Дали животът е започнал в слюдена глина?


слюда

Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain

В митологиите и историите за произхода по целия свят различни култури и религии сочат глината като съд на живота, първичния материал, който боговете-създатели са пропити със самоподдържащо се съществуване. В днешно време разполагаме с биология, за да обясним как възниква животът, но могат ли тези стари приказки да достигнат по-близо до целта, отколкото си мислим?

В документ, написан в чест на работата на Нед Симан, изобретател в областта на ДНК нанотехнологиите, почетният биофизик Хелън Хансма от Калифорнийския университет в Санта Барбара очертава дългогодишната си идея, че това примитивен животв предклетъчни подредби, които са еволюирали в нашите базирани на липиди и протеини клетки, може да са започнали в слюдести глина. Нейната статия се появява в Биофизичен вестник.

Първоначално предложена преди почти 16 години, хипотезата на Hansma се присъединява към много други спекулации за това как се е появил животът на Земята. Сред тях са добре познатият “РНК свят”, в който самовъзпроизвеждащите се РНК молекули са еволюирали в ДНК и протеини, и концепцията “Метаболизмът първо”, според която животът е еволюирал от спонтанни химични реакции. Има и хипотеза за “пица”, която твърди, че животът може да произлезе от земни органични биомолекули. Има и други хипотези за глина, според които животът може да е възникнал от монтморилонитова глина или богати на желязо глини.

Хансма не си е поставила за цел да разбере как се е развил животът на Земята, когато за първи път е попаднала на идеята си. По-скоро като биофизик изследовател и програмен директор в Националната научна фондация около 2007 г. тя си играеше с любимите си играчки – дисекционен микроскоп и слюда парчета, които тя разделяше на листове.






„Докато гледах парченцата зелени водорасли и кафява суровина по краищата на листовете слюда, си помислих, че това би било добро място за зараждане на живот“, каза тя в статия, написана за NSF за нейната работа.

Нейната идея включва елементи от други концепции за абиогенезата (как животът се е появил от нежив материал), като твърди, че предшествениците на биомолекулите и метаболитни процеси всички биха могли да бъдат затворени между слоеве слюда. Това е среда, която предлага известна защита от външния свят, но позволява свободен обмен на вода и други вещества, които биха станали основни за клетките.

„Моята представа е, че повърхностите на листовете слюда са чудесно място за растеж на молекули и развитие на процеси и в крайна сметка всичко, необходимо за живот, беше върху слюдата“, каза тя. По същество слюдата действа като скеле и “реакционни камери”, където метаболитните процеси могат да възникнат и да се развият. Предимството на слюдените глини пред монтморилонита, добави Хансма, е, че слюдите, с калиеви йони държащи листове слюда заедно, не набъбват и следователно осигуряват по-стабилна среда. Монтморилонитните листове, напротив, се държат заедно от по-малки натриеви йони, което води до свиване и подуване по време на мокро-сухи цикли и по-малко стабилна среда.

Наличието на калиеви йони в слюдената глина е друг фактор в полза на хипотезата за слюдената глина: клетките в живите същества имат високи вътреклетъчни концентрации на калий, което прави слюдата “по-вероятно местообитание за произхода на живота от монтморилонита”.

И откъде тази пребиотична група би получила енергията, за да взаимодейства и да се поддържа в отсъствието на биохимичната енергия, която сега захранва телата ни? По това време слънчевата светлина би била един от кандидатите, предполага Хансма, както и механичната енергия, чрез отварянето и затварянето на листовете слюда, докато водата течеше навътре и навън.

„Изглежда, че тези движения на отваряне и затваряне са били начини за смачкване на молекули заедно, преди да има химическа енергия“, каза тя. Тази принудителна близост може да е насърчила взаимодействията между молекулите, подобно на действията на ензимите днес. Различни взаимодействащи молекули биха се комбинирали, за да образуват РНК, ДНК и протеини. Липидите в сместа в крайна сметка ще се увият около групи от големи молекули и ще се превърнат в клетъчна мембрана.

Това са само няколко от аргументите в хипотезата на Hansma, които се поддават на това, че животът е започнал в слюдена глина; друга подкрепа може да се намери в старостта на слюдата и в афинитета на минерала към биомолекули и други фактори, за които се смята, че са насърчили развитието на живот от неживи молекули.

Въпреки че е малко вероятно някога да разберем със сигурност какво се е случило преди почти 4 милиарда години, ясно е, че – както казва Хансма – “Животът имитира слюдата по много начини.”


Слюдата дава представа как водата пренася минерали


Повече информация:
Хелън Грийнууд Хансма, ДНК и произходът на живота в слюдена глина, Биофизичен вестник (2022). DOI: 10.1016/j.bpj.2022.08.032

Цитат: Дали животът е започнал в слюдена глина? (2022 г., 20 септември), извлечено на 23 септември 2022 г. от https://phys.org/news/2022-09-life-micaceous-clay.html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяко честно отношение за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието се предоставя само за информационни цели.