Magazin, iulie-decembrie 2016 (Anul 59, nr. 27-52)
2016-10-20 / nr. 42
SĂPTĂMÂNAL CULTURAL - ȘTIINȚIFIC INDEPENDENT ЯЁЯЧЁШв/ШЯв^^Ш ШКШЯЁШШШ Michelangelo *Singurul moment în care ar trebui să te uiți înapoi este ca să vezi cât de departe ai ajuns!» 1 _ JiiMi— _ 5 948427 000126 AUTOMATE La întrebarea cum a apărut viața pe Pământ există din partea cercetătorilor mai multe teorii. O parte au fost prezentate în revista noastră, azi ne oprim la cea mai nouă dintre ele, cea prezentată de Nick Lane în cartea The Vital Question (întrebarea vitală) apărută anul trecut Nick Lane lucrează în Departamentul de Genetică, Evoluție și Mediu al Universității London College, unde conduce un program de cercetare a originilor vieții. A publicat peste 70 de studii științifice și a scris patru cărți de biochimie evolutivă, bine primite de critică și traduse în 20 de limbi. The Vital Question a apărut în aprilie 2015, nu a fost tradusă în România, în schimb este una din cărțile care l-au impresionat în mod deosebit pe Bill Gates, după propria postare. Ideea lucrării lui Nick Lane este revoluționară: el consideră că apariția și evoluția vieții pe Pământ se datorează energiei, ea fiind cea care a influențat apoi evoluția vieții și ne-a făcut ființe umane. Viața a apărut pe Terra în urmă cu 4 miliarde de ani, dar structurile vitale erau simple, la nivelul de complexitate al unei bacterii. Celulele complexe, eucariote, s-au dezvoltat în urmă cu 1,5-2 miliarde de ani. Protozoarele, ciupercile, plantele și animalele, sunt organisme eucariote. Acestea au celule cu structură complexă, în care materialul genetic este localizat în nucleul sau nucleii celulelor. Cum a urmat evoluția o asemenea specială traiectorie? O baterie celulară reîncărcabilă Răspunsul ar putea sta în ciudatul și fascinantul proces biologic prin care este fabricat ATP, proces numit chimiosmoză. La toate formele de viață terestre, energia necesară întreținerii vieții este obținută prin chimiosmoză, în cadrul căreia o substanță numită adenozintrifosfat (ATP), un fel de baterie chimică reîncărcabilă este permanent descompusă și resintetizatâ în celule, furnizând energia necesară pentru a alimenta reacțiile chimice vitale, adică metabolismul. Așadar, în lipsa ATP, a „bateriei reîncărcabile” din celule, viața n-ar fi fost posibilă. Teoria chimiosmozei a fost lansată de Peter Mitchell în 1978, pentru care a și primit Premiul Nobel, iar „veriga lipsă” a fost considerată de el, „un proton electrochimic care traversează membrana unei celule”. Unde se produce energia necesară vieții? Răspunsul dat de Nick Lane pe cât de ferm, pe cât de complicat. Mitocondria este uzina producătoare de energie a celulei eucariote și ea provine dintr-o bacterie care a intrat în simbioză cu celula, în urmă cu 1-2 miliarde de ani în urmă. Pentru a vedea cât de complex și „eficient” este procesul de producere a moleculei ATP să spunem că, în fiecare zi, în organismul uman se sintetizează între 50 și 100 de kilograme de ATP! Este cea mai eficientă baterie reîncărcabilă existentă pe Pământ! Dar cine produce ATP? Se acceptă ideea că e vorba despre o enzimă. Și acum apare cea mai fantastică explicație a cercetătorilor Enzima care produce ATP este un motor molecular care se rotește cu 7000 de rotații pe minut (116.66 Hz), care preia protonii din interiorul celulei, îi combină cu alte molecule și produce câte trei molecule de ATP la o rotație! Imaginați-vă că acest lucru se produce în fiecare secundă în organismul nostru! Dacă s-ar opri producerea de ATP, viața ar înceta. Așadar, viața este complexă și ea nu poate fi rodul întâmplării sau al unei evoluții haotice în timp. Cu atât mai mult cu cât, după cum afirmă și Stephen Hawking, entropia (dezordinea) crește o dată cu Timpul. Or viața nu poate fi decât rodul unei „ordini”, al unui „proiect perfect conceput” al Designerului Suprem. Așa cum sistemul de operare Windows, pentru a face analogia cu lumea IT, nu este rodul nici al întâmplării și nici al trecerii timpului. Dimpotrivă, este rodul unei arhitecturi complexe, puse la punct de echipe de programatori, o muncă perfect coordonate și sincronizată, produsul fiind apoi „sigilat” pentru ca nimeni să nu mai aibă acces la structura sa. Teoria lui Nick Lane pleacă de la bacterii și Archaea, celule simple, procariote, organisme unicelulare care nu au nucleu central legat de o membrană (karyon) pentru a ajunge la complexele celule numite eucariote. Celulele noastre, să nu uităm, sunt eucariote. Cum s-a făcut saltul de la procariote la eucariote și mai ales cum de a fost posibil acest salt doar o singură dată, acum 1,5-2 miliarde de ani, este un mister pe care Nick Lane încearca să-l dezlege în volumul sau The Vital Question. Un moment unic în timp „Există o gaură neagră chiar în inima biologiei”, spune în Introducere Nick Lane. «Altfel spus, noi nu știm deocamdată de ce viața este așa cum este ea astăzi. Toate formele complexe de viață de pe Pământ se trag dintr-un strămoș comun, o celulă care s-a născut din urmașii unei bacterii simple o singură dată în 4 miliarde de ani. A fost acesta un simplu accident sau alte „experimente” în evoluția complexității au eșuat? Nu știm. Ce știm este faptul că acest strămoș comun era o celulă complexă. Era mai mult sau mai puțin sofisticată ca și celulele noastre și a transmis această extraordinară complexitate nu doar nouă, ci și tuturor descendenților, de la copaci la albine. Uitați-vă la o celulă proprie la microscop și încercați să o diferențiați de o celulă de ciupercă. Ele sunt practic identice. Dacă nu semănăm, atunci cum de suntem identici? Și nu doar că ne asemănăm. Toate formele de viață complexe împart un extraordinar catalog de trăsături elaborate, de la celule sexuale, la cele suicidare și de îmbătrânire, din care niciuna nu se găsește în bacterii. Nu știm de ce atât de multe trăsături unice s-au acumulat în acel singur strămoș sau de ce niciuna din acestea nu arată niciun semn de evoluție în bacterii. De ce dacă toate aceste trăsături s-au născut prin selecție naturală, alte trăsături echivalente nu s-au dezvoltat și cu alte ocazii în alte grupuri de bacterii? Aceste întrebări scot în evidență traiectoria evoluționistă specială a vieții pe Pământ. Viața s-a ivit cam la o jumătate de miliard de ani după ce s-a format Terra, probabil în urmă cu 4 miliarde de ani, dar apoi a rămas „înțepenită” la nivelul de complexitate al bacteriei timp de 2 miliarde de ani, jumătate din vârsta planetei noastre. Intr-adevăr, bacteriile au rămas simple în morfologia lor (dar nu și în biochimia lor) de 4 miliarde de ani. Prin contrast, toate organismele complexe morfologic, adică plante, animale, ciuperci, iarbă de mare și unicelulare precum amoeba, descind din acel unic strămoș, acum 1,5-2 miliarde de ani. Acest strămoș este „o celulă modernă” cu o impecabilă structură internă și un dinamism molecular fără precedent, puse în mișcare de sofisticate nanomașini încifrate în gene noi, cu totul necunoscute în bacterii. Nu există intermediari ai evoluției care să supraviețuiască până la noi, nu există „verigi lipsă” care să ne dea vreo indicație despre cum sau de ce aceste trăsături complexe s-au născut, există doar un vid inexplicabil între simplitatea morfologică a unei bacterii și splendida complexitte a celorlalte ființe. O gaură neagră a evoluției.» èb Dosarele frumuseții nuanțe de toamnă de acum 2000 dec MĂMĂLIGA tratează ficatul Forța vieții: energia ne-a făcut ceea ce suntem astăzi Femma club Lecții de nutriție Secretele femmelor ~etere îegum verzi 42