Arkisto

• syyskuu 2020
• elokuu 2020
• kesäkuu 2020
• toukokuu 2020
• huhtikuu 2020
• maaliskuu 2020
• helmikuu 2020
• tammikuu 2020
• joulukuu 2019
• marraskuu 2019
• lokakuu 2019
• syyskuu 2019
• elokuu 2019
• kesäkuu 2019
• toukokuu 2019
• huhtikuu 2019
• maaliskuu 2019
• helmikuu 2019
• tammikuu 2019
• joulukuu 2018
• marraskuu 2018
• lokakuu 2018
• syyskuu 2018
• elokuu 2018
• heinäkuu 2018
• kesäkuu 2018
• toukokuu 2018
• huhtikuu 2018
• helmikuu 2018
• tammikuu 2018
• marraskuu 2017
• lokakuu 2017
• syyskuu 2017
• elokuu 2017
• heinäkuu 2017
• kesäkuu 2017
• toukokuu 2017
• huhtikuu 2017
• maaliskuu 2017
• helmikuu 2017
• tammikuu 2017
• joulukuu 2016
• marraskuu 2016
• lokakuu 2016
• syyskuu 2016
• elokuu 2016
• heinäkuu 2016
• kesäkuu 2016
• toukokuu 2016
• huhtikuu 2016
• maaliskuu 2016
• helmikuu 2016
• tammikuu 2016
• joulukuu 2015
• marraskuu 2015
• lokakuu 2015
• syyskuu 2015
• elokuu 2015
• kesäkuu 2015
• toukokuu 2015
• huhtikuu 2015
• maaliskuu 2015
• helmikuu 2015
• tammikuu 2015
• joulukuu 2014
• marraskuu 2014
• lokakuu 2014
• syyskuu 2014
• elokuu 2014
• kesäkuu 2014
• toukokuu 2014
• huhtikuu 2014
• maaliskuu 2014
• helmikuu 2014
• tammikuu 2014
• joulukuu 2013
• marraskuu 2013
• lokakuu 2013
• syyskuu 2013

---

Mennyttä ja tulevaa

28.12.2017 klo 23.13, kirjoittaja Kirsi Lehto
Kategoriat: Astrobiologia

Näin vuoden viimeisinä päivinä on tapana muistella menneitä; tällä palstalla tietenkin sopii parhaiten kuluneen vuoden aikana tapahtuneiden luonnontieteellisten tapahtumien muistelu. Näitä löytyy listattuna erilaisten lehtien ja tietotoimistojen sivuilla. Omasta mielestäni niistä kiintoisimpia ovat nämä:

1) 17. elokuuta monet maailman teleskoopit havaitsivat kahden neutronitähden törmäystä, joka oli tapahtunut noin 130 miljoonaa vuotta aiemmin NGC 4993 galaksissa, vesikäärmeen tähdistössä. Törmäyksen aiheuttama räjähdys oli 1000 kertaa tavanomaista novaa voimakkaampi, ja sitä kutsutaan kilonovaksi. Tapahtumasta syntyneet gravitaatioaallot havaittiin Caltechin LIGO-laboratoriossa. Törmäystä kuvaavia hienoja animaatioita löytyy osoitteesta http://www.bbc.com/news/science-environment-41640256.

2) 15. Syyskuuta Cassini luotaimen löytöretki Saturnuksen ympäristöön päättyi sen pudottamiseen tuon jättilaisplaneetan sisälle. 13 vuotta kestäneen matkansa aikana Cassini ehti tehdä valtavan paljon tutkimusta kaikkien Saturnuksen 62 kuun olosuhteista ja ominaisuuksista, näistä tärkeimmät olivat tietenkin Titan ja Enceladus. Paljon uutta tietoa on myös saatu Saturnuksen renkaista, sekä koko tuon jättiläisplaneetan ilmakehästä ja koostumuksesta. Upeita videoita matkalla kerätystä datasta löytyy sivulta http://www.bbc.com/news/science-environment-41207827

3) Helmikuussa NASAn Spitzer teleskooppi löysi Trappist-1 tähden ympäriltä seitsemän planeetan planeettakunnan, joista peräti kolme sijaitsee elämän vyöhykkeellä – siis sellaisella etäisyydellä emotähdestä missä vesi saattaa pysyä nestemäisenä, sopivan ilmanpaineen vallitessa. Elämän kannalta olosuhteet noilla planeetoilla eivät kuitenkaan olisi ihan helpot, sillä Trappist-1 tähti on himmeä punainen kääpiö, jonka tapoihin kuuluvat voimakkaat  UV-purkaukset. Tämä  planeettakunta sijaitsee vain 40 valovuoden etäisyydellä omastamme. Lisätietoja löytyy sivulta http://www.bbc.com/news/science-environment-39034050

4) Lokakuussa havaijlainen Pan-Starrs teleskooppi havaitsi oudon muotoisen kappaleen lentävän hyvin elliptisellä radalla Auringon ohi; rataparametrit ja kappaleen suuri nopeus osoittivat sen olevan peräisin aurinkokunnan ulkopuolelta. Tämä on ensimmäinen syvän avaruuden kappale joka havaitaan aurinkokunnassa. Kappaleen toinen outo ominaisuus on sen hyvin pitkulainen muoto, sen pituus on ainakin 8, tai ehkä jopa 10 kertaa suurempi kuin sen läpimitta. Kappale myös pyörii nopeasti vaakatasossa. Sille annettu havaijilainen nimi Oumuamua tarkoittaa ”kaukaa tuleva ensimmäinen viestintuoja”; useita tähtitieteilijät ovat jopa spekuloineet että tällainen oudon mallinen kappale voisi olla vieraan älyn kehittämä alus.

5) Yhdysvaltojen uuden presidentin ihmeelliset hallinnolliset edesottamukset ja julkisuustemput ovat tietenkin pysyneet uutisotsikoissa pitkin vuotta, ja monet niistä ovat olleet kiintoisia (pöyristyttäviä tai huvittavia) vaikka eivät olekaan aiheuttaneet paljoa muuta kuin paheksuntaa. Yhden tulevaisuuden kannalta merkittävän päätöksen hän kuitenkin teki, 1. kesäkuuta, päätöksella jonka mukaan Yhdysvallat vetäytyy pois Pariisin ilmastosopimuksesta. Päätöksen perusteena oli ilmeisesti täysi välinpitämättömyys siitä mitä tuleman pitää http://www.bbc.com/news/world-us-canada-40127326. No, onneksi monet osavaltiot kuitenkin itsenäisesti pysyvät mukana näissä ilmastotalkoissa.

6) Monet tapahtumat – jättiläishelteet, tulvat ja kuivuus – eri puolilla planeettaa todistivat  ilmaston lämpenemistä. Heinäkuussa n. 6000 km ² jäävuori lohkesi irti Etelämantereen Larsen C jäähyllystä http://www.bbc.com/news/science-environment-40321674. Ilmaston muutos muuttaa olosuhteita planeetalla merkittävästi, mutta se ilmeisesti tulee alentamaan myös ravintokasvien ravintopitoisuutta https://www.sciencenews.org/article/nutrition-climate-change-top-science-stories-2017-yir

7) Kolme edellä mainittua tapahtumaa ovat muistutuksia meidän oman sivisaatiomme olemassa olon uhkatekijöistä. Sellaisia ovat myös supertulivuoren Campi Flegrein mahdollinen aktivoituminen (http://www.independent.co.uk/travel/news-and-advice/campi-flegrei-supervolvano-eruption-vesuvius-naples-pozzuoli-christopher-kilburn-a7737886.html). Suurinta uhkaa aiheuttanee kutitenkin erään totalitaarisen kaukoidän valtion harrastamat ydinase- ja ohjuskokeet – joista seuraava näyttää olevan taas valmisteilla https://www.express.co.uk/news/world/897512/North-Korea-news-Donald-Trump-World-War-3-Kim-Jong-un-missile-US.

8) Ihmiskunnan tulevaisuuteen saattavat hyvinkin vaikuttaa myös kuluneena vuonna tehty läpimurto molekyylibiologian alalla, missä ihmisen alkion genomia muokattiin CRISPR/Cas9 menetelmän avulla https://www.sciencenews.org/article/crispr-gene-editing-top-science-stories-2017-yir. Myös ensimmäiset geeniterapiamuodot on nyt hyväksytty vaikeiden verisyöpien hoitoon yhdysvalloissa https://www.sciencenews.org/article/car-t-cell-gene-therapy-top-science-stories-2017-yir

9) Samoin, hyvinkin merkittäviä voivat olla nyt kehitteillä olevat keinoäly-sovellukset, kvantti-tietokoneet, tai kuluneena vuonna kiertoradalle viety kiinalainen kvantti-satelliitti, joka tulevaisuudessa mahdollistaa kvantti-kommunikaatioon perustuvan internetin kehittämisen https://www.sciencenews.org/article/global-quantum-communication-top-science-stories-2017-yir

10) Uudet fossiililöydokset ovat muuttamassa käsityksiämme ihmisen suvun polveutumishistoriasta. Vanhimpien hominoidien, eli Graecopithecus nimisen sukulaisemme on havaittu eläneen jo n. 7 miljoonaa vuotta sitten, ja yllättäen, niiden asuinseudut eivät olleetkaan Afrikassa vaan Balkanilla. Ihmisen oma laji näyttää olleen olemassa ainakin 300 000 vuoden ajan, ja nyt näyttää että varhaisimmat Homo sapiens yhteisöt kehittyivät eri puolilla Afrikkaa, eikä pelkästään Itä-Afrikkalisessa ”alkukodissa” http://www.bbc.com/news/science-environment-40194150

Maailma muuttuu, samoin se mitä siitä tiedämme. Toivottelenkin teille, hyvät lukijat, mielenkiintoista tulevaa uutisvuotta. Siitä huolimatta, toivottelen turvallisia aikoja meille kaikille; toivotaan että yllätykset tulevat olemaan positiivisia.

---

Yhteisöllisyyttä, itsellisyyttä, hyötyjä ja haittoja

17.12.2017 klo 23.58, kirjoittaja Kirsi Lehto
Kategoriat: Astrobiologia

Yhteisöllisyys ja itsellisyys näyttävät edustavan eliöiden olemassa olon kahta vastakkaista ominaisuutta, mutta siitä huolimatta ne molemmat ovat välttämättömiä ominaisuuksia meidän kaikkien elämässä. Ne ovat välttämättömiä minka tahansa lajin olemassaololle, ainakin jos nuo käsitteet ymmärretään laajasti ja yleisesti. Kunkin eliön pitää olla olemassa omana erillisenä yksilönään. Samalla, kukin eliö on riippuvainen oman lajinsa olemassa olosta ja kehityshistoriasta: kaikki eliöt hyödyntävät niitä lukemattoman monia positiivisia geneettisiä keksintöjä joita edeltävät sukupolvet ovat tuottaneet ko. lajin kehityksen aikana.

Me kaikki eliöt hyödymme suuresti myös ympäröivistä ekosysteemeistä, ja olemme riippuvaisia moninaisista yhteistyö-, avunanto- tai hyötykäyttövuorovaikutuksista sekä oman lajin sisällä, että lajien välillä. Me ihmisetkin olemme täysin riippuvaisia esimerkiksi perustuottajaeliöiden tuottamasta ravinnosta ja hapesta, ravintoketjuista, hajottajaeliöistä, ja tuhansista mikrobilajeista jotka elävät meidän ympäristössämme ja sisällämme. Nämä pitävät yllä meille suotuisaa kemiallista ympäristöä sekä tuottamalla että hajottamalla erilaisia orgaanisia yhdisteitä.

Eliöiden ja eliökunnan positiiviset vuorovaikutukset kuitenkin kääntyvät samantien myös vastakkaisiksi ja tuhoisiksi, näkökulmasta riippuen. Ruuantuotanto ja ravintoketjut kääntyvät peto-saalissuhteiksi, mikrobit voivat olla toisille eliöille patogeeneja tai loisia, ja kaikkien lajien kehistyshistoriat perustuvat yksilöiden  ja lajien keskinäiselle kilpailulle ja  olemassa olon taistelulle. Näin lienee ollut asian laita jo aivan elämän alusta lähtien, ja myös välttämätön edellytys sille että varhainen elämä kehittyi, muuntui, kasvoi, ja synnytti eliökunnan joka on loppumattoman monimuotoinen, dynaaminen ja sopeutuva.

Parisssa edellisessä blogissani keskustelin elämän alun varhaisimmista kehitysvaiheista, sitä miten geokemia alunperin tuotti elämän rakennuspalikoita, eli nukleotideja ja aminohappoja. Nukleotidit ketjuuntuivat polymeereiksi eli RNA-juosteiksi, jotka laskostuivat ja pariutuivat keskenään, satunnaisesti. Jotkut ketjut katalysoivat toistensa katkaisu- ja liittymisreaktioita, jotkut oppivat myös kopioimaan toisiaan,  ja alkoivat lopulta pitää yllä jonkinasteista vakaata RNA-juosteiden populaatiota. Nämä edelleen omaksuivat uusia ominaisuuksia, ja hyvinkin monien erilaisten aktiivisten juosteiden yhteenliittymän kautta syntyi suotuisa yhteistyöverkosto joka loulta pystyi ketjuttamaan aminohappoja peptideiksi. Sitten luonnonvalinta vielä hioi ja optimoi tämän peptidisynteesin hienosäätöä, niin että siitä kehittyi tarkka, RNA-sekvenssin ohjaama proteiinisynteesi.

Näiden toimintojen synty RNA-maailmassa tarvitsi varmasti valtavan suuren määrän monimuotoisia juosteita, kokonaisen mittavan molekyyliyhteisön, joka sattumanvaraisesti ja luonnonvalinnan ohjaamana pystyi tuottamaan juuri oikeanlaiset juosteet. Toisaalta, sen jälkeen kun uudet proteiinikatalyytit alkoivat hoitaa aiempia RNA-katalyyttien toimintoja, koko vanha toimintamalli ja sen molekyylikoneistot katosivat tarpeettomina.

Tässä kohtaa varhainen molekyylievoluutio oli jo jotakuinkin valmista elämää.  Mutta yksi ominaisuus vielä puuttui, ehkä. Tutkijat eivät vielä tiedä, tai eivät ainakaan ole yksimielisiä siitä oliko elämä tuossa vaiheessa jo solullista, eli kalvorakkuloiden sisään rajautunutta. Toisen näkemyksen mukaan itselliset solut saattoivat syntyä ja kehittyä vasta myöhemmin, tuon orastavan proteiinisynteesin avulla.

Solullisuutta pidetään elämän perusominaisuutena, ja solua, eli solukalvon sisälle rajautunutta geneettistä ja metabolista itsellistä olemassaoloa pidetään elämän perusyksikkönä. Monet tutkijat ovat myös sitä mieltä että jo elämän varhaisimman  kehityksen, eli RNA-ketjujen kasvamisen toimivaksi RNA-maailmaksi olisi pitänyt tapahtua jonkinlaisten membraanivaipan eli vesikkeleiden sisällä.  Toisten mielestä taas tuo varhainen molekyylikehitys olisi tapahtunut yhdessä rajattomassa molekyylipoolissa, jossakin yhteisöllisessä olotilassa tai alkuliemessä, missä myös kaikki rakennusaineet olivat suoraan saatavana. Tässä mineraalisessa hautomossa  erilaiset juosteet saattoivat vapaasti reagoida ja vuorovaikuttaa keskenään. Molekyylikeitto tuotti kaikenlaista, sekä hyviä että toimivia, mutta välttämättä, enimmäkseen, myös huonoja ja toimimattomia sekvenssejä.

Itse olisin ehdottomasti tämän jälkimmäisen näkemyksen kannalla. Mielestäni solukalvon olemassaolo varhaisen molekyylievoluution aikana tuntuu hyvin ”huonolle ratkaisulle” ensinnäkin siksi että siitä ei olisi ollut mitään hyötyä perinnöllisyyden kannalta. Luonnonvalinnan kohteena toimivien perinnöllisten solulinjojen edellytyksenä on se että solu pystyy jakaantumaan hallitusti ja jakamaan kahdentuneen genominsa tasan molempiin tytärsoluihin. Tähän tarvitaan proteiinipohjainen solunjakaantumiskoneisto. Varhaisen RNA-maailman aikana syntyneet satunnaiset kalvovesikkelit olisivat taas jakaantuneet sattumanvaraiseti, tai olisivat kokonaan hajonneet ja muodostuneet taas uudelleen, satunnaisesti, eikä tämä olisi mitenkään edistänyt sen sisällä kehittyneiden molekyylien evoluutiota.

Varhaisten RNA-molekyylien perinnöllisyyteen liittyy myös toinenkin ongelma, jonka takia pysyvät solulinjat olisivat olleet jopa todella haitallisia: sen aikainen epätarkka kopiointi tuotti paljon virheitä, eli se kadotti olemassa olevaa informaatiota satunnaiseen kohinaan. Kalvon sisälle sujetussa pienessä populaatiossa tämä virheellinen kopiointi olisi pian muuttanut koko replikaation toivottamaksi ”suttaamiseksi”: siitä ei olisi tullut yhtään mitään. Erityisen haitallisia olisivat olleet miniatyyriset, emo-sekvenssejään tehokkaammin lisääntyvät parasiitti-sekvenssit. Näiden myötä koko varhainen olemassaoloyritys olisi kaatunut niin sanottuun virhekatastrofiin.

Virhekatastrofilta selvitymiseen auttaa se että molekyyliyhteisö on riittävän laaja, niin että tuo virheellisen kopioinnin haittavaikutus voi korvaantua myös sen tuottamalla toisella vaikutuksella, eli harvakseltaan syntyvillä positiivisilla mutanteilla ja yhdistelmillä joiden ominaisuudet ovat emosekvenssejäkin paremmat. Näidenkin suurena uhkana olivat parasiittisekvenssit, jotka eivät tuottaneet mitään hyötyä yhteisölleen, vaan kuluttivat sen resurssit turhiin tuotteisiin. Ne olivat oman aikansa viruksia.

Nuo varhaisen maailman parasiitit ja virukset olivat tuhoisia, mutta jatkoa ajatellen ne saattoivat olla myös erinomaisen hyödyllisiä. Nimittäin nuo olemassaoloa uhkaavat tuholaiset saattoivat olla se valintatekijä, joka pakotti itselliset replikaattorijuosteet vetäytymään erilleen johonkin erilliseen tilaan; se tarkoittaisi membraanin sulkemaan tilaan, jossa se saattoi kopoida vain omaa (tai lähisukuisia) juosteita. Tosin, varhaisimmassa vaiheessa tuo replikaattori ei vielä (ainakaan heti) voinut rakentaa kokonaista solu- ja proteiinisynteesikoneistoa ympärilleen, vaan se monimutkainen ja moniosainen toiminto olisi edelleen säilynyt ”yhteisöllisenä jätti-hankkeena”.  Pysyvät solulinjat, välttämättömät solunjakaantumistoiminnot ja tarkemmat kalvotoiminnot olisivat voineet kehittyä sitten myöhemmin, kun olosuhteet muuttuivat ja varhaiset eliöt joutuivat meriveteen. Tässä kohtaa niiden piti nopeasti oppia hallinnoimaan ja säätämään oman sisäisen ympäristönsä olosuhteita.

Tuollainen replikaattoreiden aktiivinen sulkeutuminen kalvopussien sisälle on helppo kuvitella varhaisen eliökunnan keksinnöksi, sillä hyvin monet RNA-virukset käyttävät sitä yhä. Replikaatioproteiineidensa avulla virukset ”osaavat” kaareuttaa isäntäsolun sisällä olevia kalvoja, ja siten aktiivisesti synnyttää kalvorakkuloita joiden sisälle ne sulkeutuvat replikaation ajaksi. Rakkuloiden sisällä ne ovat suojassa isäntäsolun vihamielisiltä puolustusreaktioilta, ja voivat ”rauhassa” monistaa vain juuri kyseistä virus-RNA:ta. Siis viruksetkin, jotka ovat vain pelkkiä RNA-polymeereja, ovat oppineet olemaan ”itsellisiä”.

Kirjoitin tästä aiheesta aikoinaan hypoteesijulkaisun (Laiterä, T. and Lehto, K. 2009. Protein-mediated Selective Enclosure of Early Replicators Inside of Membranous Vesicles: First Step Towards Cell Membranes. Orig Life Evol Biosph. 39:545–558). Tuo juttu ei oikein saanut tuulta alleen. Nyt äskettäin Matsumura ja kumppanit osoittivat kokeellisesti että juuri tuollaisen valikoivan väliaikaisen eristäytymisen avulla replikoiva RNA-populaatio pystyy välttämään virhekatastrofin ja toimintansa romahtamisen (Matsumura, Shigeyoshi, et al. ”Transient compartmentalization of RNA replicators prevents extinction due to parasites.” Science 354.6317 (2016): 1293-1296). Kiva juttu.

---

Solujen muistot

1.12.2017 klo 01.59, kirjoittaja Kirsi Lehto
Kategoriat: Astrobiologia

Aikoinaan nuorella Maa-planeetalla, ensimmäiset elämän muodot syntyivät sellaisessa ympäristössä joka oli kyllästynyt pienillä orgaanisilla yhdisteillä; erityisesti vetysyanidi ja sen erilaiset johdannaiset olivat hyviä lähtöaineita.  Lisäksi tarvittiin rikkivetyä ajamaan molekyylien pelkistymistä edelleen, sekä jonkinlaisia pelkistyneitä ja liukoisia fosforiyhdisteitä. Pieniin molekyyleihin oli latautunut hyvin paljon elektroneja, eli pelkistysenergiaa. Ympäristö ruokki vilkasta kemiaa tarjoamalla koko ajan lisää lähtöaineita, ja se tarjosi myös koko ajan lisää energiaa reaktioiden käyttövoimaksi. Energiaa tuli sekä molekyylien rakenteista että ympäristöstä, esimerkiksi UV säteilyn tai kuumuuden muodossa. Meteoriittien tai asteroidien iskeytyminen maahan, tai kuumat tulivuorenpurkaukset tai salamointi saattoivat toimia tehokkaina energialähteinä, samoin näiden yhdistelmä eli vulkaaninen salamointi, jota syntyy kun tulivuorten kaasu-ja tuhkapilvien suuret staattiset sähkövaraukset purkautuvat salamointina.

Kun sopivia lähtöaineita oli tarjolla runsaasti, hyvin konsentroituneena, tai jopa ajoittain kuivissa olosuhteissa, ne reagoivat keskenään ja synnyttivät yhä isompia ja monimutkaisempia tuotteita. Monimutkaisten kemiallisten reaktioiden sekamelska synnytti suuren määrän pienehköjä molekyylejä, mutta  olosuhteet suosivat juuri tietyn tyyppisiä reaktioreittejä ja tiettyjen molekyylien syntyä ja rikastumista. Esimerkiksi sellaiset molekyylit  rikastuivat jotka liukenivat ja kulkeutuivat virtaavan nesteen mukana lammikoihin, missä ne konsentroituivat suuriin pitoisuuksiin nesteen haihtuessa. Myös sellaiset molekyylit rikastuivat jotka kestivät UV-säteilyä, tai kuumuutta.

Näiden varhaisten vaiheiden lopputuleman perusteella tiedämme että ympäristöön rikastui runsaasti juuri niitä aineita joista elämä sitten rakentui, eli nukleotideja, ja aminohappoja. Tarpeeksi rikastuessaan, ehkäpä olosuhteissa missä vesi oli kokonaan haihtunut pois ympäristöstä, nukleotidit linkittyivät toisiinsa säännolliseksi ketjuiksi. Nämä taas liittyivät yhteen, katkeilivat, liittyivät uudelleen, ja kasvoivat pidemmiksi. Satunnainen yhdistely kasvatti ketjujen pituutta ja monimutkaisuutta. Ne oppivat myös kopioimaan itseään tai toisiaan. Kopiointi tuotti tosin vielä runsaasti virheitä, ja näiden myötä se sekä tuotti nopeasti uutta geneettistä informaatiota, ja myös hävitti olemassa olevaa toimivaa informaatiota.

Nukleotidiketjut oppivat liittämään yhteen aminohappoja, joista siten syntyi pieniä peptidejä. Aminohappojen ketjutusta ohjaava geneettinen  koodi kehittyi vähitellen tarkasti optimoiduksi kolmikkokoodi-kieleksi, jossa kullekin aminohapolle on käytössä keskimäärin kolme erilaista  koodia. Samantapaiset kolmikot koodaavat joko samaa, tai samankaltaisia aminohappoja. Päällekkäisyyden ansiosta koodi on hyvin kestävä sekvenssivirheitä vastaan: sekvenssi voi vaihdella paljonkin ilman että sillä on vaikutusta tuotettuun proteiinituotteeseen.

Proteiinisynteesikoneisto on suuri ja moniosainen molekyylien yhteistyöverkosto, jonka toimivuutta ja kehitystä ei voi jäljittää suoraan alkeellisempiin kehtiysvaiheisiin, sillä proteiinisynteesi ei voi toimia ennenkuin kaikki sen perusosat ovat olemassa. Onkin ollut vaikea ymmärtää miten kaikki sen osat syntyivät ja kehittyivät yhteensopiviksi, niin että ne saattoivat käynnistää saumattoman yhteistyön. Ne eivät suinkaan voineet ilmestyä suoraan ”tyhjästä”, vaan niiden piti kaikkien kehittyä erikseen, vähitellen. Niiden kaikkien piti ensin tuottaa jotakin toiminnallista hyötyä, ja vakiintua, ja vasta vähitellen nämä hyödylliset osatoiminnat yhdistyivät synergisteksi kokonaisuudeksi. Geneettisesti ohjattu proteiinisynteesi ei siis voinut olla mikään kehityksen tavoite, vaan se syntyi suotuisana yhdistelmänä monista erikseen kehittyneistä toiminnoista.

Proteiinisynteesin käynnistyminen kuitenkin tuotti valtavan suurta toiminnallista hyötyä RNA molekyyleille: se paransi elämän toimintaa ja selviytymisen mahdollisuuksia niin merkittävästi että jotkut tutkijat kutsuvat tätä vaihetta ”Läpimurtoeliksi”, nimeltä Riborgis eigensis. Tämä synteesikoneisto oli niin oleellinen kaikelle myöhemmälle kehitykselle että se vakiintui solujen peruskoneistoksi, ja sen keskeiset osat ovat alkuperäisen kaltaisia yhä vieläkin kaikissa elävissä soluissa. Ne ovat molekyylifossiileita jotka kertovat siitä miten elämän perusteet aikoinaan rakentuivat.

Proteiinientsyymit mahdollistivat monien uusien biokemiallisten reaktioiden ja synteesireittien keksimisen ja toteuttamisen hallitusti ja tehokkaasti. Näiden myötä elämä alkoi tulla omavaraiseksi, sen sijaan että se oli aiemmin saanut kaikki tarvitsemansa raaka-aineet suoraan ymäristöstään. Proteiinientsyymit myös mahdollistivat RNA-genomeiden kopioimisen DNA-muotoon, joka taas edusti paljon kestävämpää informaation tallennusmuotoa kuin RNA-ketjut. Kestävyys ja omavaraisuus tuli erityisen tarpeelliseksi siinä vaiheessa kun varhaisen elämän ympäristöt olivat muuttumassa toisenlaisiksi, ja nuori elämä oli joutumassa aivan uusien haasteiden eteen.

On ilmeistä että elämän varhaisin kehitys oli tapahtunut ympäristössä joka tuotti elävän solukoneiston omana kemiallisena tuotteenaan: ympäristö tarjosi rakennuspalikat joista elämän ensimmäiset ketjumaiset molekyylit rakentuivat, ja tarjosi niitä koko ajan lisää, jatkuvasti, niin että ketjut saattoivat aikojen kuluessa kopioitua, lisääntyä, ja kehittää toiminnallisia rakenteita.

Ympäristö tarjosi hienojakoisia mineraalikerroksia joiden alle valmiit molekyylit saattoivat kerrostua suojaan tuhoisalta UV-valolta, sekä mineraalisia katalyyttejä kuten Zn²⁺, Mn²⁺  ja Bo²⁺ ioneita reaktioiden ylläpitämiseen. Hienojakoiset mineraalipinnat myös auttoivat molekyylien konsentroimisessa ja aktivoinnissa. Erityisesti, RNA-maailmassa kehittyvä proteiinisynteesikoneisto oli riippuvainen siitä että ympäristössä vallitsi korkea K⁺ ionien pitoisuus, verrattuna vallitsevaan Na⁺ ionien pitoisuuteen. Tuo solujen sisälle tallentunut muisto, eli sytoplasman korkea pelkistysaste, sen K⁺/Na⁺ suhde ja Zn²⁺ ja Mn²⁺ ionien käyttö ko-faktoreina joidenkin entsyymien katalyyttisissä kohdissa kertoo siitä että elämä on saanut alkunsa kuivalla maalla, jossakin tulivuoritoiminnan ylläpitämällä vulkaanisten kaasujen kentällä.

Nämä elämän molekyylikoneiston toimintaedellytykset ovat olleet niin ehdottomia että ne ovat vakiintuneet elämän perusympäristöksi, ja vallitsevat yhä edelleen kaikkien elävien solujen sisällä. Siis, elämä kantaa yhä edelleen solujensa koostumuksessa muistoa siitä, millaisissa olosuhteissa se alunperin kehittyi.