Στα σχολικά χρόνια, μια συχνή πρόκληση που ξεπρόβαλε στα παιχνίδια με γλωσσοδέτες ήταν η λέξη «δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ». Τόσο δύσκολη αυτή η λέξη που ακόμα και το spelling correction του Word μου το κρατάει με κόκκινη ζιγκ-ζαγκ γραμμούλα.

Αυτή η περίεργη λέξη, λοιπόν, μάθαμε ότι λέγεται και πολύ ευκολότερα, DNA, και αργότερα μάθαμε το τι είναι και τι κάνει ακριβώς. Θα σας φρεσκάρω τη μνήμη λέγοντάς σας τα βασικά. Το DNA είναι η βάση της ζωής στον πλανήτη μας. Μέσα από την αλληλουχία του σε βάσεις προκύπτει όλη η απαιτούμενη πληροφορία για (σχεδόν) όλα μας τα χαρακτηριστικά εξωτερικά και εσωτερικά. Κοντινός του συγγενής στη χώρα της Βιοχημείας είναι το ριβονουκλεϊκό οξύ ή απλώς RNA.

Το DNA είναι σαν να λέμε το RNA δύο φορές, ενωμένο σε μορφή έλικας με κάποιες διαφορές στις βάσεις τους.

Όπως καταλαβαίνετε, σε αυτές τις βάσεις είναι όλο το ζουμί. Μιλάω για τα νουκλεοτίδια, τους δομικούς λίθους των πολυνουκλεοτιδικών αλυσίδων που είναι το DNA και το RNA, που συμβολίζονται από τα γράμματα A, G, C και T ή U αν μιλάμε για DNA ή RNA αντίστοιχα. Για την ακρίβεια, τα γράμματα αυτά συμβολίζουν τις αζωτούχες βάσεις (Αδενίνη, Γουανίνη, Κυτοσίνη και Θυμιδίνη ή Ουρακίλη), οι οποίες συνδεδεμένες με ένα μόριο σακχάρου δεοξυριβόζης ή ριβόζης μαζί με μια φωσφορική ομάδα, σχηματίζουν το νουκλεοτίδιο (ή καταχρηστικά βάση) για τα οποία γίνεται όλη η κουβέντα εδώ, σήμερα.

Αρκετά όμως με το χημικό μπλα-μπλα. Ας πάμε στην είδηση αυτή καθεαυτή όπου επιστήμονες σε πανεπιστήμιο του Μόναχο και συγκεκριμένα στο Ludwig-Maximilians-Universität München, ανακάλυψαν μια σειρά χημικών αντιδράσεων σε «προβιοτικές» καταστάσεις, πριν δηλαδή εμφανιστεί ζωή στον πλανήτη, που οδηγεί στην παραγωγή ριβονουκλεοτιδίων. Η εργασία αυτή θεωρείται σημαντική και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science τον Οκτώβρη του 2019, καθώς η παραγωγή των νουκλεοτιδίων στους ζώντες οργανισμούς γίνεται από παράγωγα της τροφής και σε βιοτικές συνθήκες, μέσα στους οργανισμούς. Άρα, μαζί με το γεγονός ότι χωρίς αυτά δεν μπορούμε να υπάρξουμε ως οργανισμοί, μια πιθανή εξήγηση του πως πρωτοδημιουργήθηκαν είναι πραγματικά ενδιαφέρουσα.

Η ομάδα του Thomas Carell, κατάφερε να δημιουργήσει τις κατάλληλες περιβαλλοντικές συνθήκες και την κατάλληλη αλληλουχία γεγονότων, ούτως ώστε να δημιουργηθούν από ατμοσφαιρικά και ηφαιστιογενή μόρια, τα νουκλεοτίδια που αποτελούν το RNA, τα ριβονουκλεοτίδια. Αυτή η ανακάλυψη, ενισχύει κατά πολύ μια εξελικτική θεωρία που υποστηρίζει ότι η ζωή ξεκίνησε και εξελίχθηκε Δαρβινικά από το RNA και όχι το DNA που είναι ο πρωταγωνιστής της πλειοψηφίας των υπολοίπων θεωριών.

Πολλοί που διαβάζετε το άρθρο τώρα, ίσως να σκέφτεστε πως το έκαναν αυτό, μέσα σε ένα εργαστήριο. Άλλοι ίσως να πείτε, τι κάθομαι και διαβάζω τόση ώρα, γιατί να με ενδιαφέρει αυτό.

Θα σας απαντήσω με τη σειρά!

Πως έγινε αυτό εφικτό. Η ομάδα του κυρίου Carell ασχολείται με το θέμα αρκετά χρόνια τώρα. Σε παλαιότερες δημιοσιεύσεις τους (S. Becker et al., Science 352, 833–836 (2016) ) αποκάλυψαν τα πιθανά πρόδρομα μόρια τα οποία θα μπορούσαν να έχουν προκύψει στις φυσικοχημικές καταστάσεις της πρώιμη γης, και τις αντιδράσεις οι οποίες θα τα οδηγούσαν στη δημιουργία των νουκλεοσιδίων του RNA ( νουκλεοσίδιο = νουκλεοτίδιο χωρίς τη φωσφορική ομάδα). Έπειτα, με επόμενη δημοσίευση, (S. Becker et al., Nat. Commun. 9, 163 (2018) ) μίλησαν για τις εναλλασσόμενες συνθήκες πίεσης, θερμοκρασίας, pH κτλ. οι οποίες ήταν απαραίτητες για την παραγωγή των νουκλεοσιδίων αυτών.

Η ιστορία έχει ως εξής. Στην αρχή της Γης, η δημιουργία των βάσεων αυτών θα ήταν δύσκολο να λάβει χώρα στην ατμόσφαιρα που απαρτιζόταν κυρίως από CO2 και Ν2, ενώ τα υδάτινα περιβάλλοντα στους πυθμένες τους περιείχαν όλα τα μέταλλα της επιφάνειας της γης που ήταν απαραίτητα ως δομικά στοιχεία για τη δημιουργία των βάσεων. Όταν όμως οι ηφαιστειακή δραστηριότητα παρήγαγε τα πρώτα αντιδρώντα μόρια στην ατμόσφαιρα, και έφερε στην επιφάνεια κομμάτια του φλοιού της Γης, δημιουργήθηκε η στεριά, ρηχές λίμνες και άλλα σημεία που αντιδρούσαν τα μέταλλα του εδάφους με το νερό και την ατμόσφαιρα. Ο συνδυασμός των μικροπεριβάλλοντων αυτών, μαζί με την εναλλαγή μέρας και νύχτας, αλλαγές θερμοκρασίας και pH, δημιούργησαν τις κατάλληλες συνθήκες που επέτρεψαν την κρυστάλλωση και την καθίζηση των χημικών παραγώγων. Έτσι και το μοντέλο που συστήθηκε από την ομάδα του Carell περιλαμβάνει μερικές δεξαμενές νερού που να εναλλάσσονται σε υγρή και ξηρή περίοδο, στις οποίες θα διαχωρίζονταν τα υδατοδιαλυτά μόρια από τα αδιάλυτα και μια ροή νερού που θα μετακινεί τα πρώτα από δεξαμενή σε δεξαμενή. Έτσι η ανταλλαγή αντιδρώντων και παραγώγων, μαζί με την διαβάθμιση οξύτητας, θερμοκρασίας και φωτός ευνοούν αυτόματες αντιδράσεις παραγωγής και των τεσσάρων νουκλεοσιδίων του RNA.

Τα αποτελέσματα αυτά είναι ένα πολύ σημαντικό βήμα στην εξελικτική επιστήμη, καθώς μας δίνουν μια ιδέα επι του πρακτέου για το πώς ξεκίνησε η ζωή.

Και αυτό σε ένα επίπεδο παραπάνω από την απλή παρατήρηση και ανάπτυξη θεωριών. Γιατί μας επηρεάζει αυτό. Δεν θα μείνω στο κομμάτι της αξίας μιας επιστημονικής ανακάλυψης, καθώς η απάντηση τέτοιων θεμελιωδών ερωτημάτων δεν είναι εξίσου ενδιαφέρουσα για όλους. Όμως, η απόδειξη του ότι ο κόσμος μας είναι χτισμένος με βάση το RNA αντί για το DNA, αλλάζει σε μεγάλο βαθμό τη θεώρηση μας σε όλο το φάσμα της βιοϊατρικής έρευνας. Ήδη η μελέτη του RNA έχει αναπτυχθεί πολύ και τα αποτελέσματα για τις δράσεις και τη σημασία του έρχονται το ένα μετά το άλλο με αυξανόμενη βαρύτητα. Άρα μια στροφή ενδιαφέροντος προς το RNA και εξελικτικά, θα δώσει μια νέα πνοή στην γενωμική έρευνα, με νέα αποτελέσματα εφαρμόσιμα στη σύγχρονη κοινωνία. Βέβαια, πολλοί ερευνητές του πεδίου τονίζουν ότι αν και τρομερά ενδιαφέροντα, τα αποτελέσματα αυτά βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στη διαίσθηση της εκάστοτε επιστημονικής ομάδας, και την καθαρή τύχη δίνοντας μας έτσι μια εικόνα του πως εξελίχθηκε η ζωή που ίσως να μην ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα. Σε κάθε περίπτωση, η εξελικτική επιστήμη είναι εξ ορισμού μια επιστήμη που βασίζεται στην ανάπτυξη θεωριών και την παρατήρηση και όλα της τα αποτελέσματα περιβάλλονται από αυτή την αμφιβολία καθώς δεν μπορούμε να αναπαράγουμε τις ακριβείς συνθήκες που επικρατούσαν, όπως κάνουμε στην βασική έρευνα.

Παρόλα αυτά, παλαιοντολογία, βιολογία, γεωλογία και πολλοί άλλοι τομείς συνεργάζονται για την ανακάλυψη του πως προέκυψε η ζωή και πως γίναμε αυτοί που είμαστε, προς απάντηση των φιλοσοφικών και βιολογικών ερωτημάτων και λύση των προβλημάτων του σήμερα.

Πηγές:
1. Becker et al., Science 366, 76–82 (2019)
2. S. Becker et al., Science 352, 833–836 (2016)
3. S. Becker et al., Nat. Commun. 9, 163 (2018)
4. Castelvecchi, Davide. (2019). Lab-made primordial soup yields RNA bases. Nature.
10.1038/d41586-019-02622-4