Shkembijte Protonike, a ishin parardhesit e jetes ?

A ishin paraardhësit e jetës... shkëmbinj protonikë?



Idetë e Piter Miçellit për mënyrën se si gjallesat përftojnë energji në fillim dukeshin qesharake në sytë e biologëve, por me kalimin e kohës kanë filluar të merren parasysh nga brezi i ri i shkencëtarëve biokimistë e gjeokimistë.

"Idetë e Miçellit kishin të bënin me mënyrën se si qelizat organizohen në hapësirë dhe prodhimi i energjisë qelizore është një prej këtyre veçorive," thotë gjeokimisti Majk Rasëll i Laboratorit të NASA-s për Shtytjen e Avionëve Reaktivë, në Pasadenë, Kaliforni.

"Çështja është se pjesës më të madhe të ideve që kanë të bëjnë me prejardhjen e jetës i mungon si organizimi në hapësirë ashtu dhe furnizimi me energji për drejtimin e riprodhimit apo rritjes së gjallesave".

Disa shkencëtarë, mes të cilëve dhe Rasëlli, po rishqyrtojnë prejardhjen e jetës në dritë të ideve të Miçellit. Ata mendojnë se vetia më e pagjasë e jetës është pikërisht dhe treguesi i prejardhjes së saj.

Kështu ndryshe nga teoritë e deritashme ata paraqesin një pamje krejt tjetër për sa i përket jetës së hershme në Tokë dhe si evoluoi ajo. Është një pamje për të cilën po dalin gjithnjë e më tepër të dhëna.

Para Miçellit, të gjithë mendonin se qelizat e merrnin energjinë e tyre me anë reaksionesh kimike. Valuta universale e jetës është molekula e quajtur ATP. Me ndarjen e saj çlirohet energji. ATP-ja qëndron pas çdo procesi qelizor që ka nevojë për energji, duke filluar që nga prodhimi i proteinave për lëvizjen e muskujve. Ndërkaq mendohej se vetë ATP-ja vinte si pasojë e një sërë reaksionesh standarde kimike ushqimore.

Ishte pikërisht këtu që Miçelli mendonte ndryshe. Jeta, thoshte ai, nuk e merr energjinë nga ajo lloj kimie që ndodh në gypat e laboratorit, por nga një lloj elektriciteti.

Energjia që vjen nga ushqimi, përdoret për t'i dhënë ngarkesë pozitive joneve të hidrogjenit, ose protoneve, përmes një membrane. Teksa protonet grumbullohen në një anë, një luhatje elektrokimike përshkon tërë membranën. Sapo iu jepet rasti, protonet kalojnë në anën tjetër, duke lëshuar kështu energji e cila mblidhet për të formuar molekula ATP.

Nga pikëpamja energjetike kjo ecuri është njësoj si të mbushësh një rezervuar me kova me ujë dhe mandej të përdorësh ujin e rezervuarit për të lëvizur rrotën e mullirit.

Miçelli e quajti këtë teori të tijën si kimiosmozë, dhe nuk është e çuditshme se pse biologët patën vështirësi ta pranonin. Pse vallë do të duhej jeta të krijonte energji në një rrugë kaq të ndërlikuar, duke i rënë anës e anës, kur fare mirë tërë puna mund të bëhej me anë reaksionesh kimike?!

Mund të duket si diçka e pagjasë, por kimiosmoza ndodh kudo në natyrë. Energjia protonike drejton jo vetëm frymëmarrjen e qelizave, por dhe fotosintezën: energjia diellore shndërrohet në gradacion protonik në të njëjtën mënyrë siç ndodh tek energjia ushqimore.

Dhe këto gradacione protonike në të shumtën e rasteve thithen drejtpërsëdrejti, në vend se të përdoren për të krijuar molekula ATP. Ato drejtojnë qarkullimin e zgjatimeve bakteriale si dhe përçojnë substanca të numërta nga dhe prej qelizave. Pra, energjia protonike është thelbësore për prodhimin e energjisë, lëvizjes dhe ruajtjes së mjedisit të brendshëm, duke qenë këto veçori themelore të vetë jetës.

Kjo me radhën e vet na thotë se energjia protonike nuk është një risi e vonë, përkundrazi ka qenë e pranishme që herët në historikun e jetës. Madje që në degët e para "të pemës së jetës", ku gjejmë bakteret dhe arkeat. Të dy këto grupime të thjeshta qelizore, kanë pompa protonesh dhe prodhojnë ATP nga rryma protonike duke përdorur të njëjtën proteinë. Shpjegimi i vetëkuptueshëm është se të dy grupimet e kanë trashëguar këtë mekanizëm nga një paraardhës i përbashkët, paraardhësi i tërë jetës në Tokë.

Kësisoj, thotë Bill Martini, i Universitetit të Dyseldorfit në Gjermani, ky paraardhës duhet të ketë pasur ADN, ARN dhe proteina, një kod gjenetik, ribozome, ATP dhe enzima që punojnë me energji protonike për prodhimin e ATP-së. Pra, pak a shumë paraardhësi i tyre do të ngjante së tepërmi me qelizat e sotme.

Megjithatë dallimet janë të habitshme. Veçanërisht mekanika e replikimit të ADN-së do të ketë qenë krejt e ndryshme. Duket se replikimi i ADN-së ka evoluar në dy rrugë të ndryshme e të pavarura në baktere dhe arkea, sipas Juxhin Kooninit të Qendrës Kombëtare për Informacionin Bioteknologjik në Merilend, SHBA.

Nëse Martini ka të drejtë, paraardhësi në fjalë duhet të ketë qenë i sofistikuar për sa i përket gjeneve dhe proteinave dhe e merrte energjinë nga rryma protonike e jo nga fermentimi (prodhim i energjisë pa praninë e oksigjenit). E sakaq membranat e tij duhet të kenë qenë krejt ndryshe nga ç'vërejmë sot në natyrë. Pra ka qenë jetë, por jo jetë siç e njohim.

Rreth vitit 2002, Martini u njoh me punën e Rasëllit. Deri asokohe Rasëlli ishte një zë në shkretëtirë, pasi ekspertiza e tij gjeokimike nuk u përqafua nga biologjia molekulare që sundon këtë fushë të shkencës.

Ndërkaq Rasëlli kishte që në fillvitet 1990 që punonte mbi gypat hidrotermikë (në shkëmbinj nënujorë) të ashtuquajtur gypa bazikë. Përkundër gypave të mëparshëm (tymosësit e zinj) të zbuluar në vitin 1977, dhe të krijuar nga reaksioni i vrullshëm i ujit të detit me llavë vullkanike, gypat bazikë të Rasëllit ishin më të qetë. Ata gjendeshin në shkëmbinj të flluskuar që përshkoheshin nga labirinte të tëra poresh.

Këta gypa shkëmborë krijoheshin kur uji ndërvepronte me olivinën minerale që haset rëndom në tabanin e detit, dhe që duhet të ketë qenë e kudondodhur dhe në kohë të hershme para se korja e Tokës të trashej.

Procesi në fjalë prodhon një mineral të quajtur serpentinë dhe lëshon hidrogjen, lëngje bazike dhe nxehtësi. Gjithashtu zgjeron shkëmbin dhe shkakton çarje, duke lënë kështu ujin të rrjedhë përposhtë, duke zhvilluar më tej reaksionin. Në vijim tretësira e nxehtë dhe e mbushur me hidrogjen përshkon tabanin e detit në formë gypash bazikë hidrotermikë.

Gypat në fjalë mund të jenë krejt njësoj si ato që krijoheshin dhe 4 miliardë vjet më parë, por asokohe oqeanet ishin të ngopura me dyoksid karboni, duke qenë kështu acide, ndërsa sot janë bazike. Si dhe mungonte oksigjeni. Pa oksigjen, hekuri shkrihet lehtë, vetë formacionet hekurore anembanë globit dëshmojnë se sa hekur ka shkrirë asokohe në oqeane. Me ngritjen e niveleve të oksigjenit, miliarda tonë hekuri precipituan në formë ndryshku.

Kjo do të thotë, vazhdon Rasëlli, se ndërfaqja mes gypave bazikë dhe deteve të lashta ka qenë më e prirë për biokimi se sa është sot.

Veçanërisht në poret e tyre janë formuar flluska mineralesh hekur-squfurore, që me radhën e vet kanë veti të shënuara katalitike. Kjo nuk është hamendje, pasi Rasëlli ka pikasur në natyrë gypa të lashtë me struktura të tilla dhe madje dhe i ka riprodhuar në laborator.

Do të ishte pikërisht ky fakt i krijimit të dhomëzave të vogla në shkëmbinj që do të tërhiqte vëmendjen e Martinit. Dhomëza të tilla do të ishin pararendësit e mureve biologjike qelizore, prej ku do të formohej vetë lënda qelizore.

Së bashku, Martini dhe Rasëlli pohojnë se minerale të tilla hekur-squfurore gjenden ende në zemër të proteinave që shndërrojnë dyoksidin e karbonit në sheqer (me anë të hidrogjenit), në arkea dhe baktere të tilla si metanogjenët dhe acetogjenët.

Lëngu i gypave ka mbajtur gjithashtu dhe bashkime nitrogjeni, si p.sh. amone, dhe kushtet kanë përparësuar prodhimin e aminoacideve (lënda e nevojshme për krijimin e proteinave).

Madje nuk mbaron me kaq. Në prani të fosfatit, mineralet duhet të kenë përshpejtuar dhe prodhimin e nukleotideve (lënda e nevojshme për krijimin e ARN-së dhe ADN-së). Dhe nëse nukleotidet u formuan me anë katalize minerale, poret në gypat bazikë kanë ndikuar në mënyrë vendimtare në proces.

Simulimi i kryer nga ekipi i Diter Braunit në Universitetin "Ludvig Maksimilian" të Mynihut në Gjermani, tregon se luhatja e temperaturës mes kreut dhe fundit të poreve mbledh nukleotidet në njërën anë dhe nxit bashkimin molekular për krijimin e ARN-së dhe ADN-së.

Këto molekula më të mëdha përqendrohen mandej në sasi më të larta. Veç kësaj, rrymat konvekte të këtij mjedisi shkaktojnë rritje dhe ulje të vazhdueshme të temperaturës, gjë që përdoret ende sot për prodhimin e ADN-së në laboratorët anekënd globit.

http://www.newscientist.com/article/mg20427306.200-was-our-oldest-ancestor-a-protonpowered-rock.html