Magazin, iulie-decembrie 2020 (Anul 63, nr. 22-47)

2020-09-17 / nr. 33

SAPTĂMANAL CULTURAL - ȘTIINȚIFIC INDEPENDENT A­minteam la sfârșitul ARTICOLULUI DE SAPTA­­MANA TRECUTA despre teoria „totul s-a format împreună de la început”, adică toate elementele necesare vieții au apărut simultan de la început, nu separat, unul trăgân­­du-l după el pe celălalt, de-a lungul timpului. Primul sprijin pentru această teorie vine din par­tea celor trei sisteme-cheie ale biochimiei vieții. Acizii nucleici, cum ar fi ARN, sunt foarte diferiți chimic de proteine, care diferă de lipi­de. Până de curând, biochimiștii presupuseserâ că aceste trei componente ale vieții nu se pot forma în același loc din aceleași substanțe chimice inițiale. Această presupunere pare a fi greșită. Un indiciu a venit de la meteoriți, mulți dintre ei fiind la fel de vechi ca Pământul și, prin urmare, ne spun cum era planeta noastră în tinerețe. Unul dintre cei mai studiați este me­teoritul Murchison, care a căzut în Australia, în 1969. în 1985, biologul american David Deamer de la Universita­tea din California, Santa Cruz, a găsit în el molecule asemănătoa­re lipidelor, care ar putea forma membrane. Alții au găsit amino­­acizi și, în 2008, Zita Martins, pe atunci la Impend College din Lon­dra, a identificat o componentă a ARN în meteoritul Murchison. Niciuna dintre aceste subs­tanțe chimice nu era abundentă, dar prezența lor a indicat faptul că ele se pot forma împreună. O chimie comună Intre timp, Ernesto Di Mau­ro de la Universitatea Sapienza din Roma a petrecut două dece­nii explorând cum s-ar putea în­tâmpla acest lucru pe Pământ. El se concentrează asupra forma­­midei, un produs chimic legat de cianură, cu doar șase atomi în fiecare moleculă. Se găsește în întregul Univers și a fost proba­bil prezentă și pe planeta nou formată. în 2001, echipa sa a descoperit că formamida ar pu­tea da naștere mai multor com­ponente ale ARN dacă este în­călzită la 1609 C în prezența mi­neralelor precum calcarul. Ulte­rior, cercetătorii au descoperit că un tip de lut numit montmoril­­lonit ajută și el în acest proces. Formamida poate genera, de ase­menea, aminoacizi, „cărămizile” de construcție ale proteinelor. Și formamida nu este singu­rul produs chimic capabil de o asemenea ispravă. Prin combi­narea unui compus organic si­milar numit cianamidă cu alte substanțe chimice simple. John Sutherland de la Laboratorul MRC de Biologie Moleculară din Cambridge, Marea Britanie, a creat nucleotidele, „cărămizi­le” de construcție ale ARN. Echipa lui Sutherland a des­coperit că aceleași substanțe chimice inițiale pot produce și precursori ai aminoacizilor și ai lipidelor. „Toate subsistemele celulare ar fi putut apărea simul­tan printr-o chimie comună”, a concluzionat el. Cheia este ceea ce Sutherland numește „chimia Goldilocks”: un amestec suficient de variat, capabil de a rea­liza reacții complexe, dar nu atât de variat în­cât să producă „încurcă­turi”. Așadar, există mo­dalități prin care mole­­culele-cheie ale vieții ar fi putut fi create împre­ună. Dar cum s-au com­binat apoi într-o celulă brută? Deamer susținea că primele lipide au for­mat spontan protocelule cu mem­brane, dar acum crede că cele trei grupuri de molecule lucrea­ză împreună îndeaproape. Reci­pientele lipidice ajută ARN și proteinele să se formeze și ARN să se reproducă, iar ARN-ul sta­bilizează membranele lipidice. „Dacă toate acestea sunt prezente, sistemul funcționează mai bine”, spune el. Numai că un sistem care lipsește din aceste protoce­lule este metabolismul care cre­ează secvențe de reacții chimice complexe; în organismele moderne, acestea sunt controlate de bata­lioane de enzime proteice, care nu puteau să fi existat la începu­tul vieții. Cu toate acestea, alți cercetători au început să găseas­că modalități de a obține reacții chimice metabolice fără proteine. Se pare că multe dintre aces­te reacții-cheie pot fi produse de metale precum fierul și sulful, care au fost întotdeauna abun­dente pe Pământ. Szostak și alți cercetători au demonstrat recent că grupuri de atomi de fier și sulf se pot forma în protocelule, sub acțiunea luminii ultraviole­te. Rămâne de văzut dacă reac­țiile metabolice pot funcționa în protocelule. Un model brut Cu toate acestea, protocelu­­lele lui Szostak sunt cel mai bun model al nostru pentru cum ar fi putut arăta primele organisme vii de pe Pământ. Deși conțin doar o mână de substanțe chi­mice, acestea cresc, se reproduc și transporta „gene” ARN care se pot copia singure. Dacă ideea „totul s-a format împreună de la început”despre originile vieții este corecta, atunci geneza a apărut în condiții specifice. Aceasta implică faptul că, pentru a începe, viața avea ne­voie de o suprafață minerală so­lidă, care să includă în mod ide­al o argilă precum montmorillo­­nitul, lumina soarelui cu un pic de radiații ultraviolete și sufici­entă căldură pentru a evapora periodic apa. Observația asta pare să excludă ideea populară că viața provine din orificiile hi­­drotermale bogate în substanțe chimice de pe fundul mărilor. In schimb, cercetătorii adepți ai teoriei „totul s-a format îm­preună de la început” cred că viața a început în bazinele boga­te în substanțe chimice pe uscat. Sutherland propune un scenariu care implică fluxuri de apă care coboară pe un crater format de impactul cu un meteorit. Dea­mer vorbește de iazurile geoter­­male din zonele vulcanice și își concentrează cercetările asupra acestora. De exemplu, el a arătat că lipidele pot forma protoce­lule în apa acestor bălți, dar nu în apa de mare. Pe lângă faptul că ajută la stabilirea locului în care a apărut viața pe Pământ, teoria „totul s-a format împreună de la început” sugerează și unde poate fi cău­tată viața în altă parte a Sistemu­lui Solar. Două locuri posibile ar fi luna Europa a lui Jupiter și luna lui Saturn, Enceladus. Ambele se crede că au ocea­ne adânci sub un strat de gheață. Aceste oceane ar putea susține viața dacă ea ar ajunge acolo, dar nu sunt un loc promițător pentru ca viața să ia naștere acolo. In schimb, cel mai probabil loc pentru a găsi viață, sau mă­car dovezi fosile ale acesteia­­ este Marte. Astăzi, este rece și îi lipsește apa lichidă la suprafață, dar în urmă cu miliarde de ani probabil că râurile curgeau pes­te roci. De asemenea, a fost ac­tiv vulcanic, așa că s-ar putea să fi existat bălți geotermale precum cele pe care le explorează Deamer. Desigur, toate aceste supozi­ții stau în picioare doar dacă ideea „totul s-a format împreună de la început” se dovedește co­rectă. Protocelulele lui Szostak și noile perspective biochimice au câștigat atenția multor cerce­tători, dar unele piese ale puz­­zle-ului încă lipsesc. Putem spune că apariția vie­ții pe Terra rămâne un mister nedezlegat, la fel de profund ca și Universul. GEORGE CUȘNARENCU Dosarele frumuseții Ten de UNII CERCETĂTORI CRED CĂ VIAȚA NU A APĂRUT SPONTAN PE PĂMÂNT, CI A AJUNS AICI DE UNDEVA DIN UNIVERS, DE PE MARTE SAU DIN ALTE GALAXII. ESTE TEORIA „RANSPERMIEI" CARE ÎNSĂ ÎȘI PIERDE DIN ACTUALITATE. ALȚI CERCETĂTORI SUNT CONVINȘI CĂ VIAȚA A APĂRUT PE PĂMÂNT ȘI ÎNCEARCĂ SĂ DEZLEGE ACEST MISTER. (URmare din numărul trecut) Consultații fără plată Femina club Pentru dumneavoastră, doamnă Sfat de toamnă MUHE$ 1 TÂRGU-MUKȘ I

Next