Nauka na wakacjach: "Jak, gdzie i kiedy powstało życie na Ziemi?"

Jak, gdzie i kiedy powstało życie na Ziemi?
dr hab. Piotr Mucha, prof. UG

Pracownia Chemii Związków Biologicznie Czynnych, Katedra Biochemii Molekularnej, Wydział Chemii, Uniwersytet Gdański

Około 4 mld lat temu w wyniku wielkiego bombardowania asteroidy dostarczyły znaczące ilości wody, która przyczyniła się do powstania hydrosfery para wodna w atmosferze, zbiorniki wodne na powierzchni), co otworzyło drogę do powstania życia na Ziemi. Jedną konsekwencji tych wydarzeń było utworzenie się atmosfery tzw. atmosfery wtórnej), w skład której wchodziły proste składniki nieorganiczne azot, tlenek dwutlenek węgla, para wodna, amoniak) organiczne metan). Dzięki jej redukcyjnemu charakterowi i źródłom energii takim jak wyładowania elektryczne, temperatura/ciepło czy promieniowanie UV, możliwa była prebiotyczna synteza prostych związków  organicznych-cegiełek życia, takich jak cukry zasady azotowe. Te z kolei posłużyły do budowy bardziej złożonych związków, jak nukleotydy, które w wyniku łączenia się ze sobą utworzyły znacznie bardziej złożone związki-polimery, wśród nich pierwszy materiał genetyczny-kwas rybonukleinowy RNA). W ten sposób ok. 4 mld lat temu, w okresie zwanym światem RNA” rozpoczęła się abiotyczna niebiologiczna) ewolucja cząsteczek RNA, w wyniku której w wyniku przypadkowych kombinacji pojawiły się takie, które potrafiły” zarówno przechowywać, jak przenosić informację genetyczną, jak również ulegać samoreplikacji-syntezować kopie samych siebie. Takie RNA o właściwościach katalitycznych/enzymatycznych nazywamy rybozymami.

Następnymi krokami było otoczenie się samoreplikujących RNA prymitywnymi strukturami lipidowymi będącymi pierwowzorami współczesnych błon komórkowych oraz pojawienie się metabolizmu, wyniku czego na Ziemi ok. mld lat temu pojawiły się pierwsze żywe struktury o budowie komórkowej zwane ryboorganizmami. Przypuszcza się, że miejscem ich narodzin były płytkie ciepłe przybrzeżne bajorka” lub mroczne głębokooceaniczne tzw. kominy hydrotermalne. Tak w ogólnych zarysach wyglądała chronologia wydarzeń, wyniku których na Ziemi pojawiło się życie. Ogólny obraz procesów związanych z powstaniem życia na Ziemi jest znany. Jednakże wiele szczegółów tej zamierzchłej historii, a zwłaszcza odpowiedź na
pytanie jak?” wciąż czeka na swoje odkrycie. O tym co wiemy, co wydaje się nam że wiemy tym czego nie wiemy, opowiem trakcie wykładu.

Projekt dofinansowany ze środków Polskiej Akademii Nauk