Σύνδεση συνδρομητών

Μόρια της ζωής και «συσσωματώματα»

Κυριακή, 09 Νοεμβρίου 2025 13:28
O Αλεξάντερ Οπάριν.
Russian Academy of Sciences
O Αλεξάντερ Οπάριν.

Στο προηγούμενο σημείωμα ασχοληθήκαμε με τη θεωρία ότι τα πρωταρχικά στοιχεία της ζωής ήταν μόρια RNA με καταλυτικές ιδιότητες, τα οποία με την πάροδο του χρόνου «κατάφεραν» να καταλύσουν χημικές αντιδράσεις που επέτρεψαν να δημιουργηθούν τα πρώτα πρωτεϊνικά ένζυμα, που με τη σειρά τους επέτρεψαν την εμφάνιση των υπόλοιπων βιοχημικών οδών σύνθεσης των βασικών συστατικών των σημερινών έμβιων όντων. Η θεωρία του «κόσμου του RNA» είναι μεν ελκυστική γιατί εξηγεί τη μετάβαση από μια αβιοτική χημεία σε μια πρωτόγονη μορφή «βιοχημείας» με ένα μόνο βήμα –την εμφάνιση μορίων RNA με καταλυτικές ιδιότητες–, όμως δεν επαρκεί για να εξηγήσει τον συστηματικό καταμερισμό εργασίας ανάμεσα στις διάφορες κλάσεις των βιομορίων, καθώς και τις διαρθρωμένες αναβολικές και καταβολικές βιοχημικές αλυσίδες.

Το ότι τέτοιες αλυσίδες αποτελούν τον πυρήνα του έμβιου όντος ήταν γνωστό ήδη στις αρχές του 20ού αιώνα – πριν ακόμα από την ανακάλυψη ότι η κληρονομικότητα βασίζεται στα πυρηνικά οξέα και πριν γίνουν γνωστοί οι μηχανισμοί που μετατρέπουν την πληροφορία που είναι αποθηκευμένη στο DNΑ των χρωμοσωμάτων σε πρωτεϊνικά μόρια. Ήδη κατά την τρίτη δεκαετία του 20ού αιώνα είχε αρχίσει να διατυπώνεται, από τον ρώσο χημικό Αλεξάντερ Οπάριν (1894-1980) και ανεξάρτητα από τον βρετανό βιολόγο Τζον Χαλτέιν (1892-1964), η υπόθεση ότι τα πρώτα έμβια συστήματα εμφανίστηκαν σε ένα υδάτινο περιβάλλον κορεσμένο με οργανικές ουσίες που απαντώνται στους έμβιους οργανισμούς.

 Ο Οπάριν ανέπτυξε από αυτή την υπόθεση και δημοσίευσε σε πρώτη έκδοση το 1924 στο βιβλίο Η προέλευση της ζωής και αργότερα σε βελτιωμένη εκδοχή στο βιβλίο Η προέλευση της ζωής στην Γη το 1936 (η τρίτη έκδοση του 1957 μεταφράστηκε στα ελληνικά το 1962 από τον Ευτύχη Μπιτσάκη) το πρώτο σενάριο της μετάβασης από το άβιο στο έμβιο, βασιζόμενος στο φαινόμενο της αυτόματης εμφάνισης των λεγόμενων «συσσωματωμάτων» σε υδατικά κολλοειδή διαλύματα, που είχε περιγραφεί διεξοδικά από τους ολλανδούς χημικούς Χέντρικ Μπούνγκενμπεργκ ντε Γιονγκ και Χούγκο Κρόιτ το 1929. Οι δύο χημικοί παρατήρησαν ότι η μερική αφυδάτωση κολλοειδών διαλυμάτων (διαλυμάτων πολυμερών οργανικών ουσιών όπως οι πρωτεΐνες) οδηγεί στη δημιουργία σταγονιδίων με μεγαλύτερη πυκνότητα από αυτή του περιβάλλοντος υγρού – των «συσσωματωμάτων». Αυτά τα σταγονίδια μπορούν να εμπεριέχουν εκτός από το αρχικό πολυμερές και άλλες οργανικές ουσίες όπως και ανόργανα ιόντα και είναι υπό ορισμένες συνθήκες θερμοδυναμικά σταθερά, μπορούν δηλαδή να επιζήσουν αόριστα.

Το σενάριο του Οπάριν προβλέπει την δημιουργία συσσωματωμάτων από πεπτίδια, λιπίδια και άλλες ουσίες που δημιουργήθηκαν υπό αβιοτικές συνθήκες στην πρωταρχική σούπα της τότε ακόμα «νεαρής» Γης. Η δυνατότητα της εμφάνισης αυτών των μορίων υπό αβιοτικές συνθήκες επιβεβαιώθηκε το 1953 με τα πειράματα των Γιούρεϊ και Μίλλερ, οι οποίοι απέδειξαν ότι σε ένα περιβάλλον που προσομοιάζει τις συνθήκες στην πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης μπορούν να δημιουργηθούν με τη βοήθεια ηλεκτρικών εκκενώσεων οι ουσίες που αποτελούν τα βασικά δομικά στοιχεία των βιομορίων.

Σε αυτά τα  πρωταρχικά συσσωματώματα αναπτύσσονται οι πρώτες βιοχημικές αλυσίδες και με την πάροδο του χρόνου δημιουργούνται με το ίδιο τρόπο, δηλαδή με μερική αφυδάτωση, μεγαλύτερα και πιο σύνθετα συσσωματώματα που εμπεριέχουν μικρότερα συσσωματώματα. Στο τέλος της διαδικασίας αυτής εμφανίζονται πρωτόγονα κυτταρικά συστήματα, τα οποία «εμπλέκονται» σε έναν πρωτόγονο αγώνα επιβίωσης του ικανότερου – αρχίζοντας έτσι το μακρύ μονοπάτι της εξέλιξης που καταλήγει στον σημερινό κόσμο της ζωής.

Το ενδιαφέρον σημείο στο σενάριο του Οπάριν είναι ότι εκτός από την εργαστηριακή παρασκευή τεχνητών συσσωματωμάτων, πολλές ενδοκυτταρικές δομές, π.χ. τα ριβοσώματα (οι σταθμοί σύνθεσης των πρωτεϊνών), έχουν τη μορφή συσσωματωμάτων. Επίσης η λιπιδική μεμβράνη των κυττάρων μπορεί να θεωρηθεί ως σύσσωμα. Από την άλλη μεριά, το σενάριο των συσσωματωμάτων είναι επεξηγηματικά πολύ «τραχύ», καθώς δεν μπορεί να εξηγήσει το πολύπλοκο σύστημα βιοχημικών διαδικασιών που υφίσταται ακόμα και στον πιο απλό μονοκύτταρο οργανισμό. Βέβαια, την εποχή που ο Οπάριν διατύπωσε το σενάριό του, οι περισσότεροι από αυτούς τους βιοχημικούς μηχανισμούς ήταν ακόμα άγνωστοι. Όμως ακόμα και αν υποθέσουμε ότι οι πρώτοι συσσωματωματικοί «οργανισμοί» ήταν βασισμένοι σε λίγους και πολύ απλούς βιοχημικούς μηχανισμούς, το σενάριο των συσσωματωμάτων, όπως και το σενάριο του «κόσμου του RNA», δεν επαρκεί για να θεμελιώσει ένα πρωτόγονο οικοσύστημα, το οποίο θα είχε μια επαρκή χρονική σταθερότητα ώστε να «εμπεδωθούν» οι βιοχημικοί μηχανισμοί που είναι σήμερα κοινοί σε όλα τα έμβια όντα.

Ο Οπάριν ήταν οπαδός του σοβιετικού πολιτικού συστήματος και σε σχέση με τις επιστημονικές δοξασίες του λεγόμενου διαλεκτικού υλισμού ήταν κομφορμιστής και πιστός ακόλουθος της κομματικής γραμμής. Την περίοδο 1940-1950 ήταν υποστηρικτής των θεωριών του Λυσένκο και μάλιστα επέμεινε στη στήριξή τους ακόμα και όταν είχε πλέον αποδειχτεί η επιστημονική και εμπειρική αβασιμότητά τους. Επιπλέον, το 1973 συντάχθηκε με τους επικριτές του Αντρέι Ζαχάροφ, ενός από τους πρώτους επιφανείς σοβιετικούς επιστήμονες που τόλμησαν να ασκήσουν δημόσια κριτική στο σοβιετικό καθεστώς. Όμως, είτε από ένστικτο είτε από την επιθυμία του να αναγνωριστεί από ένα διεθνές επιστημονικό κοινό, φρόντισε να θεμελιώσει το σενάριό του της εμφάνισης της ζωής σε διεθνώς αναγνωρισμένα επιστημονικά δεδομένα και στο βιβλίο του του 1957 αποφεύγει την ανοικτή ιδεολογική αντιπαράθεση με τη «δυτική επιστήμη» – σε αντίθεση με τον Λυσένκο. Αυτό είχε αποτέλεσμα να μην απαξιωθεί η ιδέα των συσσωματωμάτων στις σημερινές συζητήσεις περί της εμφάνισης της ζωής.

Στο επόμενο σημείωμα θα παρουσιάσουμε το σενάριο του «υπερκύκλου» του γερμανού βιοχημικού και νομπελίστα Μάνφρεντ Άιγκεν.

 

Προσθήκη σχολίου

Όλα τα πεδία είναι υποχρεωτικά. Ο κώδικας HTML δεν επιτρέπεται.