Jei per biologijos pamokas neišdykavote, bet klausėte mokytojo, tai tikriausiai pamenate pamoką apie klasikinį gyvybės atsiradimo eksperimentą. Tą kartą Čikagos universiteto doktorantas Stanley Milleris ir jo vadovas Nobelio premijos laureatas Haroldas Urey’us paėmė dvi kolbas – į vieną įpylė šiek tiek vandens – tai turėjo atstoti pirmykštį vandenyną, o kitoje buvo ankstyvąją Žemės atmosferą sudariusių dujų mišinys – metanas, amoniakas ir vandenilio sulfidas.

Abi kolbos buvo sujungtos vamzdeliais, o elektros kibirkštimi imituotas žaibo išlydis. Vos po kelių dienų vanduo abiejose kolbose tapo žalsvai gelsvos spalvos, sudarydamas aminorūgščių, riebiųjų rūgščių, cukrų ir kitų organinių junginių mišinį.

Rodės progresas nesustabdomas, reikia tik dar šiek tiek palaukti ir gyvybė pati ims ropštis iš kolbų. Tačiau viskas pasirodė esą daug sudėtingiau. Panašūs tyrimai buvo tęsiami dar pusę šimtmečio, o gyvybė taip ir neatsirado.

Tuo metu buvo manoma, kad didžiausia problema slypi baltymuose. Buvo laikomasi nuostatos, kad fermentai (o tai ir yra baltymai) vieninteliai atsakingi už visas ląstelių biocheminių reakcijų katalizines funkcijas, taigi ir už pačią gyvybę.

Ir nors baltymai gaunami sujungus aminorūgštis, kurių visai nemažai buvo gauta eksperimento eigoje, bėda ta, kad baltymų mūsų organizme yra milijonai ir kiekvienas iš jų, yra tarsi mažas stebuklas. Štai, kad ir kolagenas. Norint jį gauti, tinkama seka reiktų sudėlioti daugiau kaip tūkstantį aminorūgščių.

Dar daugiau – net jeigu atsitiktinai aminorūgštys ir susidėliotų į baltymą, jis būtų visiškai nenaudingas, jei baltymo nebūtų galima atgaminti. O tam reikalingos nukleorūgštys.

Taigi, paradoksali situacija: baltymai negali egzistuoti be nukleorūgščių, o jų veikla be baltymų yra netikslinga.

Mokslininkai tuomet priėjo akligatvį ir situacijos niekaip negalėjo paaiškinti. Buvo gūžčiojama pečiais ir klausiama - nejaugi abi medžiagos atsirado vienu metu turėdamos vienintelį tikslą – paremti viena kitą?

Vis dėlto, tai buvo 1953 metais. Vėlesniais metais paaiškėjo, kad šimtai biocheminių reakcijų gali būti katalizuojama nebūtinai baltymų. Tai gali atlikti ir viena nukleorūgščių – ribonukleorūgštis (RNR).

Beje, tuo metu buvo manoma, kad nukleorūgštys susiformavo vėliau nei baltymai, dabar, tuo tarpu, yra manoma, kad veikiau buvo atvirkščiai. Ir netgi yra iškelta hipotezė, jog RNR susiformavo iš katalizinę funkciją turėjusios savo pirmtakės. Kitaip tariant, manoma, kad kertinis gyvybės atsiradimo žingsnis buvo RNR atsiradimas.

Beje, per ilgus dešimtmečius buvo daugiau sužinota apie ankstyvąsias sąlygas žemėje. Pavyzdžiui H. Urey’us laikėsi prielaidos, kad tuometinė atmosfera buvo redukcinė, kurioje nėra laisvo deguonies, dabar gi, manoma, kad atmosfera buvo neutrali.

Taigi, atsižvelgiant į visą naują informaciją, eksperimentas buvo pakartotas dar kartą. Šiame variante buvo naudojamos daug sudėtingesnės sąlygos, tiksliau atitinkančios buvusias ankstyvoje Žemėje.

Kaip pagrindinė statybinė medžiaga buvo naudojamas formamidas – junginys turintis anglies, azoto, deguonies ir vandeninio atomų. Bene didžiausias šio eksperimento skirtumas tas, kad be kitų sąlygų, eksperimentinis indas buvo nuolat veikiamas lazerių ir supurtomas, taip imituojant meteoritų smūgius ir nuolatinius ugnikalnių išsiveržimus. Tai pasirodė esąs itin stiprus formanidą virsti RNR bazėmis katalizuojantis veiksnys.

DNR ir RNR molekulės – gyvybės Žemėje pagrindas
Foto: Shutterstock

Stebėtina, tačiau vykdant eksperimentą, ganėtinai greitai atsirado visai nemaža visų keturių RNR sudarančių bazių koncentracija. Mokslininkai neabejoja, kad tęsiant eksperimentą, ir pasiekus dar didesnę jų koncentraciją, bazės jungtųsi į RNR.

O kas būtų vėliau? Nejaugi šįkart galiausiai tikrai išsiropštų gyvybė? Juk remiantis naujausiomis mokslo žiniomis, greičiausiai kaip tik taip ir susiformavo gyvybė. Taip ir šiuo atveju: atsiradus RNR, turėtų prasidėti sparti tolimesnė cheminė evoliucija, galiausiai atvesianti iki gyvybės.

Mokslininkai kol kas neskuba taip drąsiai spėlioti, nors ir neneigia, kad tai - galimas scenarijus. Belieka tik kantriai laukti ir domėtis tolimesne tyrimų eiga.

Plačiau su atliktu eksperimentu galite susipažinti „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America“ medžiagoje.