Znanost

U meteoritima su pronađene nukleobaze, građevni elementi DNK i RNK

Igor Berecki subota, 19. studenog 2022. u 06:00

U kamenju koje je "palo s neba" pronađeni su spojevi odgovorni za staničnu sintezu proteina i nasljeđivanje, što daje nove argumente hipotezi da je život na Zemlju mogao doći iz svemira

Vratimo se u mislima načas u školske klupe, tek toliko da se prisjetimo osnova stanične biologije i genetike: u stanicama svih živih bića nalaze se nukleinske kiselineRNK i DNK – dugačke lančane molekule građene od pentoza-šećera, fosfata, te dušikovih nukleotidnih baza (tzv. nukleobaze - adenin, gvanin i citozin - zajedničke su i za RNK i za DNK, dok se timin nalazi samo u DNK, a uracil samo u RNK).

Prikaz strukturne građe ribonukleinskih kiselina (RNK i DNK) i molekularne strukture nukleotidnih baza ugrađenih u njihove zavojnice
Prikaz strukturne građe ribonukleinskih kiselina (RNK i DNK) i molekularne strukture nukleotidnih baza ugrađenih u njihove zavojnice

Iz svemira ili iz zemaljske juhe?

Tih pet nukleotidnih baza uobičajeno se zapisuju skraćeno kao A, G, C, T i U, a kako predstavljaju temeljni kostur građe nukleinskih kiselina, nalaze se u kromosomima koji u sebi sadrže nasljedni biološki materijal – gene, te u ribosomima koji su stanične tvornice, mjesta na kojima se genetički „zapisi“ iz DNK sintetiziraju i materijaliziraju u žive molekule. Stoga nije nimalo pretjerano kada se kaže da su dušikove nukleobaze temeljni građevni elementi života.

Ovaj kratki repetitorij genetike i podsjećanje na važnost uloge dušikovih baza u „sintetiziranju života“ bio je potreban kako bi se jasnije istakla važnost otkrića kojega su nedavno u časopisu Nature Communications objavili znanstvenici koji su proučavali kemijski sastav meteorita, tog „svemirskog kamenja“ koje je palo na Zemlju. Naime, u meteoritima je nakon detaljne molekularne analize pronađeno svih pet baza koje izgrađuju i pohranjuju informacije u DNK i RNK.

Svaki skeptik bistre glave odmah će značajno podići obrvu i postaviti logično pitanje: „Jesu li ti osnovni sastojci života zaista došli iz svemira ili su ipak nastali na Zemlji, u toploj primordijalnoj juhi prethistorijske kemije, a na meteorit dospjeli tek nakon njegovog udara u tlo?“. Jer, ako su nukleobaze u meteoritima zaista porijeklom iz svemira, to otkriće daje vrlo snažnu potporu pretpostavkama i dokazima koji sugeriraju da su molekule-začetnici zemaljskog života izvorno došle iz svemira.

Yasuhiro Oba i njegovi kolege uz analitičku aparaturu za ekstrakciju organskih molekula iz meteoritske prašine
Yasuhiro Oba i njegovi kolege uz analitičku aparaturu za ekstrakciju organskih molekula iz meteoritske prašine

Znanstvenici su već ranije u meteoritima od 1960-ih godina otkrili tragove adenina, gvanina i nekih drugih organskih spojeva. U sklopu tih prethodnih analiza opažene su (ali ne i potvrđene) i naznake uracila, dok citozin i timin do sada nisu bili detektirani. No, nedavno su geokemičar Yasuhiro Oba sa Sveučilišta Hokkaido u Japanu i njegovi kolege osmislili posebnu, kemijski neagresivnu tehniku ​​za izdvajanje i analizu organskih spojeva u tekućoj meteoritskoj prašini. Njihova metoda detekcije se pokazala za nekoliko redova veličine osjetljivija od onih koje su primjenjivane u dosadašnjim istraživanjima i analizama.

Neagresivna analiza

Za tim otkrićem uslijedio je niz ponovljenih analiza meteorita koji su pali na Zemlju prije 60-tak godina u Australiji, SAD i Britanskoj Kolumbiji. U jednoj od prvih takvih analiza istraživači su upotrijebili tu tehniku ​​kako bi u tri meteorita otkrili ribozu, šećer koji je uz nukleobaze građevni element RNK.  A nedavno je analizu meteora proveo je i sâm Oba sa svojim timom, i to u izravnoj suradnji s ekipom stručnjaka iz NASA-inog Goddard Space Flight Centra u Greenbeltu, kojega je predvodio astrokemičar Daniel Glavin. Ovoga puta, koristeći novu metodu, uspjeli su iz meteorske prašine izolirati svih pet osnovnih nukleotidnih baza koje postoje u DNK i RNK i životu na Zemlji.

Daniel Glavin u laboratoriju u NASA-inom centru Goddard Space Flight
Daniel Glavin u laboratoriju u NASA-inom centru Goddard Space Flight

Glavin i Oba pretpostavljaju da je takva neagresivna analitička metoda (koja za ekstrakciju umjesto uobičajenih korozivnih reagensa koristi hladnu vodu) održala krhke molekule nukleotidnih spojeva netaknutima. Tom tehnikom su iz četiri uzorka meteorita koji su prije šest desetljeća pali u Australiji, Kentuckyju i Britanskoj Kolumbiji uspjeli izdvojiti, pročistiti i analizirati obilje nukleotidnih baza i drugih organskih spojeva povezanih sa životom. U sva četiri meteorita otkriveni su adenin, gvanin, citozin, uracil i timin, te nekoliko spojeva metabolički povezanih s tim nukleobazama, kao i nekoliko aminokiselina.

No, podsjetimo se opet onih skeptika iz ranijeg teksta! Od znanstvenika nema većih skeptika, pa su se Oba i Glavin i sâmi dosjetili kako bi bilo moguće razriješiti dvojbu o svemirskom ili zemaljskom porijeklu nukleobaza u meteoritima.

Jesu li nukleotidne baze vanzemaljskog porijekla?

Vođeni tom namjerom, a koristeći istu neagresivnu tehniku analize, izmjerili su kemijsku zastupljenost nukleotidnih baza u tlu prikupljenom na lokaciji pada meteorita u Australiji, a zatim usporedili izmjerene vrijednosti tih spojeva u meteoritima s onima u tlu. Rezultati međutim i dalje ne donose razrješenje dileme o porijeklu molekula koje predstavljaju začetak života: za neke otkrivene spojeve, vrijednosti u meteoritima su bile veće nego u okolnom tlu (što bi sugeriralo da su spojevi došli na Zemlju u tim meteoritskim stijenama), ali za druge otkrivene spojeve, uključujući citozin i uracil, zastupljenost u tlu je bila čak 20 puta veća nego u meteoritima (što pak ukazuje ​​na zemaljsku kontaminaciju).

Komadić meteorita pronađenog 1960-ih godina u području Wyominga jedan je od četiri takva iz kojih su izolirani građevni dijelovi RNK i DNK
Komadić meteorita pronađenog 1960-ih godina u području Wyominga jedan je od četiri takva iz kojih su izolirani građevni dijelovi RNK i DNK

Te rezultate potvrdio je i astrokemičar Michael Callahan sa Sveučilišta Boise State u Idahu, koji je ranije radio u NASA-i i surađivao s Glavinom na mjerenju organskih materijala u meteoritima. Callahan za svoje nalaze, kao i za rezultate koje su objavili Glavin i Oba, kaže kako ne osiguravaju dovoljno uvjerljivih podataka koji bi ukazivali da su nukleobaze nađene u meteoritima doista „izvanzemaljci“.

Ipak, Glavin i njegovi kolege ističu otkriće nekoliko drugih kemikalija koje specifičnije podržavaju hipotezu o međuplanetarnom podrijetlu tih molekula. Osim A-G-C-T-U-molekula iz RNK i DNK, istraživači su detektirali više od desetak drugih spojeva povezanih sa životom, uključujući tzv. izomere nukleobaza. Izomerima se u kemiji nazivaju molekule koje uzajamno imaju iste kemijske formule, ali su im građa, oblik i raspored unutar molekule drukčije organizirani. Analiza je dokazala prisustvo nekih od tih izomera u meteoritima, ali ne i u tlu. Da je došlo do kontaminacije iz tla, takvi izomeri bi trebali biti prisutni i u tlu, kao i u meteoritima. Ali u tlu ih nije bilo.

Bolje rudariti, nego udariti

S obzirom na to da je pitanje potencijalne „zemaljske“ kontaminacije „svemirskog“ kamenja ostalo i dalje otvoreno, način kojim bi se moglo doći do konačnog odgovora se nameće sam od sebe: dilema bi mogla biti razjašnjena prikupljanjem materijala za analizu sa samog izvora takvih meteorita - izravnim odlaskom u svemir, do netaknutih asteroida i „rudarenjem“ po njima.

Svemirska sonda Hayabusa 2 na zadatku prikupljanja uzoraka s asteroida
Svemirska sonda Hayabusa 2 na zadatku prikupljanja uzoraka s asteroida

Srećom, prema asteroidima do sada nisu isključivo lansirane rakete kojima ih je Zemlja bombardirala u pokušaju skretanja s njihove putanje, nego smo slali i „miroljubive“ istraživačke projektile, poput japanske misije Hayabusa2, koja je krajem 2020. donijela s asteroida Ryugu na Zemlju nekoliko grama asteroidne prašine pogodne za istraživačke analize.

Dok ovo pišemo, Oba i njegovi kolege već koriste svoju inovativnu tehniku ​​ekstrakcije na komadićima s površine Ryugu, a u rujnu 2023. se očekuje i povratak NASA-ine misija OSIRIS-REx sa sličnim uzorcima s asteroida Bennu. Dio tih uzoraka nestrpljivo očekuju Glavin, Callahan i njihovi timovi stručnjaka.

Djevičanska, netaknuta asteroidna prašina iz dubine svemira mogla bi nam uskoro ispričati vrlo uzbudljive priče o našem porijeklu.

 

Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Pobornik teorijske i praktične primjene medicine i znanosti temeljene na dokazima, opušta se upitno ne-stresnim aktivnostima: od pisanja znanstveno-popularnih tekstova i objavljivanja ilustracija u tiskanom izdanju časopisâ BUG, crtkanja računalnih grafika i primijenjenog dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, fejsbučkog blogiranja o životnim neistinama i medicinskim istinama, sve do kuhanja upitno probavljivih craft-piva i sasvim probavljivih jela, te neprobavljivog sviranja bluesa.

📢 Windows 11

ACER Aspire 3

Ryzen 5 3500U, 12GB, 512GB SSD, Radeon Graphics, 15.6“ LED FHD, Windows 11.

3.999kn 530,76 € Kupi

📢 Windows 11

HP 255 G8

Ryzen 3 5300U, 8GB, 256GB SSD, Radeon Graphics, 15.6" LED FHD, Windows 11.

3.299kn 437,85 € Kupi

📢 12 rata bez kamata

ASUS ROG

Serija laptopa za najbolji gaming doživljaj. Pretvara svaku igru u realistično iskustvo.

Od 12339kn Kupi


HI-FI EXPERIENCE WEEK

KEF

Od 28.11. do 16.12. 2022. posjeti našu slušaonu na Zagrebačkom Velesajmu i uživaj u KEF Wireless aktivnim zvučnicima.

Kupi

Integrirano pojačalo s modernim značajkama

JBL SA750

Retro stil, DAC visoke razlučivosti s ugrađenim UPnP strujanjem, Apple Airplay2 i Google Chromecastom, Dirac Live, 20Hz – 20kHz , 120 dB, 120W u 8Ω, 220W u 4Ω.

21.999 kn 2.919,77 € Kupi

2.1-kanalni soundbar s bežičnim subwooferom

SHARP HT-SBW160

Bluetooth®, DRC za pametan zvuk, digitalni optički ulaz, 360 W, Equalizer, HDMI ARC/CEC, daljinski upravljač.

1.599 kn 212,22 € Kupi