Jak powstało życie?

DETEKTYWI BIOGENEZY

A co z pozostałymi problemami ? Są one bardzo zawiłe i ich rozwiązanie, czy przynajmniej próby, wymagały pracy i współpracy wielu znakomitych naukowców. Oto najważniejsze wyniki ich zmagań:

a) Detektyw Oparin

Każda z istniejących obecnie komórek otoczona jest podwójną błoną lipidową - plazmalemmą. Stanowi ona granicę pomiędzy zawartością komórki a środowiskiem i zapobiega dyfuzji jej składników.

Oparin zauważył, że różne polipeptydy i polisacharydy, rozpuszczone w wodzie samorzutnie formują pęcherzyki. Nazwał je koacerwatami. Pierwotna plazmalemma mogła stworzyć się więc spontanicznie, ze związków których jednak dokładnej budowy chemicznej nie poznamy nigdy. Obecne błony lipidowe są więc pozostałością po niej, choć raczej niewiele przypominają ją z chemicznego punktu widzenia. Wnioskując z doświadczenia S. Millera lipidy musiały pojawić się później, więc początkowo musiały być zastępowane przez inne związki chemiczne.

Koacerwaty Oparina potrafią gromadzić w swoim wnętrzu enzymy, które są w stanie dokonywać złożonych przemian chemicznych. Problem z koacerwatami wynika jednak stąd, że nie posiadają one same właściwości katalitycznych. Są tylko w stanie pobierać enzymy, zgodnie z zasadą rozdziału substancji pomiędzy dwie fazy (koacerwat i środowisko) tzn. enzym zgromadzi się w większym stężeniu w tej fazie w jakiej jest lepiej rozpuszczalny.

Trudno jednak zakładać spontaniczne formowanie enzymów - skomplikowanych białek w środowisku, w którym zanurzone były koacerwaty. Są to związki, które w wodzie szybko hydrolizują. Nie potrafią się również same kopiować, a szansa powstania przypadkowo m peptydów o takiej samej sekwencji n - aminokwasowej wynosi: 1 / (20^(nxm)) i bardzo szybko maleje ze wzrostem m i n.
Koacerwaty Oparina stanowiły pewien krok naprzód, gdyż pokazał on, że polisacharydy potrafią spontanicznie formować pęcherzyki komórkopodobne i wejść w skład ich otoczki zamiast lipidów (problem 2).

b) Detektyw Cairns-Smith

Kryształy glinokrzemianów, z rozmieszczonymi wewnątrz ich sieci krystalicznej jonami metali, mogły pełnić funkcje katalizatorów przemian chemicznych. Miały one z pewnością niską wydajność. Pozostaje to na razie w sferze hipotez, gdyż nikt jeszcze doświadczalnie nie udowodnił katalitycznych zdolności kryształów gliny, a żadnych pozostałości glinokrzemianowych z tamtego okresu obecnie w komórkach na razie nie stwierdzono. Można by więc zapytać: niewinność to czy "przestępstwo" doskonałe?

Pierwotne polimery, których syntezę przeprowadzały glinokrzemiany mogły według szkockiego chemika - Cairns-Smitha składać się tylko z cukrów i reszt fosforanowych. Taki polimer fosfocukrowy stanowi dzisiaj rdzeń kwasów nukleinowych (zob. rys.3). Prakałuża obfitowała w formaldehyd, ten zaś bardzo łatwo kondensuje z wytworzeniem monocukrów, zgodnie ze wspomnianą już reakcją formozową. Jony fosforanowe w wodzie morskiej pochodziły najprawdopodobniej z rozpuszczanych przez nią stopniowo skał.

Gunter Wachtershauser wysunął niedawno hipotezę mówiącą, że wiele reakcji chemicznych, istotnych do procesu biogenezy mogło zachodzić na powierzchni kryształów pirytu (dwusiarczku żelaza II). Powierzchnia ta naładowana jest dodatnio, więc mogła przyciągać jony fosforanowe i wspomagać też katalizę polimerów fosfocukrowych. Reakcje przeprowadzane na powierzchni były bardziej wydajne, bo łatwiej monomerom spotkać się w powierzchni niż w przestrzeni. Niewykluczone, że struktura powierzchni pirytu mogła wymuszać reakcje reszt fosforanowych z grupami 5’ i 3’ rybozy.