RNA - POŚREDNIKIEM

 

Tymi podstawowymi funkcjami w organizmach dzielą się trzy rodzaje cząsteczek: DNA, RNA i białka. Prof. Błażewicz porównuje: "DNA jest jak w komputerze pamięć długotrwała - dysk czy taśma, na której zapisane są informacje. Białka z kolei są jak procesor - przetwarzają informacje. Natomiast RNA jest pośrednikiem, który przekazuje informacje z DNA, aby tworzyć białka. RNA byłby więc czymś w rodzaju mikroprocesora z pamięcią podręczną" - opowiada.

 

Obecnie żadna z tych trzech "molekuł życia" nie działa sama. Coraz więcej badań wskazuje jednak na to, że to RNA mogło powstać jako pierwsze i doprowadzić do powstania dwóch pozostałych. Tu jednak powstaje pytanie: jak do tego doszło?

 

CEGIEŁKI DLA RACZKUJĄCEGO ŻYCIA: GUGU-GAGA

 

W takim wypadku pierwszym etapem tworzenia się życia byłoby powstanie cegiełek tworzących RNA - rybonukleotydów, a więc zasad azotowych (adeniny, guaniny, cytozyny lub uracylu - A, G, C, U). "Zaproponowaliśmy, jak mógłby wyglądać szlak reakcji chemicznych, które mogły na Ziemi doprowadzić do powstania nukleotydów. Wyszliśmy od strony obliczeniowej" - opowiada profesor.

 

Wyjaśnia, że takich reakcji musiało być sporo. Trudno przeprowadzić eksperyment, który potwierdziłby, że takie reakcje mogły zajść samoistnie. Na szczęście dziś z pomocą przychodzą komputery (czy wręcz superkomputery, jak było w przypadku wspomnianych badań). Dzięki symulacjom można bowiem sprawdzić, czy do reakcji mogło dojść i w jakich warunkach.

 

A NIECH TO PIORUN TRZAŚNIE! ALBO CHOCIAŻ METEORYT

 

Aby z prostych składników wytworzyły się związki takie jak kwasy nukleinowe, potrzebna jest w układzie energia. Dawniej sugerowano, że w taką "pierwotną zupę" mógł uderzyć piorun. Zespół prof. Błażewicza pokazał jednak, że powstanie nukleotydów wcale nie musiało być tak spektakularne. Wystarczyłoby, gdyby w tym życiodajnym jeziorze znalazły się... metale. Chociażby takie, jak te obecne w meteorytach. Metale te działałyby jak katalizatory i na tyle ułatwiłyby reakcję, że do powstania cegiełek tworzących RNA żaden piorun nie byłby już konieczny. A łańcuchy RNA mogły się z tych cegiełek tworzyć spontanicznie.

 

Bioinformatycy z Poznania (oprócz prof. Błażewicza w skład zespołu wchodzą także Szymon Wąsik, Natalia Szóstak, Jarosław Synak, Marcin Borowski i Francisco Carrascoza) sprawdzają też dalszy etap rozwoju życia: jak to możliwe, że RNA zaczęło się namnażać. Jedna z hipotez głosi, że krążące po "pierwotnej zupie" cegiełki zaczęły się spontanicznie łączyć w krótkie łańcuchy. Wśród nich były dwa rodzaje RNA. Pierwszy z nich był aktywny - to łańcuchy RNA, które umiały replikować się oraz powielać inne łańcuchy - działały jak białka. Drugi, pasywny rodzaj RNA, był wzorcem - przechowywał informacje.

 

Taki podział funkcji między różne rodzaje RNA z czasem mógł prowadzić do powstania białek i DNA. "Nasze symulacje pokazały, że taki system miał szansę na przetrwanie - byłby stabilny i odporny na zakłócenia - np. mutacje" - podsumowuje prof. Błażewicz . Badania ukazały się w PLOS One.

 

W kolejnym etapie bioinformatycy chcą sprawdzić, jak to możliwe, że wokół „molekuł życia” zaczęła się tworzyć membrana, jako zaczątek błony komórkowej.

 

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

 

lt/ zan/

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 4
Skomentuj Zobacz wszystkie   Dyskutuj na forum

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Tajemnice grzybów - dla niewtajemniczonych Tajemnice grzybów - dla niewtajemniczonych

Czy wiedzieliście, że grzyby można spotkać nawet na pustyniach czy w oceanach? Albo wykorzystać jako... planistów ruchu? Każdy, kto czuje się gotów na wprowadzenie do swojego życia tych i innych ciekawostek okołogrzybowych, powinien sięgnąć po książkę "Tajemnicze życie grzybów".

Więcej

Myśl na dziś

Dobrze zrozumiana nauka chroni człowieka przed pychą, gdyż ukazuje mu jego granice.
Albert Schweitzer

Nasz blog

Reglamentowane pradzieje. O nowej syntezie najstarszych dziejów naszego kraju Reglamentowane pradzieje. O nowej syntezie najstarszych dziejów naszego kraju

Nowe kompendium wiedzy o polskich pradziejach przygotowywano przez ponad 5 lat i wydano na nie 1,4 mln zł. Mimo, że publikację wydano również w wersji elektronicznej, dostęp do niego będą mieli nieliczni. Wielka szkoda.

Więcej

Tagi