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