Teplotné spády v póroch kameňa možno rozdelili primitívne biopolyméry
21.4.2016 17:29:54 | Ján Klučársciencedaily.com | Počet zobrazení: 1462x
Fyzici z mníchovskej Univerzity Ludwiga Maximiliána (LMU) zistili, že teplotné spády vovnútri pórov v kameni možno rozdeľovali primitívne polyméry, čo predstavuje nevyhnutný krok smerom k vytvoreniu samoreplikujúcich systémov v oceánoch.
Za prvú fázu vývoja organizmov na Zemi vedci považujú selektívne interakcie medzi jednoduchými prebiotickými molekulami – proces, ktorý týmto molekulám umožnil usporiadať sa do čoraz zložitejších chemických štruktúr. Metastabilné štruktúry získali plynutím času schopnosť uskladniť (a prostredníctvom rozmnožovania aj šíriť) genetické informácie. Najpravdepodobnejšími kandidátmi na prvé samoreplikujúce systémy sú polymérové molekuly zložené z ribonukleotidov. Tieto molekuly RNA mohli predstavovať základy biologickej evolúcie, ktorá vytvorila prvú bunku, aj všetko, čo prišlo po nej. Christof Mast a Dieter Braun z Univerzity Ludwiga Maximiliána skúmali ako sa v dávnom oceáne dokázali prekurzory, akými sú aj ribonukleotidy (a deoxyribonukleotidy z DNA), nahromadiť do takých množstiev, že sa medzi nimi spustili interakcie.
Mechanizmus, ktorý oddeľoval „užitočné“ od „zbytočných“ molekúl RNA a tým „užitočným“ umožnil nahromadiť sa na jednom mieste a, pomocou iných reťazcov RNA, sa nakoniec aj predĺžiť, zostáva aj naďalej záhadou. Braun (ktorý je aj členom Mníchovskej nanosystémovej iniciatívy (NIM) a Centra pre nanovedu (CeNS)), spolu s Mastom a Matthiasom Morashom z Univerzity Ludwiga Maximiliána, túto záhadu možno vyriešil. Braunov tím zistil už v dávnejších laboratórnych experimentoch, že rozdiely v teplote malých kanálikov, naplnených vodou (podobných tým, ktoré sa nachádzajú v hydrotermálnych prameňoch a vo vyvretej hornine oceánskych chrbtov), sú schopné rozdeľovať molekuly DNA na základe ich dĺžky. Teraz však preukázali, že ten istý mechanizmus dokáže deliť aj DNA so vzájomne odlišnými nukleotidovými sekvenciami.
Namiesto porézneho kameňa využil tím vo svojom výskume sklenené kapilárne trubičky naplnené zlúčeninou obsahujúcou dva fragmenty DNA, z ktorých každý mal inú nukleotidovú sekvenciu. Morasch podotkol, že DNA je, po chemickej stránke, veľmi podobná RNA a za experimentálnych podmienok sa správa takmer identicky. Je však stabilnejšia a preto sa s ňou ľahšie narába. Sklenené „póry“ obsahujúce DNA boli z jednej strany ohriate, čím v kapilárnej trubičke vznikol teplotný spád približne 17 °C. Za týchto podmienok sa rôzne molekuly DNA rozdelili a následne usporiadali do homogénnych koncentrovaných štruktúr, ktorých charakteristiky záviseli od ich sekvencií a schopnosti vzájomnej interakcie. Teplotné rozdiely teda nedokážu len rozdeliť molekuly podľa ich dĺžky, ale aj podľa ich sekvencií.
Braun dodal, že póry v sopečnej hornine, vystavené prúdeniu tepla, sa na mladej Zemi vyskytovali pravdepodobne veľmi hojne. Teplom spôsobené triedenie zrejme hralo významnú úlohu v rozdeľovaní biomolekúl tak, aby umožnilo ich vzájomnú spoluprácu a tým aj vznik stále dlhších a dlhších polymérových reťazcov.