"Bizitzaren jatorriari buruzko hainbat galdera erantzun dira, baina asko dago aztertzeke" esan zuten Stanley Millerrek eta Harold Ureyk 1959an, lurraren baldintza primitiboetan aminoazidoen laborategiko sintesiaren berri eman ostean. Aurrerapen asko aurreratu dira, baina zientzialariek aspalditik ari dira oinarrizko galdera bati aurre egiten: zein material genetikoa izan zen lehen lur primitiboan eratu zen, DNA or RNA, edo bietatik pixka bat? Hori iradokitzeko frogak daude orain DNA RNA biak elkarrekin egon daitezke lehengo zopan, non bizi-formak dagozkien material genetikoekin eboluzionatu izana.
Biologia molekularraren dogma zentralak dio DNA egiten RNA egiten proteinak. Proteinak Organismo batean gertatzen diren erreakzio gehienen erantzuleak dira, ez bada guztiak. Organismo baten funtzionaltasun osoa haien presentziaren eta elkarrekintzaren menpe dago nagusiki proteina molekulak. Erdiko dogmaren arabera, proteinak atalean jasotako informazioaren bidez sortzen dira DNA funtzional bihurtzen dena proteina RNA izeneko mezulari baten bidez. Hala ere, posible da hori proteinak beraiek modu independentean biziraun dezakete inor gabe DNA or RNA, prioiekin gertatzen den bezala (oker tolestuta proteina eduki ez duten molekulak DNA or RNA), baina beren kabuz biziraun dezakete.
Horrela, hiru eszenatoki egon daitezke bizitzaren jatorrirako.
A) Bada proteinak edo bere eraikuntza-blokeak abiotikoki eratzeko gai izan ziren duela milaka milioi urte lehen zopan zegoen atmosferan, proteinak oinarritzat jo daiteke bizitzaren jatorria. Haren aldeko froga esperimentalak Stanley Millerren esperimentu ospetsutik datoz1, 2, zeinak erakutsi zuen metano, amoniako, ura eta hidrogeno nahasketa bat elkarrekin nahasten direnean eta deskarga elektriko baten ondotik zirkulatzen denean, aminoazidoen nahasketa bat sortzen dela. Zazpi urte geroago berriro baieztatu zen hori3 1959an Stanley Miller eta Harold Urey-k esan zuten lehen lurrean atmosfera murriztearen presentziak sintesia sortu zuela. organikoa konposatuak goian aipatutako gasen presentzia gehi karbono monoxido eta karbono dioxido kantitate txikiagoak. Miller-Urey-ren esperimentuen garrantzia zalantzan jarri zuen anaitasun zientifikoak urte batzuetan, eta haien ikerketetan erabilitako gas-nahasketa murrizteegia zela uste baitzuten lehen Lurrean zeuden baldintzekiko. Zenbait teoriek CO2 gehiegizko N2 eta ur-lurrunarekin atmosfera neutro baten alde egiten zuten4. Hala ere, atmosfera neutroa aminoazidoen sintesirako ingurune sinesgarri gisa ere identifikatu da5. Horrez gain, for proteinak bizitzaren jatorri gisa jarduteko, auto-erreplikatu behar dute desberdinen konbinazio batera eramanez proteinak organismo batean gertatzen diren erreakzio desberdinak erantzuteko.
B) Primerako zopak eraikuntza-blokeetarako baldintzak eman bazituen DNA eta / edo RNA eratu beharrekoak, orduan horietako edozein izan zitekeen material genetikoa. Orain arteko ikerketak alde egin zuen RNA bizi-formen jatorrirako material genetikoa izatea bere baitan tolestu ahal izateko, kate bakar gisa existitzen eta entzima gisa jarduten duelako.6, gehiago egiteko gai RNA molekulak. ARN entzima autoerreplikatzaile batzuk7 urteetan zehar aurkitu dira iradokitzen RNA hasierako material genetikoa izatea. Hori are gehiago indartu zen John Sutherland-en taldeak egindako ikerketek, nahasketan fosfatoa barne hartuta, RNAren bi oinarri sortzea ekarri zuen lehen zoparen antzeko ingurune batean.8. RNA eraikuntza-blokeen eraketa ere frogatu da atmosfera murrizteko (amoniakoa, karbono monoxidoa eta ura dituena) simulatuz, Miller-Urey-ren esperimentuan erabilitakoaren antzekoa eta, ondoren, deskarga elektrikoak eta potentzia handiko laserrak haietatik igaroz.9. RNA sortzailea dela uste bada, noiz eta nola egin zuen DNA eta proteinak sortzen dira? Ba egin DNA material genetiko gisa garatu geroago RNAren izaera ezegonkorra zela eta eta proteinak jarraitu zuten. Galdera hauen guztien erantzunak oraindik erantzun gabe jarraitzen du.
C) Bizitzaren sorrera ekarri zuen lehen zopan DNA eta RNA elkarrekin egon daitezkeen hirugarren eszenatokia 3an argitaratutako ikerketetatik etorri zen.rd 2020ko ekainean Cambridgeko (Erresuma Batua) MRC Laborategiko John Sutherland taldearen eskutik. Ikertzaileek duela milaka milioi urte lehen Lurrean zeuden baldintzak simulatu zituzten, sakonera txikiko urmaelekin laborategian. Sortzen diren produktu kimikoak disolbatu zituzten lehenik RNA uretan, ondoren lehortu eta berotu eta, ondoren, lehen garaian existitzen ziren eguzki izpiak simulatzen zituen UV erradiazioaren mende jarriz. Horrek ez zuen soilik bi eraikuntza-blokeen sintesia ekarri RNA baina baita ere DNA, bi azido nukleikoak biziaren sorrera garaian elkarrekin egon zirela iradokitzen du10.
Gaur egun dagoen ezagutza garaikidean oinarrituta eta biologia molekularraren dogma zentrala errespetatuz, badirudi sinesgarria den DNA eta RNA elkarrekin bizi izana eta proteina sortzea ekarri zutena geroago etorri/gertatu izana.
Hala ere, egileak beste eszenatoki bat espekulatu nahi du non hiru makromolekula biologiko garrantzitsuak, alegia. DNA, RNA eta proteina elkarrekin zeuden lehen zopan. Lurraren gainazaleko izaera kimikoa, erupzio bolkanikoak eta amoniakoa, metanoa, karbono monoxidoa, karbono dioxidoa, karbono dioxidoa, urarekin batera, makromolekula guztiak eratzeko aproposak izan ziren baldintza nahasiak. Horren iradokizun bat Ferusek et al.-ek egindako ikerketek eman dute, non nukleobaseak atmosfera erreduzitzaile berean sortu ziren.9 Miller-Ureyren esperimentuan erabilia. Hipotesi honetan sinetsi behar badugu, eboluzioaren bidean, organismo ezberdinek material genetiko bat edo beste hartu zuten, eta horrek aurrera egitearen alde egin zuen.
Hala ere, bizi-formen jatorria ulertzen saiatzen garen heinean, askoz ere ikerketa gehiago egin behar da bizitza nola sortu eta hedatu zenari buruzko oinarrizko galderari erantzuteko. Honek “kanpotik kanpo” planteamendu bat eskatuko luke zientzian jarraitutako egungo dogmak gure pentsamenduan sartutako aurreiritzietan oinarritu gabe.
***
References:
1. Miller S., 1953. Aminoazidoen ekoizpena Lurraren baldintza primitibo posibleetan. Zientzia. 15ko maiatzaren 1953a: liburukia. 117, 3046. alea, 528-529 orr. DOI: https://doi.org/10.1126/science.117.3046.528
2. Bada JL, Lazcano A. et al 2003. Prebiotic Soup–Revisiting the Miller Experiment. Science 02 May 2003: Vol. 300, 5620 alea, 745-746 orr. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1085145
3. Miller SL eta Urey HC, 1959. Konposatu organikoen sintesia Lur primitiboan. Zientzia 31ko uztailak 1959: liburukia. 130, 3370. alea, 245-251 or. DOI: https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245
4. Kasting JF, Howard MT. 2006. Atmosferaren konposizioa eta klima hasierako Lurrean. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361: 1733–1741 (2006). Argitalpena: 07ko irailaren 2006a. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1902
5. Cleaves HJ, Chalmers JH, et al 2008. Sintesi organiko prebiotikoaren berrazterketa atmosfera planetario neutroetan. Orig Life Evol Biosph 38:105–115 (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/s11084-007-9120-3
6. Zaug, AJ, Cech TR. 1986. Tarteko sekuentzia RNA Tetrahymena-ren entzima bat da. Zientzia 31ko urtarrilak 1986: liburukia. 231, 4737 alea, 470-475 orr. DOI: https://doi.org/10.1126/science.3941911
7. Wochner A, Attwater J, et al 2011. Ribozyme-Catalyzed Transscription of an Active Ribozyme. Zientzia apirilak 08: liburukia. 332, 6026 alea, 209-212 or. (2011). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1200752
8. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Pirimidina erribonukleotido aktibatuen sintesia baldintza prebiotikoki sinesgarrietan. Natura 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
9. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Nukleobaseen eraketa Miller–Urey atmosfera erreduzitzailean. PNAS 25ko apirilaren 2017a 114 (17) 4306-4311; 10ko apirilaren 2017ean argitaratu zen lehen aldiz. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
10. Xu, J., Chmela, V., Green, N. et al. 2020 ARN pirimidinaren eraketa prebiotiko selektiboa eta DNA purin nukleosidoak. Natura 582, 60–66 (2020). Argitarapena: 03ko ekainaren 2020a. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2330-9
***
Erantzunak itxita daude.