A vida começou num buraco microscópico?

Já ando para escrever este "post" há meses e como hoje veio a propósito de uma conversa no "Que treta", vou pelo menos fazer um curto comentário e deixar o link para o post do Ludwig no blog acima citado.

É sobre a peculiaridade química dada pela forma física de um poro numa rocha porosa numa fonte termal. E que pode explicar porque todos os seres vivos usam ATP para moeda energética.

Lembrei-me deste "post", porque sendo esta hipótese ser verdadeira isso sugere que algures houve o "cruzamento de um buraco com uma molécula de RNA".

Porque provavelmente não houve um "LUCA" ou Last Universal Comon Ancestor, mas sim vários diferentes a trocarem informação e a competirem entre si.

Espero ter aberto a curiosidade para o "post", é só seguir o link:

http://ktreta.blogspot.com/2009/10/protoes-membranas-e-geologia-marinha.html

Emergência do código genético.

Os aminoácidos formam polimeros que se chamam proteinas. Para isso, o RNA de transferencia liga-se a um aminoacido especifico e transporta-o até ao ribossoma onde está o RNA mensageiro com o codigo da proteina a sintetizar.

A razão pela qual uma sequencia de 3 nucleotideos especifica no RNA corresponde a um aminoacido especifico ainda não está bem elucidada quanto à origem. É uma questão fundamental para compreender a origem da vida.

Sabe-se que sintetases são as enzimas cruciais para ligar cada aminoacido a um RNA de transferencia (RNAt) especifico - que depois segue para a síntese proteica no ribossoma, (quando o anticodão de 3 bases do RNAt se liga ao codão de 3 bases complementares do RNA).

O problema está em explicar como surgiu a afinidade de certos RNAt com os aminoacidos que sabemos lhe correspondem - e isso é a isso que se chama de código - e que é catalizado pelas sintetases.

O que um estudo recente vem mostrar, é que a emergencia do código é expontanea em determinadas condições que podem ter ocorrido na Terra primordial, com poucos aminoacidos e sequencias de RNA muito simples, em que a concentração relativa de cada aminoácido pode ter sido crucial.

Este tipo de tradução (nome que se sá quando se "traduz" o RNA em proteinas feitas de aminoácidos), é muito simples e pode ter sido o ponto de partida para mais tarde, evolutivamente, termos uma tradução tão sofisticada como a que observamos hoje.

Longe de mostrar como surgiu o código genético passo a passo até aos dias de hoje, este estudo mostra a plausibilidade de o código ter surgido a partir de uma forma muito simples e com menos passos que os que se conhecem hoje. E abre a porta para a investigação cientifica de uma parte importante da origem da vida, mostrando talvez qual o caminho que devemos procurar.

Ja tinha escrito sobre como o RNA pode ter surgido na Terra primitiva, e até de como duas enzimas RNA, sozinhas, iniciam um processo evolutivo muito simples. Este artigo vem agora sugerir como o RNA terá começado a dar origem a proteinas, talvez até inicialmente sem utilidade.

Essas proteinas, as que emergiam de uma tradução primitiva, terão começado a estar em maiores concentrações, pelo que um replicador primitivo, (seja ele RNA ou não), que tenha começado a tirar proveito delas, terá ganho uma vantagem sobre os replicadores que não tiravam proveito destas proteinas.

Ver o artigo aqui:

http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0005773

Como de costume aqui fica a tradução do abstract:

"Considerando um sistema sem enzimas, no qual o RNAt não é carregado selectivamente com aminoácidos, nós mostramos que uma tradução elementar governada por uma cinética do tipo de Michaelis-Mentem pode seguir diferentes regimes de polimerização. Aleatória, homogénea, ou polimerização codificada. O regime seguido sob o qual o sistema corre é dado pelas relativas concentrações de aminoácidos e pelas constantes cinéticas envolvidas. Gera proteínas parcialmente codificadas, através de um mecanismo que é notóriamente robusto contra interações não especificas entre os adaptadores e o "template" de RNA"

Mais sobre a origem da vida. Bastante mais.

Embora ainda haja muito por esclarecer acerca da origem da vida, um estudo recente (1) vem mostrar como a hipótese do RNA ser a primeira molécula auto-replicavel é bem plausível. 

Ao criar parte importante da molécula de RNA, em condições compatíveis com aquelas que se pensa terem existido na Terra pré-biotica, um grupo de investigadores coloca mais uma pequena peça no puzzle. Pequena mas fulcral, na minha opinião. Ainda recentemente, um outro estudo, também aqui referido, mostrava como a evolução surgia espontaneamente numa mistura muito simples de moléculas de RNA (2). Faltava mostrar como essas moléculas podiam ter surgido. Muitas tentativas já tinham sido feitas mas havia alguns problemas. 

Foi assim que as coisas aconteceram há milhões de anos atras? Não sabemos, mas é a demonstração de uma possibilidade. 

Vou deixar aqui a tradução do “abstract”:

“Em alguma fase da origem da vida, um polímero “informacional” deve ter surgido por meios puramente químicos. De acordo com uma versão da hipótese do “RNA world” este polímero foi o RNA, mas tentativas de mostrar suporte experimental falharam.

 Em particular, apesar de Ter havido algum sucesso a mostrar que ribonucloetidos activados podem polimerizar-se e formar RNA, esta longe de ser obvio como estes ribonucleotidos podem Ter formado as suas partes constituintes (ribose e bases dos ácidos nucleicos). A ribose é difícil de formar selectivamente e a adição de bases à ribose é ineficiente no caso das purinas e não ocorre de todo no caso das pirimidinas canonicas.

Aqui demonstramos como ribonucleotidos de pirimidina activada se podem formar a partir de uma sequência curta passa ao lado da necessidade de ribose livre e das nucleobases e em vez disso procede através da arabinose aminoxazolina e intermediarios anidronucleosidos.

Os percursores para a síntese foram cyanamida, cyanoacetyleno, glicolaldeido, gliceraldeído e fosfato inorgânico que são todos moléculas prebióticas plausíveis e as condições de síntese são consistentes com modelos geoquimicos da Terra primitiva.

Apesar do fosfato inorgânico ser apenas incorporado nos nucleotideos num estádio tardio do processo, a sua presença é essencial porque ele controla três reações nas fases iniciais ao actuar como catalizador ácido-base, catalisador nucleofilico, tampão de Ph e tampão quimico.

Para sequências de reacção prébiotica, os nossos resultados sublinham a importância de trabalhar com sistemas químicos mistos em que reagentes de um determinado passo podem controlar outros passos.”

(1) Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions: http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7244/full/nature08013.html 
(2) http://cronicadaciencia.blogspot.com/2009/01/sobre-origem-da-vida.html

Occam e o silogismo criacionista.

A seguinte colecção de postulados tem sido usada como argumento alegadamente imbatível a favor do criacionismo:

"1) existência de informação codificada é sempre evidência de inteligência
2) o DNA tem informação codificada
3) Logo, o DNA teve origem inteligente"

Daqui, geralmente, partem para a conclusão que Deus criou o DNA e depois para a ainda mais incrível alegação de que o modelo evolutivo tem de estar errado.

Bastava encontrar um erro numa das premissas para tornar o silogismo invalido para qualquer conclusão. Ora, eu vejo erros em todas as 3 afirmações.

Em 1) dizem que toda a informação codificada tem sempre origem inteligente. Isto é verdade apenas para a codificação em que existem convenções e uso pré-determinado de simbologia. O DNA são moléculas, não são símbolos. Os símbolos criamos-los nós para descrever e explicar o que se passa nas reacções quimicas dos acidos nucleicos. Se considerarmos o DNA informação codificada, temos de abdicar da necessidade desse processo de convenções intencionais na definição. De qualquer modo, em ciência, uma afirmação deste peso requer prova. Existe pelo menos um criacionista (que deixa longos comentários em todo o lado) que tenta provar pela negativa. Diz que não se conhecem excepções à regra (que toda a informação codificada tem origem inteligente). Provar pela negativa, aqui não serve. Porque se O DNA é informação codificada como propõem em seguida, então há indícios que vão noutro sentido, que apontam para que não necessita de uma origem inteligente. Se o DNA não é informação codificada, então o assunto também esta arrumado. E passamos a 2)

Em 2) dizem que o DNA é informação codificada. Mas aqui é preciso realçar o problema já referido antes que sugere que há uma diferença entre informação codificada de ocorrência natural e aquela criada artificialmente. O Professor Ludwig Krippahl apresenta aqui um bom argumento no sentido de que o DNA não é informação codificada (link1). Eu estou de acordo com o que ele diz. Apenas ressalvo que, dada a utilidade das teorias da informação para explicar as reacções químicas envolvidas na genética, que podemos distinguir entre dois tipos de informação codificada e acabar com situações ambiguas. Mas é óbvio que segundo o conceito clássico (e actual) de código há uma falha. Insisto para que seja visto o link 1 a esse respeito. Em resumo, se levarmos os conceitos todos à letra e não testarmos a hipotese de não haver origem inteligente, acabamos por confundir o mapa com o território, símbolo e realidade (neste caso molécula).

Em 3) cria-se um problema ainda maior. Porque a levar a sério o assunto tínhamos de concluir que o DNA teve origem humana. Eu acho esta hipótese implausível e os criacionistas também. Por isso é preciso ir descobrir novas entidades inteligentes e violar o príncipio de Occam. Terão sido aliens? Talvez, mas não é isso que acham os criacionistas. Dizem que essa entidade inteligente só pode ser Deus. Mas Deus, quer nós queiramos quer não, surge como uma entidade extraordinária necessária para justificar as permissas anteriores. Logo, em ciência, requer não só prova da sua existência, como prova de que de facto criou o DNA. Se usarmos a prova pela negativa, ironicamente aqui podemos é concluir que Deus não existe, porque como defendido por vários teólogos a hipótese Deus é intestável (logo não é possível reunir factos que sustenham a sua existência). E muito menos é possível encontrar suporte que Deus criou o DNA (mesmo que exista). Resumindo, pelo principio de Occam se pode concluir que a hipótese Deus (e não Deus, atenção) é fraca.

Mas prosseguindo. Mesmo que Deus tivesse criado o DNA, isso não diz que Deus impediu o DNA de evoluir. Deus pode ter criado o DNA numa forma primitiva e depois ter evoluído. O próprio Darwin assume que era crente quando escreveu o seu celebre tratado, e que só muito lentamente foi deixando de acreditar em Deus.

Quanto à origem da vida. Bem, existem boas teorias que não violam princípios científicos básicos como a lamina de Occam.

Bem, decerto que um filósofo faria melhor, mas acho que o importante ficou dito. E é na realidade muito simples: Pode haver erros em qualquer das permissas, portanto se a afirmação pretende ter valor cientifico então requer provas, factos, evidencias.

(link 1)http://ktreta.blogspot.com/2008/12/miscelnea-criacionista-outra-vez-treta.html

Sobre a Origem da Vida.

Tracey Lincoln e Gerald Joyce publicaram esta semana na revista Science um artigo (1) muito interessante sobre a replicação auto-sustentada de enzimas de RNA.

Embora não esclareça directamente sobre a origem da vida, a experiencia não deixa de ser fascinante, sobretudo tendo sido admitida a hipótese das primeiras moléculas "vivas" (ou que deram origem à vida) serem precursoras ancestrais do actual RNA, um acido nucleico capaz de conter informação genética.

Teoriza-se que a vida tenha surgido a partir de moléculas que tenham adquirido a capacidade de se replicarem e evoluírem, e já aqui tinha referido a noticia de um modelo matemático recente que sustentava essa possibilidade (2).

O que estes cientistas Norte Americanos fizeram foi criar enzimas RNA em que duas enzimas catalisam a síntese uma da outra a partir de um substrato com apenas 4 nucleotideos. Não são necessárias mais enzimas ou quaisquer proteínas no substrato. Estas enzimas duplicavam o seu número a cada hora passada.

Adicionalmente, quando varias populações destas enzimas foram misturadas, surgiram por recombinação novas variantes mais eficazes na competição pelo substrato (o meio em que elas evoluem) com o resultado de ficarem em maior número. Isto é, verifica-se selecção natural e evolução. Já sei que os criacionistas vão fingir que esta experiencia não significa nada, mas o facto é estamos a ver evolução a acontecer numa escala de tempo observável.

Claro que está (ainda) longe de esclarecer exactamente como se deu a origem da vida ou de provar que foi assim que as coisas aconteceram, mas é um passo formidável na compreensão de que fenómenos pré-bioticos são plausíveis de considerar.

(1) http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1167856
(2) mesmo no fim do "post" sobre a evolução - cito o mais relevante do que escrevi em: http://cronicadaciencia.blogspot.com/search/label/Teoria%20da%20Evolu%C3%A7%C3%A3o ; "De facto uma notícia publicada hoje na New Scientist fala justamente disso. Dois biólogos matemáticos de Harvard, Novak e Ohtsuki, desenharam um modelo onde a variedade de moléculas no chamado “caldo primordial” era tanta que deveria haver reacções químicas permanentemente a acontecer. Terão surgido entre as moléculas pré-bióticas algumas que participavam em reacções que davam origem a elas próprias: a replicação. As que se conseguiam replicar mais eficazmente e rapidamente acabariam por substituir todas as outras. São os conceitos Evolutivos aplicados na explicação do surgimento de moléculas complexas e complexos moleculares. Segundo este modelo o aparecimento finalmente de vida terá também levado ao desaparecimento das moléculas pré-vida que não tinham utilidade. "