კიდევ ერთი მტკიცებულება მიუთითებს, რომ დედამიწაზე სიცოცხლე შეიძლება რნმ-ით დაიწყო: იაპონიაში მეცნიერებმა შექმნეს რნმ, რომელიც თავად მრავლდება, მრავალფეროვანდება და და ივითარებს კომპლექსურობას.
დიდი ხნით ადრე, ვიდრე დედამიწის პირველყოფილ, წებოვან ტალახში პირველი უჯრედები გაჩნდებოდა, ის გაჟღენთილი იყო ორგანული „სოუსით“, რომელიც რაღაც ძირეულ ცვლილებათა ზღვარზე იმყოფებოდა.
კომპლექსურ ქიმიასა და სიცოცხლის ევოლუციას შორის არსებული ეს თხელი ხაზი, გადამწყვეტ მომენტს წარმოადგენს ბიოლოგიის გაჩენაში. სამწუხაროდ, მიუხედავად მისი ასეთი მნიშვნელობისა, ძალიან ცოტა რამ ვიცით იმის შესახებ, ზუსტად როგორ მოხდა ეს.
ტოკიოს უნივერსიტეტის მეცნიერთა მიერ ჩატარებული ახალი ექსპერიმენტი აძლიერებს ხედვას, მილიარდობით წლის წინ, რნმ-ის უნიკალურმა ტალანტმა განაპირობა დედამიწაზე სიცოცხლის აღმოცენება, მხარს უჭერს ჰიპოთეზას, რომელსაც „რნმ მსოფლიოს“ უწოდებენ.
თუმცა, კვლევა იმასაც აჩვენებს, რომ ყველაფერი შეიძლება ისე არ მომხდარიყო, როგორც ჩვენ ვფიქრობთ.
იაპონელ მეცნიერთა კვლევა აჩვენებს, როგორ შეუძლია დღეს არსებული სიცოცხლის შენარჩუნებისა და გამრავლებისთვის გადამწყვეტ მოლეკულას განვითარებადი სისტემის წარმოქმნა, თუკი ის გუნდურად მუშაობს.
„დავადგინეთ, რომ რნმ-ის ერთი სახეობა კომპლექსურ რეპლიკაციურ სისტემად გადაიქცა: ხუთი ტიპის რნმ-ისგან შემდგარ რეპლიკაციურ ქსელად მრავალფეროვანი ურთიერთქმედებებით, რაც მხარს უჭერს ევოლუციური გადასვლის სცენარის შესაძლებლობას“, — ამბობს ევოლუციური ბიოლოგი რიო მიძუჩი.
სიცოცხლე შედგება მოლეკულებისგან, რომლებსაც საკუთარი თავის სრულყოფილი ასლების შექმნა შეუძლიათ, წარმოქმნიან ვარიანტების პრაქტიკულად უსაზღვრო პოპულაციას, რომლებსაც შეუძლიათ (ან არ შეუძლიათ) ის იმდენ ხანს შეინარჩუნონ ერთიანი, რომ მათ საკუთარი თავის ასლები წარმოქმნან.
სიცოცხლის წარმოშობის ძებნა გულისხმობს იმ კანდიდატებზე ნადირობას, რომლებსაც გამრავლების (რეპლიკაცია) ასეთი ამოცანების შესრულება ძლიერ სპეციალიზებული ორგანული მასალების, მაგალითად დნმ-ის დახმარების გარეშე შეუძლიათ.
დიდი ხანია, რაც ამ ძებნაში რნმ-ი ლიდერია. დღეს ბიოსფეროში ის ყველგანაა, შეიძლება უძველეს დედამიწაზეც ყოფილიყო წარმოდგენილი არაბიოლოგიურ პროცესთა შედეგად, შეუძლია შეინახოს დიდი ოდენობით ინფორმაცია და იმოქმედოს, როგორც დინამიკურმა ფიზიკურმა ერთეულმა.
ეს იმას ნიშნავს, რომ მან პოტენციურად შეიძლება წარმოქმნას სტრუქტურები, რომლებმაც ფიზიკურად შეიძლება წარმოქმნან ახალი მოლეკულები, მათ კი თავის მხრივ კიდევ ახალი სტრუქტურები ააგონ. თუ ეს პროცესი არასრულყოფილია, ზოგიერთი „რეპლიკატორი“ სტრუქტურა სამუშაოს სხვებზე უფრო სწრაფად და ეფექტიანად შეასრულებს და რნმ-ის დომინანტი ფორმა გახდება. სულ მცირე იქამდე, ვიდრე რაღაც უფრო უკეთესი გამოჩნდება.
რაც არ უნდა მიმზიდველი იყოს ეს იდეა, უკვე ათწლეულებია ვიცით, რომ ცალკეული რნმ მოლეკულების თვითაწყობილი ერთეულები ძალიან მარტივი და ზედმეტად არასტაბილურია ასეთი სცენარისთვის. მისი ჟანგბადგაცილილ „ძმას“, დნმ-საც კი არ შეუძლია საკუთარი ერთიანობის შეკავება იმდენ ხანს, რომ ბუნებრივ გადარჩევას მისცეს დასაბამი.
ეს არ ნიშნავს, რომ ჯგუფურად მოქმედი მრავალი სპირალი ამის სანაცვლო სამუშაოს ვერ შეასრულებდა. ინფორმაციის ეს პრობლემა შეიძლება მარტივად გადაჭრას პოპულაციურ დონეზე მოქმედმა რამდენიმე სხვადასხვა რეპლიკაციურმა ერთეულმა.
რნმ-ის, დნმ-ის და ცილების გარშემოც კი, მრავალი რეპლიკატორია შექმნილი, რათა გარკვეულიყო, რამდენად შესაძლებელია ამან იმუშაოს; მკვლევრები ქმნიან ფუნქციონალურობას, რომელიც მოლეკულის სტრუქტურებს თანამშრომლობისა და ასლების შესაბამისი მაჩვენებლით გაკეთების საშუალებას აძლევს.
მიუხედავად იმისა, რომ მათ რეპლიკაციის შენარჩუნება შეუძლიათ, ამ დრომდე, არც ერთი მათგანი არ გამხდარა დროთა განმავლობაში კომპლექსური, რაც ღიას ტოვებდა კითხვას იმის შესახებ, შეუძლია თუ არა რნმ-ს განვითარება.
მიძუჩის ჯგუფმა რნმ-ის მოლეკულის ისეთი დიზაინი შექმნა, რომ შექმნათ ინდივიდუალურად გამრავლებადი მოლეკულები, რომლებსაც კოლექტიურად ოპერირება შეეძლებოდათ არა მხოლოდ ინფორმაციის შენახვის და დროთა განმავლობაში გაცვლისთვის, არამედ ეს ისე გაეკეთებინათ, რომ წინა თაობებზე უფრო კომპლექსური გამხდარიყვნენ.
ექსპერიმენტში გამოიყენეს კლონირებული რნმ-ები წყლის წვეთებში, რომლებიც ზეთში იყო შეტივტივებული და მათ რეპლიკაციის (გამრავლება) დაახლოებით ასი რაუნდი განიცადეს. მკვლევრებმა თითოეული რაუნდი შეისწავლეს.
„თავდაპირველად ვეჭვობდით, შეეძლო თუ არა ასე მრავალფეროვან რნმ-ებს განვითარება და თანაარსებობა. ევოლუციურ ბიოლოგიაში, „კონკურენტული გამორიცხვის პრინციპი“ ბრძანებს, რომ ერთზე მეტ სახეობას არ შეუძლია თანაარსებობა, თუ ისინი ერთმანეთს ერთსა და იმავე რესურსებზე ეჯიბრებიან. ეს იმას ნიშნავს, რომ მოლეკულები ისე უნდა ჩამოყალიბდნენ, რომ სხვადასხვა რესურსები გამოიყენონ, რათა ჰქონდეთ მდგრადი დივერსიფიკაცია. ისინი უბრალოდ მოლეკულებია და შესაბამისად, გვაინტერესებდა, შესაძლებელი იყო თუ არა არაცოცხალი ქიმიური სახეობებისთვის, რომ სპონტანურად განევითარებინათ ასეთი ინოვაცია“, — ამბობს მიძუჩი.
კონცეფციის დადასტურების კვლევამ წარმოაჩინა, რომ ეს შესაძლებელია; შესაბამისად, ვინაიდან რნმ-ები რესურსებისთვის ერთმანეთს არ ეკონკურენტებიან და ერთმანეთზე დამოკიდებული არიან გარკვეული სახის მასპინძელი-პარაზიტის სახით. იმ შემთხვევაშიც კი, თუ ერთ რეპლიკატორ რნმ-ს ამოვიღებთ, სხვები გაქრებიან.
მართალია, უფრო დარწმუნებული შეიძლება ვიყოთ, რომ „რნმ მსოფლიოს“ სცენარი შესაძლებელია, მაგრამ მაინც ვერ გვიჩვენებს, როგორ აღმოცენდა სიცოცხლე დედამიწაზე მილიარდობით წლის წინ. ამისათვის საჭიროა მრავალფეროვანი მტკიცებულება, გეოლოგიიდან დაწყებული, ასტროფიზიკით დამთავრებული.
მიუხედავად ამისა, ეს წინ გადადგმული დიდი ნაბიჯია ევოლუციის იმ ქიმიური მოდელების ძებნაში, რომლებსაც სიცოცხლის წარმოქმნა შეუძლიათ.
კვლევა Nature Communications-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია u-tokyo.ac.jp-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
