Qual é a receita para a vida? Se você fosse construir uma célula a partir do zero, o que os ingredientes que você precisa? E que tipo de ambiente que você precisa para cozinhar a matéria inanimada em uma célula viva? Estas são as perguntas que ocupam Harvard bioquímico Jack Szostak , como ele imagina o mundo dinâmico onde a vida nasceu.
O que Szostak está interessado em saber é quantas receitas diferentes existem para tornar a vida. Como a vida surgem aqui na Terra, e pode algum outro planeta construir a vida de uma maneira diferente? Trabalho em seu laboratório está começando a produzir algumas respostas.
"Nós estamos olhando para uma fatia muito estreita de todo o problema", diz Szostak. "Vamos assumir que temos os blocos de construção química da vida: a questão que estamos olhando é o que precisamos fazer para tornar esses produtos químicos se reunir e trabalhar como uma célula?" Szostak, apesar de sua humildade, é uma figura formidável na biochemistry-- um laureado com o Nobel, Professor de Genética na Harvard Medical School e pesquisador do Howard Hughes Medical Institute e Massachusetts General Hospital-- eo projeto que ele está envolvido em é, como ele diz, "um dos problemas mais interessantes da química." "A transição da química à biologia", - da matéria para a vida.
Em seu laboratório, Szostak re-cria a química da Terra primitiva, o planeta antes que a vida começou, a fim de ver como de construção básico de vida blocks-- lipídios, aminoácidos e nucleotídeos - primeiro montadas em estruturas maiores, como membranas, RNA moléculas e péptidos. Ele quer saber como a matéria se mudou a partir de reações sem vida da química para as primeiras células vivas simples.
Tais células primitivas, ou protocélulas (iamge abaixo), teria sido muito mais simples do que qualquer das células modernas de hoje, que têm uma organização com base no "dogma central" da biologia: DNA, contendo mapa genético de uma célula em uma seqüência do nucleotídeo bases A, T, G e C, é transcrita em ARN e, em seguida, fábricas chamados ribossomas traduzir o RNA em as sequências de ácidos vinte aminoácidos que compõem as proteínas. Estas proteínas executar quase todas as operações de células, das bactérias aos seres humanos: em movimento, metabolizar alimentos, eliminação de resíduos, acelerando e desacelerando as reações químicas que copiam nossos genes.
Mas, no início, não havia proteínas: Então como é que as células evoluir para criá-los? E como o primeiro celular evoluir no primeiro lugar-- e atravessar a fronteira da química para o novo, mundo vivo de biologia?
A vida provavelmente nasceu em uma pequena lagoa ou lago, Szostak acredita, não em um oceano, como muitas pessoas pensam.Piscinas de sequeiro fornecer um ambiente de água doce, compatível com as membranas celulares delicadas formados a partir de ácidos gordos simples, que seriam destruídos de imediato nos oceanos salgados. Alguns tais lagoa era o lugar onde os elementos cruciais foram misturados, aquecido e resfriado na seqüência correta para se tornar vida. Moléculas inanimadas, reunidas em conjunto dentro de uma pele gordurosa, de alguma forma, tornou-se capaz de replicação, e da evolução: a definição de vida, como Szostak vê-lo.
Muito provavelmente, Szostak diz, a vida começou perto de uma fonte hidrotermal: um bico subaquática de água quente, que flui para a água fria de um lago gelado, bem como moderno lago Yellowstone no inverno. Isto, ele acredita, foi o forno e congelador onde os ingredientes de vida foram preparados, arrefecida, descongelada na ordem requerida para ácidos nucleicos que passar por ciclos de replicação, e para membranas de ácido gordo para permitir nutrientes para entrar na célula.
Este primeiro "protocélulas", simples, que Szostak está tentando recriar em laboratório - nada além de uma onda de material genético rodeado por um gordo skin-- começou copiando a si mesmo com pequenas variações, e estas variações vantagens conferidas algumas células. Esta variedade levou ao processo competitivo da evolução darwiniana, Szostak diz, e, eventualmente, à árvore da vida como a conhecemos hoje.
"A principal coisa", Szostak diz, "é para começar: para ir de genes zero a um gene." Este momento de "introdução" é o foco das pesquisas de Szostak: descobrir o primeiro "química viva", ou, como Szostak coloca, "que a transição da química à biologia": quando um grupo de moléculas tornou-se primeiro uma coisa viva.
Pouco a pouco, os esforços de Szostak para trazer moléculas para a vida no laboratório estão lançando luz sobre como a vida pode ter começado, tanto aqui na Terra e em outros lugares do universo.
O Galaxy diário via origins.harvard.edu
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