"Disa pyetje rreth origjinës së jetës janë përgjigjur, por ende mbetet shumë për t'u studiuar", thanë Stanley Miller dhe Harold Urey në vitin 1959 pasi raportuan sintezën laboratorike të aminoacideve në kushtet primitive të tokës. Shumë përparime në linjë, por shkencëtarët kanë kohë që po përballen me një pyetje themelore - cili material gjenetik u formua i pari në tokën primitive. ADN or ARN, apo pak nga të dyja? Tani ka prova që sugjerojnë këtë ADN ARN të dyja mund të kenë bashkëjetuar në supën primordiale nga ku format e jetës mund të kenë evoluar me materialet gjenetike përkatëse.
Dogma qendrore e biologjisë molekulare thotë se ADN bën ARN bën proteinat. proteinat janë përgjegjës për shumicën, nëse jo të gjitha reagimet që ndodhin në një organizëm. I gjithë funksionaliteti i një organizmi varet kryesisht nga prania dhe ndërveprimi i tyre proteinë molekulat. Sipas dogmës qendrore, proteinat prodhohen nga informacioni i përmbajtur në ADN e cila shndërrohet në funksionale proteinë nëpërmjet një mesazheri të quajtur ARN. Megjithatë, është e mundur që proteinat vetë mund të mbijetojnë në mënyrë të pavarur pa asnjë ADN or ARN, siç është rasti me prionët (të palosur gabim proteinë molekulat që nuk përmbajnë ADN or ARN), por mund të mbijetojnë vetë.
Kështu, mund të ketë tre skenarë për origjinën e jetës.
A) Nëse proteinat ose blloqet e tij ndërtuese ishin në gjendje të formoheshin në mënyrë abiotike gjatë atmosferës që ekzistonte miliarda vjet më parë në supën e lashtë, proteinat mund të cilësohet si bazë e origjinën e jetës. Dëshmia eksperimentale në favor të saj vjen nga eksperimenti i famshëm i Stanley Miller1, 2, i cili tregoi se kur një përzierje e metanit, amoniakut, ujit dhe hidrogjenit përzihen së bashku dhe qarkullojnë pas një shkarkimi elektrik, formohet një përzierje aminoacidesh. Kjo u vërtetua përsëri shtatë vjet më vonë3 në 1959 nga Stanley Miller dhe Harold Urey duke deklaruar se prania e atmosferës reduktuese në tokën primordiale shkaktoi sintezën e organik komponimet në prani të gazeve të lartpërmendura plus sasi më të vogla të monoksidit të karbonit dhe dioksidit të karbonit. Rëndësia e eksperimenteve Miller-Urey u vu në pikëpyetje nga vëllazëria shkencore për disa vite, të cilët menduan se përzierja e gazit e përdorur në kërkimin e tyre ishte shumë pakësuese në lidhje me kushtet që ekzistonin në Tokën primordiale. Një numër teorish treguan drejt një atmosfere neutrale që përmban një tepricë të CO2 me N2 dhe avujt e ujit4. Megjithatë, një atmosferë neutrale është identifikuar gjithashtu si një mjedis i besueshëm për sintezën e aminoacideve5Me Përveç kësaj, për proteinat për të vepruar si origjina e jetës, ata duhet të vetë-përsëriten duke çuar në një kombinim të ndryshëm proteinat për t'iu përgjigjur reaksioneve të ndryshme që ndodhin në një organizëm.
B) Nëse supa primordiale ofronte kushte për blloqe ndërtimi të ADN dhe / ose ARN për t'u formuar, atëherë secila prej këtyre mund të ketë qenë materiali gjenetik. Hulumtimet e deritanishme kanë favorizuar ARN të jetë materiali gjenetik për origjinën e formave të jetës për shkak të aftësisë së tyre për t'u palosur në vetvete, duke ekzistuar si një fije e vetme dhe duke vepruar si një enzimë6, të aftë për të bërë më shumë ARN molekulat. Një numër i enzimave të ARN-së vetë-përsëritëse7 janë zbuluar gjatë viteve duke sugjeruar ARN të jetë materiali gjenetik fillestar. Kjo u forcua më tej nga hulumtimi i kryer nga grupi i John Sutherland që çoi në formimin e dy bazave të ARN-së në një mjedis të ngjashëm me supën primordiale duke përfshirë fosfatin në përzierje.8. Formimi i blloqeve të ndërtimit të ARN-së është treguar gjithashtu duke simuluar një atmosferë reduktuese (që përmban amoniak, monoksid karboni dhe ujë), të ngjashme me atë të përdorur në eksperimentin e Miller-Urey dhe më pas duke kaluar nëpër to shkarkime elektrike dhe lazer me fuqi të lartë.9. Nëse ARN duhet të besohet se është krijuesi, atëherë kur dhe si e bëri këtë ADN dhe proteinat vijnë në ekzistencë? Bëri ADN zhvillohet si material gjenetik më vonë për shkak të natyrës së paqëndrueshme të ARN-së dhe proteinat pasuan shembullin. Përgjigjet për të gjitha këto pyetje mbeten ende pa përgjigje.
C) Skenari i tretë që ADN dhe ARN mund të bashkëjetojnë në supën primordiale që çoi në origjinën e jetës erdhi nga studimet e publikuara më 3.rd Qershor 2020 nga grupi i John Sutherland nga Laboratori MRC në Kembrixh, MB. Studiuesit simuluan kushtet që ekzistonin në një Tokë fillestare miliarda vjet më parë, me pellgje të cekëta në laborator. Ata së pari shpërndanë kimikatet që formohen ARN në ujë, pasuar nga tharja dhe ngrohja e tyre dhe më pas nënshtrimi i tyre ndaj rrezatimit UV që simulonte rrezet e diellit ekzistuese në kohën fillestare. Kjo jo vetëm që çoi në sintezën e dy blloqeve të ndërtimit të ARN por edhe të ADN, duke sugjeruar që të dy acidet nukleike bashkëekzistonin në kohën e origjinës së jetës10.
Bazuar në njohuritë bashkëkohore ekzistuese sot dhe duke nderuar dogmën qendrore të biologjisë molekulare, duket e besueshme që ADN-ja dhe ARN-ja bashkëekzistonin që çoi në origjinën e jetës dhe formimin e proteinave erdhi/ndodhi më vonë.
Megjithatë, autori dëshiron të spekulojë një skenar tjetër ku të tre makromolekulat e rëndësishme biologjike, dmth. ADN, ARN dhe proteina ekzistonin së bashku në supën primordiale. Kushtet e çrregullta që ekzistonin në supën primordiale që përfshin natyrën kimike të sipërfaqes së tokës, shpërthimet vullkanike dhe praninë e gazrave si amoniaku, metani, monoksidi i karbonit, dioksidi i karbonit së bashku me ujin mund të kenë qenë ideale për të gjitha makromolekulat që do të formoheshin. Një aluzion për këtë është dhënë nga hulumtimi i bërë nga Ferus et al., ku nukleobzat u formuan në të njëjtën atmosferë reduktuese9 përdorur në eksperimentin e Miller-Urey. Nëse do të besojmë në këtë hipotezë, atëherë gjatë rrjedhës së evolucionit, organizma të ndryshëm adoptuan një ose tjetrin material gjenetik, që favorizonte ekzistencën e tyre duke ecur përpara.
Megjithatë, ndërsa përpiqemi të kuptojmë origjinën e formave të jetës, kërkohen shumë kërkime të mëtejshme për t'iu përgjigjur pyetjeve themelore dhe përkatëse se si lindi dhe u përhap jeta. Kjo do të kërkonte një qasje "jashtë kutisë" pa u mbështetur në asnjë paragjykim të futur në të menduarit tonë nga dogmat aktuale të ndjekura në shkencë.
***
Referencat:
1. Miller S., 1953. Një prodhim i aminoacideve nën kushtet e mundshme primitive të tokës. Shkenca. 15 maj 1953: Vëll. 117, Issue 3046, f. 528-529 DOI: https://doi.org/10.1126/science.117.3046.528
2. Bada JL, Lazcano A. et al 2003. Supë prebiotike – Rishikimi i Eksperimentit të Millerit. Shkenca 02 maj 2003: Vëll. 300, Issue 5620, fq. 745-746 DOI: https://doi.org/10.1126/science.1085145
3. Miller SL dhe Urey HC, 1959. Sinteza e Përbërjes Organike në Tokën Primitive. Shkenca 31 korrik 1959: Vëll. 130, Numri 3370, fq 245-251. DOI: https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245
4. Kasting JF, Howard MT. 2006. Përbërja atmosferike dhe klima në Tokën e hershme. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361:1733–1741 (2006). Publikuar:07 Shtator 2006. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1902
5. Cleaves HJ, Chalmers JH, et al 2008. Një rivlerësim i sintezës organike prebiotike në atmosferat planetare neutrale. Orig Life Evol Biosph 38:105–115 (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/s11084-007-9120-3
6. Zaug, AJ, Cech TR. 1986. Sekuenca ndërhyrëse ARN e Tetrahymena është një enzimë. Shkenca 31 janar 1986: Vëll. 231, Issue 4737, fq 470-475 DOI: https://doi.org/10.1126/science.3941911
7. Wochner A, Attwater J, et al 2011. Transkriptimi i ribozimit i katalizuar i një ribozimi aktiv. Shkenca 08 Prill: Vol. 332, Numri 6026, faqe 209-212 (2011). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1200752
8. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Sinteza e ribonukleotideve pirimidine të aktivizuara në kushte prebiotike të besueshme. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
9. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Formimi i nukleobazave në një atmosferë reduktuese Miller-Urey. PNAS 25 Prill 2017 114 (17) 4306-4311; botuar për herë të parë më 10 prill 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
10. Xu, J., Chmela, V., Green, N. et al. 2020 Formimi selektiv prebiotik i pirimidines ARN dhe ADN nukleozidet e purinës. Nature 582, 60–66 (2020). Publikuar: 03 Qershor 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2330-9
***
