Înainte de apariția vieții pe Pământ, cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă, oceanele erau o supă de molecule saltate la întâmplare. Apoi, cumva, unele dintre aceste molecule s-au aranjat în șiruri de ADN bine organizate, pereți celulari de protecție și structuri minuscule ca organe capabile să mențină celulele în viață și să funcționeze. Însă modul în care au realizat această organizație i-a declanșat de mult pe oamenii de știință. Acum, biofizicienii de la Universitatea Ludwig-Maximilians din München cred că au un răspuns: bule.
Începuturile vieții nu au fost instantanee. Moleculele precursoare timpurii s-au transformat cumva în blocuri de viață, cum ar fi ARN, ADN, săruri și lipide. Apoi, acele molecule organizate pentru a forma primele versiuni timpurii ale celulelor, care au devenit apoi primele organisme unicelulare.
"Aceasta este baza tuturor speciilor vii", a spus Dieter Braun, de la Universitatea Ludwig-Maximilians, autorul principal al studiului, Live Science.
Pentru ca celulele să se formeze, începe să se reproducă și să-și ducă o viață proprie pe Pământul primordial, cu toate acestea, toate părțile chimice trebuiau să se reunească, a spus Braun.
În oceanul adânc, unde mulți oameni de știință cred că viața și-a luat începutul, s-ar putea să fie prezente molecule precum lipidele, ARN și ADN; dar chiar și așa, ar fi fost prea răspândiți pentru a se întâmpla orice interesant.
"Moleculele se pierd. Se difuzează", a spus Braun. "Reacțiile nu se vor întâmpla singure."
Oamenii de știință sunt de acord că o anumită forță a fost necesară pentru ca moleculele să se aglomereze și să reacționeze între ele, a declarat Live Science Henderson Cleaves, un chimist al Institutului de Tehnologie din Tokyo. Cercetătorii pur și simplu nu sunt de acord care a fost această forță.
Acolo intră bule.
Bulele erau peste tot în peisajul marin timpuriu al Pământului. Vulcanii calzi, de mare adâncime, au împrăștiat prăjituri fizzy. Acele orbe aerisite, așezate pe roca vulcanică poroasă. Acestea au fost condițiile pe care Braun și colegii săi au căutat să le reproducă. Ei au creat un vas dintr-un material poros care a imitat textura rocii vulcanice, apoi au completat-o, la rândul ei, cu șase soluții diferite, modelând fiecare o etapă diferită în procesul de formare a vieții. O soluție, reprezentând o etapă timpurie, conținea un zahăr numit RAO, care ar fi fost necesar în construcția de nucleotide, blocurile de construcție ale ARN și ADN-ului. Alte soluții, reprezentând etapele ulterioare, conțineau ARN în sine, precum și grăsimile necesare pentru construirea pereților celulari.
Apoi, cercetătorii au încălzit soluția pe un capăt și au răcit-o pe celălalt. Creau ceva numit „gradient termic”, în care temperatura se schimbă treptat de la un capăt la altul, similar modului în care apa din apropierea orificiilor termice din adâncime se schimbă treptat de la cald la rece.
"Este ca un micro-ocean", a spus Braun.
În fiecare soluție, schimbarea de temperatură obligă moleculele să se aglomereze și gravitează spre bulele care se formează în mod natural în aceste condiții. Aproape imediat, au început să reacționeze.
Zaharurile au format cristale, un fel de schelet pentru ARN și nucleotide ADN. Acizii au format lanțuri mai lungi, făcând un alt pas către formarea de molecule complexe, asemănătoare cu ARN. În cele din urmă, moleculele s-au aranjat în structuri care semănau cu celule simple. Într-un sens de bază, a spus Braun, celulele sunt molecule încorporate în pungi din grăsimi. Exact asta s-a întâmplat pe suprafața bulelor sale: Grăsimile s-au aranjat în sfere în jurul ARN-ului și a altor molecule.
Cel mai surprinzător pentru Braun și colegii săi, a spus el, a fost cât de rapid s-au întâmplat aceste schimbări în mai puțin de 30 de minute.
"Am fost uimit", a spus el. Deși este prima dată când el și colegii săi au privit în mod special la bule, cercetătorii au încercat anterior să reproducă modul în care aceste molecule biologice suferă reacțiile complexe necesare vieții. În mod normal, aceste reacții durează ore.
Unii chimiști sunt sceptici, însă, că bulele lui Braun sunt o reprezentare precisă a mediului primordial. Braun și colegii săi și-au semănat soluția cu multe dintre moleculele complexe necesare vieții. Chiar și soluțiile lor cele mai simple au reprezentat încă etape ulterioare ale procesului de formare a vieții, Ramanarayanan Krishnamurthy, un chimist de la Instituția Scripturilor din Oceanografie, care nu a fost implicat în studiu, a declarat la Live Science. Asta e ca și cum ai coace o prăjitură cu un amestec de cutii, decât să începi de la zero.
În schimb, oceanele antice s-ar putea să nu fi avut condițiile potrivite pentru a forma aceste molecule inițiale, a spus Krishnamurthy.
În plus, experimentul cu bule a avut loc la o scară minusculă. Acest lucru este important, deoarece înseamnă că schimbarea temperaturii de la un capăt al testului la altul a fost foarte bruscă. În realitate, gradienții termici de sub ocean sunt mai treptat, a spus Cleaves.
Cu toate acestea, Braun a susținut că există câteva motive pentru care bulele ar putea fi locul ideal pentru începuturile vieții. În primul rând, oferă o interfață perfectă între aer și apă. Fără aer, multe dintre reacțiile necesare vieții nu s-ar putea întâmpla. De exemplu, fosforilarea, o reacție care permite moleculelor mici să formeze șiruri moleculare complexe, trebuie să se întâmple în condiții cel puțin parțial uscate. În interiorul bulelor, aceasta nu este o problemă; chiar dacă sunt minuscule, bule oferă mediul perfect pentru ca aceste reacții să se usuce, cel puțin temporar.
Dar există un alt rol important pe care îl pot juca bule: creează ordine. În apa liniștită, moleculele se răspândesc în mod obișnuit fără un aranjament special. Bulele oferă, însă, molecule - și poate începutul vieții - ceva la care să se agațe într-o lume haotică.
