tiistai 29. tammikuuta 2013

Kemistit elämän synnyn arvoituksen äärellä: molekyylit ovat älykkäitä!


Amerikan kemian seura (The American Chemical Society) on omistanut kokonaisen numeron julkaisemastaan lehdestä, Accounts of Chemical Researc, elämän synnyn kemiallisen alkuperän arvoitukselle. Aihetta käsitellään lehdessä varsin perusteellisesti, esitellen viimeisimmät elämän syntyteoriat ja alan tutkimukset. Toimittajien mukaan elämän synnyttävät molekyylit ovat älykkäitä.

(dailygalaxy.com)

Useat artikkelit keskittyvät tiettyihin elämän syntyhypoteeseihin liittyviin ongelmiin. Esimerkiksi Benner et al. huomauttavat, että RNA-maailmahypopeesi ei ole uskottava, koska siihen liittyvät kemialliset sidokset ovat epästabiileja ja reaktiot ovat liian spesifisiä ja epätodennäköisiä oletetuissa alkumaapallon olosuhteissa.

Toinen artikkeli esittää mahdollisen ratkaisun elämän suosivien vasenkätisten aminohappojen ongelmaan.

Muutama artikkeli yrittää selittää sitä miksi DNA:ssa käytetään tiettyjä emäksiä, A,T,C ja G. Usea artikkeli käsittelee itseään kopioivia järjestelmiä. Yhdessä artikkelissa pohditaan sitä, kuinka protosolu olisi voinut syntyä lipidikalvoista. Ja jotkut pitävät "RNA-ensin" vaihtoehtoa parempana, kun taas toiset kannattavat "metabolia ensin"-vaihtoehtoa.

Lehden toimittajat määrittelevät kemialliseen evoluutioon kuuluvaksi: "molekulaarisen informaation käyttöönoton, muuttamisen ja välittämisen koordinoidussa kemiallisessa verkostossa, joka sopeutuu ympäristön muutoksiin." Toimittajat myöntävät, että tällainen järjestelmä, jossa täytyy tehdä informaatiota tallentavia ja sitä välittäviä molekyylejä, vaatii jonkinlaista molekulaarista älyä:

"Nämä erilaiset solun alkuperää selittävät kemialliset lähestymistavat viittaavat merkittävästi molekyylien luontaiseen älyyn (intrinsic molecular intelligence), joka ohjaa elävän materian syntyä alkutekijöistään."

Termiä "molekulaarinen äly" ei juurikaan käytetä elämän alkuperätutkimuksessa, siitä huolimatta, että kirjoittajat eivät pidä sitä uutena käsitteenä. Heidän mukaansa Darwinin oma teoria elämän synnystä kemiallisesti rikkaassa "lämpimässä lammikossa" on esimerkki molekulaarisestä älystä. Vaikka molekyylien käyttäytymistä voidaan kuvata lukuisilla eri tavoilla - statistinen mekaniikka, Brownin liike, itseorgnisoituminen - niin älykkyyden liittäminen niihin elämän alkuperäkysymyksen yhteydessä, on vielä vailla vahvistusta.

 Ne tallentavat informaatiota ja ne tekevät itsestään kopioita. Mutta, kun molekyylien sanotaan olevan älykkäitä, niin se viittaisi molekyylien osaavan järjestää itsensä tarkoituksenmukaisiksi rakenteiksi. Tämä yleensä vaatii etukäteistietoa lopputuotteesta. Tämä on vähän sama asia, kun Lego-auton sanottaisiin rakentuneen itsestään älykkäistä Lego-palikoista. (Ja soluun verratessa analogia olisi tarkempi mikäli tämä Lego-auto osaisi korjata itseään ja tehdä itsestään kopioita).

Eräs kemiallisen evoluution perustavaa laatua olevista ongelmista on siirtyminen kuolleesta elävään - kemiallisesta biologiseen. Tähän vaaditaan enemmän, kuin vain kaikki tarvittavat osat. Jotta tämä osista alkava lähestymistapa voisi toimia, on nämä osat liitettävä tietyllä tavalla yhteen monimutkaiseksi kokonaisuudeksi eli itseään ylläpitäväksi entiteetiksi (protosoluksi tai soluksi) - eläväksi organismiksi. Se, kuinka tämä osien yhteenliittyminen voisi tapahtua, on mysteeri kemialliselle evoluutiotutkimukselle. Itse asiassa Peter Tompa ja George Rose ovat osoittaneet, että solu ei voi syntyä itsestään, vaikka kaikki rakennuspalikat olisivat valmiina käytettäväksi.

Elämän synnyn tutkimuksessa on pääasiassa kaksi leiriä: "RNA-ensin" (RNA-maailma) hypoteesia kannattavat ja "metabolia ensin" (metaboliamaailma) hypoteesia kannattavat. RNA-maailma hypoteesin mukaan ensimmäiset biomolekyylit olivat nukleotideja (adeniini, urasiili, sytosiini ja guaniini). Siinä myös oletetaan, että ribotsyymit olivat tärkeässä osassa ensimmäisen geneettisen koodin synnyssä. Metabolia-ensin hypoteesin kannattajat uskovat biomolekyylien itseorganisaation synnyttäneen ensimmäisen proteiinin tai metabolisen reaktioreitin.

Nämä ovat täysin erilaisia lähestymistapoja elämän synnyn ongelmaan. Molemmissa on omat vahvuutensa ja omat heikkoutensa. Toimittajat sanovat, että elämän syntyyn oli olemassa monia reittejä, joten ehkäpä molemmat ovat oikein. He uskovat, että yhteistyö erilaisten näkemysten välillä edistäisi tutkimusta, mutta se näyttää liian optimistiselta. Hypoteesit lähtevät liikkeelle täysin erilaisista alkuoletuksista ja erilaisista rakennuspalikoista. On myös omituista olettaa, että elämän syntyyn johtavia reittejä on useita, jotka jotenkin yhtyivät ja synnyttivät ensimmäisen elävän organismin. Mutta miten? Siitä lisää myöhemmin.



Lähde:

http://www.evolutionnews.org/2013/01/acs_issue_on_ch068481.html


Ei kommentteja:

Lähetä kommentti