Viaţa (Partea 2)

O nouă zi de abordare introductivă, generală, a vieţii... Dar, de data aceasta, nu va mai fi un post plin de chestii "tehnice"... Vor mai fi şi unele lucruri interesante(?!?). Deoarece vom discuta despre evoluţia ARN-ului şi ADN-ului.

Voi începe ”forțat”, doar cu punctele de vedere și descoperirile materialiștilor, evoluționiștilor.

Cu toate că în zilele noastre, din punct de vedere al geneticii, al sursei vieții, originii vieții sau alte concepte similare, se vorbeşte aproape numai despre ADN, trebuie să vă aduc spre ştiinţă că nu el este materialul genetic de bază ci, aţi ghicit, ARN-ul.

Și, această afirmație se fondează atât pe ”valorile cantitative”, ”de prezență”, din punct de vedere al unui raport de masă între ADN și ARN cât și datorită ”implicărilor fiziologice” ale acestor structuri de bază ale vieții…

Apoi, totul poate pleca de la simpla evoluţie deoarece primul apărut în lungul drum al vieţii este ARN-ul, fără el, ADN-ul neavând ”posibilitatea” să se "manifeste" deoarece, după cum aţi văzut în postul de ieri, el nu este altceva decât o matriţă, un loc de stocare relativ sigură (un fel de bibliotecă, hard-disc sau altele asemenea) şi, bineînţeles relativ stabilă, a informaţiei genetice. Interesant, nu-i aşa? Mai ales pentru cei care au descoperit asta, fiind răsplătiţi cu un premiu Nobel...

Totul pleacă de la constatarea că ribozomii (structurile ribonucleoproteice) sunt universal prezenţi, şi la eucariote şi la procariote.

Aşadar, din cercetările privind apariţia protobionţilor (organismelor unicelulare primitive) s-a ajuns la concluzia că primele ”gene” erau alcătuite din ARN (bineînțeles și precursori ai acestuia), care, în zilele noastre, "mai reprezintă" materialul genetic ”pur” doar pentru unii viruşi şi viroizi.

Prin sinteza abiotică a materialului genetic primar (ARN şi precursori ai acestuia) s-au sintetizat mai multe tipuri de ”secvenţe genetice” atât datorită erorilor care au loc în cursul replicaţiei (structurile de ARN prezintă o relativă instabilitate la replicare dar, acest lucru a folosit evoluţiei deoarece, până la urmă, au continuat evoluţia doar structurile ARN ”utile”) cât și datorită condițiilor ”mutagene” extreme de la începuturile existenței Terrei.

Dintre toate acestea au supravieţuit cele mai stabile ”secvențe genetice”, care aveau o lungime de 50 - 100 nucleotide, similară cu ARN-ul de transfer care se găseşte la toate animalele vii din zilele noastre (dacă vă amintiţi de ieri, cele care au rolul de a transporta aminoacizii la ribozomi pentru a se sintetiza proteinele).

Astfel, ARN-ul pe care îl ”găsim” azi, are aceleaşi "calităţi" ca la începuturi fiind un material genetic care "beneficiază" de cele două proprietăţi obligatorii evolutive reprezentate de "replicator al informaţiei genetice" şi de "catalizator enzimatic", asigurând astfel calitatea de sistem replicativ cu care începe evoluţia sistemelor vii pe acest pământ...

Deci, iată că aveam de a face cu un adevărat ”sistem replicativ autonom” (ceea ce nu este cazul ADN-ului).

Primele gene de tip ARN erau de mici dimensiuni (se estimează că în structura acestor tipuri de ARN ar fi fost în jur 100 nucleotide) dar nu se putea rezolva ”problema” stabilității acestora.

Acest lucru însemna o blocare a procesului evolutiv, deoarece evoluţia presupune o cantitate mărită de informaţie genetică. Se estimează că se realizau acumulări de nucleotide care generau elemente evolutive relativ stabile dar nu se putea realiza sinteza de macromolecule mai mari de 8.000-10.000 nucleotide, deoarece la acest nivel este imposibil să nu se producă o depolimerizare urmată de destructurare.

Dar, acest "impas" a fost "depăşit" de dezvoltarea accidentală sau nu a structurilor ARN bicatenare care asigurau o replicare cât de cât mai stabilă. Când oamenii de știință folosesc termenul ”bicatenar”, ei nu se referă neapărat la o dublă structură, din două ”catene”, ci la un fel de ”existență” a două structuri relativ identice prin intermediul unei legături de formare a unei structuri ”bicatenare”…

Deci, în acest ”punct evolutiv” a apărut un fel de mecanism de ”verificare” și ”păstrare” a unei structuri prin intermediul structurii ”conexe”, prefigurând viitorul ADN.

Aici ar fi momentul unor detalii tehnice… Mai devreme am ”afirmat” despre rolul major al ribozomilor în ceea ce ar fi evoluția spre ADN. Ei bine, acum ar fi ”timpul”, ”momentul” când se structurează ARN-ul ribozomal, componenta principală a ribozomului, chiar dacă nu se poate percepe clar cum poate exista o componentă celulară fără celulă.

O caracteristică ”esențială” a acestui tip de ARN, ”notat” de către geneticieni ca fiind ”ARNr”, este că el este total diferit de toate celelalte tipuri de ARN prin faptul că el este întotdeauna legat (fizic, chimic) de proteine, având rol ”esențial” în procesarea și ”transpunerea” proteinelor în ”acțiune comună” cu alte forme de ARN.

Poate de aceea, la viața existență în zilele noastre, ARNr constituie aproximativ 80% din ARN-ul celular… Până și ribozomii sunt constituiți din 60% ARNr și 40% proteine ribozomale.

Nu mai ar fi cazul să amintesc că, sigur, la acel moment existau și elementele ARN de ”interacțiune” cum ar fi ARNt (ARN-ul de transport), ARNm (ARN-ul mesager) și alte forme, cu funcțiile posibile acelui moment al dezvoltării vieții.

Deci, în ”marea aglomerare” de molecule, macromolecule sau ce a fost pe vremurile ”începuturilor” ADN-ului, apare prima ”structură” ce solicita legătura permanentă cu proteinele, pe lângă ”avantajul” că ARNr are o moleculă relativ mică, în jurul a 1.000 nucleotizi (cu referire la ”moleculele mici”). Celelalte ”tipuri” de ARN au molecule de dimensiuni mai mari față de cele ale ARNr, de exemplu ARNm este ”structurat” din aproximativ 1.500 nucleotide…

Dar, ceea ce va fi cu adevărat surprinzător, cel puțin profanilor, este faptul, realitatea că, structura primară a secvențelor de ARNr poate varia în funcție de organisme dar asocierea bazelor în cadrul acestor secvențe formează în mod obișnuit configurații cu ”buclă stem”… Ceea ce ”permite” ARNr-ului să creeze structuri de ARN tridimensional care sunt similare între specii.

Da, ați citit corect, ”similare între specii”! Doar de aceea oamenii de știință nu au avut cum să denumească această ”proprietate” decât cu expresia ”buclă stem”.

Și, chiar dacă nu vă voi da detalii despre LSU și SSU, molecule mici și mari, etc, vă pot prezenta părerea geneticienilor care afirmă că secvențele de ARNr sunt utilizate pe scară largă în studiul relațiilor evolutive între organisme, deoarece sunt de origine străveche, fiind întâlnite în toate formele de viață, fiind rezistente la ”transferul genic orizontal”.

Pe ”românește” se dovedește astfel că înainte de ADN a fost ARN, care ”activa” fără probleme, secvențele de ARN fiind ”conservate” (neschimbate) în timp, datorită rolului lui crucial în sinteza proteinelor. Comparativ cu ADN-ul care s-a ”specializat”, ”particularizat” permanent, dând ”diferențierile” de regn, specie, etc.

Revenind, pe fondul specializării structurilor de replicare, structurile bicatenare au evoluat încetul cu încetul către structura ADN pe fondul dezvoltării şi structurării sistemelor de replicare şi al apariţiei sistemelor de control al replicării (de corectare a erorilor pe seama "comparaţiei" la replicare între structurile monocatenare ce formau structura bicatenară).

Se pare că, în această ”perioadă de început”, evolutiv s-a produs şi apariţia acidului nucleic T (timina, care nu este altceva decât o moleculă de uracil cu un "supliment" de o grupare metil) în lanţurile de ARN (care au numai A - adenina, G - guanina, C - citozina, U - uracil) ca element de delimitare de informaţie şi astfel se poate vorbi despre apariţia proto-ADN-ului.

Aici se poate afirma că se discută despre proto-ADN, chiar de ADN-ul din zilele noastre, cel în care nu mai există uracil (cu toate că mai există unele forme de viaţă, foarte puţine, este drept, în care ADN-ul mai are urme de uracil).

Astfel, structurile ARN (proto-ADN) create au devenit din ce în ce mai stabile şi, evolutiv, s-a ajuns la preluarea de elemente ARN din mediu direct în structura proto-ADN-ului cu ajutorul unor enzime denumite transcriptaze, apoi de alți și alți ”polimeri”, ajungându-se la ”nașterea” simbiozei ființelor multicelulare, a organismelor ce se vor dezvolta cu fiecare pas evolutiv.

Voi face acum o mică "paranteză" legată de istoria ADN-ului mitocondrial... Potrivit teoriei endosimbiozei, mitocondriile sunt organite celulare rezultate din endosimbioza unei alfa-proteobacterii... Aceasta şi-a conservat parţial propriul genom, unele gene necesare sintezei de proteine ce participă la realizarea lanţului respirator fiind transferate în genomul nuclear. Această relaţie de simbioză, perfecţionată pe parcursul evoluţiei, permite unei celule, care anterior nu putea realiza reacţii de oxidoreducere, să-şi obţină energia într-un mediu bogat în oxigen...

Deci, mitocondria este următorul pas evolutiv, cel pe care geneticienii actuali îl i-au în calcul ca ”element de studiu de bază” în ceea ce privește transferul de ADN ”pur”… În condițiile în care ADN-ul prezent la nivelul mitocondriilor este unul circular și nu dublu elicoidal… Dar aceasta este o cu totul altă poveste, ce o voi dezbate în postări ulterioare.

Comentariile în ceea ce priveşte corectitudinea a ceea ce este descris în materialele ştiinţifice sunt... destule (cred că este cel mai bun termen). Nu voi intra în detalii dar voi finaliza această postare axându-mă pe conflictul între creaţionişti şi evoluţionişti pe tema ”ARN-ADN”... Și mă voi limita la unele elemente care au controlat acest proces...

Din start, este indubitabil că principalul factor de luat în calcul este chimia (aminoacizilor, enzimelor, proteinelor, etc.)... Din punct de vedere evolutiv totul pleacă de la o supă de elemente chimice care, în timp, a devenit plină de elemente organice, care, după o altă perioadă de timp au atras apariţia coacervatelor (agregărilor organice), apoi dezvoltarea structurilor proto-ARN ş.a.m.d. (după cum s-a descris mai sus)...

În toate teoriile pe care le-am parcurs se discută despre factori de accelerare cum ar fi temperaturile relativ ridicate, existenţa unei activităţi electrice deosebit de ridicate (descărcări electrice masive şi mult mai numeroase decât ne putem imagina), elementele de accelerare reprezentate de activitatea vulcanică intensă şi, nu în ultimul rând, faptul că în acele vremuri luna era mult mai aproape de pământ (aproximativ o treime din distanţa actuală - puţin peste limita orbitală a actualilor sateliţi artificiali), ciclul lunar era mult mai scurt (de aproximativ 16 - 20 zile - aici există unele mici deosebiri între descoperirile ştiinţifice dar, oricum, este dovedit acest ciclu scurt) şi, prin efectele mareice de intensitate deosebită, se comporta asemenea unui "centrifugatoro-amestecător" (un fel de polonic imens care centrifuga şi amesteca totul) care accelera masiv procesele chimice.

Apoi ar fi bine să ne amintim de faptul că atmosfera Terrei nu avea nici o "treabă” cu oxigenul... La momentul răcirii acesteia marea parte a oxigenului a fost absorbită de diverse materiale oxidabile şi nu prea se găsea "la dispoziţie"... Oxigenul de care "dispunem" la acest moment nu exista liber, în atmosferă și în apă.

Aşa că, orice formă de viaţă ar fi existat atunci este evident că nu aveau de a face cu reacţiile de oxidare... Acest lucru a dus la dezvoltarea formelor de viaţă (de fapt, cel mult bacterii) care utilizau pentru metabolismul lor doar bioxidul de carbon, apa, lumina solară sau alte elemente chimice. Pe aceste considerente s-au dezvoltat toate "relaţiile" genice bazate pe ARN şi, ulterior proto-ADN...

Pasul următor a fost reprezentat de trecerea la includerea în metabolismul celular a oxigenului, după cum am descris sumar în cazul mitocondriilor. Acest lucru s-a desfășurat pe o perioadă enormă de timp (aproximativ 3 miliarde de ani) cu ajutorul cianobacteriilor (Gamaproteobacteriile) și altor forme primitive de bacterii de tip ”extremofil” şi, ulterior algelor, ”componente” de dezvoltare a celulelor stromatolite (despre care vom discuta în postări viitoare).

Dar, important pentru argumentaţiile noastre viitoare, este că trecerea spre "utilizarea" ADN-ului a trecut printr-o imensă evoluţie a ARN-ului (în special datorită instabilităţii lui)... Şi, ca să fim corecţi până la capăt, ADN-ul s-a dezvoltat mai întâi şi întâi în alfaproteobacterii sub forma întâlnită azi în orice mitocondrie celulară, forma circulară...

Aici sunt urmele proto-ADN-ului, în mitocondrii... Aici ADN-ul nu are structura dublu helix ci este circulară, aici ADN-ul este mult mai instabil deoarece nu "beneficiază" de protecţia proteică (nu prezintă histone), aici sistemul de reparare al ADN-ului este mai puţin eficace şi, nu în ultimul rând, aici se produc radicali liberi ai oxigenului care "nu prea priesc" vieții ADN-ului producând "leziuni" acestuia... Cred că aţi înţeles ce era de înţeles...

Din punct de vedere creaţionist totul pleacă de la simplul act al creaţiei rezultat al actului divin... Nu putem discuta despre ADN, ARN şi altele asemenea. Ce este făcut de Puterea Divină Unică, de Creator, există... Și atât...

Iată că, din respect, am făcut aceste descrieri şi am ajuns la momentul în care există materialul organic (fie el şi proto-ARN, proto-ADN) sau viaţa, pur şi simplu... Ne găsim acum într-un mic "impas" peste care vom trece în abordarea care urmează: impasul evoluţie-creaţie redus la evoluţie... Da, aţi citit bine...

Pentru a fi mai uşor (eu cred în Unicitatea Divină!!!), voi începe cu teoriile creaţioniste... După ei, lumea a fost creată acum aproximativ 9, 10.000 de ani... Teoriile pe care le-am parcurs au fost superb de bine argumentate în acest sens...

Dar, de aici, chiar şi în această teorie a vieţii începe evoluţia... Şi nu mă refer la dinozauri şi la oasele lor îngropate de ”satana” pentru a ne nărui credinţa (cu toate că am mari semne de întrebare în această direcţie deoarece ei râd de evoluţionişti dar explicaţia lor ţine de "acţiunile şeitanului")...

Mă refer la faptul că Adam a făcut "prostia" să-l "mănânce coasta"... Deci, a apărut femeia... Apoi au apărut toate bolile şi necazurile rezultate din ”căderea” din Grădina Edenului, animalele (mă refer la şarpe) şi-au pierdut darul de a vorbi... Apoi au apărut copiii, Abel şi Cain... Şi mă voi opri aici... Aţi prins mesajul... Evoluție…

Deci, până şi aici este vorba despre evoluţie (să mai amintesc de faptul că El, Puterea Unică şi Divină, Creatorul, ne-a lăsat să evoluăm pentru a ne smeri, pocăi, a recunoaşte păcatul, etc. pentru a reveni la viaţa eternă într-un alt fel de evoluție???)...

Şi, evoluţia care ne interesează pe noi se referă la răspunsul la factorii de mediu şi adaptarea organismului la acestea sau, efectiv, la posibilitatea de a continua viața ”măcar” în forma în care putea exista ea, dacă nu, tot eventual, să se perfecționeze spre o mai bună adaptare...

Apoi, de ce nu, există și un fel de evoluţie "scurtă" în care noi ne adaptăm permanent şi evoluăm de la copil la adult, de la adult nepregătit la adult pregătit, etc. Fiecare zi contează, fiind vorba despre o permanentă evoluție, adaptare… Azi nu mai suntem ca ieri, fie spre bine, fie spre rău…

Apoi, după cum prezentam în unele posturi anterioare, începem de transmitem copiilor noştri unele deprinderi, unele dexterităţi (fie şi sub comentariul "selecţiei" de transmisie genetică sau divină)...

Deci, evoluăm... Am ”uitat” să prezint aici chestia cu bolile, mai precis, cu anticorpii (molecule de natură proteică de tip monomer, sub denumirea generică de globulină) în cazul atacurilor virale sau bacteriene, cu elementele "de întărire" în cazul multor afecţiuni "rezolvate" de adaptabilitatea noastră ş.a.m.d. Peste tot este vorba despre evoluţie, fie şi în mic...

Deci, pentru a nu mai lălăi nejustificat acest post, concluzia de bază este că putem vorbi despre evoluţie şi despre faptul că, la baza ei, stă adaptarea noastră permanentă (indiferent de punctul de vedere creaţionist sau evoluţionist)...

Evoluție de pleacă de la ”praful de stele”, ajunge la ”praful genetic”, polimeri, bla, bla și ajunge la percepția evoluției sau puterii divine…

Vom continua și mâine!

Nu uitaţi că vine week-end-ul şi trebuie să vă pregătiţi pentru binemeritata odihnă şi binemeritatele distracţii!!!

Dorin, Merticaru