Om livets begyndelse – og den 'primale eukaryogenese'
Professor emeritus Richard Egel (Biologisk Institut, KU)
Livet, som vi kender det i dag, er jordens svar på termodynamikken, de lokale omstændigheder taget i betragtning. Der er dog langt fra enighed i videnskabelige kredse, hvordan jordens liv engang er opstået for 3–4 milliarder år siden. Alligevel påhviler det videnskaben, ikke mindst også den moderne molekylærbiologi, at reflektere over emnet for at komme med rimelige bud på overgangsfaser mellem geokemiske reaktionsforhold og den antagelige fælles stamform af alle de nulevende organismer. Visse antagelser om evolutionens spæde start kunne godt trænge til en revision. Under foredraget vil jeg drøfte nogle overvejelser om brobygning mellem livsprocesserne og den fysiske verden i øvrigt. Som jeg ser det, må den mest centrale problemstilling dreje sig om diverse organiske makromolekylers opståen og tiltagende selvorganisering indbyrdes. Hidtid går der dog en dyp kløft imellem geokemiske tiltag til fremstilling af mulige organiske byggesten under præbiotiske forhold på den ene side og molekylærbiologiske ekstrapolationer til replikationens og proteinsyntesens oprindelse på den anden. Det er yderligere et åbent spørgsmål, hvordan mikrostrukturelle for-hold har gjort sig gældende før egentlige cellelignende enheder er blevet levedygtige og med succes har kunnet forplante sig. Mit bedste bud på livets opståen og tidlige evolution forløber gennem adskillige stadier. Den nødvendige energi kommer fra sollysets ultraviolette andel, som omsættes til organisk syntese vha. foto-aktive FeS/ZnS mineraler. Den lokalt koncentrerede syntese af organiske byggesten fremmer alskens klyngedannelser, så som kovalent forbundne oligomerer, løst sammensatte komplekser og kolloide konglomerater med hydrofobe vekselvirkninger i vandig suspension. Især peptider og RNA skiller sig ud ved at indgå en indbyrdes alliance, med autokatalytisk accelererende vækst til følge. Begge slags kædemolekyler begynder langsomt, kort og med tilfældig rækkefølge af byggesten. Jo længere disse kæder bliver, og jo mere de indgår i kompleksdannelse med hinanden, desto mere bliver udvælgelsen af de næstkommende byggesten påvirket af, hvad der allerede er til stede. Især kan de hydrofobe peptidsekvenser indgå i dannelse af miceller og membraner, mens hydrofile sløjfer godt kan udvise katalytiske egenskaber. Den nævnte alliance mellem peptider og RNA har yderst dybe rødder, idet derivater af ribose-fosfat indgår i aktiveringen af både peptid- og RNA-syntese. Herfra er der foregået en omfattende optimering af både indkodning og afkodning af mRNA, samt en tilsvarende perfektionering af RNA replikation og den ribosomale proteinsyntese (DNA kom til senerehen). De mange komponenter kunne bedst optimeres i forhold til hinanden i store interaktive systemer, ikke i små vesikelagtige celler. Præcellulære proto-organismer har formentligt mere lignet syncytier med mange proto-kerner og andre indre vesikler, end bakterielignende mikroceller, og det komplekse grundkoncept af eukaryote celler kan i direkt linie være afledt deraf.