Scientia

Problema vieţii pe Pământ a preocupat întotdeauna savanţii şi filosofii, iar răspunsurile la această temă au fost date în toate timpurile, variind în funcţie de nivelul cunoştinţelor disponibile. Nu mă voi opri aici asupra răspunsurilor filosofice sau religioase.

Să începem prin a vedea ce spune... manualul de biologie și cum e de fapt cu "supa primordială", cu viaţa apărută "din nimic" sau "din întâmplare" după cum spun cei care au uitat ce n-au învăţat la şcoală .

Înainte să începem, trebuie să specific câteva lucruri:

1. Nu se ştie cu certitudine cum a apărut viaţa pe Pământ. Ipoteza larg acceptată de comunitatea ştiinţifică şi despre care veţi citi în continuare, a adunat de-a lungul timpului destul de multe dovezi în favoarea ei. Dar mai sunt aspecte care trebuiesc lămurite. Poate că timpul o va infirma. Cine ştie?... Important este că are sens, este logică şi indiciile o susţin. Până în momentul de faţă este cea mai bună explicaţie ştiinţifică pentru apariţia vieţii.

2. Informaţiile din acest articol provin dintr-un banal manual de biologie de clasa a XII-a. De ce le-am luat de acolo? Pentru că am observat că mulţi dintre noi uităm ce am învăţat la scoală şi înlocuim cunoştinţele cu tot felul de bazaconii fantezisto-conspirative de pe te-miri-ce pseudositeuri. Şi n-am vrea să percepem şi să discernem realitatea eronat, aşa e?

3. Cum probabil pentru unii dintre voi au trecut ceva ani de când aţi terminat şcoala, materialul de faţă vă va părea poate prea specializat. De aceea am să încerc să explic toţi termenii care pot părea inaccesibili la sfârşitul articolului (vor fi coloraţi cu gri). Pentru detalii suplimentare puteţi monologa şi cu Google. Abordarea ştiinţifică este necesară deoarece, dacă o narez ca şi pe o poveste, trilobiţii pot ajunge la concluzia că ESTE chiar o poveste, şi că ştiinţa spune de fapt că viaţa a apărut "din întâmplare" şi "din nimic". Ştiinţa nu spune nimic. Ea doar caută şi verifică dovezile, pentru ca mai apoi să tragă concluziile logice. Atât.

4. Nu dezbat aici tema creaţiei. Este implicată o fiinţă inteligentă în acest proces? Nu pot să vă spun, din simplul motiv pentru că habar nu am. Nu sunt nici pe departe calificat să vin cu răspunsuri la întrebările existenţiale ale omenirii. Iar dacă am un crez al meu, asta este strict treaba mea. Fiecare are crezurile lui personale şi trebuie să îşi dea răspunsul singur, după cum crede de cuviinţă. Repet, ştiinţa nu va putea dovedi vreodată nici existenţa, nici inexistenţa unui Creator, din simplul motiv pentru că aceasta se ocupă cu explicarea şi înţelegerea fenomenelor palpabile din lumea înconjurătoare.

Ce spun dovezile despre apariţia vieţii

Elaborarea acestei explicaţii despre apariţia vieţii a fost posibilă datorită dezvoltării geneticii, biologiei moleculare şi celulare, biochimiei, biofizicii etc.

Procesul de apariţie a vieţii a început acum 4 miliarde de ani şi s-a desfăşurat în două etape:

• în etapa întâi a avut loc o evoluţie chimică, conform teoriei lui Oparin-Haldane;
• în etapa a doua a avut loc sinteza abiogenă (fără participarea materiei vii) a primelor gene în probionţi (compuşi biochimici premergători primelor celule); o dată cu apariţia probionţilor s-a făcut trecerea de la evoluţia chimică la cea biologică.

Etapa I: EVOLUŢIA CHIMICĂ

1. Formarea pe cale abiogenă a principalelor substanţe organice (substanţe alcătuite în principal din carbon și hidrogen) a avut loc în condiţiile din atmosfera şi hidrosfera unei compoziţii primare.

Astăzi se admite că în atmosfera terestră primitivă, în lipsa oxigenului, datorită surselor de energie existente, în urma proceselor chimice, a fost posibilă sinteza unor compuşi relativ stabili (acizi organici, monozaharide, aminoacizi). Astfel de reacţii au avut loc și în mediul acvatic, unde s-au format mai întâi substanţele de tipul aldehidei formice, iar mai apoi glucide, acizi graşi, purine, pirimidine (compuşi organici) şi în cele din urmă aminoacizi.

Se pot dovedi cel de mai sus printr-o serie de constatări, cum sunt:

• la degradarea magmei terestre, pe lângă dioxid de carbon (CO2) şi amoniac (NH3), rezultă hidraţi de carbon, aminoacizi şi baze nucleotidice;
• diferite substanţe organice simple au fost puse în evidenţă şi în meteoriţi, gaze cosmice precum şi în atmosfera altor planete (ex. Venus). În celebrul meteorit căzut în Australia, în anul 1969, au fost identificaţi aminoacizi şi peptide cu lanţ scurt.
• o serie de experimente demonstrează posibilitatea sintezei abiogene a moleculelor organice mici. Un model simplu este obţinerea acetilenei (hidrocarbură) din carbura de calciu (carbid) şi apă:

CaC2 +2H2O → HC ≡ CH + Ca (OH)2

2. Formarea pe cale abiogenă a substanţelor organice macromoleculare de tipul polipeptidelor şi polinucleotidelor.

În oceanul primitiv, datorită reacţiilor chimice, au apărut diverse amestecuri, în diferite concentraţii. Astfel, a fost posibilă şi apariţia unor substanţe macromoleculare (polipeptide, nucleotide sau proteine).

Aparatul lui Miller:

1 - balon în care amestecul de gaze este supus descărcărilor electrice (6000 V);

2 - ieşirea apei de răcire;

3 - intrarea apei de răcire;

4 - dispozitiv de răcire:

5 - colector de apă cu compuşi organici;

6 - balon cu apă care fierbe.

Experimental, Stanley Miller (1953) a creat în laborator condiţii similare care au existat pe Pământ şi a obţinut zaharuri simple, acizi organici şi aminoacizi care prin polimerizare formează proteine.

Cyrill Ponnamperuna (1965) a adăugat amestecului folosit de Miller fosfaţi şi, la o temperatură de 150 grade Celsius, sub acţiunea razelor UV, a obţinut acizi nucleici şi lanţuri de nucleotide. În 1958, A. Kornberg a sintetizat prima moleculă de ADN, motiv pentru care a fost distins cu Premiul Nobel.

Astăzi în laborator se pot sintetiza alcooli, vitamine, clorofilă, insulină etc. Deci şi această etapă este dovedită.

3. Formarea pe cale abiogenă a complexelor macromoleculare înzestrate cu metabolism - coacervatele (forme de viaţă microscopice, considerate ca făcând trecerea între substanţele organice şi primele organisme).

În celebra "supă primordială " , în care pluteau dispersat molecule de proteine, la un moment dat , au apărut anumite formaţiuni macromoleculare numite coacervate .

Formarea coacervatelor

A - macromoleculă de proteină de apă;
B - formarea unei pelicule de apă care permite coacervarea;
C - coacervat din mai multe macromolecule.

Coacervatele erau microscopice, delimitate precis de mediul înconjurător, nemiscibile (care nu pot forma, cu o altă substanţă, un amestec omogen) cu excesul de solvent, având capacitatea de a prelua anumite substanţe din mediu, de a le transforma şi elimina resturile la exterior. Apare astfel o formă primitivă de metabolism. Coacervatele puteau creşte, iar când atingeau o anumită mărime se puteau divide. Apare astfel şi o formă primitivă de reproducere.

Coacervatele erau diferite ca structură, compoziţie şi viteză a desfăşurării reacţiilor. Unele dintre ele dispăreau, altele însă persistau, asupra lor acţionând selecţia naturală.

În sprijinul acestei etape vine şi ipoteza proteinoizilor, aparţinând cercetătorului S.W. Fox (1965). El a realizat un amestec de aminoacizi, în prezenţa unor fosfaţi şi în lipsa apei, la 180-200 grade Celsius, într-un spaţiu închis şi a obţinut substanţe asemănătoare proteinelor, cu o greutate moleculară mai mică, pe care le-a numit proteinoizi.

În prezenţa apei, la 25-45 grade Celsius, proteinoizii se aglomerează, formând microsfere (2nm diametru). Ele îşi pot mări volumul prin adăugarea de alţi proteinoizi. ("nutriţie" heterotrofă). Când ajung la dimensiunea parentală , încep să înmugurească. La un pH ridicat, în jurul fiecărei microsfere se aranjează în lanţuri asemănătoare unor alge coloniale microscopice. Ele seamănă ca formă cu coacervatele, dar se deosebesc în privinţa genezei, luând naştere prin condensarea spontană a substanţelor macromoleculare de îndată ce s-au sintetizat în aminoacizi. Microsferele pot fi considerate cel mai simplu model de protocelule, fiind capabile de metabolism şi reproducere.

Istoria vieţii - primele organisme (2)

În partea a doua vom vorbi despre:

-trecerea de la evoluţia chimică la cea biologică

-apariţia primelor organisme (probionţii)

-apariţia şi evoluţia procariotelor

-apariţia celulelor eucariote

-apariţia eucariotelor multicelulare

Textul de mai sus reprezintă o adaptare după: Manual de biologie, clasa a XII-a, editura All Educaţional

DICŢIONAR:

abiogen - (despre procese) care are loc, care se petrece fără participarea materiei vii.
aldehidă - substanţă organică obţinută prin oxidarea moderată a unor alcooli, folosită în industria farmaceutică. Denumirea de aldehidă este dată de combinarea cuvintelor alcool dehidrogenat. Cea mai simplă aldehidă este formaldehida, formată prin oxidarea metanului.
aminoacizii - sunt unităţile constituente ale proteinelor şi cuprind în molecula lor două grupări funcţionale: carboxil şi amino. Există 20 de aminoacizi proteinogeni specificaţi prin codul genetic, prezenţi în toate organismele vii.
monozaharidele - sunt compuşi cu funcţiuni mixte, care conţin în moleculă o grupare funcţională carbonil şi grupe hidroxil.
nucleotid - orice component format dintr-o riboză sau dezoxiriboza legată de o bază de purină sau pirimidină şi un grul de fosfat care reprezintă unităţile structurale ale ARN şi ADN.
peptidă - substanţă chimică alcătuită din mai mulţi aminoacizi.
purină - bază (ca adenina şi guanina) care intră în compoziţia ADN sau ARN
pirimidină -bază (ca citozina, timina sau uracilul) care intră în compoziţia ADN sau ARN
probiont - nume dat compuşilor biochimici formaţi pe Pământ, premergători primelor celule.
substanţe organice - substanţe alcătuite în principal din carbon şi hidrogen, dar pot conţine şi oxigen, azot, sulf, fosfor sau bor, precum şi restul elementelor, dar în cantităţi mult mai mici cu molecule mici