Archive for the ‘aminoacizi’ Tag

Spre viata „artificiala” – un pas mai departe   14 comments

Afirmam si in alte posturi aceasta evidenta: Viata – doar chimie si fizica !  Fiintele reprezinta un fenomen perfect natural, consecinta a cresterii complexitatii (locale, in conditii propice) materiei, pe traseul: supa de quarci, fotoni, atomi usori (H si He), stele de generatia 1, stele de generatia 2 + sistemele planetare, planete cu conditii favorabile, Viata.

Echilibrul fortelor nucleare si distributia particulara a electronilor in jurul diverselor nuclee atomice fac posibile un numar colosal de combinatii chimice, iar din unele din acele combinatii am evoluat noi. Caci toate fiintele sunt o colectie mai mare sau mai mica de substante aflate in permanente reactii chimice – facand schimburi de materie cu mediul si alimentate cu energie direct sau indirect de Soare sau alte astre.

Inteligenta umana (sa recunoastem, achizitie foarte recenta la scara evolutionista) a facut pasi importanti in deslusirea fenomenelor care „anima” o fiinta vie, principalele obstacole fiind multitudinea de procese bio-chimice si, mai ales, scara infinitezimala la care acestea se produc – scara la care nivelul nostru tehnologic abia acum a ajuns. Si pentru ca o problema cheie este sistemul de „asamblare” a fiintei din substante chimice comune, numeroase studii s-au axat pe studiul ADN.

Ce inseamna inca 2 baze ADN

In aceste domenii s-au facut progrese imense, dar sa nu uitam ca ABIA in 1953 a fost pus in evidenta ADN-ul ! De atunci am deslusit ca acesta este un lant dublu al unui polimer tinut legat de legaturile de Hidrogen ale unor „trepte”. In mod curios, aceste „trepte” sunt formate din doar 4 tipuri de baze azotate, celebrele Adenina, Citozina, Guanina si Timina. Si pentru ca acestea se pot lega chimic doar doua cate doua (A cu T si viceversa, G cu C si viceversa), rezulta ca dubla elice a ADN-ului este legata cu doar DOUA tipuri de perechi de substante chimice – legaturi care contribuie decisiv la procesul de duplicare exacta a ADN-ului in procesul de multiplicare a celulei.

Ei bine, dupa marele succes al lui Craig Venter – care a reusit sa anime o bacterie inlocuindu-i ADN-ul original cu unul „artificial” asamblat in vitro din segmente disparate, o echipa de cercetatori de la Scripps Research Institute (SUA) au anuntat in revista Nature ca au introdus cu succes o a TREIA pereche de baze azotate in ADN-ul unei bacterii Escherichia coli (aceeasi E-coli care produce infectii intestinale si urinare), iar bacteria s-a reprodus si a functionat normal cu codul modificat !

Mai exact, reusise  introducerea acestor noi baze azotate inca de acum cativa ani, dar mecanismele celulare de intretinere nu reparau si aceste „exo-trepte”, astfel incat ele dainuiau putin si nu erau transmise urmasilor. Problema a fost solutionata prin scufundarea celulei intr-o solutie continand noile baze si adaugarea unei substante cu rol de caraus intra-celular – intocmai cum se intampla in procesul natural. In aceste conditii, ADN modificat a fost reparat si duplicat corect, singurul motiv pentru care nu era transmis pe termen lung urmasilor fiind cel evolutionist: nu exista si SCOPUL biologic pentru care bacteria sa mentina aceasta modificare ! Caci se stie, secventele ADN au rolul principal de a codifica fabricarea unor proteine necesare organismului.
De aceea, urmatoarea tinta a cercetatorilor este aceea de „a upgrada” modificarile ADN astfel incat acesta sa produca proteine utile organismului, iar de aici se intrevede o uriasa gama de aplicatii medicale, industriale, protectia mediului, etc.

Ca sa zugravim realist situatia, trebuie sa subliniem ca mai avem pana la a „produce” o fiinta vie de la zero, in aceasta etapa invatam sa manipulam „softul unui computer”, n-am construit si computerul ! Deocamdata, experientele asupra ADN folosesc ca echipament de testare si replicare mecanismele celulare naturale – care la randul lor prezinta un grad mare de complexitate. Dar ideea este ca se apropie momentul in care vom „fabrica” o fiinta de la zero, din substante chimice banale. Si iata, nu numai copiind o solutie naturala/terestra, ci INVENTAND unele noi !

Sa abordam si acest punct de vedere – ingineria ADN merge spre fundamentele microscopice ale Vietii si exista voci tematoare care ridica probleme de etica si securitate biologica, cerand o legislatie mai restrictiva. Parerea mea este ca ORICE ESTE POSIBIL SE VA INTAMPLA, orice poate fi descoperit va fi descoperit,  indiferent cate baraje legale incerci sa ridici. De aceea, cred ca este mai constructiv ca cercetarea sa ramana „la vedere”, pentru a asigura macar respectarea normelor generale de biosecuritate.

Mica Modificare

Bun, acest pas inainte spre deslusirea mecanismelor celulare conduce la cateva concluzii:

1. Cum am mai spus, si aceasta comunicare stiintifica demonstreaza ca deslusirea functionarii unui organism viu este pur si simplu o chestiune tehnica, inginerie biochimica ! Nu este nimic misterios, va veni negresit ziua cand vom stii TOT despre aceste mecanisme biologice, si inca va veni repede. Un organism este o „adunatura” de substante chimice asezate la locul potrivit, iar odata puse acolo functioneaza „de la sine” datorita legilor Universului ! 

Negresit, aceste cunostinte deschid o cutie a Pandorei, dar ca si in cazul altor descoperiri (vezi energia nucleara) totul depinde de cum sunt utilizate, iar progresul stiintific nu poate fi oprit. De pilda, poate ca ar trebui sa ne bucuram ca nu traim vremea cand orice scolar poate crea un virus letal in laboratorul scolii, dar poate sa ne para si rau ca nu am apucat acele vremuri cand durata medie a vietii va fi de 300 de ani ! 🙂

2. Mai exista o perspectiva: ne gandim ca Natura terestra s-a „chinuit” 3,5 MILIARDE de ani sa „produca” o fiinta inteligenta, plus multitudinea celorlalte minunate adaptari naturale. Dar iata ca NOI, stim deja sa construim lucruri mai performante decat cele naturale ! E adevarat ca de multe ori solutiile naturale ne-au fost model si Natura „ne da inca lectii”, dar sa privim viitorul, creatiile noastre vor depasi limitele biotopului terestru (daca nu o si fac deja), vor depasi limitele programate prin ADN !  Evolutia biologica nu mai este de ajuns pentru noi – trecem la evolutia tehnologica  – si cate oare nu se vor schimba radical ?! (amendament: o evolutie tehnologica poate fi privita ca o etapa extinsa a evolutiei biologice).

3.  In al treilea rand, sa observam ca acest succes arata ca Viata – asa cum o stim noi de pe Terra – nu este o solutie unica, ci admite diverse variante constructive (din ce stim pana acum, se pare ca toate fiintele terestre functioneaza cu acelasi mecanism ADN, de la elefant la cea mai mica bacterie – dovada ca toate au evoluat din aceeasi bacterie). In mediul terestru, probabil din motive de abundenta, ADN-ul contine doar doua perechi de perechi de baze azotate. Dar iata ca se poate si cu 3 si probabil cu mult mai multe baze. Poate ca exista Viata si fara baze, poate si fara ADN, poate si fara multiplicare, etc. Iar acest lucru ne arata, brrrr,  cat de raspandita trebuie sa fie Viata in Univers si multitudinea uriasa de posibilitati ! Iar pe mine unul, zau ca aceasta concluzie nu ma entuziasmeaza deloc, daca stim un lucru sigur despre Viata, stim ca ea este un fenomen foarte competitiv …

 

Reclame

Creatorul din spatiu   Leave a comment

Va amintiti ca una din ipotezele privind aparitia vietii pe Terra presupunea ca aceasta a provenit din Spatiu. Iata ca unul din ultimele rapoarte ale cercetatorilor de la NASA (Goddard Space Flight Center) aduce un argument in aceasta directie, dar mai mult in „spiritul” acestei teorii – nu in „litera” ei, „caramizile” vietii au provenit din Spatiu – nu viata insasi !

Pentru a intelege semnificatia noii descoperiri , reiau cateva notiuni prezentate si intr-un articol precedent in care vorbeam de aparitia vietii pe Terra:

Structura 3D a proteinelor. Credit: http://www.wikipedia.org

  • Organismul fiintelor de pe planeta noastra este compus din apa si proteine (foarte multe tipuri);
  • Proteinele sunt molecule foarte complexe (polimeri) formate din compusi organici mai simpli, numiti aminoacizi;
  • Proteinele -caramizile vietii – sunt constituite  din combinatii a numai 20 de tipuri de aminoacizi ! Aceştia sunt: alanină, valină, leucină, izoleucină, prolină, triptofan, fenilalanină, metionină, glicocol, serină, treonină, tirozină, asparagină, glutamină, cisteină, acid aspartic, acid glutamic, arginină, lisină, histidină;
  • Aminoacizi trebuie vizualizati ca niste piese LEGO, structura lor chimica stabilind forma lor, fiecare forma avand proprietati fizico-chimice diferite ! Sunt compusi chimici organici bazati pe atomul de Carbon, element care are o exceptionala capacitate de a forma legaturi cu alte elemente – chimistii cunoscand peste zece milioane de tipuri de compuşi chimici diferiţi ai Carbonului!
  • Molecula unui aminoacid (ca si a multor altor compusi organici) are o structura spatiala care permite structuri alternative fata de poziţia legaturilor  funcţionale amino şi carboxil, versiunile alternative notandu-se cu literele greceşti „α“, „β“, „γ“, „δ“, „ε“, etc, fiind α dacă grupările amino şi carboxil se leagă de acelaşi atom de carbon, β dacă grupările amino şi carboxil se leagă la 2 atomi de carbon alăturaţi, daca se leaga la 3 atomi alaturati se va numi γ, etc;
  • Si totusi, dintre atatea posibilitati, aminoacizii naturali sunt toti α !si aici facem legatura cu noul studiu NASA !

Avand in vedere ca structura spatiala a aminoacizilor permite o simetrie in oglinda fata de legatura celor 2 atomi de carbon centrali (de stanga sau de dreapta), studiile de pana acum au remarcat ca aminoacizii constituenti ai organismelor vii intra in combinatii numai in pozitia cu simetrie de stanga ! Nu s-a gasit pana acum o motivatie fiziologica a acestei preferinte – aminoacizii cu simetrie de dreapta ar trebui sa functioneze la fel de bine (situatia este cumva similara uneia din dilemele Big-Bangului, la un moment dat ar fi trebuit sa se creeze atat materie si antimaterie in cantitati egale, dar dintr-un motiv inca obscur, in Universul cunoscut predomina materia !).

In urma analizei unor meteoriti cu continut bogat de carbon, in 2009 s-a descoperit prezenta unuia din aminoacizii „vitali” – valina. Aprofundand cercetarile, s-a remarcat ca predomina cantitativ valina cu simetrie de stanga – si mai ales in meteoritii prezentand urme de apa fierbinte ! Studiile au fost reluate si pentru alti meteoriti din aceeasi clasa – concluziile au fost similare – predomina valina cu simetrie de stanga, intocmai ca si in fiintele vii de pe Terra !

Se stie ca in perioada formarii Sistemului Solar, planeta noastra a fost bombardata cu meteoriti, dintre care unii au adus cu ei aminoacizii necesari aparitiei vietii – fara sa se poata afirma cu siguranta ca aceasta a stat la baza aparitiei vietii pe Terra, dar in orice caz, aceasta devine o ipoteza probabila !

Se pune problema identificarii cauzei predominarii aminoacizilor cu simetrie de stanga in meteoritii analizati:

Simetria moleculei valinei. Credit: http://www.nasa.gov

  • pentru ca predominanta variantei cu simetrie de stanga a valinei era mai mare in meteoritii purtand urme de apa fierbinte decat la ceilalti, o ipoteza ar fi ca apa in forma lichida este un factor favorizant;
  • o alta ipoteza ar fi tipul si intensitatea radiatiilor cosmice suportate de meteoritii carbonici in etapa crearii Sistemului Solar, conditii care ar putea fi tipice, in alte zone cosmice balanta putand sa atarne in favoarea formei cu simetrie de dreapta;
  • problema se pune si invers, adica descoperirea motivului distrugerii versiunii cu simetrie de dreapta – astfel incat cea cu simetrie de stanga sa devina predominanta, mai ales ca s-a observat ca acolo unde s-a constatat un dezechilibru mare intre cele doua forme ale valinei (in favoarea celei cu simetrie de stanga), s-au constatat si concentratiile cele mai mici ale valinei !

Descoperirea motivului exact al acestei tendinte naturale ramane in atentia cercetatorilor de la NASA, elucidarea lui ar putea raspunde si la intrebarea daca acele cauze au actionat numai asupra meteoritilor (deci caramizile vietii au fost aduse exclusiv de meteoriti) sau au actionat si pe Terra – si atunci problema ramane deschisa…

Sursa: NASA Goddard. Membrii echipei de cercetatori: Glavin, Dworkin, Dr. Michael Callahan, Dr. Jamie Elsila.

Posted 20 ianuarie 2011 by Liviutz in Stiinta

Tagged with , , , ,