Folytatom a HMS Beagle internetes magazinban 1997-ben het tudos kozott
zajlott vita osszefoglalasat. A vita teljes anyaga a kovetkezo cimen
talalhato:
http://www.biomednet.com/hmsbeagle/17/cutedge/overview.htm
Most a 4. vitanap soran elmondottakat ismertetem.
4. NAP: MILYEN INFORMACIOK HIANYOZNAK AZ ELET EREDETEVEL KAPCSOLATBAN?
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
A 4. napot Michael Meyer vitavezeto hozzaszolasa nyitotta meg. Meyer harom
reszkerdessel foglalkozott. Elsokent a mai elolenyek genetikai
felepitesebol kikovetkeztetheto evolucios torzsfarol mondta el, hogy annak
alapjan ma az elolenyeket harom nagy csoportba osztjuk: bakteriumokra,
eukariotakra es archeontakra. Ezek kozul az archeontak a legregibbek, es
tulnyomoreszt melegkedveloek. Mai gondolkodasunkat ez a teny nagyban
befolyasolja, de jobb, ha ovatosak vagyunk, mert a tovabbi genetikai
elemzesek a ma ismert torzsfat meg elore nem lathato modon atrendezhetik.
A masodik reszkerdes a prebiotikus szerves monomerek eredetenek kerdese.
Egy idoben errol sokat vitatkoztak, de igazabol nem ez a donto kerdes,
ugyanis jol tudjuk, hogy ket lehetoseg van: a monomerek vagy az osi Foldon
szintetizalodtak (amint ennek lehetoseget a Miller-Urey tipusu kiserletek
mutatjak), vagy pedig a vilagurbol erkeztek. Az utobbi lehetoseg
szempontjabol rendkivul fontos lenne tovabbi ustokosmintak elemzese.
Sajnos egyelore csak mintegy feltucat szenes meteoritot vizsgaltak meg, es
a polipeptid-tartalmat pedig ezek kozul is csak egyben ellenoriztek.
Tovabbi mintak elemzese oriasi jelentoseggel birhat.
De akarhonnan szarmaztak is, a szerves monomerek mindenkeppen jelen voltak
az osi Foldon. Az igazi rejtely az, hogy vajon hogyan polimerizalodtak? A
jelentos hozamu polimerizacio mechanizmusa tovabbra is nyitott kerdes, es
az eddig felallitott sokfele hipotezis egyike sem ad megnyugtato valaszt.
Harmadik megjegyzeseben Meyer kifejtette, hogy ugyan konnyen lehet, hogy a
nagyon kozeli jovoben a biologusok olyan RNS-rendszereket allitanak majd
elo, amelyek kielegitik a "darwini" elet definiciojat, azonban ez nem
jelenti feltetlenul azt, hogy ez az eletforma az osi Foldon letrejott elet
megfelelo modellje. Eletet mestersegesen eloallitani valoszinuleg
konnyebb, mint megvalaszolni azt a kerdest, hogy itt a Foldon hogyan jott
letre az elet.
David Deamer azt mondta, neki hosszu listaja van az elet keletkezesenek
feltarasahoz szukseges, de ma meg hianyzo informaciokrol. A legfontosabb
talan az, hogy egy plauzibilis modot talaljunk a polimerek keletkezesere.
Nem tudjuk, hogyan jottek letre a szen-szen kotesek. Nem tudjuk, mi volt a
kotott nitrogen forrasa es mi volt a foszfat forrasa. Jo lenne tudni,
hogyan keletkeztek a hosszabb lancu szenhidrogenek, melyekbol a membranok
felepulnek. Jo lenne tudni, mik voltak az elso pigmentmolekulak. Es jo
lenne, ha valaki megmutatna, hogy a laboratoriumban eloallitott modellek
mukodokepesek plauzibilisebb prebiotikus korulmenyek kozott, pl.
tengervizben is. Ugy gondoljuk, hogy az elolenyek kozos ose melegkedvelo
lehetett, de meg senki sem probalt meg meleg vizben prebiotikus kemiai
kiserleteket vegezni.
A monomerek polimerekke szintetizalodasaval kapcsolatban egy sereg
problema lep fel. A monomerek koncentracioja nagyon alacsony lehetett,
raadasul a korulmenyek sem kedveztek a polimerizacionak. Vajon mifele
koncentralo mechanizmus mukodhetett? Es a monomerek hogyan valogatodtak
szet, tehat pl. egy aminosav honnan "tudhatta", hogy neki egy masik
aminosavhoz kell kotodnie, es nem mondjuk valami mas vegyulethez?
Chris Chyba rogton valaszolt is ezekre a kerdesekre. Az osoceanban a
monomerek valoban irto kicsi koncentracioban lehettek jelen, ugyhogy ma
mar nem nagyon hisszuk azt, hogy az elet az oceanban keletkezett.
Koncentralo mechanizmusokat egyebkent nem nehez kitalalni (pl. a
szarazfoldon parolgo tavacskak), de nem tudunk donteni kozottuk, es
valahogy kisse "ad hoc" magyarazatoknak tunnek.
Vegso soron a koncentralo mechanizmus problemaja nem tunik
megoldhatatlannak. Sokkal aggasztobb a specificitas kerdese, vagyis hogy
hogyan tortent, hogy eppen a megfelelo monomerek kapcsolodtak ossze?
Shapiro egy egesz konyvet irt, melyben eppen ezen az alapon biralta a
"prebiotikus" laboratoriumi kiserleteket.
Egyebkent meg kell jegyezni, hogy az osocean valoszinuleg nem volt sos,
azaz nem volt benne olyan sok natrium-klorid, mint ma. A legnagyobb
koncentracioban valoszinuleg magnezium-szulfat es natrium-szulfat volt
benne. Az osocean osszetetelevel is keveset foglalkoztak eddig az elet
eredetenek kutatoi.
John Rummel azt a kerdest vetette fel, hogy vajon hogyan jottek letre a
nukleinsavakat tartalmazo membranzsakok? Erre nezve semmilyen meggyozo
modellt nem hallott meg.
David Deamer erre rogton valaszolt is. Ha a nukleinsavak membranzsakokba
burkolodnak, az mindket molekulafajta szamara elonyos lehet, mert
stabilizaljak egymast a diszperzios erokkel szemben. Ez mindket
molekulafajta "tulelesi" eselyet novelne. Azt, hogy ez tenyleg
megtortenhet-e, laboratoriumban konnyen lehet ellenorizni, es ha mas nem
csinalja meg elobb, akkor o, Deamer majd megcsinalja. Andy Ellington
udvozolte ezt a tervet.
Jack Farmer az elet eredetenek geologiai nyomaival foglalkozott. A
kereglemezek reciklizacioja miatt sajnos e teren nagyon korlatozott a
kutatasok lehetosege, inkabb mas bolygokon erdemes kutakodni. Ennek
ellenere a geologusok itt a Foldon is kepesek ujabb es ujabb,
figyelemremelto eredmenyeket produkalni. Mojzsis es munkatarsai peldaul a
Gronland melletti Aikilia szigeten, az Ishua sziklakbol szarmazo
kozetmintakat elemeztek. A szenizotopokat vizsgaltak ujfajta, lezeres
elemzo modszerrel. Az uledekes foszfatszemcsekben talalhato szen elemzese
azt mutatta, hogy a sziklak keletkezesekor mar volt elet a Foldon. A
kesobbi datalas pedig azt adta, hogy ezek a sziklak 3,87 milliard evesek.
Tovabbi vizsgalatuk meg sok erdekes tenyre derithet fenyt!
Hasonloan ertekes munkat vegzett Roger Buick, aki a tengermelyi kozetekbol
szarmazo karbonatmintakat elemezte, tovabba osi retegekben
koolajzarvanyokra bukkant, melyek lehetove tehetik biomarkerek
azonositasat az uj, nagy erzekenysegu modszerekkel. Egyszoval talan meg
itt a Foldon is nagyon sok felfedezes var rank!
Andy Ellington ismet a polimerizacio problemajahoz szolt hozza. Orgel es
Joyce kimutatta, hogy a monomerek egyenkenti hozzaadasaval torteno
replikaciot az "oslevesben" gyakorlatilag lehetetlenne teszi az a teny,
hogy a monomereknek a tukorkepi parja (enantiomerje) is jelen van a
keverekben. Ebbol sok szerzo arra a kovetkeztetesre jutott, hogy akkor a
prebiotikus replikacio valoszinuleg nem mononukleotid epitokovek
segitsegevel tortent, hanem valami teljesen masfele monomerek
segitsegevel. Pedig ez nincs feltetlenul igy. Az oslevesben valoszinuleg
voltak rovid oligonukleotidok, es mint von Kiedrowski kimutatta, ezek
kepesek replikaciora. A hosszu lancok pedig letrejohettek a rovid
oligonukleotidok osszekapcsolodasaval is, es ezzel egy csomo problema
megoldodik, pl. a tukorkepi parok problemaja is. Kiserletesen kimutattak,
hogy az enantiomerikusan nem tiszta oligonukleotid vagy oligopeptid
szubsztratok kepesek mintaul szolgalni az enantiomerikusan tisztabb
oligonukleotidok vagy oligopeptidek replikaciojahoz! Az oldat tehat
onmagatol kepes "feltisztulni", es igy sok, korabban megoldhatatlannak
hitt problema megoldodhat!
Chris Chyba az enantiomerek problemajanak egy masik lehetseges
megoldasarol beszelt. Nem biztos, hogy az osleves racem keverek volt
(vagyis hogy a tukorkepi par molekulakat egyenlo aranyban tartalmazta).
Cronin nemregiben egy meteoriton talalhato aminosavakrol kimutatta, hogy
az egyik tukorkepi par (az L tipusu) 10%-nyi tobbletben van jelen a
masikhoz (a D tipusuhoz) kepest. Ha a Foldon kivulrol erkezett szerves
monomerek fontosak voltak az elet keletkezesehez, akkor lehet, hogy ezek
eleve nem racem keverekkent erkeztek, az egyik tukorkepi par tobbsegben
volt, igy a polimerizacional is konnyebben johettek letre az
enantiomerikusan tiszta polimerek.
Andy Ellington ezutan a Joyce es masok altal letrehozott, ribozimet
tartalmazo, folyamatos evoluciora kepes rendszer szedito lehetosegeit
vazolta fel. A rendszer egy ribozim ligazon alapul (olyan RNS, amely
enzimkent mukodve kepes mas RNS-ek osszekapcsolasat katalizalni). Szukseg
van meg hozza enzimekre, nukleotidokra es meghatarozott pufferoldatra, de
ha ezek megvannak, akkor ez a ribozim mutaciok reven kepes a kornyezetehez
valo gyors alkalmazkodasra, lenyegeben darwini evoluciora! Ezen a
rendszeren meg rengeteg mindent lehetne vizsgalni. Nagyon erdekes lenne
tudni, hogyan befolyasoljak ezt a ribozimevoluciot a kulonfele kulso
tenyezok. Kismolekulak, pl. aminoglikozidok hathatnak az evolucio
sebessegere es a mutaciokra. Erdemes lenne a membranok hatasat is
megvizsgalni. Egyesek persze biralhatjak ezeket a kiserleteket azon az
alapon, amelyen altalaban minden "in vitro" evolucios kiserletet lehet:
eleg bonyolult oslevest es rengeteg valoszinutlen esemenyt teteleznek fel.
Arra azonban alkalmasak lehetnek ezek a kiserletek, hogy olyan
altalanosabb osszefuggeseket vezessunk le beloluk, amelyek egyszerubb
replikatorokra is alkalmazhatoak lehetnek.
Kovetkezik az 5. vitanap: Hogyan fogjuk felismerni a Foldon kivuli eletet?
Folyt. kov.
Szilagyi Andras
|
