Sklapanjem stanica do postanka života

Život nije mogao nastati slučajno (bez Boga) jer da su se molekule iz „primordijalne juhe“ udružile u živu stanicu bilo bi to isto kao kad bi se Boeing 727 sam sklopio iz svojih dijelova razbacanih po smetištu. Tako kažu kreacionisti. Isto je rekao i Aleksandr Ivanovič Oparin, začetnik suvremenih teorija o postanku života: da je život nastao igrom slučaja, iz smjese organskih spojeva, isto je tako nevjerojatno kao kad bi trešnjom vreće pune satnih dijelova nastao sat. To se može razumjeti. Avion je u Oparinovo doba, tridesetih godina prošloga stoljeća, bio još čudo na nebu, a sat je svatko imao u džepu (jer bila je moda džepnih satova). No nešto se ipak ne može razumjeti. Kako to da ista usporedba, koja zapravo govori o drugom zakonu termodinamike, zakonu entropije, vodi do suprotnih zaljučaka? Kako je moguće da je jedan te isti pokus jednima dokaz da život nije mogao, a drugima da je baš mogao nastati bez djelovanja više sile?  

Oparin je tvrdio da je život nastao iz „juhe“ sklapanjem stanica iz organskih spojeva koji su se u njoj nalazili, no ti spojevi nisu bili oni koje danas nalazimo u stanicama. Oni nisu bili funkcionalni. Funkcionalni su postali tek nakon dugog vremena, postepenom evolucijom prastanica, koacervatnih kapljica. Od njih su nastajale sve složenije i – ono najvažnije – sve održivije strukture. A kako i od čega nastaju koacervatne kapljice? Od proteinskih molekula (točnije: njihovih molekularnih iona) suprotnih naboja. No život se, znamo, ne temelji, niti se mogao temeljiti samo na proteinima.

Sada se postavlja pitanje: može li od komponenata stanice – proteina, nukleinskih kiselina (RNA, DNA) i lipida – spontano nastati nešto slično živoj stanici? Ne da može nastati nešto slično, nego može nastati baš živa stanica. To su pokusom pokazali ruski i švedski znanstvenici pod vodstvom Romana Aleksandroviča Zubareva. Nakon navođenja Oparinove teorije iz 1924. i Millerova pokusa iz 1953. autori u uvodu znanstvenoga rada objavljenog u časopisu Discoveries Journal kažu: „Ali veliko je pitanje ostalo neodgovoreno: čak ako se dadu svi pravi sastojci može li se živi organizam oformiti iz nežive tvari?“ (Ovo me malo podsjeća na čaroliju iz bajke kojim se mrtvi ratnik oživljuje; postoji naime „voda mrtvica“ koja zacjeljuje rane i „voda živica“ koja potom ranjeniku udahnjuje život.)

Pokus o kojem je riječ sasvim je jednostavan. Znanstvenici su uzeli kulturu ekstremofilne bakterije Deinococcus radiodurans, odvojili njezine sastojke u četiri frakcije – DNA, RNA, proteine i lipide – a  zatim frakcije pomiješali, ulili u epruvete te zataljene epruvete ostavili tri tjedna u hladnjaku na 4 oC.  I još jedna, važna pojedinost: od staničnih lipida priredili su, djelovanjem vode i smjese organskih otapala  (etanol/kloroform) liposome, točnije vezikule („vrećice“), šuplje tvorevine nalik na stanične membrane. Njihova je veličina bila manja od veličine bakterijske stanice (vezikule su imale 500-600 nm, a Deinococcus radiodurans je kuglica promjera 1500 do 3500 nm). I što su dobili?

Kada su smjesu proteina i nukleinskih kiselina s vezikulama izlili u Petrijeve zdjelice u njima je nakon deset dana izrasla kolonija D. radiodurans. Točnije, u prvom eksperimentu na devet podloga izrasla je samo jednu koloniju. Drugi je pokus bio uspješniji, jer su od devet hranjivih podloga dvije dale bakterijske kolonije, i to prva jednu, a druga tri. Štoviše, kolonije živih bakterija formirale su se i onda kada u smjesi nije bilo proteina nego samo nukleinskih kiselina. Objašnjenje? Proteini nastaju sintezom iz nukleinskih kiselina.

Kad vidimo tako male brojeve, nekoliko stanica koje su nastale iz materijala dovoljnog za stvaranje tisuća stanica, javljaju se sumnje da se ipak neka živa stanica provukla. No tu su sumnju otklonila dva slijepa pokusa, u jednom su bili nasađeni samo liposomi, a u drugom samo proteini. U dva neovisna pokusa, u ukupno 27  Petrijevih zdjelica nije izrasla niti jedna kolonija, što znači da nije bilo nijedne žive bakterije. S druge pak strane, u pokusima s drugim sastojcima stanice, na 10 podloga izraslo je 19  kolonija.

Drugo je pitanje bi li rezultat bio isti s drugim mikrobima i s drugim smjesama. Bakterija  D. radiodurans je izabrana baš zato što je otporna ne samo na zračenje (na što upućuje njezino ime) nego i na druge ekstremne uvjete u okolišu. Svoju otpornost bakterija duguje sposobnosti obnavljanja oštećenih dijelova, oštećenih molekula. No kako bilo da bilo, ovi  nam pokusi pokazuju da su se u pradavnom oceanu vezikule mogle udruživati s proteinima i nukleinskim kiselinama (ili njima sličnim molekulama) i tako stvoriti prve stanice. Žive ili mrtve? Pa sad…

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je i 13 znanstveno-popularnih knjiga od kojih je posljednju, „The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life“ (izišlu 2018. godine), napisao na engleskom jeziku. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.

Please follow and like us: