Животът днес съществува като клетки, които са торбички, пълни с

Животът през днешния ден съществува като кафези, които са торбички, цялостни с ДНК, РНК, протеини и други молекули. Но когато животът се е появил преди към четири милиарда години, клетките са били доста по-прости. Някои учени са изследвали по какъв начин по този начин наречените протоклетки са се появили за първи път, пробвайки се да ги пресъздадат в лаборатории.

Много откриватели подозират, че протоклетките съдържат единствено РНК, едноверижна версия на ДНК. И РНК и ДНК съхраняват генетична информация в своите дълги последователности от молекулни „ букви “.

Но РНК може също да се огъва в комплицирани форми, трансформирайки се в инструмент за рязане или свързване на други молекули. Протоклетките може да са се възпроизвели, в случай че техните РНК молекули сграбчен генетични градивни детайли, с цел да сглобят свои копия.

Едно предизвикателство пред построяването на протоклетките е изборът в какво да бъдат обгърнати. Съвременните кафези са обгърнати в мембрани - бариери, които строго управляват по какъв начин молекулите се движат във вътрешността и на открито. Но тази класификация би представлявала проблем за протоклетките. Те не биха могли да поемат молекулите, нужни им за напредък или за изхвърляне на боклуци.

Някои учени са обмисляли дали протоклетките са се образували без мембрана. Те черпят ентусиазъм от вековни химически опити, в които откриватели смесват химикали в течност. В някои случаи някои от химикалите се кондензират в капчици, които плуват в сместа. Възможно ли е протоклетките да са почнали като плаващи капчици без мембрана?

През последните години откривателите изследваха тази опция, като сътвориха капчици с РНК, съдържаща се вътре. Разклащането на капките беше задоволително, с цел да ги раздели на две. Това може да е елементарен предходник на това по какъв начин клетките се разделят, до момента в който се възпроизвеждат.

Но капчиците РНК не можеха да останат разнообразни по метода, по който го вършат клетките. Нишките на РНК бързо се местят от една капчица в друга и с времето всички капчици се сливат дружно.

През 2018 година Аман Агравал, инженер-химик, откри евентуално решение на този проблем. Но ще му отнеме три години, с цел да разбере какво е разкрил.

По това време доктор Агравал беше аспирант в университета в Хюстън, изучавайки капчици, направени от синтетични химикали. Той се надяваше да трансформира капките в дребни заводи за произвеждане на значими съединения като инсулин.

За да се направи това, първо ще би трябвало да се създадат капчиците по-стабилни. Агравал е бил впечатлен от проучване от 2015 година, в което швейцарски учени съумели да накарат капчиците да устоят шест дни посредством изпомпване на химикали в микроскопични канали, цялостни с пречистена вода.

Д-р Агравал повтаря резултатите, само че не можел да разбере по какъв начин каналите вършат толкоз постоянни капчици. Четири месеца по-късно той се натъкнал на флакон, останал от опита. Изсипал някои спомагателни химикали и пречистена вода във флакона, запечатал го и бил не запомнил за него. Но в този момент, като погледнал флакона, той се стреснал, когато видя, че течността има млечен цвят. Това значи, че капчиците към момента са там и плуват вътре.

Д-р Агравал разкрил, че водата е виновна за поддържането на капките постоянни. Водата принуждава молекулите във външния пласт на капките да се свържат дружно. „ Можете да си визиите мрежа, образуваща се към тези капчици “, сподели доктор Агравал, в този момент постдокторантски откривател в Чикагския университет.

През 2021 година новината за работата на доктор Агравал стига до Джак Шостак, химик от Чикагския университет и Нобелов лауреат, който е работил върху протоклетките повече от 20 години. Д-р Шостак се чудел дали водата може да направи и капчиците РНК по-стабилни.

Двамата учени и техните сътрудници сплотяват напъните си за нов кръг от опити. Те комбинират РНК и други химикали с пречистена вода, а когато разклащат разтвора, той непринудено създал РНК капчици. И тези капчици оставали постоянни в продължение на дни, оповестиха те в новото изследване, оповестено в списание Science Advances.

Учените спекулират, че дъждът, падащ върху ранната Земя, може да е обезпечил водата, нужна за производството на капчици РНК. За да тества тази опция, Ануша Вонтедду, друга студентка от университета в Хюстън, слага чаши на открито по време на стихия. Когато тя и нейните сътрудници използваха дъждовната вода, с цел да проведат опитите още веднъж, капчиците РНК още веднъж се оказват постоянни.

Но дъждът на ранната Земя най-вероятно е имал друга химия от дъжда през днешния ден, тъй като се е образувал в атмосфера с друг баланс на газовете. Високото равнище на въглероден диоксид, за което се счита, че е било във въздуха преди четири милиарда години, би направило дъждовните капки по-кисели. Д-р Агравал и сътрудниците му откриха, че към момента могат да образуват постоянни РНК капчици с вода, кисела като оцет.

Нийл Деварадж, химически биолог от Калифорнийския университет в Сан Диего, който не е взел участие в новото изследване, сподели, че то може да хвърли светлина върху произхода на живота, защото откривателите не би трябвало да вършат толкоз доста, с цел да създадат постоянен РНК капчици: просто смесете и разклатете.

„ Това е нещо, което можете да си визиите да се случи на ранната Земя “, сподели той. „ Простото е добре, когато мислите за тези въпроси. “

На фотографията се виждат по какъв начин капчици, съдържащи РНК, плуват във водата, като всеки цвят се създава от друг тип РНК.