Νέα δεδομένα στην προέλευση της ζωής; Τα μικροσκοπικά "όργανα" στα κύτταρα

Τα οργανίδια, αυτά τα μικρά "όργανα" μέσα στα κύτταρα σχηματίζουν τμήματα με μεμονωμένες λειτουργίες. Για παράδειγμα, τα μιτοχόνδρια παράγουν ενέργεια, τα λυσοσώματα ανακυκλώνουν τα απόβλητα και ο πυρήνας αποθηκεύει το DNA. Αν και κάθε οργανίδιο έχει διαφορετική λειτουργία, είναι παρόμοια στο ότι κάθε ένα είναι τυλιγμένο σε μια μεμβράνη.

Τα συνδεδεμένα με μεμβράνη οργανίδια ήταν ο αρχικός τρόπος με τον οποίοι οι επιστήμονες πίστευαν ότι ήταν οργανωμένα τα κύτταρα, μέχρι που συνειδητοποίησαν στα μέσα της δεκαετίας του 2000 ότι ορισμένα οργανίδια δεν χρειάζεται να τυλιχτούν σε μεμβράνη.

Από τότε, οι ερευνητές ανακάλυψαν πολλά επιπλέον οργανίδια χωρίς μεμβράνη, που έχουν αλλάξει σημαντικά τον τρόπο με τον οποίο οι βιολόγοι σκέφτονται τη χημεία και την προέλευση της ζωής.

Τα οργανίδια χωρίς μεμβράνη ονομάζονται βιομοριακά συμπυκνώματα. Μοιάζουν με το φως ενός κεριού, καθώς οι σταγόνες του συγχωνεύονται, διασπώνται και συγχωνεύονται ξανά.

Τα συμπυκνώματα σχηματίζονται με τον ίδιο τρόπο, αν και δεν είναι κατασκευασμένα από κερί. Αντίθετα, ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών και γενετικού υλικού, συγκεκριμένα μορίων RNA, σε ένα κύτταρο συμπυκνώνεται σε σταγονίδια που μοιάζουν με γέλη.

Αυτά τα συμπυκνώματα δημιουργούν ένα νέο μικροπεριβάλλον που προσελκύει επιπλέον πρωτεΐνες και μόρια RNA, σχηματίζοντας έτσι ένα μοναδικό βιοχημικό τμήμα μέσα στα κύτταρα.

Από το 2022, οι ερευνητές έχουν βρει περίπου 30 είδη αυτών των βιομοριακών συμπυκνωμάτων χωρίς μεμβράνη. Ορισμένα εξ αυτών έχουν σαφώς καθορισμένους ρόλους, όπως ο σχηματισμός αναπαραγωγικών κυττάρων, αλλά πολλά δεν έχουν σαφείς λειτουργίες.

Προέλευση της ζωής

Τα βιομοριακά συμπυκνώματα καταρρίπτουν ορισμένες μακροχρόνιες πεποιθήσεις σχετικά με τη χημεία των πρωτεϊνών. Αλλάζουν, επίσης, τον τρόπο με τον οποίο σκέφτονται οι επιστήμονες για την προέλευση της ζωής στη Γη.

Υπάρχουν άφθονες ενδείξεις ότι τα νουκλεοτίδια, τα δομικά στοιχεία του RNA και του DNA, μπορούν πολύ εύλογα να παρασκευαστούν από κοινές χημικές ουσίες, όπως το υδροκυάνιο και το νερό, παρουσία κοινών πηγών ενέργειας, όπως το υπεριώδες φως ή οι υψηλές θερμοκρασίες, σε καθολικά κοινά ορυκτά, όπως το πυρίτιο και ο σίδηρος.

Υπάρχουν επίσης ενδείξεις ότι μεμονωμένα νουκλεοτίδια μπορούν να συναρμολογηθούν αυθόρμητα σε αλυσίδες για να δημιουργήσουν RNA. Αυτό είναι ένα κρίσιμο βήμα στην υπόθεση του κόσμου του RNA, η οποία υποστηρίζει ότι οι πρώτες "μορφές ζωής" στη Γη ήταν κλώνοι RNA.

Ένα μείζον ερώτημα είναι πώς αυτά τα μόρια RNA θα μπορούσαν να έχουν εξελίξει μηχανισμούς για να αναπαραχθούν και να οργανωθούν σε ένα πρωτοκύτταρο. Επειδή όλη η γνωστή ζωή περικλείεται σε μεμβράνες, οι ερευνητές που μελετούν την προέλευση της ζωής έχουν υποθέσει ότι οι μεμβράνες θα πρέπει επίσης να ενθυλακώσουν αυτά τα RNA.

Αυτό θα απαιτούσε τη σύνθεση των λιπιδίων ή λιπών, που συνθέτουν τις μεμβράνες. Ωστόσο, τα υλικά που απαιτούνται για την παραγωγή λιπιδίων πιθανότατα δεν υπήρχαν στην πρώιμη Γη.

Με την ανακάλυψη ότι τα RNA μπορούν να σχηματίσουν αυθόρμητα βιομοριακά συμπυκνώματα, τα λιπίδια δεν θα χρειάζονταν για το σχηματισμό πρωτοκυττάρων. Εάν τα RNA ήταν σε θέση να συσσωματωθούν σε βιομοριακά συμπυκνώματα από μόνα τους, γίνεται ακόμη πιο εύλογο ότι τα ζωντανά μόρια προέκυψαν από μη ζωντανές χημικές ουσίες στη Γη.

Νέες θεραπείες

Για τους επιστήμονες που μελετούν τα βιομοριακά συμπυκνώματα, είναι συναρπαστικό το ότι αυτές οι οντότητες παραβιάζουν τους κανόνες και αλλάζουν την οπτική για το πώς λειτουργεί η Βιολογία. Τα συμπυκνώματα αλλάζουν ήδη τον τρόπο σκέψης για τις ανθρώπινες ασθένειες όπως η Αλτσχάιμερ, το Χάντινγκτον και το Λου Γκέριγκ.

Για το σκοπό αυτό, οι ερευνητές αναπτύσσουν πολλές νέες προσεγγίσεις για τον χειρισμό των συμπυκνωμάτων για ιατρικούς σκοπούς, όπως νέα φάρμακα που μπορούν να προωθήσουν ή να διαλύσουν τα συμπυκνώματα. Το εάν αυτή η νέα προσέγγιση για τη θεραπεία ασθενειών θα αποφέρει καρπούς μένει να καθοριστεί.

Μακροπρόθεσμα, δεν θα ήταν απίθανο αν σε κάθε βιομοριακό συμπύκνωμα ανατεθεί τελικά μια συγκεκριμένη λειτουργία.

Δημ.Κ.

Πηγές:
Science Alert