2017. november 24. péntek
Emma, Flóra, Virág
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Szervetlen katalizátorok indíthatták el az élet kialakulását az őslevesben - 2014-05-08 21:37:16 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Szervetlen katalizátorok indíthatták el az élet kialakulását az őslevesben

A Cambridge-i Egyetemen dolgozó Markus Ralser professzor csoportja, áprilisban publikálta az élethez  nélkülözhetetlenül szükséges szerves anyagok kémiai katalízisen alapuló szintézisét leíró cikkét. A kutatásuk azért jelentős, mert egy lehetséges magyarázatot ad arra, hogyan alakultak ki a legelső szerves polimer molekulák az ősi Föld tengereiben. A biológia (és talán az egész tudomány) egyik legnagyobb kérdése, hogy hogyan jött létre az élet. Ez egy olyan alapvető kérdés, amellyel nemcsak a tudomány, hanem a filozófia és a vallások is foglalkoznak. Bár tudjuk, hogy a válasz negyvenkettő, de ez viszonylag keveseket elégít ki.

A Föld, négy és fél milliárd éve alakult ki, és a legelső életre utaló fosszíliák, a sztromatolitok, már három és fél milliárd éve megjelentek. Ezeket a kepződményeket az ősi cianobaktériumok hozták létre, amelyek bár kezdetlegesek, mégis a jelenlétük hosszas evolúcióra utal. Az élet tehát meglepően korán megjelent. Úgy tűnik, az élőlények evolúciója elindult, amint a bolygó lehűlt annyira, hogy folyékony víz megmaradhatott rajta.

Különféle egymást kiegészítő, vagy éppen egymásnak ellentmondó hipotézisek jöttek létre az élet keletkezéséről a huszadik században. A Pánspermia elmélete (mely szerint bizonyos organizmusok, mint például a baktériumok, túlélhetik a csillagközi térben tett utazást, így elvihetik az élet csíráját az összes, arra megfelelő bolygóra) mindössze kitolja a kérdést, de nem válaszolja meg azt. Lehet, hogy az élet csírái a Marsról, vagy talán a Naprendszeren kívűl érkeztek a Földre, de az elmélet arra nem válaszol, hogy eredetileg hogyan jöttek létre.

Oparin és Haldane a század első felében egymástól függetlenül vetették fel annak a lehetőségét, hogy a korai, redukálónak gondolt atmoszférában energia hatására (amelyet az UV sugárzás és villámok bőségesen biztosították) az élethez szükséges szerves anyagok létrejöhettek spontán, abiotikus folyamatok révén is; Haldane-tól ered az “ősleves” fogalma is. Az elméletet 1953-ban a Miller-Urey kísérlet igazolta. Egy zárt edényben vízgőz, metán, ammónia és hidrogén keveréket 60.000 voltnak tették ki, és egy hét után analizálták az edény tartalmát. Huszonötféle aminosavat, zsírsavakat és más szerves molekulákat találtak, amely igazolta, hogy szerves molekulák abiotikus reakciók eredmenyeképp is létrejöhettek. Az ősi, élet előtti légkör valószínűleg semleges és nem redukáló volt, de az eredmények azt mutatják, hogy az élet valóban létrejöhetett magától.

Komoly problémát jelent megmagyarázni, hogy pontosan hogyan alakult ki az első sejt. A sejtekben az információt nukleinsavak (DNS és RNS) tárolja, míg a “munkát” a fehérjék végzik; mindezt egy lipidekből álló kettős membrán fogja közre. A fehérjék azon kívül, hogy strukturális, transzport, motor és egyéb feladatokat látnak el, egy dologban nélkülözhetetlenek: majdnem az összes sejtfunkcióban katalizátor szerepet játszanak (enzimek). Nélkülük az élethez szükséges folyamatok lehetetlenek lennének, vagy túlságosan is lassan játszódnának le. A fehérjék nélkül tehát nincs anyagcsere; a nukeinsavak nélkül nincs öröklődés. A két rendszer tehát szétválaszthatatlanul összekapcsolódik.  

Áttörést a ribozimok, azaz a katalitikus aktivitással rendelkező RNS molekulák felfedezése hozta el; ezzel létrejött az “RNS világ” elmélete, amely szerint az első önreplikálódó rendszereket az RNS alkotta. A DNS kesőbb felváltotta az RNS-t, mint hosszú távú információ tárolót, és valamikor ez után jöhetett létre az első sejt. (Érdekes módon sokan az RNS vírusokat ennek a világnak a “túlélőinek” tartják, amelyeknek sikerült adaptálódniuk a sejtes élethez – azaz parazitákká váltak.)  Ez az elmélet azonban meg mindig nem magyarázta meg, hogyan alakult ki az első RNS molekula.

A Ralser professzor és csoportjának felfedezése választ adhat erre a kérdésre. A kutatásuk eredménye arra utal, hogy bizonyos anyagcsere folyamatok létrejöhettek biológiai katalizátorok nélkül is az élet elötti Föld óceánjaiban. Ezekben az időkben nagyon sok oldható vas, egyéb fémek és foszfát volt jelen a vízben, amelyek az UV sugárzás hatására (vagy óceáni forróvizes kürtők közelében) katalizátorként viselkedtek. (Az oxigén megjelenése az addig oldható vasat oldhatatlan vas ionokká oxidálta.) A geokémiai kutatások eredményeit felhasználva a kutatók létrehozták a pre-biotikus tengervíz különféle lehetséges változatait, és ezekbe az oldatokba ismert anyagcsereutak kiindulási anyagait tették. Ezeket a keverékeket 50-70 Celsisus fokra melegítették fel. Öt órán belül jelentős mennyiségű szerves molekulát találtak, amelyek közül talán a legfontosabb a ribóz-5-foszfát volt, amely az RNS molekula gerincét alkotja. (Aminosavakat – a fehérjék alapelemeit, egyéb nukleinsavakat és lipideket is találtak.)

A kiindulási anyagok és a végtermék alapján a kutatóknak olyan folyamatokat sikerült szimulálniuk szervetlen katalizátorokkal, amelyek az élőlényekben igen fontos glikolízis és pentóz-foszfát utakra hasonlítottak. Fontos megjegyezni, hogy ezek az alapvető metabolikus folyamatok nagyon hasonlóak minden ismert sejtben, így feltehető, hogy a legkorábban kialakult folyamatok közé tartoznak.

A legelső anyagcsere utak kialakulásához két dolog kellett:  megfelelő metabolitok jelenléte a megfelelő koncentrációban, és  katalizátorok, amelyek egyrészt felgyorsították a folyamatot, másrészt gondoskodtak arról, hogy megfelelő végtermékek keletkezzenek. Nem specifikus reakciók ugyanis sokféle mellékterméket termelnek, amelyek lehetetlenné teszik a rendezett anyagcsere utakat; így pedig nem teszi lehetővé az élet létrejöttét. A mai katalizátorok az élő rendszerekben specializált és komplex struktúrák; ezek nem voltak jelen a prebiotikus tengerekben. Ralser és munkatársai felvetése igencsak érdekes, hiszen arra világít rá, hogy a biokatalizatorok prekurzorai akár egyszerű szervetlen fémek is lehettek. Ugyancsak komoly implikációkkal jár ez a kutatás az RNS világ eredetével kapcsolatban, hiszen a kutatók magyarázatot adnak arra, hogyan alakultak ki a genetikai rendszerekhez szükséges hosszú molekulaláncok (RNS) alapkövei.

2014. május 8.

Forrás:
Embo, kép


Donászi András
Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 1, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés