Centar za edukaciju-BiH

Predmet:UVA zracenje i zivot na zemlji

---

U doba postanka života Zemlja nije bila, kako si je to Darwin zamišljao, romantično mjesto puno „toplih barica“ u kojima su se molekule udruživale u prve žive stanice. Prije bi se moglo reći da je sličila paklu. To ne kažem samo zato što je Zemlja prije četiri milijarde godina bila vraški vruća nego još više zbog toga što je bila obasjana smrtonosnim zračenjem. Kisika u atmosferi još nije bilo, pa stoga ni ozonskog sloja koji bi je štitio od ultraljubičastog zračenja, a Sunce je, budući da je bilo još mlada zvijezda, sjalo 30 % jačim sjajem. Ta je činjenica navela mnoge znanstvenike da postavljaju i zagovaraju teorije prema kojima je život nastao u morskim dubinama ili pak u izvorima tople vode koje su stvarali vulkani svojim erupcijama i meteoriti svojim padovima. Tek se poslije život proširio na površinu mora – kada su praorganizmi ovladali sposobnošću fotosinteze, dakle iskorištavanja Sunčeve svjetlosti.

No s takvim se scenarijem ne slaže meksički znanstvenik Karo Michaelian jer – razložno se zapitao – kako je moguće da enormna količina zračenja koja je padala na Zemlju u prvih milijardu godina njezina postanka ostane neiskorištena? Ali nije samo o tome riječ. Mnoge biološke molekule apsorbiraju ultraljubičasto zračenje i to baš ono koje ne može prodrijeti kroz ozonski sloj (zračenje UVC, λ = 220 – 290 nm). Koje su to molekule? Općenito govoreći riječ je o aromatskim molekulama, dakle molekulama s benzenskim, purinskim, pirimidinskim i sličnim jezgrama. Takve jezgre imaju aromatske aminokiseline (npr. fenilalanin) i porfirini, a nadasve nukleinske baze koje izgrađuju molekule DNA i RNA, no i kofaktore mnogih enzima. Te su „antenske molekule“ apsorbirale ultraljubičasto zračenje i pretvarale ga u koristan rad. Kakav?

Dio odgovora na to pitanje daje članak rečenoga meksičkog znanstvenika „UVC photon-induced denaturing of DNA: A possible dissipative route to Archean enzyme-less replication“ što se u travnju ove godine pojavio u časopisu Heliyon. Dakle, ultraljubičasto zračenje tipa C izaziva denaturaciju molekule DNA, a to opet ima veze s njezinom replikacijom (udvajanjem) bez enzima. (Arhej je geološka era koja je trajala od 3,8 do 2,5 milijarde godina od danas.)

Prvo ono bitno: molekula DNA se ne može udvojiti ako se njezina dvostruka uzvojnica ne razmota (denaturira). U stanicama tu funkciju obavljaju enzimi, no moguće je molekulu DNA razmotati i bez enzima. To se može postići grijanjem na 70 – 80 oC. Ta se pojava koristi u lančanoj reakciji polimerazom (polymerase chain reaction, PCR) koja služi za umnažanje tragova DNA. Molekula DNA nalazi se – zbog povišene temperature – u razmotanom, jednolančanom obliku, pa se može neprestano replicirati. No za to služi naročiti enzim koji je aktivan i pri visokim temperaturama. Imajući to u vidu dolazimo do jednostavnog odgovora kako se replicirala prva DNA: replicirala se u vrućoj vodi, a kako se proces odvijao bez enzima (vjerojatno djelovanjem drugih katalizatora, npr. minerala gline) visoka temperatura, potrebna na denaturaciju DNA, nije mu smetala.

U tom je procesu, smatra meksički znanstvenik, presudnu ulogu moglo igrati upravo ultraljubičasto zračenje. Odavna se naime zna da nukleinske baze, ako se nalaze u istom lancu dvolančane DNA, stvaraju dimere djelovanjem ultraljubičastog zračenja. Ta reakcija koja je inače izvor mutacija (koje, na našu sreću, enzimi brzo popravljaju) olakšava denaturaciju DNA, odmatanje njezine dvostruke uzvojnice. Provodeći pokuse na kratkoj DNA, od samo 25 parova baza (25 bp DNA), Michaelian je pokazao kako zahvaljujući izlaganju ultraljubičastom zračenju UVC do denaturacije 25 bp DNA dolazi i na nižim temperaturama od 69,1 oC, pri kojoj se razmotava dvostruka uzvojnice te nukleinske kiseline.

Rezultati eksperimenta ne djeluju impresivno. Brzina denaturacije iznosi tek nekoliko postotaka na sat, pa se čini da ne može bitno utjecati na bezenzimsku replikaciju, a još manje na postanak života. No utjecaj ultraljubičastog zračenja ukazuje na nove putove prvotne replikacije. Za doba dana – kada Sunce, razumije se, obasjava Zemlju svjetlošću i ultraljubičastim zračenjem – DNA se raspliće i potom umnaža, no u noći, kada mine Sunčev sjaj, lanci molekule DNA traže svoje parove i opet grade dvostruke uzvojnice. Nukleinske baze koje su se povezale (dimerizirale) danju, opet se, zahvaljujući kemijskim reakcijama, razvezuju noću. Tako stvari vidi teorija UVTAR (ultraviolet and temperature assisted replication).

No što je bilo dalje? Prema mišljenju meksičkog znanstvenika evolucija prvih živih struktura (nazovimo ih tako) išla je prema sve boljem iskorištavanju Sunčeva zračenja dok na kraju nije došla i do onog vidljivog – iz čega su iznikli prvi fotosintetski organizmi, modrozelene alge. Meni se to čini logičnim: ta modrozelene alge nisu mogle postati ni iz čega. Do njih je vodio put preko antenskih molekula.

Za cijeli tekst pogledati IZVOR:BUG.HR

---