Μια μελέτη με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα αναδεικνύει το θείο, ένα ευρέως αναγνωρισμένο χημικό στοιχείο. Πολλοί καλλιτέχνες έχουν προσπαθήσει να απεικονίσουν πώς μπορεί να έμοιαζε η Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, πριν κάνει την εμφάνισή της η ζωή. Πολλές σκηνές εναλλάσσουν τα χιονισμένα βουνά με ηφαίστεια που αναβλύζουν λάβα και τον γαλάζιο ουρανό με αστραπές που χτυπούν ό,τι βρίσκεται από κάτω από έναν ομιχλώδη ουρανό. Αλλά πώς έμοιαζε στην πραγματικότητα η πρώιμη Γη; Το ερώτημα αυτό αποτελεί αντικείμενο έντονης επιστημονικής έρευνας εδώ και δεκαετίες.
Μια δημοσίευση με επικεφαλής τον Sukrit Ranjan, επίκουρο καθηγητή στο Σεληνιακό και Πλανητικό Εργαστήριο του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, ρίχνει τα φώτα της δημοσιότητας στο θείο, ένα χημικό στοιχείο που, ενώ είναι καθ’ όλα γνωστό, έχει αποδειχθεί εκπληκτικά ανθεκτικό στις επιστημονικές προσπάθειες διερεύνησης του ρόλου του στην προέλευση της ζωής.
“Η εικόνα μας για την πρώιμη Γη είναι αρκετά ασαφής”, δήλωσε ο Ranjan, ο οποίος διερευνά τις συγκεντρώσεις θείου στα νερά και την ατμόσφαιρα της πρώιμης Γης. Οι ίδιες διαδικασίες που καθιστούν τον πλανήτη μας κατοικήσιμο – το υγρό νερό και η τεκτονική των πλακών – καταστρέφουν συνεχώς τα πετρώματα που περιέχουν το γεωλογικό αρχείο της Γης, υποστηρίζει. “Είναι σπουδαίο για εμάς επειδή ανακυκλώνει τα θρεπτικά συστατικά που διαφορετικά θα ήταν κλειδωμένα στον φλοιό της Γης, αλλά είναι τρομερό για τους γεωλόγους με την έννοια ότι απομακρύνει τους αγγελιοφόρους”.
Η εργασία του Ranjan, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό AGU Advances τον Δεκέμβριο, επιλέχθηκε ως κορυφαία του συντάκτη, σε αναγνώριση “πειραμάτων που ήταν εξαιρετικά δύσκολο να εκτελεστούν, αλλά παρέχουν περιορισμούς για τα τρέχοντα εργαστηριακά πειράματα πρεβιοτικής χημείας”.
Στο επίκεντρο των προσπαθειών να τραβηχτεί η αυλαία της εμφάνισης της ζωής στη Γη βρίσκεται μια έννοια γνωστή ως “κόσμος του RNA”, δήλωσε ο Ranjan, αναφερόμενος στο ριβονουκλεϊκό οξύ, μια κατηγορία μορίων που υπάρχουν σε κάθε ζωντανό κύτταρο και είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή όπως την ξέρουμε.
Η υπόθεση του κόσμου του RNA βασίζεται σε ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της σύγχρονης βιολογίας, το οποίο είναι ότι από τις τέσσερις μεγάλες κατηγορίες βιομορίων – αμινοξέα, υδατάνθρακες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα – το RNA είναι το μόνο που μπορεί να επιτελέσει το ρόλο ενός ενζύμου και την αποθήκευση και αντιγραφή της γενετικής πληροφορίας, δημιουργώντας αντίγραφα του εαυτού του, από μόνο του. Υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα: είναι πολύ δύσκολο να παραχθεί.
“Για περίπου 50 χρόνια, οι άνθρωποι προσπαθούσαν να βρουν πώς να φτιάξουν RNA χωρίς ένζυμα, όπως δηλαδή το κάνει η βιολογία”, δήλωσε ο Ranjan, εξηγώντας ότι μόλις τα τελευταία πέντε χρόνια οι ερευνητές βρήκαν μη ενζυματικές οδούς για να φτιάξουν RNA.
“Αν μπορούμε να φτιάξουμε RNA, τότε στον μακρινό ορίζοντα βλέπουμε ένα μονοπάτι για να φτιάξουμε όλα τα υπόλοιπα”, είπε. “Και αυτό εγείρει το ερώτημα: Ήταν αυτό το μόριο πράγματι διαθέσιμο νωρίτερα σε οποιαδήποτε ποσότητα; Και αυτό είναι στην πραγματικότητα ένα μείζον ανοιχτό ερώτημα”.
Πρόσφατα, οι επιστήμονες ολοκλήρωσαν μια προσπάθεια μισού αιώνα για την κατασκευή μορίων RNA χωρίς βιολογικά ένζυμα, ένα τεράστιο βήμα προς την επίδειξη του κόσμου του RNA. Ωστόσο, όλα αυτά τα χημικά μονοπάτια βασίζονται σε ένα κρίσιμο μόριο θείου, που ονομάζεται σουλφίτ. Μελετώντας δείγματα πετρωμάτων από μερικά από τα παλαιότερα πετρώματα της Γης, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι υπήρχε άφθονο θείο στην πρώιμη, προβιοτική Γη. Αλλά πόσο από αυτό βρισκόταν στην ατμόσφαιρα; Πόσο από αυτό κατέληξε στο νερό; Και πόσο από αυτό κατέληξε ως θειώδης παράγοντας RNA; Αυτά είναι τα ερωτήματα που ο Ranjan και η ομάδα του θέλησαν να απαντήσουν.
“Μόλις βρεθεί στο νερό, τι του συμβαίνει; Παραμένει για μεγάλο χρονικό διάστημα ή εξαφανίζεται γρήγορα;”, είπε. “Για τη σύγχρονη Γη, ξέρουμε την απάντηση – ο σουλφίτης αγαπά να οξειδώνεται, ή να αντιδρά με το οξυγόνο, οπότε θα φύγει πολύ γρήγορα”.
Αντίθετα, όπως δείχνουν τα γεωλογικά στοιχεία, υπήρχε πολύ λίγο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της πρώιμης Γης, το οποίο θα μπορούσε να επιτρέψει στο θειώδη να συσσωρευτεί και να διαρκέσει πολύ περισσότερο. Ωστόσο, ακόμη και απουσία οξυγόνου, ο σουλφίτης είναι πολύ δραστικός και πολλές αντιδράσεις θα μπορούσαν να τον έχουν απομακρύνει από το πρώιμο γήινο περιβάλλον.
Μια τέτοια αντίδραση είναι γνωστή ως δυσαναλογία, μια διαδικασία κατά την οποία διάφοροι σουλφίτες αντιδρούν μεταξύ τους, μετατρέποντάς τους σε θειικά άλατα και σε στοιχειακό θείο, τα οποία δεν είναι χρήσιμα για τη χημεία της προέλευσης της ζωής. Πόσο γρήγορη είναι όμως αυτή η διαδικασία; Θα επέτρεπε να δημιουργηθούν επαρκείς ποσότητες σουλφιτών για να ξεκινήσει η ζωή;
“Κανείς δεν το έχει εξετάσει σε βάθος εκτός από άλλα πλαίσια, κυρίως τη διαχείριση των λυμάτων”, δήλωσε ο Ranjan.
Η ομάδα του ξεκίνησε στη συνέχεια να διερευνήσει το πρόβλημα αυτό υπό διάφορες συνθήκες, μια προσπάθεια που διήρκεσε πέντε χρόνια από τον σχεδιασμό των πειραμάτων μέχρι τη δημοσίευση των αποτελεσμάτων.
“Από όλα τα άτομα που στελεχώνουν το προβιοτικό ναυπηγείο, όπως ο άνθρακας, το υδρογόνο, το άζωτο, το οξυγόνο, ο φώσφορος και το θείο, το θείο είναι ίσως το πιο ακανθώδες”, έγραψε ο Sonny Harman του ερευνητικού κέντρου Ames της NASA, σε ένα άρθρο με άποψη που συνοδεύει τη δημοσίευση. Λόγω της προθυμίας του να συμμετάσχει σε χημικές αντιδράσεις, “οι ενώσεις του θείου τείνουν να είναι πιο ασταθείς, δημιουργώντας κινδύνους για το προσωπικό και τον εξοπλισμό του εργαστηρίου, φράζοντας τα όργανα και μπλοκάροντας τα πειράματα”.
