Niezwykła rola deszczówki w ewolucji życia: przełomowe odkrycie

Naukowcy sugerują, że deszczówka mogła odegrać kluczową rolę w początkach życia na Ziemi, wspomagając rozwój pierwszych protokomórek – struktur, które mogłyby być prekursorem komórek znanych dzisiaj. To odkrycie może wyjaśniać, jak wczesne formy RNA przekształciły się w bardziej złożone struktury, zdolne do ewolucji, tworząc tym samym podwaliny życia.

Zespół badaczy z Uniwersytetu w Houston oraz Uniwersytetu w Chicago opublikowali wyniki swoich badań skupiających się na koacerwatach – dużych skupiskach cząsteczek takich jak RNA, białka i lipidy. Te struktury samoistnie tworzą się w niejednorodnych mieszaninach substancji, gdzie jedna z nich jest rozproszona w drugiej. Wyglądem przypominają krople oleju w wodzie i są uważane za jedne z pierwszych kandydatów na protokomórki.

Jak deszcz mógł zapoczątkować życie na Ziemi?

Koacerwaty są interesujące z punktu widzenia ewolucji, ponieważ mogą koncentrować w sobie cząsteczki RNA, co potencjalnie umożliwiało zachodzenie w nich procesów związanych z początkami życia. Jednakże szybka wymiana materiału genetycznego pomiędzy kroplami koacerwatu stanowiła problem. RNA wymieniało się między kroplami tak szybko, że nie było czasu na różnicowanie czy konkurencję między nimi, co jest niezbędne do wystąpienia procesów ewolucyjnych. W efekcie wszystkie krople RNA w krótkim czasie stawały się identyczne, co uniemożliwiało powstanie życia na zasadzie darwinowskiej ewolucji.

Jack Szostak, który od lat zajmuje się badaniem początków życia, w 2014 roku opublikował badania, które wskazały na ten problem szybkiej wymiany RNA. Zasugerował, że to RNA, a nie DNA czy białka, było pierwszym biologicznym materiałem, z którego później ewoluowały bardziej złożone cząsteczki. RNA ma zdolność zarówno do kodowania informacji genetycznej, jak DNA, jak i do wykonywania funkcji enzymatycznych, co przypomina białka. Jednak problemem była niemożność utrzymania tożsamości RNA w kroplach koacerwatów.

Nie ma deszczu – nie ma życia

Przełom w badaniach przyszedł, gdy Aman Agrawal, naukowiec z Uniwersytetu w Houston, zaczął badać wpływ wody destylowanej na koacerwaty. W swoich badaniach przeniósł krople koacerwatu do wody destylowanej, takiej jak deszczówka, i odkrył, że krople te zyskały rodzaj twardej „skóry”, która spowolniła wymianę RNA. Czas wymiany RNA wydłużył się z kilku minut do kilku dni, co dało wystarczająco dużo czasu na mutacje i procesy związane z ewolucją. To odkrycie mogło wyjaśniać, w jaki sposób RNA mogło ewoluować w bardziej złożone struktury biologiczne.

Eksperymenty z wodą destylowaną oraz wodą deszczową pokazały, że te krople mogły utrzymywać swoją odrębność, co było kluczowe dla procesu ewolucji. W jednym z eksperymentów Agrawal testował krople koacerwatów w wodzie deszczowej zbieranej w Houston. Wyniki eksperymentu były zbieżne z tymi, które uzyskano w testach z wodą destylowaną – woda deszczowa również powodowała tworzenie się twardych powłok na kroplach, co zapobiegało szybkiej wymianie RNA.

Choć współczesna woda deszczowa różni się od tej sprzed miliardów lat, badania Agrawala i Szostaka sugerują, że deszczówka mogła sprzyjać stabilizacji protokomórek, co pozwoliło im na ewolucję. To odkrycie może dostarczyć odpowiedzi na jedno z najważniejszych pytań dotyczących początków życia.