În ciuda multor ani de progrese, originea vieții continuă să rămână unul dintre cele mai durabile mistere ale științei.
„Trăsăturile de bază ale biologii, faptul că organismele sunt alcătuite din celule, că transmit informația genetică prin intermediul ADN-ului sau că utilizează enzime de natură proteică pentru desfășurarea metabolismului, toate au apărut prin procese specifice foarte devreme în istoria evoluției”, spune Aaron Goldman, profesor asociat de biologie la Colegiul Oberlin, din Statele Unite. „Înțelegerea modului în care aceste sisteme biologice de bază au prins formă ne va oferi o perspectivă mai bună nu numai asupra funcționării vieții la nivel fundamental, ci și asupra a ceea ce este viața și cum am putea-o găsi în afara Pământului.”
Problema apariției vieții este studiată prin experimente de laborator care simulează mediile de pe Pământul timpuriu și caută procese chimice care pot crea același tip de biomolecule și reacții metabolice pe care le întâlnim la organismele de astăzi. Această metodă se numește abordare „de jos în sus”, deoarece lucrează cu materiale care ar fi fost prezente pe Pământul prebiotic.
În timp ce aceste experimente de „chimie prebiotică” au demonstrat cu succes cum ar fi putut apărea viața, ele nu ne pot spune cum a apărut viața cu adevărat. Între timp, alți cercetători utilizează tehnici din biologia evolutivă pentru a reconstrui cum ar fi putut arăta primele forme de viață, pe baza datelor întâlnite la viețuitoarele de astăzi. Această metodă se numește abordare „de sus în jos” și ne poate spune lucruri despre istoria vieții de pe planeta noastră.
Totuși, metodele „de sus în jos” pot privi înapoi în trecut doar cât există gene care sunt în continuare păstrate în organismele de astăzi, deci ele nu ajung până la originea vieții. În ciuda limitărilor lor, tehnicile de cercetare „de sus în jos” și de „jos în sus” vizează același obiectiv comun, și anume descoperirea originii vieții, iar rezultatele obținute ar trebui să conveargă către în set comun de condiții.
Într-un articol publicat recent, Goldman, Laurie Barge (cercetător în astrobiologie la Jet Propulsion Laboratory al NASA) și colegii lor încearcă să reducă această lacună metodologică. Autorii susțin că prin combinarea cercetărilor de laborator „de jos în sus” cu reconstrucții evolutive „de sus în jos” ale formelor de viață timpurii s-ar putea descoperi cum a apărut cu adevărat viața pe Pământ.
Echipa de autori descrie un proces central al vieții din zilele noastre, care poate fi studiat prin combinarea ambelor tipuri de metode: lanțurile de transport de electroni.
Lanțurile de transport de electroni reprezintă un tip de sistem metabolic care este utilizat de toate organismele, de la bacterii la om, pentru a produce forme utilizabile de energie chimică. Tipurile diferite de lanțuri de transport de electroni sunt specializate pentru fiecare formă de viață și pentru metabolismul energetic utilizat. De exemplu, mitocondria omului conține în lanț de transport de electroni legat de metabolismul nostru energetic de tip heterotrofic (consumator de hrană), în timp ce plantele au un lanț de transport de electroni total diferit, legat de fotosinteză (generarea energiei din lumina solară).
La nivelul lumii microbiene, organismele utilizează o gamă largă de lanțuri de transport de electroni, legate de o varietate de metabolisme energetice. Însă, în ciuda acestor diferențe, autorii descriu dovezi că această strategie metabolică a fost folosită de primele forme de viață și prezintă câteva modele de lanțuri de transport de electroni ancestrale care ar putea data de la începuturile evoluției.
Autorii evaluează, de asemenea, dovezile actuale care sugerează că chiar înainte de apariția vieții așa cum o cunoaștem, procese chimice asemănătoare lanțului de transport de electroni ar fi putut fi facilitate de minerale și de apa oceanică de pe Pământul ancestral.
Sursa: SciTechDaily