Biosferaren Jatorria
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Duela 4.600 milioi urte (Mu) bi gorputz handik talka egin ostean, Lurra eta Ilargia sortu ziren. Ondoren, beroak, lurpeko jaulkipenek eta ekaitz atmosferikoek, hidrogeno, anhidrido karboniko, metano eta amoniakoaren arteko erreakzioak, besteak beste, eragin zituzten. Ondorioz, substantzia "organikoak" (gure zeluletan ere baitaude) sortu ziren. “Salda primitibo” horretan ezarri ziren bizitzaren sorrerarako oinarriak.
Gaurko planeta erabat desberdina den arren, oraindik ere badira salda primitiboaren baldintzak mantentzen dituzten inguruneak. Itsas hondoko milaka metroko sakoneran iturri hidrotermalek lubarruko geruzetako materien eta itsasoaren arteko topagune izaten jarraitzen dute (eskuinean).
Azido Nukleikoak. Ezkerrean, kate bakarreko azido erribonukleikoa. Eskubian, bi kate osagarriezko azido deoxirribonukleikoa.
Bertan, aminoazidoak, azido karboxilikoak, azukreak eta base nitrogenatuak sortzen dituzten berezko sintesi-erreakzioak gertatzen dira. Konposatu horiek, aldi berean, azido nukleikoak sortzeko lehengaiak dira (XIX. mendean globulu zurien nukleoan aurkitu zirenez emandako izena). Azido erribonukleikoa (RNA, ezkerrean) horietako bat da eta paper garrantzitsua jokatzen du istorio honetan.
RNA nukleotido kate bakarrez osatutako molekula katea da, eta molde gisa balio dezake molekula osagarri bat sortzeko. Itxuraz baliogabeko bigarren kate honi esker, lehengo katearen nukleotidoen sekuentzia zehatza bikoiztu daiteke. Ezaugarri honek garrantzi handia du, RNA sekuentzia jakin batzuek gai organikoen sintesirako erreakzio kimiko batzuk bizkortzeko gaitasuna baitute, katalisi deritzon prozesua. Bi propietate horiek dituzten RNA kateei erribozimak esaten zaie (entzima biologikoen aitzindariak, azpiko irudia).
“Mailuburu” erribozimaren ezagunaren estruktura
Salda primitibora itzuliz, erribozimak berez sortu izana postulatzen da, eta beraiek katalizatzen zituzten hainbat erreakziorekin batera, beren biosintesia bizkortu zuten. Horrek, aldiz, erribozimek kateatzen zituzten hainbat erreakzio (erreakzio baten produktua hurrengo erreakzioaren lehengaia izanik) bidezidor proto-metaboliko xumeak osatzea eta ugaltzea ekarri zuen.
Metabolismoaren Lehen Bertsioa
Lehen bidezidor metabolikoak ingurune irekietan abiatu baziren ere, inguruko aldakortasunagatik ezegonkorrak ziren. Arazo hori gainditu zen gantzez osaturiko mintzen bidez prozesua inguratuz.
Laborategian egindako esperimentuek frogatu dute mintz biologikoen osagaiak (fosfolipidoak) iturri hidrotermalen antzeko baldintzetan berez sortzen direla. Fosfolipidoak berez geruza bikoitzetan antolatzen dira, gorputz esferikoak osatuz (liposomak). Hau salda primitiboan gertatu zelako ebidentziarik ez dagoen arren, erribozimek katalizatutako erreakzio-kateei babesa ekarri ziela postulatzen da. Izate berri horiek zelulen aurrekariak izan ziren. Beraz, protobionte izenez ezagutzen dira (ezkerrean).
Lehenengo zelulak
Mintzen bidezko inguraketak erabateko aurrerapena ekarri bazuen ere, gainditu gabeko beste hainbat oztopo geratzen ziren biziaren ibilbidean. Protobionteetan, erribozima bakoitza bere kabuz bikoizten zen eta horrek erreakzio-kateen desorekak ekar zitzakeen. Bestalde, banako ugalketak, erribozima jakinak galtzeko arriskua zeraman.Aurrerabidearen gakoa erribozimen errepikapen arautuan eta bateratuan zegoen. Edozein gorabeherari aurre egiteko, erribozima bakoitzaren ekoizpena egokitu beharra zegoen. Bestalde, hurrengo protobionte belaunaldiek erribozima guztien informazioa txantiloi bakarrean jasotzea beharko zuten. Soluzioa funtsezko aldaketa baten eskutik etorri zen: DNA (lehengo irudia) informazio genetikoaren gordailu bereziaren agerpena. Molekula honek RNArekin antzekotasun handia du. Erribosa eduki beharrean, ordea, desoxirribosa du. Alde txiki hau nahikoa da bi molekulak kimikoki bereizgarriak izateko eta zelularen barruko prozesaketa desberdinak izateko. RNAk ez bezala, DNAk kimikoki egonkorrak diren kate bikoitzak sor ditzake, eta horrek, gainera, askoz luzeagoak izatea ahalbidetzen du. Ondorioz, erribozima guztien informazioa DNA kate bakar batean islatuta geratu zen, erribozimak ekoizteko "txantiloi nagusi" gisa. DNAn kodetutako erribozimen informazioa kudeatu ahal izateko, bakoitzaren sekuentziaren muturretan hasiera eta amaiera markatzen zuten seinaleak gehitu ziren, besteak beste.
DNAk askoz informazio gehiago gordetzeko zuen aukerak beste arloetako hainbat oztopo gainditzeko aukera ahalbidetu zuen. Zelulek garatzen ari ziren sofistikazio-mailaren aurrean erribozimak baino katalizatzaile aldakorragoak behar ziren. RNA kateak lau nukleotido motaren konbinazioetan oinarritzen dira soilik (Adenosina, Uridina, Guanosina eta Zitidina), eta proteinak, berriz, 20 aminoazido desberdinetan, bakoitza bere ezaugarri kimiko propioak dituela. Argi geratzen da, beraz, erribozimetatik aminoazidoz osaturiko katalizatzaileetara (entzimak) igarotzea onuragarria zela. Baina urrats hori emateak, aldiz, beste erronka asko gainditzea eskatzen zuen.
t-RNA molekulek RNA mezulariari lotzen zaie beheko muturreko antikodoiaren bidez. Goiko muturrean aminoazido bat darama.
DNAren nukleotido kodea aminoazidoetara itzultzeko, makineria berezi bat berreraiki behar izan zen. Lehenengo urratsa, DNAtik RNA "mezulari" bat sortzea, kode berezi bat daramana. Bigarren urratsean, RNA mezularia aminoazidoen kate bat osatzeko “itzulpen” prozesu bat burutu behar zen. Hori gauzatzeko, molekula itzultzaileak sortu ziren: Transferentziako RNAk (t-RNA, eskuinean).
Erribosoma, RNA mezularia itzuli eta proteina ekoizten duen makineria.
RNA katetik proteina kate bat sortzeko sintesi-prozesua RNAz eta proteinaz osatutako konplexu bat eratu zen, Erribosoma izenekoa (behean, animazioa ikusteko klikatu 4. erreferentzian).
Makineria guztia batera sortu zen, eta ziur aski lehen zelulen sormeneko funtsezko jauzietako bat izan zen.
Arbaso Komuna
Litekeena da DNAn oinarritutako lehen zelulen aldaera asko izatea. Mota horretako zelula haiek, FUCA (First Universal Cell Ancestor) izenaz ezagutzen direnak, behin eta berriro informazio genetikoa trukatu zuten, mekanismo eraginkorrenak bildu zituen arbasoa sortu arte: gaur egun ezagutzen den organismo guztien azken arbaso komuna, LUCA (Last Universal Common Ancestor) akronimoa duena.
LUCAren genoma hipotetikoa zehazteko ikerketen arabera, antzinako izaki horrek 2.500 gene inguru zituen, DNA kate bakarrean bilduta. Kopuru hori bakterio garaikide baten kopuru bera da gutxi gorabehera. Beraz, gaur egun ezagutzen diren zelula sinpleenek dutena jada garatu izan zen orain direla 3.500 Mu. Horrek ez du esan nahi LUCA berdina zenik. Seguruenik, bere geneak gaur egungoak baino bakunagoak ziren. Autoekin alderatuz, esan daiteke lehen modeloetako pieza asko konparagarriak dira gaurkoekin, eta gaur egungo izen berdinak izan ditzaketela. Baina gaur bere diseinuan eta funtzionaltasunean bilakaera izan dute!
LUCAren agerraldiak bizitzaren hedapen handia bultzatu zuen eta hainbat ingurunetara egokituz, dibertsifikazioa ahalbidetu ere. LUCAren oinarrizko formatua gaur egungo Prokariotoen taldean kontserbatzen da, Bakterioak barne. Talde hau oso zabala da, eta 4,3 milioi espezie izan ditzakeela kalkulatzen da, gehienak ez baitira oraindik karakterizatu. Antzeko patroia jarraitzen duen beste taldea, Arkeoak, gaur egun muturreko baldintzekin lotuta daude, hala nola metanoan aberatsak diren inguruneekin, iturri hidrotermalekin eta urmaela bolkanikoekin. Bi taldeek DNA kate bakarra dute informazio genetikoaren gordailu gisa, eta horrek zelula bakoitzak izan ditzakeen gaitasunak mugatzen ditu. LUCAtik agertu zen hirugarren taldeak, gu barnean hartzen gaituenak, zelula handiagoak ditu, gaitasun gehiago ditu eta zelula anitzeko organismoak eratu ditzake: Eukariotoak.
Glosarioa eta Erreferentziak
Emergentziaren kontzeptua. Zentzugabea dirudi pentsatzea bizitza bezalako gauza konplexu bat erreakzio kimiko sinple batzuen ondorioz sortu zela. Baina kasu askotan elementu sinpleen konbinazioak emaitza konplexua du. Uraren inguruan hainbat adibide daude hori era politan adierazten dutenak. Uraren molekula, bai kimikaren eta fisikaren aldetik, sakonki karakterizatu egin da. Baina ur molekula askok elkarrekin duten portaera ezin da aurreikusi oinarrizko datu horiekin. Ikerketa zientifikoek adierazi dute urak aurreikusi ezin diren 35 elur-maluta mota desberdin sortu ditzakeela, baldintza atmosferikoen arabera. Eraberean, ur-masa baten portaera, ibai edo ozeano batena adibidez, ezin da aurresan eskala atomiko edo molekularreko ezagutzetan oinarrituta. Fenomeno horri Emergentzia deitzen zaio, eskala handitu ahala propietate berriak azaleratzen direlako. Biziaren sorreraren kasuan, denboran zehar emergentzia prozesuak mateatu zirela pensatzen da.
Abiogenesia. Bizia sinpleagoak diren lehengai kimikoentatik sortu izanaren kontzeptua adierazten du.
Oharra: Lan hau Hondarribiko Udaleko Euskara zerbitzuaren laguntzaz zuzendu da.
