Originea vieții pe Pământ este un set de paradoxuri. Pentru ca viața să fi început, trebuie să fi existat o moleculă genetică – ceva de genul ADN sau ARN – capabilă să transmită planurile pentru fabricarea proteinelor, moleculele de bază ale vieții. Dar celulele moderne nu pot copia ADN și ARN fără ajutorul proteinelor însele. Pentru a face lucrurile și mai supărătoare, niciuna dintre aceste molecule nu-și poate face treaba fără lipidele grase, care asigură membranele de care celulele au nevoie pentru a-și ține conținutul în interior. Și într-o altă complicație de tipul „oul și găina”, enzimele pe bază de proteine (codificate de molecule genetice) sunt necesare pentru a sintetiza lipidele.
Acum, cercetătorii spun că ar putea fi rezolvate aceste paradoxuri. Chimiștii raportează astăzi că o pereche de compuși simpli, care ar fi fost abundenți pe Pământul timpuriu, pot da naștere unei rețele de reacții simple care produc cele trei clase majore de biomolecule – acizi nucleici, aminoacizi și lipide – necesare pentru ca cea mai timpurie formă de viață să își ia startul. Deși noua lucrare nu dovedește că acesta este modul în care a început viața, ar putea ajuta în cele din urmă la explicarea unuia dintre cele mai profunde mistere ale științei moderne.
„Aceasta este o lucrare foarte importantă”, spune Jack Szostak, biolog molecular și cercetător în domeniul originii vieții la Massachusetts General Hospital din Boston, care nu a fost afiliat la cercetarea actuală. „Propune pentru prima dată un scenariu prin care aproape toate elementele constitutive esențiale pentru viață ar putea fi asamblate într-un singur cadru geologic.”
Științii și-au promovat de mult timp propriile scenarii preferate pentru care set de biomolecule s-a format primul. Susținătorii „Lumii ARN”, de exemplu, sugerează că ARN-ul ar fi putut fi pionierul; nu numai că este capabil să transporte informația genetică, dar poate servi, de asemenea, ca un catalizator chimic asemănător proteinelor, accelerând anumite reacții. Între timp, susținătorii „Metabolism-first” au susținut că este posibil ca niște catalizatori metalici simpli, spre deosebire de enzimele avansate pe bază de proteine, să fi creat o supă de componente organice care ar fi putut da naștere celorlalte biomolecule.
Ipoteza „Lumea ARN” a primit un mare impuls în 2009. Chimiștii conduși de John Sutherland de la Universitatea Cambridge din Marea Britanie au raportat că au descoperit că niște compuși precursori relativ simpli, numiți acetilenă și formaldehidă, ar putea fi supuși unei secvențe de reacții pentru a produce două dintre cele patru nucleotide componente ale ARN-ului, arătând o cale plauzibilă pentru modul în care ARN-ul s-ar fi putut forma de unul singur – fără a fi nevoie de enzime – în supa primordială. Cu toate acestea, criticii au subliniat că acetilena și formaldehida sunt încă molecule oarecum complexe în sine. Acest lucru a ridicat întrebarea de unde provin.
Pentru studiul lor actual, Sutherland și colegii săi și-au propus să lucreze înapoi de la aceste substanțe chimice pentru a vedea dacă pot găsi o cale de a ajunge la ARN din materiale de plecare chiar mai simple. Ei au reușit. În numărul curent al revistei Nature Chemistry, echipa lui Sutherland raportează că a creat precursori de acid nucleic pornind doar de la cianură de hidrogen (HCN), hidrogen sulfurat (H2S) și lumină ultravioletă (UV). Mai mult, spune Sutherland, condițiile care produc precursorii de acizi nucleici creează, de asemenea, materialele de bază necesare pentru a produce aminoacizi și lipide naturale. Acest lucru sugerează că un singur set de reacții ar fi putut da naștere simultan la majoritatea elementelor constitutive ale vieții.
Echipa lui Sutherland susține că Pământul timpuriu a fost un cadru favorabil pentru aceste reacții. HCN este abundent în comete, care au plouat în mod constant timp de aproape primele câteva sute de milioane de ani din istoria Pământului. Impacturile ar fi produs, de asemenea, suficientă energie pentru a sintetiza HCN din hidrogen, carbon și azot. De asemenea, spune Sutherland, se crede că H2S a fost comun pe Pământul timpuriu, la fel ca și radiația UV care ar fi putut conduce reacțiile și mineralele care conțin metale și care le-ar fi putut cataliza.
Acestea fiind spuse, Sutherland avertizează că reacțiile care ar fi produs fiecare dintre seturile de elemente constitutive sunt suficient de diferite unele de altele – necesitând catalizatori metalici diferiți, de exemplu – încât probabil că nu ar fi avut loc toate în același loc. Mai degrabă, spune el, ușoare variații în chimie și energie ar fi putut favoriza crearea unui set de blocuri de construcție în detrimentul altuia, cum ar fi aminoacizii sau lipidele, în locuri diferite. „Apa de ploaie ar fi spălat apoi acești compuși într-un bazin comun”, spune Dave Deamer, un cercetător al originii vieții de la Universitatea din California, Santa Cruz, care nu a fost afiliat la cercetare.
S-ar fi putut aprinde viața în acel bazin comun? Acest detaliu este aproape sigur pierdut pentru totdeauna în istorie. Dar ideea și „chimia plauzibilă” din spatele ei merită o reflecție atentă, spune Deamer. Szostak este de acord. „Acest scenariu general ridică multe întrebări”, spune el, „și sunt sigur că va fi dezbătut pentru ceva timp de acum încolo.”
.