Šećer, bor i voda: neobična kemijska petlja možda je pomogla nastanku života

Jedno od najvećih pitanja prirodnih znanosti glasi kako je neživa kemija prešla u prve sustave sposobne za razmnožavanje. Nova studija u časopisu Scientific Reports ne tvrdi da je riješila taj problem, ali predlaže zanimljiv mehanizam u kojem se isprepliću riboza, bor, minerali i voda.

Riboza je šećer koji čini dio „kostura“ RNA. RNA je važna jer može prenositi genetske informacije, sudjelovati u stvaranju proteina i regulirati rad stanica. U scenarijima o ranom životu riboza zato ima posebno mjesto. Problem je što je kemijski nestabilna: toplina i alkalni uvjeti mogu je pretvoriti u tamne produkte razgradnje, umjesto da ostane dostupna za složenije reakcije.

Bor bi ribozi mogao pomoći. Kada se ta dva sastojka povežu, nastaju kompleksi koji ribozu mogu učiniti stabilnijom. No bor također ima vlastiti problem. U prisutnosti kalcija može se vezati u teško topljive minerale, pa postaje nedostupan vodenim otopinama. Ako nema otopljenog bora, njegova zaštitna uloga ne može doći do izražaja.

Istraživači sa Sveučilišta New South Wales pokušali su provjeriti kako se taj odnos ponaša u realističnijim uvjetima. Uz laboratorijski boraks koristili su minerale kernit, kolemanit i uleksit, koji sadržavaju različite kombinacije natrija i kalcija. U pokusima su uspoređivali otapanje bora u vodi bez riboze i uz dodatak riboze.

Rezultat je pokazao da riboza pomaže izvući bor iz mineralne „zamke“ i zadržati ga u otopini. U pokusima s uzorkom evaporativne kore iz hidrotermalnog sustava Puga u Ladakhu, dodatak riboze povećao je količinu oslobođenog bora za približno 60 posto. Kod nekih minerala učinak je bio još izraženiji. Glukoza i saharoza također su mijenjale topljivost bora, ali riboza je djelovala učinkovitije, vjerojatno zbog svog oblika i načina vezivanja.

Tako nastaje zanimljiva petlja. Riboza pomaže boru ostati u vodi, a bor štiti ribozu od razgradnje. Više dostupne riboze može značiti više otopljenog bora, koji zatim može pomoći očuvanju dodatne riboze. U povoljnim uvjetima takav mehanizam mogao je produžiti vrijeme u kojem su jednostavne molekule bile dostupne za složenije kemijske reakcije.

Petlja ipak nije jednostavna priča o korisnom elementu. U prevelikoj količini bor može ometati samo stvaranje riboze. Kalcij se u tom scenariju pojavljuje u dvostrukoj ulozi: može vezati bor u mineral, ali istodobno spriječiti da njegova koncentracija postane previsoka. Promjene pH-vrijednosti u toplim izvorima mogle su dodatno oslobađati ribozu iz bornih kompleksa i usmjeravati je prema drugim reakcijama.

Studija ne dokazuje da se život doista pojavio upravo na takav način. Laboratorijski pokus nije potpuna rekonstrukcija ranog planeta, a kemijski uvjeti na različitim lokacijama mogli su se jako razlikovati. Ipak, rad pokazuje zašto je važno proučavati prirodne minerale, a ne samo čiste laboratorijske kemikalije. Stijene, voda, temperatura i pH zajedno stvaraju mnogo složenije okruženje nego pojedinačna reakcija u epruveti.

Najzanimljiviji zaključak nije da je pronađen „recept za život“, nego da su se neke naizgled štetne interakcije mogle pretvoriti u korisne. Mineral koji zaključava bor, šećer koji ga ponovno oslobađa i element koji istodobno štiti šećer stvaraju kemijski sustav s vlastitom ravnotežom. Takvi sustavi možda su budućim molekulama dali dovoljno vremena da prijeđu iz slučajnih reakcija u organiziraniju kemiju.