Imaginați-vă să vă întoarceți în timp, cu mult înainte de epoca dinozaurilor, la începuturile planetei noastre. La acea vreme, Pământul era un loc foarte diferit de ceea ce vedem astăzi. Atunci nu existau plante sau animale, doar oceane agitate și o atmosferă plină de substanțe chimice simple precum fierul, dioxidul de carbon și amoniacul. Cum ar putea evolua aceste substanțe chimice simple pentru a forma moleculele complexe necesare vieții? Acesta este marele mister pe care oamenii de știință încearcă să-l rezolve cu ajutorul unor simulări computerizate sofisticate.
Cercetătorii cred că metabolismul modern, procesele biochimice de susținere a vieții observate la viețuitoare, au evoluat din mediul geochimic primitiv al Pământului antic. Cu toate acestea, înțelegerea acestui proces nu este simplă. Una dintre principalele provocări cu care se confruntă cercetătorii este înțelegerea modului în care moleculele simple ale Pământului timpuriu ar fi putut evolua pentru a forma structurile complexe necesare vieții. Cum ar putea să apară molecule precum ADN-ul și proteinele care sunt esențiale pentru toate organismele vii din reacții chimice simple?
Pentru a încerca să răspundă la aceste întrebări, cercetătorii folosesc o varietate de abordări, dintre care una dintre cele mai recente este utilizarea modelării computerizate pentru a simula condițiile de pe Pământul timpuriu și a studia modul în care reacțiile chimice ar fi putut duce la apariția vieții. Modelarea computerizată a evoluției primelor molecule către viața modernă reprezintă în mod natural o provocare complexă. Oamenii de știință au ținut cont de mulți factori, precum posibilele reacții chimice, condițiile atmosferice și geochimice ale vremii, precum și interacțiunile dintre diferitele molecule și mediile în care au evoluat.
În ciuda progreselor înregistrate în acest domeniu, cercetătorii se confruntă cu mai multe provocări. Unul dintre principalele obstacole este lipsa dovezilor directe privind tranziția de la geochimia primitivă la biochimia modernă. În plus, studiile anterioare de modelare nu au reușit să reproducă multe dintre moleculele complexe utilizate în procesele biochimice moderne, ridicând întrebări cu privire la fezabilitatea căilor evolutive propuse. Cu toate acestea, chiar și în fața acestor provocări, cercetările au progresat.
Cercetătorii au folosit recent simulări pe computer pentru a modela posibilele căi de evoluție ale metabolismului modern de la predecesorii săi terestre. Ei au explorat evoluția biochimică la scara biosferei, ținând cont de mediile geochimice și atmosferice ale vremii, precum și de interacțiunile dintre organisme și mediul lor. Concluziile au fost prezentate într-un articol publicat în Nature Ecology & Evolution.
Pentru a realiza simulările, cercetătorii au folosit baza de date Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, care enumeră o gamă largă de reacții biochimice. Această bază de date le-a permis să exploreze o gamă largă de reacții chimice care ar fi putut avea loc și ar fi putut evolua de-a lungul cronologiei studiate. În ciuda eforturilor lor, cercetătorii au descoperit că modelele lor nu au reușit să reproducă complet moleculele utilizate în procesele biochimice moderne. Cu toate acestea, au identificat un precursor cheie al unor molecule biologice importante, numite purine. Acest precursor este, prin urmare, o moleculă care joacă un rol esențial în formarea anumitor molecule biologice vitale, precum ADN și ARN. În simulările anterioare, această moleculă nu a fost luată în considerare sau luată în considerare, ceea ce înseamnă că modelele anterioare nu au luat în considerare un element crucial în evoluția biochimică. Prin identificarea acestui precursor cheie, cercetătorii și-au îmbogățit, prin urmare, înțelegerea modului în care moleculele biologice ar fi putut apărea din condițiile geochimice primitive ale Pământului timpuriu.
După ce și-au extins simulările pentru a include acest precursor cheie, cercetătorii au făcut apoi o descoperire semnificativă. Ei prosti a descoperit că doar opt noi reacții biochimice, care amintesc de reacțiile biochimice comune, au fost necesare pentru a lega geochimia primitivă de biochimia modernă. Această descoperire sugerează astfel că, chiar și cu unele ajustări ale modelelor și ținând cont de anumite elemente neglijate anterior, este posibil să se lege în mod coerent procesele biochimice antice de cele observate în organismele vii moderne. Acest lucru întărește ideea că bazele chimice ale vieții ar fi putut apărea relativ ușor din condițiile prezente pe Pământul timpuriu.
Deși mai rămân multe provocări, acest studiu oferă noi perspective asupra modului în care biochimia modernă ar fi putut apărea din mediile geochimice primitive ale Pământului din vechime. De asemenea, încurajează cercetarea pentru a explora în continuare interacțiunile dintre geochimie și biochimie pentru a înțelege mai bine originile vieții pe planeta noastră.
