Ce ne arata dovezile - 4 - Cum a aparut viata

Există două întrebări majore în biologie: „Cum apar noile forme de viață cu structuri noi, precum aripile sau ochii, din viața care există deja ?” A doua: „Cum a apărut viața pe pământ?”

Știm că Darwin și-a petrecut cea mai mare parte din viață formulând un răspuns la prima dintre cele două întrebări. Charles Darwin a comparat istoria vieții de pe pământ cu un copac cu multe ramuri. Tulpina copacului reprezenta prima celulă vie, iar ramurile erau forme noi și complexe de viață, care au evoluat în timp de la primele organisme primitive. Darwin încerca să explice cum au apărut ramurile „copacului vieții”.

El încerca să arate cum selecția naturală ar fi putut modifica organismele existente pentru a produce marea diversitate din lumea plantelor și animalelor, care astăzi există pe tot pământul, dar, în ce privește tulpina copacului, care reprezintă prima celulă vie, Darwin nu avea prea multe de spus. De fapt, în ``Originea speciilor``, nici măcar nu a pus întrebarea: „Cum putea să se nască viață din ceva fără viață?”

Singurele indicii pe care le avem legate de părerea lui Darwin asupra subiectului apar într-o scrisoare pe care el a scris-o unui coleg cu numele de Joseph Hooker.

În ultimii ani ai vieții sale, Darwin nu a făcut prea multe pentru a-și dezvolta ideea că o celulă primitivă putea să apară din simplele substanțe chimice aflate în apele de la începutul lumii. Mai târziu, în 1920-1930, un savant rus, cu numele de Alexandru Oparin, a formulat o teorie memorabilă despre cum se putea întâmpla acest lucru. Ea a fost numită evoluția chimică.

Oparin credea că el poate să explice originea primei forme de viață folosind principiile darwiniste. În viziunea lui, substanțe chimice simple se combinau și se recombinau pentru a forma molecule mai mari, iar aceste molecule mai mari
se autoorganizau, prin variații întâmplătoare și prin selecția naturală, în prima celulă vie primitivă.

În primele trei decenii, mulți savanți au lucrat la definirea și dezvoltarea acestor idei, fiind preocupați de întrebarea pusă atât de Darwin, cât și de Oparin: „Cum putea să evolueze viața din simple substanțe chimice?”  Din anii 1950, mulți savanți au crezut că pot simula evoluția chimică care ar fi putut avea loc la început pe pământ. Ei au încercat să adune laolaltă elemente chimice pentru a forma aminoacizi.

Aminoacizii sunt compuși chimici. În organismele vii se întâlnesc 20 de tipuri de aminoacizi. Aceștia reprezintă cam jumătate din greutatea fiecărei celule. Aminoacizii sunt bazele unor molecule mai mari numite proteine. Acestea sunt principalele componente ale fiecărei celule care a existat vreodată pe pământ. Proteinele au o gamă largă de funcții în celule, începând cu necesitățile structurale, cum ar fi construcția celulei, în interiorul scheletului, până la enzime.

Proteinele îndeplinesc aproape toate funcțiile în cadrul celulei: creează energie, deplasează anumite lucruri, curăță celula… Primele celule trebuiau să conțină aceleași proteine fiindcă trebuiau îndeplinite aceleași funcții. Proteinele din primele celule erau la fel de complexe ca proteinele de acum.

Savanții și-au dat seama că structura complexă a moleculelor proteice ne ajută să înțelegem cum a apărut viața pe pământ. Până în 1960, savanții au fost convinși că până și celulele simple sunt compuse din mii de proteine și funcțiile acestor molecule derivă din marea lor complexitate, având formă tridimensională.  Forma obișnuită a unor proteine le permite să catalizeze câteva reacții chimice în lanț din cauza potrivirii între brațele acestor celule, în timp ce alte molecule de proteine formează componente cilindrice.

Părțile individuale ale unui motor bacterian, ca această structură inelară, sunt compuse dintr-o singură moleculă de proteine sau dintr-o combinație de proteine legate într-o formă specifică. Aceste proteine sunt alcătuite din unul sau mai multe șiruri ce conțin sute sau chiar mii de aminoacizi.

Biologii au comparat cei 20 de aminoacizi folosiți la construirea lanțurilor de proteine cu cele 26 de litere din alfabetul englez. Literele alfabetului pot fi aranjate într-un număr uriaș de combinații posibile. Aranjarea în ordine a literelor determină un sens al cuvintelor sau al propozițiilor. Dacă literele sunt aranjate corect, vom avea un text care are sens. Însă, dacă literele nu sunt aranjate corect, vom avea un non-sens.

Același principiu se aplică pentru aminoacizi și proteine. Există cel puțin 30 000 de tipuri de proteine, fiecare fiind formată dintr-o combinație diferită din aceiași 20 de aminoacizi. Aceștia sunt aranjați ca literele pentru a forma lanțuri, deseori având o lungime de sute de unități.

Dacă aminoacizii sunt așezați în ordinea corectă, atunci lanțul va forma o proteină funcțională. Proteinele sunt aranjate în așa fel încât aminoacizii se pliază, formând o arhitectură care este programată din ordinul aminoacizilor. Ordinea aminoacizilor din interiorul proteinelor este esențială pentru obținerea formei corecte. Această aranjare este decisivă. Dacă aminoacizii nu ar fi în ordinea corectă, formele lanțului ar fi nefolositoare și, în loc să se plieze într-o proteină, ei vor fi distruși în cadrul celulei.

Pe măsură ce știința descoperă construcția laborioasă a proteinelor, cei care cercetează originea vieții se confruntă cu o întrebare dificilă: ar putea aminoacizii, care plutesc într-un ocean primordial, să se aranjeze singuri, formând molecule proteice în urma unor interacțiuni întâmplătoare?

E greu de imaginat că, în oceanul primordial, aminoacizii s-ar fi putut organiza singuri în secvența corectă pentru a forma cea mai simplă proteină. De exemplu, putem compara acest lucru cu limba engleză. Cât de greu ar fi să construim
o propoziție coerentă în limba engleză dacă am adăuga literele pe rând, întâmplător!

De exemplu, gândiți-vă cât de greu ar fi să formăm un singur rând din ``Hamlet``, piesa lui Shakespeare, dacă am arunca litere la un joc de Scrabble pe o masă! Numai una dintre cele 26 de litere se va potrivi la fiecare dintre cele 30 de variante ale frazei. Probabilitatea formării citatului clasic al lui Shakespeare din întâmplare este de unu la 26 la puterea 30.
Rezultatul uimitor e de o șansă la 2 810 trilioane de trilioane.

Chiar dacă această probabilitate e inimaginabilă, pare a fi rezonabilă dacă o comparăm cu cea a formării întâmplătoare a celei mai simple proteine cunoscute în știință. Cele mai mici proteine din natură sunt alcătuite din vreo 100 aminoacizi.

Aceste componente chimice trebuie să se alinieze în anumite poziții de-a lungul lanțului. Biologii au estimat că, pe o planetă acoperită cu o ``supă primordială``, plină cu seturi complete de cele 20 de tipuri de aminoacizi, timpul necesar pentru construirea unei proteine funcționale de 100 de unități e egal cu cea mai veche vârstă a universului, înmulțită cu 10 la puterea 60. Însă, în ciuda acestei perioade remarcabile, chiar dacă proteinele s-ar așeza singure corect, misterul originii vieții încă nu e descifrat.

Să zicem că, în ciuda tuturor probabilităților și a tot ce știm despre știință, am obține întâmplător o proteină ce conține un lanț de 100 de aminoacizi. Ce obținem? O singură proteină! Nu va apărea viața fiindcă și cea mai simplă celulă are nevoie de 600 de proteine pentru a funcționa. Savanții nu mai cred că viața ar fi putut apărea întâmplător. Aceștia caută o explicație pentru componentele vieții și pentru organizarea acesteia în urma unei combinații de legi care să permită acest lucru. Întâmplarea nu mai este o opțiune.