'Daghang mga pangutana bahin sa gigikanan sa kinabuhi ang natubag, apan daghan pa ang kinahanglan tun-an'' ingon ni Stanley Miller ug Harold Urey kaniadtong 1959 pagkahuman sa pagreport sa laboratoryo nga synthesis sa mga amino acid sa primitive nga kahimtang sa yuta. Daghang mga pag-uswag sa linya apan ang mga siyentista dugay na nga nakigbugno sa usa ka sukaranan nga pangutana - unsang genetic nga materyal ang una nga naporma sa karaang yuta, DNA or RNA, o gamay sa duha? Adunay ebidensya karon nga nagsugyot niana DNA ug RNA ang duha mahimong nag-uban sa primordial nga sabaw diin ang mga porma sa kinabuhi mahimo’g milambo uban ang tagsa-tagsa nga genetic nga materyal.
Ang sentro nga dogma sa molecular biology nag-ingon nga DNA Makapahimo RNA Makapahimo protina. Proteins responsable sa kadaghanan, kung dili ang tanan nga mga reaksyon nga nahitabo sa usa ka organismo. Ang tibuok nga pag-andar sa usa ka organismo nagdepende sa ilang presensya ug interaksyon sa protina mga molekula. Sumala sa sentral nga dogma, protina gihimo pinaagi sa impormasyon nga anaa sa DNA nga nakabig ngadto sa functional protina pinaagi sa mensahero nga gitawag ug RNA. Apan, kini mao ang posible nga protina ang ilang kaugalingon makalahutay nga independente nga walay bisan unsa DNA or RNA, sama sa kaso sa mga prion (misfolded protina mga molekula nga walay sulod DNA or RNA), apan makalahutay sa ilang kaugalingon.
Busa, mahimong adunay tulo ka mga senaryo alang sa sinugdanan sa kinabuhi.
A) Kung ang protina o ang mga bloke sa pagtukod niini nakahimo sa pagporma sa abiotic sa panahon sa atmospera nga naglungtad binilyon ka tuig ang milabay sa primordial nga sabaw, protina matawag nga basehan sa gigikanan sa kinabuhi. Ang eksperimento nga ebidensya sa pabor niini naggikan sa bantog nga eksperimento ni Stanley Miller1, 2, nga nagpakita nga sa dihang ang usa ka sinagol nga methane, ammonia, tubig ug hydrogen isagol ug ipalibot sa usa ka electric discharge, usa ka sagol nga amino acid ang maporma. Kini gipamatud-an pag-usab pito ka tuig sa ulahi3 niadtong 1959 ni Stanley Miller ug Harold Urey nga nag-ingon nga ang presensya sa nagkunhod nga atmospera sa primordial nga yuta nagpatunghag synthesis sa organic mga compound sa presensya sa mga gas nga gihisgutan sa ibabaw ug mas gamay nga kantidad sa carbon monoxide ug carbon dioxide. Ang kalambigitan sa mga eksperimento sa Miller-Urey gikuwestiyon sa siyentipikanhong panag-igsoonay sulod sa pipila ka tuig, kinsa naghunahuna nga ang sagol nga gas nga gigamit sa ilang panukiduki mikunhod pag-ayo may kalabotan sa mga kahimtang nga naglungtad sa unang yuta. Ubay-ubay nga mga teorya nagpunting sa usa ka neyutral nga atmospera nga adunay sobra nga CO2 nga adunay N2 ug alisngaw sa tubig4. Bisan pa, ang usa ka neyutral nga atmospera giila usab nga usa ka katuohan nga palibot alang sa synthesis sa mga amino acid5. Ingon kadugangan, alang sa protina aron molihok ingon nga gigikanan sa kinabuhi, kinahanglan nila ang pagkopya sa kaugalingon padulong sa usa ka kombinasyon sa lainlain protina aron maatiman ang lainlaing mga reaksyon nga nahitabo sa usa ka organismo.
B) Kung ang primordial nga sabaw naghatag mga kondisyon alang sa pagtukod sa mga bloke sa DNA Ug / o RNA nga maporma, nan ang bisan hain niini mahimong genetic nga materyal. Ang panukiduki hangtod karon gipaboran RNA nga mahimong genetic nga materyal alang sa gigikanan sa mga porma sa kinabuhi tungod sa ilang katakus sa pagpilo sa kaugalingon, nga naglungtad ingon usa ka strand ug naglihok ingon usa ka enzyme.6, makahimo og dugang pa RNA mga molekula. Usa ka gidaghanon sa self-replicating RNA enzymes7 nadiskobrehan sa mga tuig nga nagsugyot RNA nga mahimong sinugdanan nga genetic nga materyal. Gipalig-on pa kini sa panukiduki nga gihimo sa grupo ni John Sutherland nga misangpot sa pagkaporma sa duha ka base sa RNA sa usa ka palibot nga susama sa primordial nga sabaw pinaagi sa paglakip sa phosphate sa sagol.8. Ang pagporma sa mga bloke sa pagtukod sa RNA gipakita usab pinaagi sa pagsundog sa usa ka pagkunhod sa atmospera (nga adunay ammonia, carbon monoxide ug tubig), susama sa usa nga gigamit sa eksperimento ni Miller-Urey ug dayon gipasa ang mga discharge sa kuryente ug mga high-power laser pinaagi kanila.9. Kung ang RNA gituohan nga mao ang nagmugna, nan kanus-a ug giunsa DNA ug namugna ang mga protina? gibuhat DNA naugmad isip usa ka genetic nga materyal sa ulahi tungod sa dili lig-on nga kinaiya sa RNA ug ang mga protina misunod. Ang mga tubag niining tanan nga mga pangutana nagpabilin nga wala matubag.
C) Ang ikatulo nga senaryo nga ang DNA ug RNA mahimong mag-uban sa primordial nga sabaw nga nagdala sa gigikanan sa kinabuhi gikan sa mga pagtuon nga gipatik sa 3rd Hunyo 2020 sa grupo ni John Sutherland gikan sa MRC Laboratory sa Cambridge, UK. Gisundog sa mga tigdukiduki ang mga kondisyon nga naglungtad sa usa ka una nga Yuta bilyonbilyon ka tuig ang milabay, nga adunay mabaw nga mga lim-aw sa lab. Una nilang gitunaw ang mga kemikal nga naporma RNA sa tubig, gisundan sa pagpauga ug pagpainit niini ug dayon ipailalom kini sa UV radiation nga nagsundog sa mga silaw sa adlaw nga anaa sa unang panahon. Kini wala lamang mitultol sa synthesis sa duha ka mga bloke sa pagtukod sa RNA apan usab sa DNA, nga nagsugyot nga ang duha ka nucleic acid nag-uban sa panahon sa sinugdanan sa kinabuhi10.
Base sa kontemporaryong kahibalo nga anaa karon ug pagpasidungog sa sentral nga dogma sa molecular biology, morag katuohan nga ang DNA ug RNA nag-uban nga naglungtad nga mitultol sa gigikanan sa kinabuhi ug ang pagkaporma sa protina miabot/nahinabo sa ulahi.
Bisan pa, gusto sa tagsulat nga mag-speculate sa lain nga senaryo diin ang tanan nga tulo nga hinungdanon nga biolohikal nga macromolecule, viz. Ang DNA, RNA ug protina naglungtad nga magkauban sa primordial nga sabaw. Ang gubot nga mga kahimtang nga naglungtad sa primordial nga sabaw nga naglambigit sa kemikal nga kinaiyahan sa nawong sa yuta, pagbuto sa bulkan ug presensya sa mga gas sama sa ammonia, methane, carbon monoxide, carbon dioxide kauban ang tubig mahimo’g maayo alang sa tanan nga mga macromolecule nga maporma. Usa ka timaan niini gihatag pinaagi sa panukiduki nga gihimo ni Ferus et al., Diin ang mga nucleobase naporma sa parehas nga pagkunhod sa atmospera.9 gigamit sa eksperimento ni Miller-Urey. Kon kita motuo niini nga pangagpas, unya sa panahon sa ebolusyon, lain-laing mga organismo misagop sa usa o sa lain nga genetic nga materyal, nga mipabor sa ilang paglungtad sa pagpadayon.
Apang, samtang ginatinguhaan naton nga hangpon ang ginhalinan sang mga porma sang kabuhi, kinahanglan ang dugang pa nga pagpanalawsaw para masabat ang sadsaran kag importante nga mga pamangkot kon paano naghalin kag naglapnag ang kabuhi. Nagkinahanglan kini og usa ka "out-of-the-box" nga pamaagi nga wala magsalig sa bisan unsang mga pagpihig nga gipaila sa atong panghunahuna sa karon nga mga dogma nga gisunod sa siyensya.
***
mga pakisayran:
1. Miller S., 1953. Usa ka Produksyon sa Amino Acids ubos sa Posibleng Primitive Earth Conditions. Siyensiya. 15 Mayo 1953: Tomo. 117, Isyu 3046, pp. 528-529 DOI: https://doi.org/10.1126/science.117.3046.528
2. Bada JL, Lazcano A. et al 2003. Prebiotic Soup–Pagbalik-balik sa Miller Experiment. Siyensiya 02 Mayo 2003: Vol. 300, Isyu 5620, pp. 745-746 DOI: https://doi.org/10.1126/science.1085145
3. Miller SL ug Urey HC, 1959. Organic Compound Synthesis sa Primitive Earth. Science 31 Hul 1959: Tomo. 130, Isyu 3370, pp. 245-251. DOI: https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245
4. Kasting JF, Howard MT. 2006. Ang komposisyon sa atmospera ug klima sa unang bahin sa Yuta. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361:1733–1741 (2006). Gipatik: 07 Septyembre 2006. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1902
5. Cleaves HJ, Chalmers JH, et al 2008. Usa ka reassessment sa prebiotic organic synthesis sa neutral nga mga atmospera sa planeta. Orig Life Evol Biosph 38:105–115 (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/s11084-007-9120-3
6. Zaug, AJ, Cech TR. 1986. Ang nagpataliwala nga han-ay RNA Ang Tetrahymena usa ka enzyme. Science 31 Ene 1986: Vol. 231, Isyu 4737, pp. 470-475 DOI: https://doi.org/10.1126/science.3941911
7. Wochner A, Attwater J, et al 2011. Ribozyme-Catalyzed Transcription sa usa ka Active Ribozyme. Agham 08 Abr: Vol. 332, Isyu 6026, pp. 209-212 (2011). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1200752
8. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Synthesis sa activated pyrimidine ribonucleotides sa prebiotically plausible nga mga kondisyon. Kinaiyahan 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
9. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Pagporma sa mga nucleobase sa usa ka Miller-Urey nga pagkunhod sa atmospera. PNAS Abril 25, 2017 114 (17) 4306-4311; unang gimantala niadtong Abril 10, 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
10. Xu, J., Chmela, V., Green, N. et al. 2020 Selective prebiotic formation sa RNA pyrimidine ug DNA purine nucleosides. Kinaiyahan 582, 60–66 (2020). Gipatik: 03 Hunyo 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2330-9
***