belépés belépés | segítség segítség | alkalmazások alkalmazások | RSS RSS | előfizetés előfizetés | akciók akciók Nol.hu | NolBlog | NolTV | Hírmátrix | NolRandi
 
Népszabadság.hu | NolBlog | NolTV 2012. május
26. szombat

Luca és Ida öröksége: az élet kialakulása

Először volt Ida, aztán Luca. Ida (initial Darwinian ancestor = a legelső darwini ős) és Luca (last universal common ancestor = az utolsó univerzális közös ős) mindketten az ősi Földön fellelhető alkotórészekből jöttek létre. Ida tudta először megsokszorozni önmagát, és amikor ez már jól ment, valahogyan arra is képessé vált, hogy genetikai kód formájában információt tároljon. Ez vezetett el annak az életformának a kialakulásához, amelytől minden földi élőlény származik, Lucához.

Oravecz Elvira| Népszabadság| 2010. június 5. |10 komment

nyomtat email plusz mínusz Küldés Facebook-ra Küldés Twitter-re Felvétel Google Bookmarks-ra

Cikk értékelésBe kell jelentkezni az értékeléshez!

KommentekBe kell jelentkezni a hozzászóláshoz!

zakzag | 2010. június 23. | 19:39:23

@programozo: ajánlom figyelmedbe Gánti Tibor munkásságát és a chemoton-elméletet. Link: http://mek.oszk.hu/03200/03287/03287.pdf

k-z-p | 2010. június 8. | 07:25:59

Az evolúciós elméletre jellemző korszakalkotó és egyúttal előre tudott felfedezések. Alternatív megfogalmazásban ezzel bezárult a kör, egyúttal sosem volt lényegi hiányosság az evolúciós elméletben.
Ez a kettősség érvényes Darwin megfogalmazása óta, a demagóg szofizmusnak és kreacionista érdekvitázóknak ezután semmi esélyük bármilyen kételyt beleerőszakolni az evolúciós elméletbe, ugyanakkor sosem volt komoly esélyük rá.

pgabi | 2010. június 6. | 23:01:55

5 rész - vége
1. A másolás fizikai folyamata „vitte magával” (jelentette) a saját alapanyag előállító kémia reakcióhálózatát.
2. Bármilyen más alapanyag előállító hálózat is bekerülhet a mintába – amely nem szünteti meg a másolást (nem visz el alapanyagot belőle).
3. Az újonnan beépülő kémia reakcióhálózatok között lehet olyan is, amely kihat a másolás gyorsaságára, és/vagy a másolás pontosságára.
4. A másolási minta tartalmazhat a másolás szempontjából „értelmetlen” (funkciótlan) részeket is – ha az nem akadályozza a másolást.
A másolási folyamat tehát egy „önszerveződőnek” tűnő folyamat (2–es és 3–as pont miatt), ami elvezethet a gyakorlatilag – és nem elméletileg – tökéletes másoláshoz. Stabilan, hosszabb ideig ugyanis csak ez a fajta másolás marad fenn! Él…. Nem „jobban él”, hanem „csak él” – legfeljebb sokféleképpen él……

pgabi | 2010. június 6. | 23:01:22

4 rész
Tehát nem pozitív az ilyenek hatása, hanem egyszerűen „növeli a másolás sebességét és/vagy pontosságát”. Amennyiben ilyen hatású az újonnan bekapcsolódó reakcióhálózat, akkor nem lineáris úton halad a rendszer a fennmaradás útján, hanem egyre "gyorsuló" módon.
A minta „szemszögéből nézve” a kész, stabil fennmaradás, a másolási minta spontán kezdeti időleges fennmaradása után mintegy "önszerveződve", és nem egyszerre, hanem fokozatosan és egyre felgyorsulva alakult ki. A reakcióhálózatok „szemszögéből nézve” pedig a kész, stabil fennmaradás a legkülönfélébb energiakezelő reakcióhálózatok, – közük azok is, amelyek a másoláshoz szükséges molekulákat termelték – szintén fokozatos és egyre felgyorsuló összehangolódása – együttműködésnek ("szimbiózisnak") nevezhető kölcsönhatásainak – kialakulása révén valósult meg.
Összefoglalva a gondolatsort, a molekuláris változás során az ősóceán hatalmas fizikai terében hatalmas mennyiségű oldott molekula volt és számtalan kémiai reakció (lánc és körfolyamat) zajlott le rendkívül hosszú ideig. Amint a molekulaméretek elérték azt a határt, hogy közöttük fizikai kapcsolatok is kialakulhattak, ezek között másolódási folyamatok is kialakulhattak. A fizikai másolási folyamatok megjelenése egyszerre jelenti a következőket:

pgabi | 2010. június 6. | 23:00:48

3 rész
A "válogatás", a molekulák rendezése nemcsak a fizikai, hanem minden hozzájuk kapcsolódó kémiai folyamatra is érthető és értendő. A másoló körfolyamat "válogatása" ezért kettős, vagy akár visszahatónak is nevezhető, mert:
1. egyszer molekulákat válogat a másoláshoz, és ezen keresztül persze
2. reakcióhálózatot, körfolyamatot is "választ", határoz meg!
A "válogatásban” a rendező elv tehát a fennmaradás, de ezen belül nagy a "szabadság", mert az energiakezelő és a másoló körfolyamatok sok mindennel "foglalkozhatnak". Pl. a másoló körfolyamat mintája rengeteg semleges ("funkciótlan") részt is tartalmaz, mint ahogy a másik körfolyamat is rengeteg, másolástól független anyagot előállíthat. Itt is elmondható, hogy bármi – mármint a molekulák tulajdonságai és a reakciók törvényszerűségének és azok fennmaradásának keretei között – megtörténhet.
A másolási folyamat tehát nemcsak olyan reakcióhálózattal, körfolyamattal tud közvetlen kapcsolatba kerülni, amely előállítja a neki szükséges molekulát, hanem bármilyen mással is, amelyik nem „visz el” molekulát tőle véglegesen – hiszen máskülönben megszűnne a másoló folyamat. A másoló körfolyamatba véletlenszerűen bekapcsolódó legkülönfélébb reakcióhálózatok közül tehát a körfolyamat fennmaradása szempontjából semlegesek maradnak meg/fenn, tudnak ismétlődni. Azután az, hogy az újonnan bekapcsolódó reakcióhálózat növeli-e a másolás sebességét vagy pontosságát, vagy nem, az már más kérdés, de semmiképpen sem értékalapú.

pgabi | 2010. június 6. | 23:00:12

2 rész
A fennmaradás lehetőségei alapján, ez akár a második lehetőség is lehetne, hiszen a körfolyamat stabilan fennmarad. De ez az "önelőállítás" végig kémia, nincs benne másolás, így ez sima, egyszerű „kémiai szaporodás”. A sima „kémiai szaporodás” csak egyszerű kémiai körfolyamatok számára nyújt fennmaradást (a környezeti feltételek állandósága mellett. Ez a rendszer alkalmazkodásra képtelen (vagy csak nagyon korlátozottan), ha változik egy tényező, leáll a folyamat). Ilyen például a kémcsövek világa. Ez a fennmaradás valójában az „úgy maradás” módszere lenne, és erről derült ki, hogy nem járható út a gyakorlatban, csak az elméletben – de ott se sokáig, a végtelen fogalma miatt. A gyakorlatban, a kémiai szuperrendszerek fennmaradásánál olyan szaporodás van, amelyben a másolás is szerepel. Tehát az "ősleves" világában spontánul nemcsak a „kémiai szaporodás” jelent meg, hanem különböző óriásmolekulák is, vagyis egy nagyobb fizikai dimenzió, így új kölcsönhatások. Az óriásmolekulák egyik „önálló tevékenysége" lehet, hogy más óriásmolekulákkal összekapcsolódnak, és az is, hogy a környezetükben levő molekulákat úgy rendezik – "válogatnak" – (ez fizikai kölcsönhatás és nem kémiai reakció), hogy a folyamat végére a kiinduló (fizikai) reakcióhálózat hasonmása termelődik ki, vagyis „másolással szaporodik”.

pgabi | 2010. június 6. | 22:59:32

1rész
Az életről, a fennmaradásról van szó – hisz amikor az nem marad fenn, akkor az meghal, megszűnik élni. Erre a két módszer lehetséges. 1: az „öröklét” receptje: a létrejövő kémiai szuperrendszer olymértékben stabillá válik, hogy mintegy "úgy marad". A benne zajló körfolyamatok hibátlanul és vég nélkül (persze, csak amíg a külvilág engedi) ismétlik önmagukat. 2: a „rövidebb–hosszabb ideig létezés és a szaporodás” receptje. A kémiai szuperrendszer, ha már egyszer nem tud "úgy maradni", akkor, az alatt, amíg egy kicsit azért "úgy marad" (egy ideig stabil marad) kitermeli, létrehozza hasonmását is, vagyis szaporodik.
A szaporodás elvileg kétféleképpen történhet. 1:„ön”–újra–előállítással (kémiai folyamat) és 2: másolással (fizikai folyamat). Ez utóbbit „fedezte fel” Yarus….. pedig ez logikailag is kimutatható.
A kémiai körfolyamatok alapvetően az energiakezeléssel (felvétel, átalakítás) "foglalkoznak". Ennek során kémiai körfolyamatok folyamatosan előállíthatják egyes alkotórészeiket. Ha az ilyen körfolyamatokból egy olyan reakcióhálózat alakul ki, amelyben minden alkotórész két példányban újratermelődik, akkor az a rendszer stabilan fennmarad (egy ideig) és egyben szaporodik is. Ez már maga az élet lenne?

pgabi | 2010. június 6. | 22:58:22

Ida és Luca… ez olyan, mint amikor az érem egyik és másik oldalán civakodnak. A biológiában sem veszik észre, hogy noha van a két oldal, attól még csak az ÉREMRŐL van szó! Ez esetben az életről (de ez a „játék” folyik az anyagi-nemanyagi, a mennyiségi/minőségi stb. tudományoskodással is). Ha már az elvek világosan „demonstrálódnak”, akkor azok kísérletesen is könnyen „demonstrálódnak”. Az 1500 karakter és a lentről felfele haladás miatt kicsit darabos a következő gondolatmenet – de remélem követhető!!

programozo | 2010. június 6. | 08:21:09

agadou | 2010. június 6. | 00:53:47
"Lehet nem is tudjuk meg soha, de már az is nagyszerű eredmény, ha demonstrálni tudunk egy lehetséges utat az élet kialakulására."
Sajnos ez nem demonstráció, csak egyszerű találgatás. A demonstráció az lenne, ha a kutatók létrehoznának egy nagyon egyszerű valamit, ami szaporodásra, mutációra és szelekcióra képes.

agadou | 2010. június 6. | 00:53:47

Érdekesnek találtam a cikket. Meg azt is, hogy eddig egyetlen komment sem érkezett. (?) Kétségtelen egy kicsit megüli a témában nem járatos olvasó gyomrát, de a lényeg azért érthető. Nyilván messze vagyunk még attól, hogy a földi élet kialakulását pontosan megtudjuk. Lehet nem is tudjuk meg soha, de már az is nagyszerű eredmény, ha demonstrálni tudunk egy lehetséges utat az élet kialakulására. A földi élet kialakulása folyamatának bizonyitását - ha egyálalán lehetséges - a fontos információk hiánya teszi nehézzé. Az élet kialakulásának kezdetén lejátszódó molekuláris folyamatokról a tengervíz összetételéről közvetelen bizonyíték nem igen maradt. A döntő lépés az RNS, DNS illetve ezek replikációja kialakulásának megértése. A többi már "szinte" gyerekjáték. Ezért tartom érdekesnek és biztatónak a cikkben leírt kutatásokat.

HIRDETÉS
Fekete füstölő az óceán ...
Fekete füstölő az óceán mélyén– az élet vegykonyhája?

A kutatók úgy vélik, Luca nagyjából négymilliárd évvel ezelőtt jelent meg, azaz csupán 500 millió évvel azután, hogy a forgó galaktikus felhő összeállt a Föld nevű bolygóvá, és néhány százmillió évvel azelőtt, hogy kialakultak volna a már fosszílianyomokat is hátrahagyó, bonyolultabb életformák. A közös ősnek azért kellett léteznie, mert a ma ismert összes életforma néhány apró kivételtől eltekintve, ugyanazzal a genetikai kóddal rendelkezik.

Feltételezések szerint Luca RNS-alapú volt, mert a ribonukleinsav (RNS), mely a dezoxiribonukleinsav, azaz a DNS közeli rokona, enzimként tudott funkcionálni. Ez azt jelenti, hogy működhetett az anyagcsere, mielőtt megjelentek volna a fehérjék, és átvették volna a biokatalizátor szerepet. A genetikai kód a genetikai építőkockák, azaz a nukleotidok hármas csoportjaiból –tripletjeiből – épül fel, és minden egyes triplet egy adott aminosavat kódol, vagy startstop gombként működik a fehérje-előállítás folyamatában. Az aminosavak, így a fehérjék, és emiatt a különböző életformák építőkövei.

Michael Yarus amerikai kutató szerint Lucában a genetikai kód kialakulása a nukleotidok és az aminosavak közötti természetes kémiai affinitás (vonzódás) eredménye. Más szóval, a genetikai kód kialakulása a nukleotidtripletek és az általuk kódolt aminosavak közötti vonzódás elkerülhetetlen következménye. Amennyiben Yarusnak igaza van, ez magyarázatként szolgálhat arra, hogy az egyes nukleotidtripletek miért kódolják bármilyen élőlényben mindig ugyanazt az aminosavat.

Yarus mesterséges RNS-sel dolgozva mutatta ki, hogy ez a kémiai vonzódás igenis létezik. Amikor RNS-szálakat és aminosavakat kevert össze, az aminosavak többékevésbé spontán módon az RNS megfelelő tripletjei közelében helyezkedtek el. Kiderült az is, hogy egyes antikodonok (az aminosavak szállítására specializálódott RNS-ekben található triplettípusok) különösen „ügyesek” a „megfelelő” aminosavhoz való kötődésben, milliószor nagyobb affinitást mutatnak a megfelelő, mint az egyéb aminosavakkal szemben.

David Johnsonnek és Lei Wangnak – a kaliforniai La Jollában dolgozó kutatóknak – először sikerült kimutatniuk, hogy ez a vonzódás élő szervezetekben is létezik. Úgy döntöttek, hogy a riboszómákban (az aminosavakból fehérjéket összeállító sejtgépezet kulcsfontosságú alkotórészében) keresnek erre bizonyítékot. Miután a riboszómák RNS- és aminosavláncokból állnak, ha valóban létezik ez a vonzódás a két molekulatípus között, akkor az várhatóan kimutatható ezekben a sejtszervecskékben.

HIRDETÉS

Amikor megvizsgálták az aminosavak riboszómán belüli elhelyezkedését, azt találták, hogy a 20 standard aminosavból 11 sokkal nagyobb valószínűséggel tartózkodott a genetikai kód szerint „megfelelő” triplet közelében. Tehát, nem csupán kémiai jelenségről van szó, az affinitás biológiai közegben is kimutatható.Mivel pedig a riboszómák evolúciós szempontból ősi szerkezetek, az affinitás jelensége igen régi időkbe nyúlik vissza. Ez viszont Yarus azon elképzelését támasztja alá, hogy viszonylag egyszerű kémiai kölcsönhatások tették lehetővé az univerzális genetikai kód kialakulását Lucában.

Ezek az eredmények Idával kapcsolatban is elgondolkodtatták a kutatót. Bár a genetikai kód központi jelentőségű a ma ismert élet szempontjából, semmi okunk azt gondolni, hogy más önreplikálódó, azaz önmagukat létrehozni képes életformáknak is ezt kell alkalmazniuk. Azonban, miután Ida hozta létre az RNS-alapú Lucát, logikus azt feltételezni, hogy Ida is RNS-ből vagy valami nagyon hasonló vegyületből állt. Ez azonban felveti azt a kérdést, hogy a hosszú nukleotidláncokból felépülő RNS vajon hogyan hozta létre önmagát.

A nukleotidok ritkán képeznek láncokat katalizátor segítsége nélkül. Élő sejtekben ezek a katalizátorok mindig fehérjék, azonban az első fehérjék Lucában jelentek meg, tehát Ida idejében még nem léteztek. Hiányzik tehát egy RNS-hez hasonló anyag, ami viszont elég egyszerű ahhoz, hogy katalizátor nélkül épüljön össze. Yarus szerint a megoldás a kofaktoroknak nevezett, kis molekulájú enzimek között keresendő, mert ezek a molekulák segítik az RNS és a DNS munkáját. Tökéletesen univerzálisak a mai élőlényekben, éppen ezért nagyon régiek. Miután nukleotidokból állnak, elképzelhető, hogy ezek kezdték összeállítani az RNS-láncokat.

Az első RNS-lánc kialakítását elősegítő katalizátor a hiányzó láncszem a korai evolúcióban, állítja Nick Lane angol kutató, aki úgy véli, létezhet a kofaktoroknál egyszerűbb magyarázat is az első RNS-lánc megjelenésére.

Ezt a magyarázatot pedig az Ernesto Di Mauro vezette olasz kutatócsoport találta meg. Kísérleteikben kimutatták, hogy a gyűrűs nukleotidok, melyek az RNS-t felépítő nukleotidok kémiai variánsai, spontán módon egymáshoz kapcsolódnak, és működőképes RNS-láncokat hoznak létre. Ha tehát léteztek gyűrűs nukleotidok az ősi vizekben, nem volt szükség katalizátorra, állítja Lane. Amikor együtt voltak a megfelelő alkotórészek, az első önreplikálódó életforma nagy mennyiségben előállíthatta saját magát. Márpedig a gyűrűs nukleotidok előfordulási valószínűsége ebben az ősi környezetben ugyanakkora lehetett, mint bármely más nukleotidé.

Lane szerint ezek a reakciók minden valószínűség szerint az óceánok mélyén fellelhető forró vizű fekete füstölők közelében mehettek végbe. Ilyen környezetben valószínűleg aminosavak és nukleotidok széles választéka jöhetett létre a kémia törvényeinek megfelelően (erre még nincs tudományos bizonyíték). A helyi áramlatok, pedig a molekulákat egymáshoz terelhették, és ezzel még nagyobb valószínűséggel valósulhatott meg az önreplikálódó RNS-láncok létrejötte és aminosavakhoz való kapcsolódása.

Márpedig, ha ez egyszer bekövetkezett – állítja Yarus – az élet kialakulása majdnem elkerülhetetlenné vált, és teljes lendülettel megkezdődhetett a darwini játék.

A témával kapcsolatos tudományos cikkekről a New Scientist magazin április végi száma adott átfogó ismertetőt.

Címkék: hétvége, tudomány
 
nyomtat email plusz mínusz Küldés Facebook-ra Küldés Twitter-re Felvétel Google Bookmarks-ra    10 komment

HIRDETÉS

HIRDETÉS
.
HIRDETÉS
. .
HIRDETÉS
. .
Galériák
     

Ez a címe

KÖVETKEZŐ » « ELŐZŐ
HIRDETÉS
. .
HÍRMÁTRIX . NOLTOP10
   olvasottak   
HIRDETÉS
. .
HIRDETÉS