ชีวิตเริ่มเย็น

จุดร้อนของชีวิตบนโลกยุคแรกอาจเป็นสถานที่ที่หนาวเย็นมาก นักวิจัยรายงานวันที่ 21 กันยายนใน Nature Communicationsว่ากระเป๋าและช่องเล็กๆ ที่ก่อตัวขึ้นภายในน้ำแข็งสามารถบรรจุและป้องกันโมเลกุลที่จำลองได้บทความแนะนำว่าสิ่งมีชีวิตสามารถผุดขึ้นมาจากโคลนน้ำแข็งที่ปกคลุมทะเลสาบน้ำจืด แทนที่จะเป็นปล่องความร้อนใต้พิภพใต้ทะเลลึกที่กำลังเดือด หรือ “บ่อน้ำเล็กๆ อันอบอุ่น” ที่เสนอโดยชาร์ลส์ ดาร์วิน และบางทีพื้นผิวที่เย็นยะเยือกของดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจไม่แห้งแล้งอย่างที่ปรากฏ เสนอให้ทีมวิจัยจากห้องปฏิบัติการ MRC Laboratory of Molecular Biology ในเมืองเคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษ

นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาต้นกำเนิดของชีวิตได้รับความเดือดร้อน

จากปัญหาในการปกป้องและบรรจุโมเลกุลเริ่มต้นของชีวิตก่อนการมาถึงของส่วนต่างๆ ที่เป็นระเบียบเรียบร้อยซึ่งเรียกว่าเซลล์ ในสิ่งมีชีวิตในปัจจุบัน เซลล์จะรวมความเข้มข้นของโมเลกุล ทำให้ส่วนผสมและกลไกต่างๆ เอื้อมไม่ถึง เซลล์ยังปกป้องโมเลกุลที่เข้ารหัสข้อมูลทางพันธุกรรม: RNA ซึ่งเป็นโมเลกุลของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่น่าจะทำให้สิ่งมีชีวิตทั้งหมดดำเนินไป เป็นเรื่องที่เปราะบางมาก

งานก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าซอกมุมและรอยแยกเล็กๆ ภายในน้ำแข็งสามารถเป็นสถานที่ที่สะดวกสบายและปลอดภัยสำหรับการสร้างโมเลกุลอาร์เอ็นเอ เมื่อก่อตัวเป็นน้ำแข็ง น้ำบริสุทธิ์จะกลายเป็นผลึก ในขณะที่เกลือและเศษซากอื่นๆ จะสะสมอยู่ในกระเป๋าที่เป็นน้ำ สิ่งเจือปนเหล่านี้ลดจุดเยือกแข็งของน้ำ และกระเป๋าเล็กๆ อาจยังไม่แข็งตัวภายในก้อนแข็ง

เพื่อดูว่า RNA สามารถทำซ้ำภายในกระเป๋าของเหลวเหล่านี้ได้หรือไม่ ทีมงานที่นำโดยนักชีววิทยาเคมี Philipp Holliger ได้นำหลอดทดลองใส่น้ำและเติมเกลือและส่วนผสมเริ่มต้นที่สันนิษฐานไว้บางส่วนในชีวิต ซึ่งเป็นโมเลกุล RNA ที่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาที่เรียกว่าไรโบไซม์ได้ และ การสร้างบล็อคของโมเลกุลนี้จะต้องสร้างสำเนาที่สมบูรณ์ของตัวเอง จากนั้นจึงทำให้ท่อเย็นลงจนถึงช่วงอุณหภูมิต่างๆ

ไรโบไซม์ไม่เพียงแต่ทำธุรกิจในการสร้างสายอาร์เอ็นเอเท่านั้น 

แต่ปฏิกิริยายังคงดำเนินต่อไปในหลอดทดลองที่เป็นน้ำแข็งนานกว่าที่อุณหภูมิแวดล้อม ทีมรายงาน

“มันเหมือนเต่ากับกระต่ายนิดหน่อย” ฮอลลิเจอร์กล่าว “ที่อุณหภูมิแวดล้อม มันจะไปค่อนข้างเร็ว แต่แล้วก็หยุดลง แต่ที่อุณหภูมิเย็น ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น มันจะค่อยๆ ไล่ตามอุณหภูมิแวดล้อม จากนั้นก็จะแซงและดำเนินต่อไป”

แม้ว่าการทดลองแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาที่จำเป็นสำหรับชีวิตสามารถดำเนินไปในน้ำแข็งได้ แต่ “เราอยู่ห่างจากการจำลองตัวเอง” ฮอลลิเกอร์เตือน ทีมงานได้เกลียวที่มีความยาว 32 บล็อค ขณะที่ไรโบไซม์เต็มความยาว 190

อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นกิจกรรม RNA ที่รุนแรงในน้ำแข็ง ซึ่งเป็นผลงานที่แท้จริง Pierre-Alain Monnard จากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นเดนมาร์กกล่าว “น้ำแข็งนั้นสามารถเป็นเสมือนช่องเก็บของได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญ” เขากล่าว “มันเป็นงานที่สวยงาม วิธีการทำ สวยจริงๆ”

ยังต้องรอดูกันต่อไปว่าวงจรการจำลองแบบเต็มรูปแบบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาที่มักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น สามารถดำเนินต่อไปได้หรือไม่ Jack Szostak ผู้ตรวจสอบสถาบันการแพทย์ Howard Hughes จาก Harvard Medical School กล่าว

ทีมงานยังได้ตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของน้ำแข็งที่มีความเข้มข้นของเกลือต่างกัน เมื่อสารละลายเจือจางมากขึ้น ช่องที่ร้อยผ่านน้ำแข็งจะแตกและขาดการเชื่อมต่อ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการแบ่งส่วนที่ดีขึ้นเกิดขึ้นในสารละลายที่เจือจางมากขึ้น ซึ่งอาจจะชี้ไปที่แหล่งกำเนิดน้ำจืด ไม่ใช่น้ำเค็ม โคลนในยุคดึกดำบรรพ์ดังกล่าวอาจมีอยู่บนวัตถุที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็ง เช่น ดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดี เอนเซลาดัสของดวงจันทร์ของดาวเสาร์ และดาวหางจำนวนเท่าใดก็ได้

“แน่นอนว่ามีข้อแม้” Holliger กล่าว “แต่มันน่าทึ่งมากที่ถ้าคุณดูระบบสุริยะของเรา คุณจะพบน้ำแข็งได้ทุกที่”