Je li život počeo s glicerolom?

Život nije počeo s aminokiselinama, proteinima, RNA i DNA nego s glicerolom – od koga su nastale nukleinske kiseline, a prije njih stanične membrane. Ima mnogo argumentata za to, evo samo nekih.

Nenad Raos subota, 11. prosinca 2021. u 06:00

Glicerol je zaboravljeni, zapušteni i neljubljeni sin Kemije: svagdje ga ima, ali za njega nitko ne mari. Ništa mu ne pomaže što ima dvije hidroksilne skupine više i od metanola i od etanola, što je trovalentni alkohol (propan-1,2,3-triol), jer kada se spominju masti i ulja govori se o ovakvim i onakvim masnim kiselinama, a zaboravlja se reći da su one baš za njega, za glicerol vezane. U vinu ga ima više nego alkohola, etanola, i njega, baš kao i etanol, proizvode kvaščeve gljivice, pa opet malo tko pijući vino ima pojma da i njega pije. Uvijek je nekako u drugom planu, uvijek je nečija molekula važnija od njegove, premda je – pokazuju najnovija istraživanja – upravo on, glicerol, ključni kemijski spoj od kojeg je počeo život na Zemlji.

Ta istraživanja polaze od jednostavne činjenice da se život na Zemlji ne dijeli, kao što se nekoć učilo, na biljno i životinjsko carstvo, nego na bakterije, arheje i eukariote. Bakterije i arheje je teško razlikovati, jer su pripadnici i jedne i druge skupine anaerobni jednostanični prokariotski organizmi, dakle organizmi čija stanica nema jezgru. No ipak postoji jedna mala razlika među njima, koja je toliko važna da se na njoj može zasnovati podjela svega što živi na našem planetu. To kažem zato što je prvi veliki događaj u evoluciji života bilo odvajanje arheja od bakterija, dok su se organizmi sa staničnom jezgrom, eukarioti, razvili mnogo kasnije. Koja je to mala velika razlika?

U knjigama maglovito piše da se bakterije (i eukarioti) razlikuju od arheja po građi stanične membrane, ili, određenije, po tome što se lipidi u njihovim membranama razlikuju po kiralnosti. To zvuči sasvim logično, jer enzimi proizvode samo „lijeve“ ili samo „desne“ molekule, pa kada se jedna vrsta organizama prilagodila na „desne“ molekule, druga se evolucijska grana morala prilagoditi na one „lijeve“. No i u tom razmatranju rijetko tko spominje glicerol, a baš je on za to najzaslužniji.  

Riječ je naime o tome da se membranski lipidi (fosfolipidi), i u bakterijama i u arhejama, sastoje od molekule glicerola na koju su vezane dvije molekule masnih kiselina (ili sličnih molekula) te jedna molekula fosforne kiseline. O tome za što će se vezati fosforna kiselina, za lijevi ili za desni kraj molekule glicerola (G), ovisi hoće li nastati glicerol-1-fosfat (G1P) ili glicerol-3-fosfat (G3P). Iako G1P i G3P imaju istu strukturnu (konstitucijsku) formulu, riječ je dva prostorna izomera (enantiomera), (R) i (S). No kako su ti spojevi nastali na pradavnoj Zemlji, mnogo milijuna godina prije nego što je na njoj niknuo prvi život?

Glicerol nije nastao, poput aminokiselina, u pradavnoj Zemljinoj atmosferi dok su kroz nju sijevale munje. Nije ni nastao ni u vrućim izvorima na kopnu ili na dnu oceana. Mogao je nastati samo pri vrlo niskim temperaturama i to djelovanjem ionizirajućeg zračenja. Drugim riječima, glicerol je mogao nastati od drugih organskih spojeva (prije svega metanola) ozračivanjem leda. No kako je Zemlja u svojim prapočetcima bila vrlo vruć planet, na njoj teško da je bilo leda. Gdje je onda nastao glicerol?  

Ako leda nije bilo na Zemlji, bilo ga je u svemiru, a uz led je tamo, u svemiru, bilo i obilje ionizacijskog zračenja, svake vrste, da ne kažem svih frekvencija. I doista, pokazalo se ne samo da glicerol može nastati u svemirskim uvjetima (pri niskom tlaku i temperaturi), nego je i pronađen u svemirskim tijelima, ugljičnim hondritima. I, eto, meteorit je pao u vruću vodu (a i sam je bio vruć). Je li pao na pravo mjesto?

Dobro je pao, pao je baš na pravo mjesto jer glicerol neće za sebe vezati fosfatnu skupinu ako se otopina ne ugrije barem na 60–80 oC. Naravno, osim glicerola u vodi treba biti fosfata, a dobro dođu i minerali, posebice minerali gline da kataliziraju proces. Tako je, kažu, nastao glicerol-fosfat, i onaj „lijevi“ i onaj „desni“.

Od tih su fosfata poslije lako nastale stanične membrane. Ali ne samo stanične membrane. Sasvim je moguće da su od forforiliranog glicerola nastale i prve nukleinske kiseline, no ne RNA (koje sadrže ribozu) ni DNA (koje sadrže deoksiribozu) nego GNA – nukleinske kiseline koje sadrže glicerol. Te su se glicerolnukleinske kiseline (GNA) mogle povezivati u dvostruke uzvojnice, baš kao i molekule DNA.

Život se dakle ne mora temeljiti na RNA i DNA, on se može temeljiti i na GNA. Možda baš takve molekule pronađemo u živim bićima izvan našeg planeta, recimo na Marsu.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je i 13 znanstveno-popularnih knjiga od kojih je jednu, „The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life“ (izišlu 2018. godine), napisao na engleskom jeziku. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.

📢 Besplatna dostava

TOP!

iPad 9th

10.2", WiFi, Bluetooth, GPS, 64GB. Idealan je za posao ili zabavu.

3.249 kn Kupi


Multiroom zvučnik

DENON Home 250

Internet radio, glazbeni streaming, Hi-Res audio reprodukcija, Heos aplikacija, Amazon Alexa, Airplay 2, Bluetooth, podrška za subwoofere s ugrađenim HEOS-om.

2.899 kn Kupi

Stand-mount zvučnici

DALI OBERON 3

Bass Reflex, 7" drvena vlakna woofera, 29 mm mekana kupola visokotonca, 47 - 26,000 Hz, 87 dB, 6 ohma, 108 dB, 25 - 150 W.

3.599 kn Kupi