Жизнь - это процесс, зародившийся 3,5 миллиарда лет назад. Оно возникло, когда основные компоненты известных нам сегодня клеток, иначе говоря, неодушевленные химические молекулы, постепенно соединялись, сливались, собирались и взаимодействовали. В определенный момент они оживали или, что то же самое, превращались в автономные системы. Шли годы, они постепенно развивались, пока не достигли своей нынешней сложности и разнообразия. Часть исследования UPV/EHU работает над началом этой траектории, изучая, как химические молекулы собирались, чтобы могла начаться жизнь.
ДНК, РНК, белки, мембраны, сахара, … клетки состоят из всевозможных компонентов. В биологии и особенно в исследованиях, посвященных происхождению жизни, очень часто сосредотачиваются на одной из этих молекул и выдвигают гипотезы о том, как возникла жизнь, анализируя связанные с ней конкретные механизмы. «По сути, эти исследования направлены на поиск «молекулы жизни», другими словами, они намеревались установить, какая молекула была наиболее важной в достижении этой вехи», - сказал Кепа Руис-Миразо, исследователь из отдела биофизики и Департамент логики и философии науки УПВ / ЕГУ. Однако, принимая во внимание, что «жизнь предполагает активность среди огромного разнообразия молекул и компонентов, в последние годы происходит изменение подхода, и исследования, учитывающие различные молекулы одновременно, набирают силу», - добавил он.
Помимо поддержки этого свежего подхода, группа Руис-Миразо в сотрудничестве с Университетом Монпелье во время стажировки аспиранта UPV/EHU Сары Мурильо-Санчес смогла показать, что взаимодействие существует. между одними молекулами и другими.«Наша группа обладает опытом в исследованиях мембран, созданных в пребиотической среде, другими словами, в изучении динамики, которую могли иметь жирные кислоты, предшественники современных липидов. Группа Монпелье, со своей стороны, специализируется на синтезе первых пептидов. Таким образом, когда мы объединили знания о каждой группе и когда мы экспериментально смешали жирные кислоты и аминокислоты, мы увидели, что между ними существует сильная синергия».
Как они могли видеть, катализ реакции происходил, когда жирные кислоты образовывали компартменты. Поскольку они находятся в водной среде и из-за гидрофобной природы липидов они имеют тенденцию соединяться друг с другом и образовывать замкнутые компартменты; иными словами, они берут на себя функцию мембраны; «В то время мембраны, очевидно, были не биологическими, а химическими», - объяснил Руис-Миразо. В своих экспериментах они смогли увидеть, что условия, предлагаемые этими мембранами, благоприятны для аминокислот.«У группы Монпелье были очень хорошо охарактеризованы пребиотические реакции образования дипептидов, поэтому они смогли увидеть, что эта реакция протекает более эффективно в присутствии жирных кислот», - добавил он..
Снизу вверх, воссоздавая эволюцию с помощью простых молекул
Помимо демонстрации синергизма между жирными кислотами и аминокислотами, Руиз-Миразо считает очень важным провести исследование с использованием основных химических компонентов, другими словами, молекулярных предшественников. «Жизнь возникла из этих основных молекул, поэтому для изучения ее происхождения мы не можем начинать со сложных фосфолипидов, которые находятся в современных мембранах. Мы продемонстрировали образование первых сближений и образование цепей на основе молекулярных предшественников. Или, другими словами, мы продемонстрировали, что можно достичь разнообразия и сложности в биологии, начав с химии».
В своих исследованиях, в дополнение к экспериментальной работе, Руис-Миразо работает еще в двух сферах, поэтому, в конце концов, он изучает происхождение жизни с трех столпов или точек зрения: «во-первых, у нас есть экспериментальная область; другой основан на теоретических моделях и вычислительном моделировании, которые мы используем для анализа результатов, полученных в экспериментах, а третий немного шире, потому что мы изучаем с философской точки зрения, что такое жизнь, влияние, которое концепция имела о жизнь воздействует на экспериментальное поле, поскольку каждая концепция приводит вас к проведению определенного типа эксперимента», - объяснил он.«Эти три методологии взаимно подпитывают друг друга: идея, которая может возникнуть в философском анализе, приводит вас к новой симуляции, а результаты симуляций намечают путь для планирования экспериментов. Или наоборот. Скорее всего, нам никогда не удастся найти ответ на то, как зародилась жизнь, но мы над этим работаем: все мы, живые существа на Земле, имеем одинаковое происхождение, и мы хотим знать, как это произошло."