Posted by უძველესი ცილების კვლევები, ახალ დეტალებს ავლენს იმის შესახებ, თუ როგორ გაჩნდა სიცოცხლე ოკენის ფსკერის ცხელ წყაროებთან და შემდეგ ეს თავისებური აკვანი დატოვა (Nature News).
ქვები, მარილით გაჯერებული ზღვის წყალი და ცხელი ტუტე ნაკადები, გაჯერებული წყალბადის ბუშტულებით. წყალქვეშა ჰიდროთერმული წყაროები – სახელგანთქმული „შავი მწეველები“ – დედამიწაზე პირველი სიცოცხლის გაჩენის ადგილებად ითვლება. ამ შესაძლებელი სურათის ახალი დეტალები ნიკ ლეინისა და ბილ მარტინის კვლევებმა გამოავლინა.
ნამუშევარი, იონური არხების ევოლუციას ეხება – ცილებისა, რომლებიც უჯრედის მემბრანაში გადის და მასში დამუხტული იონების შესვლა-გამოსვლის კონტროლს უზრუნველყოფს. მათ გარეშე წარმოუდგენელია ნებისმიერი უჯრედის არსებობა. სწორედ იონების კონცენტრაციის გრადიენტი უჯრედსა და მის ახლო გარემოში უზრუნველყოფს, ასევე მნიშვნელოვანი ცილების ატფ-სინთაზს, რომლებიც ნებისმიერი ცოცხალისთვის უნივერსალურ ენერგეტიკულ მოლეკულა ატფ-ს აწარმოებენ. მეორეს მხრივ, თვითონ იონური არხების წარმოსაქმნელად, ასევე აუცილებელია ენერგია, თან ისევ ატფ-ს სახით. კითხვა, რა იყო ადრე – ქათამი თუ კვერცხი, უფრო სწორად ასე ჟღერს, როგორ გაჩნდა ეს ურთიერთდამოკიდებული სისტემა.
ლეინი და მარტინი თვლიან, რომ პასუხი მოძებნეს. მეცნიერები აღნიშნავენ, რომ ცხელ ხსნარს, ამომდინარეს წყალქვეშა ჰიდროთერმული წაყაროებიდან, ტუტე рН აქვს, ხოლო გარსშემომფარგლავ ოკეანის წყალს – ოდნავ მჟავური. წყაროსთან, მინერალები ბუნენრივ ბარიერებად არის ქცეული, რომლებშიც პროტონების გრადიენტი გადის, ტუტე არედან მჟავურისკენ. პროტონები რეაქციაში ზღვის წყალში გახსნილ ნახშირმჟავა გაზთან შედის და მარტივ ორგანულ ნაერთად აქცევს მას, ისინი შემდეგ უკვე ერთმანეთშიც რეაგირებენ, ასევე აზოტის და ფოსფორის შემცველ მარილებთან, ასეთნაირად ჩნდება სიცოცხლის ბაზური მოლეკულები, ნუკლეოტიდები და ამინომჟავები.
მინერალები, რომელთა ფენების დიდი რაოდენობა „შავ მწეველებთან“ არის თავმოყრილი, გაჯერებულია რკინით, რომელიც ამ პროცესების კატალიზატორია, ასევე გოგირდი, ის პროცესებში თვითონვე ერთვება. მათში უწვრილესი ფორების დიდი რაოდენობაა, ღიობებისა, რომლებიც ალბათ, თავისებური „პროტოუჯრედების“ როლში გამოდიოდნენ, ხოლო მათში, მომავალი სიცოცხლის გაჩენისათვის საჭირო ქიმიური რეაქციები ხდებოდა. აქ წარმოიქმნებოდა და გროვდებოდა მარტივი ორგანული მოლეკულები, რეაგირების მერე კი მათგან ცილები და ნუკლეინის მჟავები წარმოიქმნებოდა.
სავარაუდოდ, ამ მინერალების „პროტოუჯრედები“ ლიპიდური მოლეკულების ორმაგ ფენებედ ეფინებოდა, რომელზეც პირველმა ატფ-ფაზებმა დაიწყო მუშაობა. შედეგად, როცა სიცოცხლემ თავისი ქვის აკვანი დატოვა, ის ჰერმეტულად დაიხურა და ნამდვილი უჯრედული მემბრანების საფუძვლად იქცა. თუმცა, ჰიდროთერმული წყაროდან შორს მოხვედრილი უჯრედი, შეიძინა რა თავისუფლება, ძალიან ბევრ პრობლემას უნდა წასწყდომოდა. კერძოდ, პროტონები ისევ ისე ხვდებოდა შიგნით, თუმცა გარეთ მათ ვეღრაფერი გადმოქაჩავდა. ასეთნაირად, მემბრანის ორივე მხარეს პროტონების რაოდენობა უნდა გათანაბრებულიყო. პროტონების გრადიენტის გარეშე სიცოცხლე შეწყდებოდა. ასე, ალბათ, ურიცხვ რაოდენობითჯერ ხდებოდა, სანამ რომელიღაცა „პროტოუჯრედმა“, გათავისუფლებამდე, იონური არხები შეიძინა.
ასეთი იონური არხების წინაპირობა, ლეინისა და მარტინის აზრით, შეიძლება შედარებით მარტივი ცილა გახდა, რომელსაც უჯრედში შემავალი პროტონების ნაკადი, ნატრიუმის გარეთ გადასაქაჩად შეეძლო გამოეყენებინა. ამ იონებისთის უჯრედული ლიპიდური მემბრანა გამჭვირვალე არაა, ეს კი იმას ნიშნავს, რომ მის გვერდებს შორის ნატრიუმის იონების გრადიენტი ნარჩუნდებოდა, რომლის გამოყენება ენერგიის მისაღებად არის შესაძლებელი. ამგვარად, „ქათმისა და კვერცხის“ პრობლემა იხსნება: პროტონების გრადიენტმა პირველი იონური საქაჩის წარმოქმნა უზრუნველყო, მათ კი „პროტოუჯრედის“ ახალ გრადიენტზე, ნატრიუმზე გადასვლა და „შავ მწეველებთან“, სიცოცხლის მიერ ქვის აკვანის დატოვება უზრუნველყო(გარდაუვალი სიცოცხლე; განსახლება – სიცოცხლე აკვნიდან ამოფრინდა; გალაქტიკა როგორც ბიოსფერო; სიცოცხლის ყველა ფერი; საზღვრებში მოქცეული სიცოცხლე; ხელოვნური სიცოცხლის შექმნისკენ გადადგმული კიდევ ერთი ნაბიჯი; სიცოცხლის ჩასახვისათვის საჭირო პირობები; მტკიცებულება ევოლუციაზე მორწმუნეთათვის და არამორწმუნეთათვის; კოსმოსში რთული ორგანული ნივთიერებები აღმოაჩინეს; ანთროპული პრინციპი;).