Heietusena võib mõelda, kuidas tekkis esimene rakk ja sealt edasi keerulisemad eluvormid. Kuigi ma pole sellele palju praktilist kasu leidnud peale julguse ka suurematele teadvust puudutavatele küsimustele vastuse otsimiseks.
Alguses olevad mõtted sain bioloogia teise kooliaasta lõpus (2008 kevad) seniõpetule toetudes (peamiselt molekulaarbioloogia ja arengubioloogia) umbes kuu jooksul ning need pole siiani eriti muutunud. Närvisüsteemi kohta käiva mõtlesin välja viimase kahe kuu jooksul ja enamasti olid need küsimused kohe hoopealt vastatavad tänu eeloleva emergentsuse teksti jaoks ideede kogumist.
Valkudest
Valgud on kuni tuhandetest aminohapetest koosnevad molekulid, mis toimivad sõltuvalt alatüübist kehas oleva liigutajana, toestajana, signaalide vahendajatena, lagundajana ja peaaegu kõige ehitajana (RNA võib ka nii mitmekülgseid tegevusi läbi viia).
Anorgaanilised sünteesijad
Kuigi tänapäeval toimivad bioloogiliste ühendite sünteesijatena valgud, siis enne esimese valgu teket pidi olema midagi, mis ehitaks esimese valgu, RNA või DNA molekuli. Savi, väävel ning erinevad raua ning nikliühendid on senistes katsetes sellega hakkama saanud.
Väävlit ja rauda/niklit (Fe, Ni)S sisaldavad pinnad suudavad mitmekülgseid orgaanilisi aineid sünteesida. Rauda ja väävlit sisaldavas keskkonnas tekkisid ketohapetest aminohapped.
Lisades (Fe, Ni)S sisaldavale vesikeskkonnale lisakatalüsaatoritena vingugaasi ja H2S moodustasid selles segus olevad aminohapped peptiidahelaid (valkudest lühemad aminohapete ahelad).
Savis olevatel kristallidel (montmorillonite) on leitud võimet RNA molekule sünteesida. Ühe päevaga tekkis nukleotiidide ka savikristallide kuni 50 nukleotiidist moodustunud ahelaid.
Ammoniaagi ja vesiniktsüaniidi olemasolu külmunud vees tekitas 25 aastaga aminohappeid ning RNA ja DNA ehituseks vajalikke molekule.
Rakkude eelne aeg
Tõenäoliselt ei tekkinud esimese bioloogilise struktuurina toimiv rakk kuid rakus olevad eluks vajalikud protsessid pidid mingil kujul eelnevalt eksisteerima.
Kui savil tekkinud ahelatest osad põhjustavad samuti sünteesivaid reaktsioone suureneb isegi juhuslike valgujärjestuste loomisel võimalus, et tekib uusi sünteesiva mõjuga valke, mis omakorda suurendaksid sünteesivate valkude tekkevõimalust.
Korrapärase geeniekspressiooni kujunemisel võis tekkida valk või nende kogumik, mida sai korraga läbida 2 erinevat piklikut molekuli. Mõlemad liiguksid samaaegselt ja geneetilise info molekul mõjutaks seda milline molekul pääseb järgmisena tekkiva valguahela külge.
Kuna tänapäevases looduses on RNA'st valke sünteesivates ribosoomides RNA tähtis keemiliselt vajalik osa ning ribosoomi valgud täiendava rolliga võis tõenäolisemalt esialgu kujuneda välja valke sünteesiv RNA molekul. RNA genoomsed viirused omavad valke, mis saavad kopeerida ühelt RNA ahelalt teise ahela, mille alaosad sobivad kokku mõlemal ahelal oleva järjestusega. RNA korrapärase paljundamise välja kujunemine peaks olema tõenäolisem ja lihtsam, kui RNA'lt valkude süntees, sest RNA puhul pidi välja kujunema stabiilne valik 4 erineva molekuli vahel, mida ahelasse lisad, kuid valkude täpsel sünteesil peab arvestama vähemalt 20 erinevat aminohappe vahel valimisega.
Korrapärasema geeniekspressiooni tekkel võisid tekkinud kasulikumad valgujärjestused areneda väiksema riskiga, et üksikmolekuli lagunemine kustutaks selliste mõju tervikule.
Esialgsed ainevahetusrajad võisid saada vees vabalt areneda ja mitmekülgsemaks muutuda. Fotosünteesi teke ja energiat andvate süsivesikute ning rasvade tootmine võis anda toormaterjali teiste vees toimuvate protsesside jaoks. Veekogud, milles oli kiiremini orgaanikat sünteesivaid ensüüme said ka rutem toota uusi selliseid valke ning samuti aitas see keemiliste protsesside jada tõenäolisemalt alal hoida.
Rakkude kujunemine
Rakkude tekkeks võis piisata, kui tekkinud membraanilipiidid (rasvalaadsed ained) juhtusid korraga ümbritsema raku alalhoiuks vajalikke valke ning nende pärilikkusaine molekuli/molekule, mis aitasid kindlas keskkonnas vajalikke protsesse alal hoida.
Rakkude tekkega tekkis konkurents vabalt veesse jäänud orgaaniliste molekulide kogumiseks ning aja jooksul võisid need tarbida ära "ürgsupis" vabalt hulpivad toitained. Suuremaks erinevuseks võis saada bioloogiliste protsesside kiirus, mis on rakus ainete kontsentreerituse tõttu suurem, kui vabalt meredes olnud orgaanika osakaal. Rakkude tekkega sai ka iga iseseisvalt paljunev rakuline olend saada erinevate geenide ja keskkondade läbiproovijaks ning mida vähem jäi neile kogumiseks vabalt ujuvaid toitained seda suuremaks sai vajadus omada pärilikku infot kõikide nende protsesside iseseisvaks alalhoiuks. Optimaalsema genoomi võisid algsed rakud saada pärilikkuaine otsesel rakku transportimisel või viiruse poolse sisse toomisega ning järgnenud juhusliku kuid harva esineva mutatsiooniga, mis osa genoomist kustutab.
Viirused võisid tekkida selles primitiivses bioloogiliste protsesside lahuses sarnaselt rakkudega, kuid nende puhul pidi ühe või paari ümbrisvalgu poolt ümbritsetud alasse jääma vajalikud geenid, mida osadel viirustel nagu näiteks retroviirustel võib olla 8.
Hulkraksuse tekkel on siiani ja tõenäoliselt algusest alates tähtsat rolli omanud geenide alguses olevad regulatoorsed alad, mis sõltuvalt neile kinnitunud molekulidest suurendavad või vähendavad vastava geeni ekspressiooni. DNA järjestus on mutatsioonide kõrvale jätmisel igas rakus sama järjestusega, kuid vastavalt rakutüübist on erinevad osad sellest avatud geeniekspressiooniks.
Juba viljastatud munarakkude puhul paistab erinevate RNA molekulide kogunemist raku erinevatesse osadesse ning pooldumisel saavad tekkivad rakud erinevaid RNA molekule. Alguses on erinevate RNA molekulide olemasolu erineva geneetilise info kandjaks, sest viljastumise järel hakkab munarakk kiiresti paljunema ilma, et DNA'd vahepeal geeniekspressiooniks kromosoomist lahti harutatakse. Rakumassi kasvamisel saaksid need erinevad geneetilised mõjutused hakata erinevaid geene rakumassi eri osades avaldama ning uued loote arengus osalema hakkavad geenid põhjustavad omakorda kohalikke arengu erinevusi. Pinnale jäänud rakud võisid moodustada kattekudesid nagu naha ja karvad ning sügavaimal sees olevad luustiku. Lihtsustatult võib selline spetsialiseerumine toimuda, kui kõik keha rakud toodaksid signaalmolekuli, mis vabaneb läbi naha väliskeskkonda, kus see ruttu lagundatakse ning hõredamalt signaalmolekuliga kokku puutunud alad võisid aktiveerida kattekoe tekkeks vajalikke geene, kuid keha sees tihedamalt kokku puutunud alad aktiveerisid tugevamalt luustiku moodustamiseks vajalikke geene. Loodet ümbritsevas vedelikus olevad ained või omadused saaksid ka põhimõtteliselt osaleda tulevaste naha alade asukoha määramises.
Osades kohtades paljunevad rakud rutem, teistes aeglasemalt ning kaasnenud erinevused proportsioonides omavad rolli jäsemete tekkes ja keha kujus. Väiksemad mutatsioonid läbi põlvkondade said mõjutada jäseme kasvus osalevate valkude säilivusaega ja töökiirust.
Närvisüsteemi alge
Kui rakud hakkasid erinevasid geene kasutama võisid tekkida piklikud rakud, mis kasvatasid jätkeid kaugematesse kohtadesse. Neurotransmitteritena võisid kujuneda välja ained, mis mõjutasid nende ioonkanaleid või kaltsiumi vabanemist varudest. Kaltsium omakorda aktiveerib transportvalke, mis vabastavad rakus olevaid aineid ja neuronite tekkel võis millalgi tekkida rakk, mis tootis ka ise aineid, mis vabanedes aktiveerisid selle või naaberraku ioonkanaleid või ainevahetust. Ioonkanalite ja kaltsiumi raku sisevarudest vabastamine on ka mehhanismiks, mille abil lihasrakud aktiveerivad ning mida neuronid nende aktiveerimiseks ära kasutavad.
Algelises eluvormis nagu ussikeses või meriroosi laadses olendis võisid tekkida toitu otsivat liikumist neuronid, mille ühendused ei jõua kaugele ning mis tajudes toidu lõhna (näiteks ioonkanali tüüpi retseptorid, mis glükoosi peale avaneks) hakkavad aktiivsemalt tööle ning aktiveerivad rohkem ka sellel küljel olevaid lähedasi lihasrakke. Sellisel juhul peaks olend kallutama ennast lõhna või maitse suunas. Vabaolekus otse ujuv uss pöörduks rohkem toitainete olemasolu tajuva külje suunas kuni mõlemad küljed hakkaksid võrdselt otsitut tajuma.
Halva tajul saavad inhibeerivad rakud (näiteks lihasrakke otse inhibeerivad GABA või glütsiiniga vabastavad sensorrakud) takistada selles suunas liikumist ja võimendada üldist lihaste aktiivsust (osad rakud ühendused hajusalt lihaseid inhibeerivate rakkudega, mille vaigistamine keha stimuleerib), et rutem eemalduda.
Katse-eksituse kaudu kujunes aja jooksul välja otsiv ja vältiv käitumine, mis ellujäämisel kasuks tuli.
Valgust otsival käitumisel võisid silma signaalid jõuda sama kehapoole lihaseid aktiveeriva motoorse alani ning silmadevahelisest horisontaaltasandist üles ja allapoole jäävad valgussignaalid jõudsid närvisüsteemis vastavalt nendes suundades liikumiseks vajalikke motoorsete rakkudeni.
