Rozpuszczalne w wodzie sole, wchłaniające parę wodną z atmosfery, mogły przy zmieniającym się cyklu nocy i dni na Ziemi pomóc w budowie złożonych cząsteczek organicznych, na przykład DNA lub białek – przekonują na łamach czasopisma „Nature Communications” naukowcy z Saint Louis University, College of Charleston i NSF/NASA Center for Chemical Evolution. Ich eksperymenty pokazały mechanizm, który mógł mieć znaczenie dla pojawienia się życia na Ziemi, może też tłumaczyć, dlaczego komórki żywych organizmów tak dużo energii zużywają na to, by gromadzić potas i pozbywać się sodu.

Z punktu widzenia historii naszej planety, kluczowe pytania dotyczą pochodzenia życia – mówi czołowy autor pracy, prof. Paul Bracher z SLU. Zasadnicze znaczenie dla rozwiązania tej zagadki ma zrozumienie sposobu, w jaki istotne dla tego życia duże cząsteczki polimerów mogły się tworzyć zanim jeszcze wyewoluowała odpowiednia dla ich tworzenia maszyneria biologiczna. 

Białka tworzą się z połączonych wiązaniami peptydowymi aminokwasów. Chemicy wiedzieli już od pewnego czasu, że podgrzewanie i wysuszanie mieszaniny aminokwasów przyspiesza tworzenie się tych wiązań. Proces jest jednak jeszcze bardziej wydajny jeśli do mieszaniny ponownie doda się wody i wysuszanie powtórzy. Dlatego pojawiła się hipoteza, że pojawieniu się białek mogły sprzyjać na młodej Ziemi zmiany pogody, przeplatającej gorące Słońce i ulewne burze. Słabym punktem tej teorii była jednak zależność od nieprzewidywalnych burz i ryzyko, że ulewy wypłukają potrzebne aminokwasy. Woda, choć konieczna do życia jakie znamy, może bowiem także niszczyć pojawiające się struktury.

Rozpuszczalne w wodzie minerały, choćby sole pozwalają taki cykl sucho-mokro znacząco uporządkować. W zależności od wilgotności otaczającego je powietrza, mogą one pochłaniać i oddawać wodę dbając, by jej ilość w roztworze odpowiednio się zmieniała. Taka właśnie była zasada eksperymentu, przeprowadzonego przez badaczy z SLU i College of Charleston. Pokazali oni, że dzięki tym rozpuszczalnym w wodzie solom można proces tworzenia się peptydów z aminiokwasów przyspieszyć. Potrzebne są tylko… dni i noce, czyli przeplatające się okresy wyższej temperatury z niższą wilgotnością i wyższej wilgotności w niższej temperaturze.

Schemat machanizmu tworzenia się peptydów /Bracher Lab, Saint Louis University /Materiały prasowe

Okazuje się, że choć potas i sód sąsiadują na tablicy Mendelejewa, ich sole potrafią istotnie różnić się rozpuszczalnością w wodzie. Sole potasu bywają znacznie bardziej rozpuszczalne i w związku z tym znacznie bardziej przydają się do przyspieszania powstawania peptydów z aminokwasów. Zdaniem autorów pracy, to może tłumaczyć, dlaczego żywe komórki wolą mieć we wnętrzu potas, a sód na zewnątrz.

Rozpływające się pod wpływem pary wodnej sole nie są w naszym środowisku rzadkością, pomagają życiu przetrwać w warunkach, gdzie normalnie byłoby na nie zbyt zimno lub zbyt sucho, jak choćby na pustyni Atacama w Chile. Kolonie bakterii wykorzystują tam złożony głównie z chlorku sodu minerał, halit, który rozpuszcza się przy wilgotności przekraczającej 70 proc. W takich warunkach aktywność fotosyntetyczna tych bakterii znacznie wzrasta. Rozpuszczalne w wodzie mieszaniny chlorków i nadchloranów odkryto także na Marsie.

 

 

 

Źródło: PhysOrg