Kas elu maal on vaid ühe lihtsa keemilise reaktsiooni tulem?
Sellest, kuidas elu maal alguse sai, on eri rahvastel ja eri põlvkondadel alati olnud oma arusaam. Piibel ja paljud põlisrahvaste lood kirjeldavad seda poeetiliselt kui heasoovliku jumalanna või jumala kingitust ja loomingut, teadlased loomulikult tahaksid saada asisemat ja soovitatavalt valemi kujul esinevat versiooni.
Hiljuti avaldas geoloogia- ja kivimihuvilistele suunatud veebisait Geologypage loo sellest, kuidas teadlaste Kuhan Chandru ja Jim Cleavesi juhitud töörühmal on õnnestunud elu valemi avastamisele taas sammukese lähemale jõuda. Nimelt on nende Tokyo Tehnoloogiainstituudi Maa-elu teaduste instituudis tegutsev tiim leidnud alfa-hüdroksüülhapetega (AHA) katseid tehes reaktsiooni, mis sarnaneb väga reaktsioonile, millega moodustuvad alfa-aminohapped, millest koosnevad tänastes Maa eluvormides eksisteerivad valgud ning mille käigus AHAd moodustavad üsna hõlpsalt suuri polümeere tingimustes, mida peetakse laias laastus kattuvaks tingimustele, mis valitsesid Maal elu tekkimise ajal. Need alfa-hüdroksüülhapete polümeerid võivadki olnud olla need abimehed, mis aitasid algelistel elusüsteemidel omal ajal Maal tekkida ning kanda kinnitada.
Selle kohta, kuidas elu alged Maal tekkisid, on mitmeid teooriaid. Kõige populaarsem neist väidab, et elu võis tekkida erilistes keskkondades nagu tõusuvetest tekkinud madalais lompides või ka madalaveelistes kuumaveeallikais, kus lihtsad keemilised reaktsioonid aitasid kaasa elu eelkäijate tekkele. Kogu materiaalne elu moodustub polümeeridest – need on suured molekulid, mis koosnevad reast väiksematest molekulidest, mida kutsutakse monomeerideks. Siiani on olnud võtmeküsimuseks, et kuidas said polümeerid Maa varases ajajärgus ilma vajalike ensüümide abita tekkida?
Kuigi Maa varases keskkonnas võisid elu tekkeks vajalikud monomeerid küll olemas olla, siis olnuks polümeeride teke neist ilma ensüümide abita ikkagi raske. Kuid seekordne teadustöö näitas, et polümeerid võisid moodustuda ka iseseisvat alfa-hüdroksüülhapetest ammu enne seda, kui varasel Maal ensüümid üldse tekkisid. Rahvusvaheline töörühm näitas, et hüdroksüülhapped polümeriseeruvad hoopis hõlpsamini kui aminohapped ning just neilt võib pärineda esimene käivitusefekt, mis andis moodustumisvõimaluse keerukamaile molekulidele, millest said omakorda alusepanijad sellele elule, mis tänasel Maal valitseb.
Selleks, et erinevaid algelisi keskkondi imiteerida, panid teadlased alfa-hüdroksüülhappeid erinevates tingimustes reageerima, muutes pH taset ja temperatuuri toasoojast kuni keemistemperatuurini. Kasutades edasijõudnud kõrglahendusega massi-spektromeetriat ja andmetöötlusprogramme näitasid nad, et sellised polümeerid saavad moodustuda üsna eripalgelistes tingimustes. Edasi näitas meeskond, et erinevaid alfa-hüdroksüülhappe tüüpide segusid kasutades oli võimalik moodustada määratu number erinevat tüüpi polümeere, mis võimaldas luua määratus kogumis erinevaid keemilisi struktuure, mis on suutelised püsima stabiilseina terves reas erinevais keskkonnatingimusis. Töö tipnes polüestrite kogu tekitamisega, mille moodustasid viit sorti alfa-hüdroksüülhapped. Need näitasid, et selline lihtsalt koostatav kogu võib sisaldada sadu miljardeid erinevaid polümeeride järjestusi.
Kogu meeskond: Kuhan Chandru, Nicholas Guttenberg, Chaitanya Giri, Yayoi Hongo, Christopher Butch, Irean Mamajanov ja H. James Cleaves loevad oma tööd „Lihtne prebiootiline kõrgvarieeruva dünaamilise kombineeritava polüestrite kogu süntees” teerajajaks, mis avab ukse uutele avastustele keemias, mis võivad viia ka lõplikult kinnitatud valemini selle kohta, kuidas elu Maal täpselt alguse sai. Nad kinnitavad, et põlevad ka ise huvist oma tööd edasi arendada ning jätkata uurimist selles vallas, mis puudutab alfa-hüdroksüülhapete moodustatud polümeeritüüpide võimalikke funktsioone ja funktsionaalsusvõimalusi. Samuti kavatsevad nad kaasata teisigi lihtsaid kemikaalitüüpe, mis võinuks polümeeridega reageerida ning mille tulemusel võisid välja kujuneda end ise kordavad kemikaalide süsteemid.
Neid edasisi arenguid jääme isegi ootama, sest olgem ausad – sel kujul monomeere, polümeere ja happeid tundma õppida on põnevam, kui kooli keemiatunnis eal oodata osanuks.