Como a vida pode se originar a partir de uma sopa química sem vida? Esta questão tem intrigado os cientistas desde de Darwin "A Origem das Espécies". Professor da Universidade de Groningen química estudos Sijbren Otto "evolução química 'para ver se auto-organização e autocatálise irá fornecer a resposta. Seu grupo de pesquisa previamente desenvolvido moléculas auto-replicantes - moléculas que podem fazer cópias de si mesmos - e já observada diversificação em mutantes replicador. Eles descobriram que se você começar com um conjunto ancestral de mutantes replicador, um segundo conjunto vai se ramificam espontaneamente. Isto significa que a diversidade ecológica como encontrado em biologia pode também ter as suas raízes, a nível molecular.
A vida deve ter começado em algum momento, mas como permanece um mistério. O próprio Charles Darwin especulou em uma carta a Joseph Hooker, em 1871: "Mas se (e oh, que um grande se) pudéssemos conceber de alguma poça morna com todos os tipos de amônia e sais fosfóricos, - luz, calor, eletricidade & c . presente, que um composto de proteínas foi quimicamente formado, pronto para sofrer mudanças ainda mais complexas, nos dias de hoje tal matéria seria instantaneamente devorada ou absorvida, o que não teria sido o caso antes de criaturas vivas foram formados. '
É impossível saber como a vida na Terra realmente começou, mas isso não impede cientistas de tentar descobrir como ele poderia ter começado. Este não é apenas uma questão de curiosidade. Os processos envolvidos incluem autocatálise (onde moléculas de promover a formação de cópias de si próprios) e auto-organização (onde as moléculas se organizam espontaneamente em estruturas de ordem superior), que são conceitos importantes em domínios como a ciência dos materiais.
Otto tem trabalhado em evolução química há vários anos. "Tudo começou com uma descoberta fortuita", explica. "Encontramos alguns pequenos peptídeos que poderiam organizar-se em anéis, que poderia, então, formam pilhas. Uma vez que uma pilha começou a se formar, que vai continuar a crescer e multiplicar-se, então, dividindo-se em duas pilhas menores. Estes seriam os crescer novamente e quebrar, e assim por diante. As pilhas também estimulou a formação de anéis a partir do qual eles são compostas. As pilhas e anéis são chamados de "replicadores", como eles são capazes de fazer cópias de si mesmos.
Jan Sadownik, um pós-doc no grupo Otto, descobriu que se você oferecer os replicadores dois tipos diferentes (A e B) de blocos de construção ("alimento") eles vão fazer cópias de si mesmos. Ele observou o surgimento de um conjunto de mutantes replicadoras que se especializaram na comida A, mas também incorporou algumas B. Os anéis consistiu, principalmente, os blocos de construção A, com apenas algumas B do.
Alguns dias mais tarde Sadownik viu um segundo conjunto de mutantes surgem, especializada em comida B, mas também tolerado algum A. Este segundo conjunto provou ser um descendente do primeiro set, o que significava que havia uma relação ancestral entre os conjuntos. Isto é muito semelhante à forma como nova espécie se formam a partir dos já existentes durante a evolução biológica, salvo que este processo de formação de espécies não envolve organismos biológicos de pleno direito, mas ocorre em vez no nível molecular.
Olhando para o processo molecular 'especiação' com mais detalhes permitiu aos pesquisadores identificar mutantes específicos dentro do primeiro conjunto de replicadores que foram responsáveis pela geração do segundo set. Tinham, portanto, estabelecido o mecanismo através do formulário que replicador de 'espécies' sem precedentes com detalhes em nível molecular. A diversificação espontânea de replicar moléculas em conjuntos distintos pode muito bem ter sido o primeiro passo de um longo processo que levou à diversidade ecológica impressionante que vemos ao nosso redor hoje.
Isto mostra como novas "espécies" podem surgir através de evolução química. Otto explica: "Claro, o termo especiação só deve ser usado quando se refere a organismos que se reproduzem sexualmente, mas nosso trabalho mostra muito os mesmos padrões." A parte emocionante, diz Otto, é que "nós começamos sem replicadores, mas veja primeiro tipo surgir e, em seguida, depois de um tempo, outro. Isso é certamente mais significativo! '
O próximo passo é a introdução de morte. Isto pode ser feito através da alimentação de um fluxo constante de blocos de construção do sistema, durante a descarga do conteúdo do vaso de reacção. Os replicadores só pode sobreviver no presente sistema, quando a sua taxa de crescimento excede a taxa de remoção. 'Poderíamos então semear tal sistema com um conjunto de mutantes Replicator, e, em seguida, mudar o ambiente, por exemplo, adicionando um outro solvente. Isto mudaria a aptidão dos vários mutantes replicadoras e deslocar a população de mutantes para com aqueles que são os melhores em replicar no novo ambiente. " O resultado seria uma forma de seleção natural que Darwin reconheceria. "Nós não somos os únicos a ser realmente animado sobre esses experimentos - o biólogo evolucionário eu consultei também é."
Os resultados foram publicados em 04 de janeiro de 2016, na revista Nature Chemistry
Um vídeo 'explanimation' na investigação evolução química do grupo Otto está disponível no YouTube: https://youtu.be/qjW0rAaUpXs
O Galaxy diário via Universidade de Groningen
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