Élő az élettelenből

Miller kísérlete
Négy és fél milliárd évvel ezelőtt a Föld éppen csak kialakult, és szünet nélkül meteorok, aszteroidák és üstökösök záporoztak rá. A légkör is nagyban különbözött a ma megszokottól. Stanley Miller kísérlete ezeket a körülményeket másolta le laboratóriumban. A tartályokban az volt, amit Miller a fiatal Föld légköre fő összetevőiként tartott számon: metán, ammónia és hidrogén. A meleg víz az ősi óceánt helyettesítette. A fő hozzávaló azonban a Frankensteinhez illő villámcsapás volt, amellyel a fiatal bolygón dúló viharokat szimulálták.

Miller elindította a kísérletet, és amikor másnap visszatért a laborba, hatalmas meglepetés várta. Az egyik edényben megváltozott a folyadék színe, a tartalmát elemezve pedig figyelemre méltó eredményt tapasztalt. Az edény tele volt az aminosavaknak nevezett vegyületekkel, amelyek az élet alapját képezik. Miller kísérlete megmutatta, hogy az élet építőkövei hogyan hozhatók létre egyszerű molekulákból. Ezek azonban még mindig távol állnak bármiféle élettől.

Membrán a meteoriton
1969 szeptemberében a dél-ausztráliai Murchison lakóit hangos robaj riasztotta fel. Egy 90 kilogrammos meteor zuhant le a település területén, kőzáport zúdítva a falura. Az apró, űrből jött kődarabkákat azóta is nagy figyelemmel tanulmányozzák. A Santa Cruzi Egyetemen dolgozó Dave Deamern amikor mikroszkóp alá helyezte a kivonatot, figyelemre méltó látvány tárult a szeme elé: szép kis hólyagocskák, amelyek éppen akkorák, mint egy baktérium, vagy valami nagyobb sejt. A meteorból kivont anyag olyan molekulákat tartalmazott, mint egy kis mikroba külső membránja. Elképzelhető, hogy ezek az űrből érkezett vegyületek voltak az első lépések az élet kifejlődése felé?

A meteoritok anyaga meglepő lehet

Ahhoz, hogy membránt alkossanak, ezeknek a molekuláknak tiszta vízben kellett lenniük, megfelelő töménységben. Az egyik elképzelés, amely erre magyarázatot ad az az, hogy a vegyületeket tartalmazó meteorit-darabok egy gejzír közelében, egy meleg, vulkanikus tavacskában értek földet. Miközben a vízcseppek elpárologtak, a molekulák koncentrációja egyre nőtt, mígnem kis hólyagokká rendeződtek. Talán ezekkel az űrből jött, önmagukban összeálló sejtmembránokkal indult el az élet fejlődése.

Titokzatos kémények az óceán mélyén
Ám egy egyszerű, buborékszerű membrán még mindig távol áll attól, hogy életre keljen. 1977-ben a Woods Hole Oceanográfiai Intézet kutatócsoportja vulkáni tevékenység nyomait kereste az óceán fenekén, 2400 méterrel a felszín alatt. A forró vizes források körül bámulatra méltó víz alatti világot fedeztek fel. A Nap fényétől elzárt helyet sohasem látott növények és állatok népesítették be. Addig a pillanatig sok tudósnak az volt a meggyőződése, hogy az élő ökoszisztémák léte a fotoszintézistől függ, itt azonban olyan egyedi élővilágra bukkantak, amely teljesen el van vágva a Nap fényétől. A különös, tengermélyi világ rabul ejtette Dr. Robert Hazent, a Carnegie Intézet kutatóját.

– Képzeljék csak el, mennyire izgalmas egy tengeralattjáróval lemerülni az óceán fekete mélyére. – meséli a tudós – Mindenki azt hitte, hogy nincs ott semmi. Mi pedig megtaláltuk a víz alatti hőforrásokat, ahol a vulkáni folyadékok a tengerfenékre ömlenek, ráadásként pedig a kémiai és hőenergián élő lényeket is! Ez egy teljes, élettől duzzadó ökoszisztéma mikrobákkal, csőférgekkel, kagylókkal, mindenféle különös rákokkal, és sok mással együtt.

A black smokereknek (fekete füstölőknek) is nevezett képződmények a mélytengeri hévforrásoknál. A képződményeknél a Nap éltető energiájától teljesen elzártan kifejlődött speciális ökoszisztémát tártak fel a kutatók. (Fotó: Al Giddings)

A roppant mélység átkutatása során meglepő, kéményszerű kürtőkre bukkantak, amelyekből dőlt a forró víz. Hazentet elfogta az érzés, hogy a hőforrások érdekes kémiai környezetet teremhetnek, és talán az élet építőköveit is létrehozhatták. Ennek ellenőrzésére kísérletet állított össze.

Egy ilyen kísérletet nem nehéz elvégezni. Csak némi ásványi anyag kell továbbá néhány vegyszer, amit beteszünk egy aranycsőbe, és jól lezárjuk. A csőben néhány órára magas hőmérsékletet és nagy nyomást állítanak elő. Amit viszont Hazent a kísérlet végén a csőben talált, az sokkal izgalmasabbnak bizonyult, mint valaha képzelte.

A kutató így emlékezik vissza az eseményre: – A kísérlet előkészítése közben úgy gondoltuk, hogy nem találunk igazán érdekeset néhány egyszerű molekulán kívül, amiket kimutatunk, és talán írunk róluk egy kis cikket. Tévedtünk. A végtermék erős, aromás szagot árasztott. Alacsony hőmérsékleten olyan volt, mint a puhatestűeké. Felmelegítve, 180 Celsius fok körül pontosan olyan illata volt, mint a Jack Daniels whiskynek. Akik elmentek a labor előtt, be is szóltak nekünk, hogy biztosan jól mulatunk, mi pedig az élet nyersanyagát állítottuk elő.”

Hazen tehát felfedezte, hogy a sejtszerű membránok a mélytengeri hőforrások közelében is keletkezhettek.

Egyelőre sok a hézag, de az élet eredetéről szóló ismereteink lassan egyre gyűlnek.

A Channel ajánlata: Mindennapi tudomány – Az élet születése Talán ez az egyik leggyakoribb kérdés, amit az ember újra és újra feltesz magának a történelem kezdete óta. S ez nem is véletlen, hisz bolygónk csak úgy hemzseg az élettől a magashegyektől az óceánok mélyéig. Ám ez nem volt mindig így. Vajon mikor kezdődött az evolúciós versenyfutás? Mi jelentette a startpisztoly eldördülését? Hogyan vált az életten élővé? A National Geographic filmje az eddig rendelkezésünkre álló ismereteket foglalja össze. A film megtekinthető a National Geographic Channel műsorán. Mikor? Május 20-án (szerdán) 19 órától.

Mesterségesen létrehozott, új létformák
Egy tudós abban bízik, hogy sikerül a semmiből életet létrehoznia. Ilyesmire négymilliárd éve nem volt példa ezen a bolygón. Tom Knight, az MIT számítógépes szakembere a DNS átprogramozásával szeretné megalkotni az élet új formáit. Meg akarják alkotni az „Élet új verzióját”

– Már olyan tápanyagok tenyésztésén is gondolkozhatunk, ami nem számít a köznapi értelemben vett ételnek. Elképzelhetünk például nanotechnológiás táptalajt, amelyen elektronikai áramkörök teremnek. Az egyik diák azon dolgozik, hogy pontosan elrendezett mintákban helyezze el az atomokat egy szilícium-felületen – nyilatkozza a tudós.

A biológia áttervezése az izgalmas lehetőségek új korszakát nyitja majd meg, de új veszélyeket és felelősséget is hoz magával. Egy élő üzem, amely képes önmagát megsokszorozni, megállíthatatlanná válhat. Ám ez a rémálomba illő lehetőség egyelőre távol áll a megvalósulástól. A biológiai tervezés most az Ősi születés rejtélyének megoldására is esélyt ad a tudománynak.

A biomérnöki technológiákkal a tudósok ma már megpróbálhatják saját maguk összerakni az élet építőköveit, hogy élő sejtet hozzanak létre. A Harvard Egyetem Orvosi Intézetében dolgozó Jack Szostak szaktekintély ezen a területen. Szostak bízik abban, hogy működő sejtet hozhat létre az egyszerű alkotórészekből. A kutató célja egy egyszerű, önmagát sokszorozó RNS molekula létrehozása. Ha sikerrel járnak, evolúciós folyamatot indíthatnak el.

Képesek leszünk mi magunk is életet létrehozni az élettelenből?

– Az élet eredete érdekel minket, a kémiai folyamatoktól való átmenet a biológiai viselkedés kezdetéig – meséli a szakember, akinek végső célja egy egyszerű, önfenntartó, szaporodni képes biológiai rendszer kifejlesztése. Egyesek talán életnek nevezik majd.

A cikk előzményei:
1. Az üstökösök az élet hordozói?
2. A legősibb életformák