Uusi näkökulma elämän syntyyn 🌱

Se on järjestelmä, joka elää, lisääntyy, kokee luonnonvalintaa ja voi kuolla. Ionisten ja molekulaaristen vuorovaikutusten fysiikan laboratoriossa työskentelevä kemisti on ehdottanut kaaviota, jossa molekyyli, energialla toimivassa järjestelmässä, käyttäytyy kuin "elävän maailman" edustaja. Chemistry - A European Journal -julkaisussa ilmestyneet tutkimukset tarjoavat uuden näkökulman elämän syntyyn.


Millerin kokeesta vuonna 1953, joka osoitti, että kemialliset reaktiot voivat olla elämän alkuperä Maapallolla, osa tutkimusta keskittyy mahdollisten synteesireittien löytämiseen planeettamme varhaisessa ympäristössä. Toiset tutkijat puolestaan pyrkivät ymmärtämään, mitä elävä tarkoittaa.

Robert Pascal, emeritus-tutkimusjohtaja ionisten ja molekulaaristen vuorovaikutusten fysiikan laboratoriossa (CNRS/Aix-Marseille Univ.), on ehdottanut uutta minimalistista teoreettista mallia elävistä prosesseista. Tässä järjestelmässä, joka perustuu yksinkertaisiin itsesäätelysykleihin, energiansyöttö kompensoi termodynaamista epävakautta ja saavuttaa kineettisen vakauden alkuperäisen aktivoituneen molekyylin lisääntymisen kautta.

Tämä kaavio perustuu termodynaamisesti aktivoituneeseen molekyyliin, joka energian saamiseksi muuttuu toiseksi yhdisteeksi, joka voi lopulta muuttua kolmanneksi yhdisteeksi. Täydellisen kierroksen jälkeen sykli johtaa kahteen alkuperäisen molekyylin kopioon, mikä mahdollistaa sen jatkumisen.

Järjestelmä pystyy siten kasvamaan ja lisääntymään. Ilman energiaa aktivoituneiden lajien hajoaminen johtaa sivutuotteisiin, jotka eivät mahdollista sykliä uusiksi: järjestelmä "kuolee" lopullisesti eikä sitä voida käynnistää uudelleen.


Tämä teoreettinen kaavio ottaa huomioon myös muita elämän parametreja, kuten luonnonvalinnan. Useat erilaiset järjestelmät voivat kilpailla samasta energialähteestä, jolloin tehokkain voittaa ja muut kuihtuvat. Mukautumiskykyä ja geneettisen koodin vaihtelua ei löydy, mutta tällainen järjestelmä saattaa olla ilmestynyt ennen tätä periaatetta.

Kaavio toistaa siten elävien olentojen käyttäytymistä, jotka kykenevät syntymään, kasvamaan, kilpailemaan lajitovereidensa kanssa ja kuolemaan. Tällä mallilla on myös etuna se, että se voi käynnistyä yhdestä erittäin harvinaisesta ja epävakaasta kemiallisesta lajista molekyylisessa sekamelskassa. Näiden tutkimusten jatko tulee erityisesti keskittymään kemiallisten yhdisteiden löytämiseen, jotka ovat yhteensopivia varhaisen ympäristön kanssa ja kykenevät toistamaan tätä teoreettista kaaviota.

Toimittaja: MK

Viitteet:
R. Pascal. Evolutionary Abilities of Minimalistic Physicochemical Models of Life Processes.
Chem. Eur. J. 2024, 30, e20241780.
https://doi.org/10.1002/chem.202401780
https://exobiologie.fr/emergence-de-la-vie-vers-des-modeles-chimiques-minimaux/