Kimia e thjeshtë ndihmon për të shpjeguar origjinën e jetës

Kur rritet një kockë, proteinat e trupit tonë ndihmojnë të ofrojnë strukturën. Kur një muskul çahet, proteinat ndihmojnë në rindërtimin e tij. Kur luftojmë një infeksion, transportojmë oksigjen në gjak apo dërgojmë mesazhe në një qelizë, proteinat shpesh marrin rolin kryesor. Por si u formuan për herë të parë këto molekula të afta në Tokë dhe si ndihmuan ato në lindjen e jetës?

Ky mister, që u ka shpëtuar shkencëtarëve për më shumë se pesë dekada, mund të shpjegohet me një kimi mjaft të thjeshtë, sipas një studimi të botuar të mërkurën në Nature.

Në eksperimente laboratorike, shkencëtarët kanë treguar me sukses se si dy përbërës bazë të jetës, acidi ribonukleik (ARN) dhe aminoacidet, mund të kombinohen për të nisur sintezën e proteinave.

Përbërësit dhe kushtet bazë, në ujë, mendohet se kanë ekzistuar në Tokë rreth 4 miliardë vite më parë, duke dhënë të dhëna se si jeta e hershme mund të jetë nisur ose si mund të lindë në planete të tjera.

“Duket mjaft e mundshme” që ky reagim të ketë ndodhur në Tokën e hershme, tha Matthew Powner, kimist në University College London dhe autor i studimit të ri.

Laboratori i Powner heton proceset kimike që çojnë në jetë, duke eksploruar mekanizma kyç që shihen tek të gjitha organizmat e gjallë. Një nga proceset më themelore është mënyra se si qelizat prodhojnë proteina, molekulat komplekse përgjegjëse për rritjen dhe mbijetesën tonë, nga formimi i kockave deri te mbështetja imunitare.

Proteinave u paraprijnë aminoacidet, që mendohet të kenë ekzistuar shumë kohë përpara lindjes së jetës. Proteinave u nevojiten “plani i ndërtimit”, që sigurohet nga acidet nukleike si ADN-ja dhe ARN-ja, për të udhëzuar aminoacidet të bashkohen. Në fakt, Francis Crick, njëri nga bashkëzbuluesit e strukturës së ADN-së, propozoi teorinë në vitet 1950 se informacioni në biologji rrjedh nga ADN-ja tek ARN-ja dhe më pas te proteina.

Por që nga Crick, procesi i kalimit nga ARN në proteinë nuk është kuptuar plotësisht, tha Powner. “Informacioni në ADN dhe ARN është shkruar në një gjuhë tjetër nga informacioni në proteina, ndaj duhet përkthyer.”

Në organizmat e sotëm, aminoacidet kombinohen me ARN-në për të bërë një proteinë. Por ky proces përkthimi kërkon një grup enzimash proteinike, të cilat paradoksalisht krijohen nga vetë sinteza e proteinave. Kjo bëhet një problem i tipit “vezë apo pula”: Si u krijua një proteinë pa një tjetër proteinë?

“Ne donim të gjenim kiminë që bashkon dhe lidh” ARN-në dhe aminoacidet, të cilat do të nevojiteshin për të bërë proteina, tha Powner.

Fillimisht, ekipi mori një aminoacid dhe e “aktivizoi”, në thelb duke hequr një molekulë uji, gjë që e bëri atë reaktiv dhe të aftë të formonte një lidhje me molekula të tjera. Por aminoacidi i aktivizuar nuk lidhej drejtpërdrejt me ARN-në në këtë formë. Ekipi kishte nevojë për një molekulë ndihmëse që do ta ndihmonte aminoacidin të lidhej me ARN-në.

Powner dhe kolegët e tij vendosën të eksperimentojnë me një klasë përbërjesh të quajtura tiolë, ose molekula me një atom squfuri të lidhur me karbon. Këto molekula njihen më shumë për rolin e tyre në prodhimin dhe rregullimin e energjisë në qeliza sesa në sintezën e proteinave, por ekipi kishte zbuluar më parë se ato formohen relativisht lehtë në kushte bazike që do të kishin ekzistuar në Tokën e sapolindur.

Kur u fut tioli, ekipi gjeti se ai fillimisht reagonte me aminoacidin e aktivizuar në ujë dhe më pas transferonte ngadalë aminoacidin në ARN. Më shumë nga këto përbërje kombinoheshin dhe formonin proteina në qeliza.

Ky lidhim “ishte krejt i papritur dhe nuk ishte ajo që kishim planifikuar,” tha Powner. Ai theksoi se ky mekanizëm në thelb zgjidh se si të niset sinteza e proteinave pa një tjetër proteinë.

“Në një skenar ku ke aminoacide, ku ke molekula ARN-je, nëse ke tiolë, molekula squfuri, mendoj se është pothuajse e pashmangshme që një proces i tillë të ndodhë,” tha Powner.

Provat evolucionare tregojnë se ky proces i sintezës së proteinave “është tipari më i lashtë i biologjisë molekulare që ende gjendet në qelizat tona sot,” tha Aaron Goldman, biolog në Oberlin College që nuk ishte i përfshirë në studim. Studiues të tjerë madje kanë propozuar më parë që lidhja e aminoacideve me ARN-në mund të jetë përdorur për të themeluar një formë të hershme të kodit gjenetik.

Megjithëse sinteza e proteinave evoluoi herët në historinë e jetës, “ne ende nuk kemi një kuptim të qartë të asaj që i parapriu,” tha Goldman. Studimi i ri “identifikon një kimi intriguese që hedh dritë mbi një pararendës të mundshëm” që mundësoi këtë proces të rëndësishëm.

Ekipi nuk e di saktësisht pse grupi tiol lejon aminoacidin të transferohet te ARN-ja. Powner tha se në përgjithësi, grupi i squfurit ndodhet në një “zonë të ëmbël të reaktivitetit”, që i lejon atij të reagojë shumë ngadalë dhe në mënyrë selektive me ARN-në.

Katër miliardë vite më parë, këto reaksione mund të kenë ndodhur në pellgje apo liqene në Tokë. Megjithatë, përqendrimet e kimikateve me gjasë do të kishin qenë shumë të holluara në oqeane.

“Pavarësisht nëse kjo hipotezë specifike është e saktë apo jo, lidhja e aminoacideve me ARN-në duket se ka qenë një reaksion i rëndësishëm gjatë evolucionit të hershëm të jetës, ashtu siç është ende tek çdo organizëm sot,” tha Goldman. / Washington Post - Syri.net