07.07.2014-10:12:00   |   Dušan Valent
#Živá príroda
#Evolúcia
#Kuriozity

Šedá zóna


-

Či sa nám to páči alebo nie, genetika a biochémia ukázali, že živé bytosti sa správajú ako chemické stroje. Chémia a fyzika pre zmenu naznačili, že nie všetko neživé je aj celkom „mŕtve“. Z náhodných fluktuácií a pozitívnej spätnej väzby sa bežne rodí sebaorganizácia: hmota sa vydáva proti prúdu entropie, nárastu neusporiadanosti, za vzniku vyššieho vnútorného poriadku a zložitosti. Pozorný pohľad do prírody dokonca odhalí početné typy neživej hmoty, ktoré vykazujú niektoré vlastnosti života. Tak napríklad snehová vločka rastie, spontánne zvyšuje svoju zložitosť, ale nemôže sa rozmnožovať. Oheň prejavuje známky metabolizmu: požiera potravu (palivo a vzduch), v procese chemickej zmeny vytvára teplo, ktoré ho udržuje, rastie a má schopnosť reprodukcie pomocou iskier. Dedičnosť však chýba, dcérske plamene si nezachovajú vlastnosti rodičovských.



Ešte viac atribútov života podľa laboratórnych experimentov a počítačových simulácií molekulárnej dynamiky prejavuje plazma, ktorá za istých podmienok vytvára vysoko organizované štruktúry schopné rozmnožovania a dokonca jednoduchej evolúcie.


-

V šedej zóne medzi živým a neživým sa nachádzajú taktiež vírusy. Nemajú bunkovú membránu, metabolizmus, ani schopnosť rásť a reagovať na okolie, pričom pozostávajú iba z jadrových kyselín v bielkovinovom obale. Pripomínajú viac chemikálie ako organizmy. Dokážu sa však vlámať do vnútra bunky a prinútiť jej vlastné rozmnožovacie ústrojenstvo aby ich replikovalo. Najlepšie tak možno vírusy prirovnať k semienku - to tiež na prvý pohľad nespĺňa základné atribúty života. Ale presne ako vírusy, skrýva v sebe jeho potenciál.

Protobunky


-


Vedci pokročili tak ďaleko, že sa pokúšajú vytvoriť protobunky, primitívnejšie verzie buniek, ktoré nemajú milióny, ale iba desiatky molekúl a napriek tomu prejavujú niektoré známky života. Pri svojich pokusoch využívajú sebaorganizáciu hmoty: zmiešanie niektorých chemikálií v skúmavke spôsobí ich spoluprácu za vzniku väčších a väčších štruktúr.



Biochemik Martin Hanczyc napríklad v jednom experimente nakvapkal jedovatý olej nitrobenzén do silne zásaditého roztoku a pridal „palivo“ – oleianhydrid. Ten sa pri kontakte s vodou mení na kyselinu, čo na okraji kvapky nitrobenzénu znižuje pH. Kvôli nerovnakému povrchovému napätiu sa potom kvapka začne spontánne pohybovať naprieč kvapalinou, pričom konvekcia v kvapke neustále prináša k povrchu nové zásoby oleianhydridu. Kvapky reagujú na podmienky v okolí pohybovaním sa po gradiente pH pri hľadaní jeho najvyššej koncentrácie. A pokiaľ im „palivo“ vložíte do vody, dokážu ho absorbovať zo svojho okolia.

Máme systém, ktorý má telo a metabolizmus, môže využívať energiu, hýbať sa po okolí, vnímať okolité prostredie a v podstate je schopný vyhľadať zdroje v okolí, ktoré ho podporujú v zachovaní sa,“ hovorí Hanczycz a dodáva, že celý systém taktiež disponuje schopnosťou vyhnúť sa rovnovážnemu stavu, teda schopnosťou typickou pre živú hmotu. Pritom pozostáva iba z piatich chemikálií.


-





Pri experimentoch došiel k ešte pozoruhodnejším výsledkom. Vedľa seba nechal pohybovať sa dva typy kvapiek: chemické zloženie typu A spôsobovalo vzájomné obiehanie (čo už je prejav chemickej komunikácie), chemické zloženie typu B vzájomné spájanie. Vo väčšine experimentov po krátkej fáze búrlivého pohybu napokon zostala veľká, spojená kvapôčka typu B okolo ktorej sa ustálili kvapky typu A. V niektorých experimentoch však došlo k vzniku hybridnej kvapky AB, ktorá sa zakrátko rozdelila na dve identické dcérske kópie.



„Nemá to mozog, nemá to nervový systém. Ide iba o obal z chemikálií, ktoré sú schopné prejavovať zaujímavé a zložité, životu podobné správanie,“ hovorí vedec. Podľa Hanczycza stačí takýto typ aktivity doplniť „kŕmením“ a získame primitívny rozmnožovací cyklus. „Nemáte síce DNA alebo RNA, no potrebná informácia je obsiahnutá v chemizme systému,“ zdôrazňuje. Vlastnosti by sa pri takomto type života podľa neho odovzdávali ďalšej generácii pri delení, presnosť procesu by však závisela na chemických podmienkach okolia.



Vytvoriť „položivot“ dokážu aj iné chemikálie. Jack Szostak z Harvardskej lekárskej školy v Bostone sa napríklad zameral na molekuly mastných kyselín, ktoré vo vode spontánne vytvárajú membránovité útvary podobné bunkám a podporujú replikáciu vloženého DNA materiálu. Tieto protobunky rastú a delia sa, dokonca si navzájom konkurujú - tie s fosfolipidmi v membráne rastú rýchlejšie ako tie bez. Aj Hanczycz začal okrem olejov a im podobných látok používať ingrediencie, aké mali byť v moriach pred miliardami rokov bežné a údajne s nimi dosiahol podobné výsledky.

Článok o samotnom vzniku života už čoskoro ;)

-

Obrázky: public domain, Thomas Splettstoesser, http://www.nature.com, http://flint.sdu.dk
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok






Za podporu ďakujeme

Pridať e-mail