TLDR: Vědátoři replikovali v laboratoři podmínky na Zemi v raných fázích vývoje a zjistili, že molekuly podobné RNA se mohou stabilizovat párováním s předem připravenými šablonami DNA – to je klíčový krok nutný ke vzniku života. Studie tuna.

Byť se rádi bičujeme tím, že život má výdrž jako zavařenina od babičky, víme zároveň všichni, že je život poměrně choulostivou záležitostí. Musíte denně jíst, pít, spát, nemůžete jít (víc než jednou) na návštěvu do nitra vysoké pece nebo útrob jaderného reaktoru. Jenže vesmír má vysoké teploty, radioaktivitu a všeobecně problematické podmínky zároveň tuze rád!

Primitivní jednobuněčný život samozřejmě vydrží podstatně víc než lidé – ale ani pro něj nejsou příliš extrémní podmínky dobré. Panuje navíc neznámé kolem toho, jak tyto primitivní mikroorganismy mohly v nepříznivých podmínkách vzniknout. Díky nové studii je však o jeden otazník méně. Vědátorům se totiž podařilo demonstrovat, jak mohly kdysi vysoce reaktivní složité molekuly najít určitý druh stability…

Tenkrát na praZemi

Až dosud nebyli výzkumníci s to přesvědčivě vysvětlit, jak se jednoduché molekuly – které se kdysi nechávaly unášet v oceánech dávné Země – mohly jedna na druhou napojovat takovým způsobem, aby vytvořili relativně složitou molekulu RNA.

To samože neznamená, že neexistují nějaké pokusy podobného druhu. Proběhly například pokusy, v nichž se RNA molekuly samy od sebe začaly udržovat v chodu a vyvíjet se. Skrze interakce mezi RNA a DNA mohlo také dojít na komplexnější biochemické procesy nutné pro vznik dávných mikrobů. K tomu všemu ale jaksi potřebujeme, aby nejdřív vznikla RNA samotná!

Němečtí vědátoři si proto posvítili na proces vzniku RNA – učili tak skrze RNA podobným syntetickým sloučeninám, které jsou obdobně schopné se vzájemně kombinovat v různých kombinacích. A vytvářet tak vyvíjející se řetězce „informací“ stejně, jako kdysi začala nejspíše dělat RNA a poté i DNA.

Krok za krokem

To v praxi znamená, že si v labu vytvořili podmínky podobné těm na dávné Zemi a hráli si v nichse syntetickými molekulami podobnými RNA. Aby tým napodobil druh energie, který mohl být k dispozici na rané Zemi, zavedl do svého systému vysokoenergetické molekuly.

Při vystavení tomuto „palivu“ vysokoenergetických molekul se syntetizované jednotky podobné RNA samy od sebe začaly spojovat a rozpadat v různých konfiguracích. Samy o sobě nezůstávaly spojeny příliš dlouho – šlo ale o nutný první krok!

Druhým klíčovým krokem bylo přidání předem připravených krátkých řetězců DNA do této pidiZemě. Tyhle „šablony DNA“ fungovaly jako vodítka nebo lešení a stabilizovaly divoce se spojující & rozpojující RNA-podobné molekuly tím, že jim pomáhaly vytvářet dvouřetězcové struktury, které vydržely déle než samotná RNA. To nakonec rozhodlo o tom, která permutace spojení RNA-podobných sajrajtů nakonec pospolu vydržela dlouhodobě.

Přirozené LEGO

Významné je, že teprve po přidání předpřipravené DNA si autoři práce všimli něčeho, co se blíží přirozenému výběru. A to by pak mohlo vysvětlit, jak byly jednoduché molekuly vyrvány z anorganického světa a začaly pracovat v zájmu pochodů života!

Tím máme nejspíše ukázáno o další krůček navíc vstříc vysvětlení vzniku života – ale, jak už to přibyl nám nový otazník. Je totiž samozřejmě otázkou, jak mohly vzniknout ony DNA šablony, které pomohly stabilizaci RNA řetězců. Lze si představit, že k tomu potřebujeme separátní chemický proces, takže netřeba hned volat po mimozemšťanech. Ale jaký proces přesně, na to budeme muset počkat až do dalších experimentů. Tým stojící za studií navíc bude zkoumat, zdali by v některých podmínkách RNA řetězce bez DNA dokázaly obejít.

Nesmíme přitom zapomínat, že na tyto relativně krátce trvající chemické procesy měla dávná Země stamiliony let času – nejspíše to nevypadalo tak, že život vznikl „na první dobrou“ při rozvoji správných podmínek. Z bilionů a bilionů reakcí mohlo třeba jenom jednou (ale třeba i vícekrát) dojít na takovou kombinaci, která dovolila další replikaci vzniklého chemického systému. Dnes se předpokládá, že nejstarší pravděpodobné mikroorganismy mohly po Zemi brouzdat před zhruba 4,2 miliardami let; od vzniku planety tou dobou uběhlo přes 300 milionů let času na různé reakce…

Ačkoliv bychom tak chtěli odpověď hned (či ideálně ještě dřív), s hledáním odpovědí na největší záhadu Zeměkoule bychom měl mít totéž, čeho měl život zjevně na svém počátku přehršle – tedy výdrže a trpělivosti!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]