Predtým, ako sa objavil život na Zemi, asi pred 3,5 miliardami rokov, boli oceány polievkou náhodne rozpadnutých molekúl. Potom sa niektoré z týchto molekúl nejako usporiadali do dobre usporiadaných reťazcov DNA, ochranných bunkových stien a malých štruktúr podobných orgánom, ktoré sú schopné udržiavať bunky pri živote a fungovaní. Ale to, ako dosiahli túto organizáciu, má dlhodobo zmätok vedcov. Biofyzici na Ludwig-Maximiliánskej univerzite v Mníchove si teraz myslia, že majú odpoveď: bubliny.
Začiatky života neboli okamžité. Počiatočné prekurzorové molekuly sa nejako transformovali do stavebných blokov života, ako je RNA, DNA, soli a lipidy. Tieto molekuly sa potom usporiadali do prvých prvých verzií buniek, ktoré sa potom stali prvými jednobunkovými organizmami.
„Toto je základ pre všetky živé druhy,“ povedal Dieter Braun z Univerzity Ludwig-Maximiliáni, vedúci autor štúdie.
Aby sa bunky mohli tvoriť, začať sa replikovať a prežiť svoj vlastný život na prvotnej Zemi, je potrebné najprv spojiť všetky chemické časti, povedal Braun.
V hlbokom oceáne, kde si mnohí vedci myslia, že život dostal svoje začiatky, mohli byť prítomné molekuly ako lipidy, RNA a DNA; ale aj tak by boli príliš rozptýlení na to, aby sa stalo niečo zaujímavé.
„Molekuly sa stratia. Rozptyľujú sa,“ povedal Braun. „Reakcie sa nestanú iba samy osebe.“
Vedci sa zhodli na tom, že pre molekulu je potrebná určitá sila, aby sa agregovala a reagovala medzi sebou. Vedci jednoducho nesúhlasia s tým, čo táto sila bola.
Tam prichádzajú bubliny.
Bubliny boli všade v ranom prímorskom teréne. Teplé hlbokomorské sopky vyvolali šumivé oblaky. Tieto vzdušné gule sa usadili na poréznej sopečnej skale. To boli podmienky, ktoré sa Braun a jeho kolegovia snažili zopakovať. Vytvorili nádobu z pórovitého materiálu, ktorý napodobňoval textúru sopečnej horniny, potom ju naplnil šiestimi rôznymi riešeniami, z ktorých každé modelovalo iné štádium procesu formovania života. Jedno riešenie predstavujúce skorý krok obsahovalo cukor nazývaný RAO, ktorý by bol potrebný pri konštrukcii nukleotidov, stavebných blokov RNA a DNA. Ďalšie riešenia predstavujúce neskoršie štádiá obsahovali samotnú RNA, ako aj tuky potrebné na vytvorenie bunkových stien.
Potom vedci zahriali roztok na jednom konci a ochladili ho na druhom. Vytvárali niečo, čo sa nazýva „tepelný gradient“, v ktorom sa teplota postupne mení z jedného konca na druhý, podobne ako sa voda v blízkosti hlbokomorských tepelných prieduchov postupne mení z horúceho na studené.
„Je to ako mikro oceán,“ povedal Braun.
V každom roztoku zmena teploty núti zhlukovať molekuly - a gravitovali smerom k bublinám, ktoré sa za týchto podmienok prirodzene tvoria. Takmer okamžite začali reagovať.
Cukry tvorili kryštály, druh kostry pre RNA a DNA nukleotidy. Kyseliny tvorili dlhšie reťazce, čím sa urobil ďalší krok k vytvoreniu komplexných molekúl podobných RNA. Nakoniec sa molekuly usporiadali do štruktúr, ktoré sa podobali jednoduchým bunkám. Podľa Brauna sú bunky v základnom zmysle molekuly uzavreté vo vreckách vyrobených z tukov. To je presne to, čo sa stalo na povrchu jeho bublín: Tuky sa usporiadali do guľôčok okolo RNA a ďalších molekúl.
Pre Brauna a jeho kolegov je prekvapujúce, ako rýchlo sa tieto zmeny udiali za menej ako 30 minút.
„Bol som ohromený,“ povedal. Aj keď je to prvýkrát, čo sa spolu so svojimi kolegami osobitne pozreli na bubliny, vedci sa predtým pokúsili replikovať, ako tieto biologické molekuly prechádzajú zložitými reakciami potrebnými pre život. Tieto reakcie zvyčajne trvajú hodiny.
Niektorí chemici sú však skeptickí, že Braunove bubliny sú presným obrazom pravekého prostredia. Braun a jeho kolegovia nasadili svoje riešenie mnohými komplexnými molekulami potrebnými pre život. Aj ich najjednoduchšie riešenia predstavovali neskoršie fázy procesu formovania života, Ramanarayanan Krishnamurthy, chemik v Scripps Institution of Oceanography, ktorý sa nezúčastnil štúdie, povedal spoločnosti Live Science. Je to trochu ako pečenie koláča s krabicovým mixom, a nie od nuly.
Naopak, starodávne oceány nemuseli mať správne podmienky na vytvorenie týchto počiatočných molekúl, uviedol Krishnamurthy.
Navyše, bublinový experiment sa uskutočnil v malom merítku. To je dôležité, pretože to znamená, že zmena teploty z jedného konca testu na ďalší bola veľmi prudká. V skutočnosti sú teplotné gradienty pod oceánom postupnejšie, uviedol Cleaves.
Braun napriek tomu tvrdil, že existuje niekoľko dôvodov, prečo by bubliny mohli byť ideálnym miestom pre začiatky života. Po prvé, poskytujú dokonalé rozhranie medzi vzduchom a vodou. Bez vzduchu by sa nemohlo stať veľa reakcií potrebných pre život. Napríklad fosforylácia, reakcia, ktorá umožňuje malým molekulám tvoriť komplexné molekulové reťazce, sa musí uskutočňovať za aspoň čiastočne suchých podmienok. Vo vnútri bublín to nie je problém; Aj keď sú malé, bubliny poskytujú ideálne prostredie na vyschnutie týchto reakcií, aspoň dočasne.
Ale môžu hrať ďalšie dôležité bubliny: Vytvárajú poriadok. V stojatej vode sa molekuly zvyčajne šíria bez zvláštneho usporiadania. Bubliny však dávajú molekulám - a možno aj začiatkom života - niečo, na čo sa majú držať v chaotickom svete.
