Powstawawnie białek

[Cierpiący]

Witam, jestem tutaj nowy. Mam takie pytanie: czy woda jest środowiskiem reaktywnym dla powstawania aminokwasów i białek? Inaczej:
1) czy w wodzie atomy (wodór, węgiel, tlen, azot, siarka) mogą łączyć się w aminokwasy?
2) czy w wodzie aminokwasy mogą łączyć się w białka?

Aby atomy łączyły się w aminokwasy, potrzeba dużo energii. Nie wiem co mogłoby być tym źródłem energii w wodzie, ale powiedzmy, że mamy tą energię. To czy po dodaniu tej energii (przechodzę do pytania kluczowego):
3) wodór, węgiel, tlen, azot i siarka łączyłyby się też z cząsteczkami wody?

Proszę, pomóżcie.

[AnnaWP]

W odpowiednich warunkach tak. Kwestia odpowiednich warunków.
Sama woda nie wystarcza, potrzebna jest tzw. atmosfera redukująca, czyli taka, w której zachodzą reakcje redukcji. Energię można dostarczyć do układu np. w formie wyładowań atmosferycznych. W takich warunkach, w obecności CO2, metanu, amoniaku i paru innych związków, nie tylko powstają aminokwasy, ale i nukleotydy. Reakcje łączenia w oligopeptydy też, o ile pamiętam, były otrzymane. Uzyskano też samoreplikujące się rybozymy. Generalnie nie jest to gdybanie, ale sporo można znaleźć na ten temat wyników prac eksperymentalnych - poszukaj np. Oro, bodaj Jean, Jack Szostak, ale i sporo więcej.

[Cierpiący]

Ślicznie dziękuję za odpowiedź. Hmm. załóżmy, że energia potrzebna do łączenia atomów w aminokwasy pochodziła z wyładowań atmosferycznych. To czy ta sama energia nie powodowałaby rozrywania połączonych atomów? Lub przynajmniej rozrywania łańcuchów aminokwasów? Dlaczego Miller w swoim eksperymencie zastosował tą pułapkę, dzięki której utworzone aminokwasy nie przechodziły drugi raz przez iskry? Byłbym bardzo wdzięczny za odpowiedź.

[ewa78]

Ja także.

[AnnaWP]

Trudno mi jednoznacznie odpowiedzieć - metodyka badań jest opisana. Doświadczenie nie było wykonane raz, a wiele razy w różnych wersjach, przez różne zespoły. Proponuję poczytać prace źródłowe.

[Cierpiący]

Tak, tych doświadczeń było wykonywanych bardzo dużo. Ale jak dotąd, nikomu nie udało się wykazać, że białko może się samo tworzyć spontanicznie - tak jak się to miała uformować cała żywa komórka 4 miliardy lat temu. Nie udało się nawet stworzyć łańcucha peptydowego składającego się z 2 aminokwasów. A gdzie tam do żywej komórki. Miller uzyskał parę aminokwasów, ale już się nie łączyły ze sobą. Pomijając już problem źródła energii, to - wracając do głównego pytania - czy aminokwasy w ogóle mogą łączyć się ze sobą w wodzie? No bo produktem ubocznym łączenia się aminokwasów jest woda. Zaś obecność wody powoduje reakcję odwrotną, czyli rozbijanie aminokwasów.

I jeszcze jedno pytanie, byłbym wdzięczny za odpowiedź. Do powstania aminokwasu potrzebna jest ogromna energia. A czy do łączenia się aminokwasów w wiązania peptydowe również potrzebna jest taka duża energia?

Nie znam się na biochemii, proszę, pomóżcie.

[AnnaWP]

Po pierwsze - jako pierwsze nie powstały białka, białka były produktem wtórnym. Pierwsze powstało RNA, a przynajmniej na tym kończy się nasza możliwość poznawcza.
Synteza białek prowadzona była później, już na matrycy RNA.

[Cierpiący]

A w jaki sposób RNA bez białka przerabiało energię na materię, czyli nowe cząsteczki potrzebne do replikacji Przecież materia nie powstaje z niczego. Wprawdzie niektórzy twierdzą, że był Wielki Wybuch i materia powstała z niczego, ale w już istniejącym świecie nikt nie postuluje, że materia może powstawać z niczego. W żywych organizmach replikacja jest możliwa dzięki specjalnym enzymom, które przerabiają energię na materię. Ale jeżeli RNA było bez białka (enzymów), to jak się replikowało? Na internecie możesz sobie przeczytać o samoreplikującym się RNA", ale takie coś istnieje tylko w laboratorium chemików XXI wieku, gdzie naukowcy dodają do RNA cząsteczki z wysokimi wiązaniami energii. Dzięki tej energii możliwe jest łączenie cząsteczek i replikacja. Ale w warunkach naturalnych nic takiego nie zachodzi, bo surowa energia z błyskawic czy promieniowania UV jest niszczycielska dla żywych organizmów.

[Cierpiący]

Poza tym, moja droga, białka występują we wszystkich żywych organizmach, występują nawet u wirusów i prionów. Natomiast wirusy już nie zawsze posiadają RNA, a u prionów RNA nigdy nie występuje. Z tego wynika, że to białko jest podstawową cegiełką życia, a nie RNA. Więc jak już coś, to ewolucja chemiczna musiała raczej zacząć się od białka.

[AnnaWP]

Mieszasz wszystko.

Reakcje chemiczne nie potrzebują białek, jeżeli potrzebują, to w roli katalizatorów, czyli przyspieszaczy. W tej roli świetnie spełniają się i RNA - rybozymy, mówi ci to coś?

Tak więc reakcje przebiegają nie tylko w obecności białek, cała chemia przecież obywa się bez białek.

Najstarsza reakcja chemiczna, jaka przetrwała, czyli synteza aminokwasów do peptydów, również nie jest katalizowana przez enzymy, a właśnie rybozymy.

Co do obecności białek w organizmach - tak, ponieważ białka świetnie się spełniają w swoich rolach, ale nie oznacza to, że występują od zawsze. I nie mieszaj w to wirusów, nie są to najstarsze organizmy - to zredukowane poza definicję organizmów organizmy (z tego co wiem obenie szala przechyla się silnie na stronę tej hipotezy, więc przy niej pozostańmy).

A priony to już w ogóle inna sprawa, to jedynie niesforne białka, które wymykają się spoza kontroli organizmu. Nie są, ani nigdy nie były niezależnym organizmem.

Słowem, nie wyważaj drzwi otwartych, zamiast snuć fantazje - do książek. Większość tych spraw jest dość dobrze omówiona.

[Cierpiący]

Aniu, dziękuję za zabranie głosu. Odpisałbym od razu, ale miałem trudności z wejściem na forum.

Aniu, traktuj mnie jak osobę niepełnosprawną umysłowo i proszę wytłumacz mi PROSTYMI SŁOWAMI, jak to możliwe, że samo RNA stworzyło swoją własną kopię. Powiedzmy, że mamy RNA składające się z 500 nukleotydów. Wytłumacz mi, skąd te 500 nukleotydów wytrzasnęło drugie 500 nukleotydów. Z niczego? RNA mogło się podzielić na pół po 250 nukleotydów, ale to nie jest replikacja.

Co do wirusów i prionów. Oczywiście wiem, że to nie są żywe organizmy i o to chodzi. Pewnie będziesz zdziwiona, ale to nie ja wymyśliłem tylko jest to jeden z argumentów biologów strukturalnych z the Florida State University College of Medicine, których badania negują hipotezę świata RNA". Cytat:

"Jednym z argumentów przemawiających za tym, że jednak białko a nie RNA było życiodajną substancją, jest fakt iż proteiny występują we wszystkich żywych organizmach. Ponadto stanowią strukturę istnień kontrowersyjnych z punktu widzenia życia: wirusów i prionów. Pierwsze z nich przecież nie zawsze posiadają RNA, jako materiał genetyczny, drugie są od niego całkowicie wolne. Białka natomiast, są ich podstawowym budulcem. Podążając dalej wg tego rozumowania, być może są to faktycznie ewolucyjnie stare wytwory, łączące świat materii nieożywionej i organizmów żywych". Źródło:
biotechnologia.pl/biotechnologia/artykuly/co-bylo-pierwsze-bialko-czy-rna,126

Ale oczywiście ten argument z wirusami i prionami nie jest w żaden sposób rozstrzygający. Są za to dwa inne argumenty, które całkowicie, bezpowrotnie, nieodwracalnie, definitywnie i na amen przekreślają hipotezę świata RNA".

Pierwszym jest to, że RNA jest mniej stabilne niż DNA, a w każdej komórce w naszym ciele codziennie dochodzi do około MILIONA uszkodzeń lub zerwań łańcucha DNA. Jest to dla nas nieszkodliwe dzięki ogromnej ilości kunsztownych mechanizmów naprawy DNA, którymi dysponuje żywa komórka. W 2015 roku trzech naukowców dostało nawet Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za odkrycie kolejnych nowych mechanizmów naprawy DNA. Bez tych mechanizmów komórki szybko obumierałyby lub przemieniały się w tkanki nowotworowe. Bez mechanizmów naprawy, DNA nie jest w stanie przetrwać nawet w inkubatorze komórki, który oddziela ją od świata zewnętrznego. Sama obecność wody jest jednym z czynników, które uszkadza DNA. I teraz jeżeli RNA jest jeszcze mniej stabilne niż DNA, to jak RNA mogło przetrwać będąc poza komórką, bez mechanizmów naprawy i w jakiejś pierwotnej zupie"? Hipoteza świata RNA to czysta fantastyka. To nie ma nic wspólnego z nauką.

A drugi argument jest taki, że RNA bardzo łatwo ulega hydrolizie, po prostu rozpada się w wodzie.

Jest jeszcze wiele innych argumentów, chociażby że cukier (ryboza) nie znosi wysokich temperatur, a przecież na młodej Ziemi - według ewolucyjnego scenariusza - musiało być gorąco. Sama zresztą pisałaś, że źródłem energii mogły być wyładowania atmosferyczne, a wiesz jaki gorący jest piorun.

Hipoteza świata RNA została już porzucona i coraz więcej naukowców zwraca się ku teorii, że życie na Ziemi przybyło z kosmosu.

[AnnaWP]

Znowu mieszamy.

Kto i kiedy odrzucił hipotezę RNA?
A życie w kosmosie skąd się wzięło?

Oczywiście, pewne składowe, jak pierwiastki, niektóre związki organiczne, mogły przybywać z kosmosu, ale trudno wyobrazić sobie powstanie życia, które opiera się na wodzie, bez wody - a w przestrzeni wody w stanie ciekłym nie masz.
Hipoteza panspermii jest bardziej skomplikowana, nie polega na przyniesieniu pierwszej komórki.

RNA samo z siebie nie bardzo rozpada się, ma określony czas trwania, a w naszych komórkach rozkładane jest przez egzonukleazy. Zarówno DNA, jak i RNA można przechowywać i nie rozpadają się same aż tak łątwo.

Skąd RNA miało mieć energię? A skąd DNA i RNA mają energię do replikacji lub transkrypcji? Z samych nukleotydów.

A skąd miało brać nowe nukleotydy? Powstają spontanicznie w atmosferze redukującej.

Warto wspomnieć, że nawet dziś istnieją organizmy świetnie sprawdzające się w temperaturze bliskiej 100 stopni. Pierwotne organizmy prawdopodobnie były do nich podobne. Później, w czasie zasiedlania nowych siedlisk, straciły wiele ze swoich szczególnych cech.

Przejrzałam link, pobieżnie, ale na tyle, aby stwierdzić, że obie hipotezy nie wykluczają się i mogły obie trafić w realny przebieg zdarzeń - niezależnie mogła następować ewolucja RNA i białek, jednak w którymś momencie musiało nastąpić powstanie kodu genetycznego, określającego zależność nukleotydy - białka. Trudno wyobrazić sobie, aby nastąpiło to z kierunku białka - RNA. Zdecydowanie bardziej prawdopodobny jest drugi kierunek.

[Cierpiący]

Ależ ja nie jestem zwolennikiem panspermii. Mówię tylko, że coraz więcej naukowców zwraca się ku tej teorii. Ja uważam, że życie na Ziemi jest CUDEM. Natomiast znaczna część naukowców nie uznaje prawa biogenezy sformułowanego przez Ludwika Pasteur i usilnie próbują wytłumaczyć samoistne powstanie życia z martwej materii. Jak dotąd prawo biogenezy nie zostało obalone, gdyż nikomu jeszcze nie udało stworzyć się sztucznego życia w laboratorium. Niektórzy zwolennicy ewolucji mówią, że z kosmosu przybyły tylko części składowe komórki, a inni, że życie na Ziemi stworzyły ufoludki. Na przykład najsłynniejszy zwolennik teorii ewolucji, przywódca ateizmu wojującego", przyznał, że nie wie, jak powstało życie na Ziemi i że życie na Ziemi mogła je stworzyć obca cywilizacja z kosmosu. Jak nie wierzysz, to sama zobacz:

Okazuje się, że Dawkins woli wierzyć, że życie na Ziemi stworzyły ufoludki niż wierzyć, że źródłem życia jest Bóg. Pytanie tylko, dlaczego te ufoludki nas nie odwiedzają. I oczywiście masz rację, że to nie rozwiązuje problemu powstania życia, bo dalej nie wiemy jak powstało życie w kosmosie.

A teraz co do hipotezy świata RNA". Ja piszę, że RNA poza komórką jest niestabilne, rozpada się w wodzie, a Ty piszesz, że RNA samo z siebie nie bardzo rozpada się". I mamy słowo przeciwko słowu. Ale nauka ma to do siebie, że o wszystkim rozstrzygają eksperymenty i doświadczenia. A problem z hipotezą świata RNA pojawia się już na samym początku - w powstaniu choćby jednego nukleotydu. Baza, cukier i fosforan nie łączą się naturalnie w podstawę nukleotydu. Ryboza i baza RNA ulegają szybkiemu rozpadowi. Dlatego problem spontanicznego powstania choćby jednego nukleotydu naukowcy nazywają prebiotycznym koszmarem chemika (ci naukowcy to np. Gerald Joyce i Leslie Orgel). Ale Ty powiesz: Ależ powstanie nukleotydów jest jak najbardziej możliwe!". I znów mamy słowo przeciwko słowu. Więc żeby z tym skończyć, to proszę Cię, przedstaw mi chociaż 1 (słownie: jeden) eksperyment, w którym naukowcy wykazali, że z różnych pierwiastków spontanicznie uformował się chociaż jeden nukleotyd.. Stanley Miller nie uzyskał żadnego nukleotydu. Z tego co wiem, to nikomu się to nie udało. Jeżeli nie przedstawisz takiego eksperymentu, to znaczy, że cała hipoteza świata RNA nie ma nic wspólnego z nauką i są to tylko jałowe spekulacje sfrustrowanych naukowców, którzy za żadną cenę nie chcą uznać prawa biogenezy sformułowanego przez Ludwika Pasteur.

Oddaję Ci mikrofon, Aniu.