'Daghang mga pangutana bahin sa gigikanan sa kinabuhi ang natubag na, apan daghan pa ang kinahanglan tun-an'' miingon si Stanley Miller ug Harold Urey niadtong 1959 human sa pagreport sa laboratoryo sa sintesis sa mga amino acid sa karaang mga kondisyon sa yuta. Daghang mga pag-uswag ang milabay apan ang mga siyentista dugay nang naglisud sa usa ka sukaranan nga pangutana - unsang genetic nga materyal ang unang naporma sa karaang yuta, DNA o RNA , o pareho? Adunay ebidensya karon nga nagsugyot nga ang DNA ug RNA parehong naglungtad sa karaang sabaw diin ang mga porma sa kinabuhi mahimong nag-uswag uban sa tagsa-tagsa ka genetic nga materyales.
Ang sentral nga dogma sa molecular biology nag-ingon nga ang DNA naghimo sa RNA naghimo sa mga protina . Ang mga protina ang responsable sa kadaghanan, kung dili man tanan nga mga reaksyon nga nahitabo sa usa ka organismo. Ang tibuuk nga pag-andar sa usa ka organismo nagdepende pag-ayo sa ilang presensya ug interaksyon sa mga molekula sa protina . Sumala sa sentral nga dogma, ang mga protina gihimo sa impormasyon nga anaa sa DNA nga gibag-o ngadto sa functional nga protina pinaagi sa usa ka mensahero nga gitawag og RNA. Bisan pa, posible nga ang mga protina mismo mabuhi nga independente nga wala’y bisan unsang DNA o RNA , sama sa kaso sa mga prion (nasayop nga pagkapilo sa mga molekula sa protina nga wala’y DNA o RNA ), apan mabuhi sa ilang kaugalingon.
Busa, mahimong adunay tulo ka mga senaryo alang sa sinugdanan sa kinabuhi.
A) Kon ang mga protina o ang mga bloke sa pagtukod niini nakahimo sa pagporma nga abiotic atol sa atmospera nga naglungtad binilyon ka tuig ang milabay sa primordial nga sabaw, ang mga protina mahimong tawgon nga basehan sa gigikanan sa kinabuhi . Ang eksperimento nga ebidensya pabor niini gikan sa bantog nga eksperimento ni Stanley Miller 1, 2 , nga nagpakita nga kung ang usa ka sagol nga methane, ammonia, tubig ug hydrogen gisagol ug gipaagi sa usa ka electric discharge, usa ka sagol nga amino acid ang naporma. Kini gipamatud-an pag-usab pito ka tuig ang milabay 3 niadtong 1959 ni Stanley Miller ug Harold Urey nga nag-ingon nga ang presensya sa pagkunhod sa atmospera sa primordial nga yuta naghatag ug hinungdan sa synthesis sa mga organikong compound sa presensya sa nahisgutang mga gas dugang sa gamay nga kantidad sa carbon monoxide ug carbon dioxide. Ang kalabutan sa mga eksperimento ni Miller-Urey gikuwestiyon sa siyentipikong fraternity sulod sa daghang mga tuig, kinsa naghunahuna nga ang sagol nga gas nga gigamit sa ilang panukiduki sobra ra ka pagkunhod kalabot sa mga kondisyon nga naglungtad sa primordial nga Yuta. Daghang mga teorya ang nagtudlo sa usa ka neyutral nga atmospera nga adunay sobra nga CO2 nga adunay N2 ug alisngaw sa tubig 4 . Apan, ang neyutral nga atmospera giila usab nga usa ka posible nga palibot alang sa sintesis sa mga amino acid 5. Dugang pa, aron ang mga protina molihok isip sinugdanan sa kinabuhi, kinahanglan kini nga modaghan sa kaugalingon nga mosangpot sa kombinasyon sa lainlaing mga protina aron matubag ang lainlaing mga reaksyon nga nahitabo sa usa ka organismo.
B) Kon ang primordial nga sabaw naghatag og mga kondisyon para maporma ang mga building block sa DNA ug/o RNA , nan bisan hain niini mahimong genetic material. Ang panukiduki hangtod karon mipabor sa RNA nga mahimong genetic material para sa gigikanan sa mga porma sa kinabuhi tungod sa ilang kapasidad sa pagpilo sa iyang kaugalingon, nga naglungtad isip usa ka single strand ug naglihok isip usa ka enzyme 6 , nga makahimo og dugang nga mga molekula sa RNA . Daghang self-replicating RNA enzymes 7 ang nadiskobrehan sa daghang katuigan nga nagsugyot nga ang RNA mao ang sinugdanang genetic material. Kini dugang nga gipalig-on sa panukiduki nga gihimo sa grupo ni John Sutherland nga misangpot sa pagporma 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 building block sa RNA gipakita usab pinaagi sa pag-simulate sa usa ka reducing atmosphere (nga adunay ammonia, carbon monoxide ug tubig), susama sa gigamit sa eksperimento ni Miller-Urey ug dayon pagpasa sa mga electric discharge ug high-power laser pinaagi niini 9. Kon ang RNA tuohan nga mao ang nagsugod, nan kanus-a ug giunsa paglungtad ang DNA ug mga protina? Naugmad ba ang DNA isip genetic material sa ulahi tungod sa dili lig-on nga kinaiya sa RNA ug gisundan usab sa mga protina. Ang mga tubag niining tanan nga mga pangutana nagpabilin nga wala matubag.
C) Ang ikatulong senaryo nga ang DNA ug RNA mahimong mag-uban sa primordial nga sabaw nga mitultol sa sinugdanan sa kinabuhi naggikan sa mga pagtuon nga gipatik niadtong Hunyo 3, 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 primordial nga Yuta binilyon ka tuig ang milabay, nga adunay mabaw nga mga lim-aw sa laboratoryo. Una nilang gitunaw ang mga kemikal nga nagporma og RNA sa tubig, gisundan sa pagpauga ug pagpainit niini ug dayon gipailalom kini sa UV radiation nga nagsundog sa mga silaw sa adlaw nga naglungtad sa primordial nga panahon. Kini dili lamang mitultol sa sintesis sa duha ka bloke sa pagtukod sa RNA apan usab sa DNA , nga nagsugyot nga ang duha ka nucleic acid nag-uban sa panahon sa gigikanan sa kinabuhi 10.
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.
Apan, gusto sa tagsulat nga mo-espekulasyon og laing senaryo diin ang tanang tulo ka importanteng biyolohikal nga macromolecules, nga mao ang DNA, RNA ug protina, nag-uban nga naglungtad sa primordial soup. Ang gubot nga mga kondisyon nga naglungtad sa primordial soup nga naglambigit sa kemikal nga kinaiya sa nawong sa yuta, pagbuto sa bulkan ug presensya sa mga gas sama sa ammonia, methane, carbon monoxide, carbon dioxide uban sa tubig mahimong sulundon alang sa pagporma sa tanang macromolecules. Usa ka timaan niini ang gihatag sa panukiduki nga gihimo ni Ferus et al., diin ang mga nucleobase naporma sa parehas nga reducing atmosphere 9 nga gigamit sa eksperimento ni Miller-Urey. Kung motuo kita niini nga hypothesis, nan sa panahon sa ebolusyon, ang lainlaing mga organismo nagsagop sa usa o sa lain nga genetic material, nga pabor sa ilang paglungtad sa umaabot.
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 mga Amino Acids ubos sa Posibleng mga Kondisyon sa Karaang Yuta. 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-lantaw sa Eksperimento ni Miller. Siyensiya 02 Mayo 2003: Tomo 300, Isyu 5620, pp. 745-746 DOI: https://doi.org/10.1126/science.1085145
3. Miller SL ug Urey HC, 1959. Sintesis sa Organikong Kompanya sa Karaang Yuta. Siyensya 31 Hulyo 1959: Tomo 130, Isyu 3370, pp. 245-251. DOI: https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245
4. Kasting JF, Howard MT. 2006. Komposisyon sa atmospera ug klima sa unang 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 pagtimbang-timbang pag-usab sa prebiotic organic synthesis sa neyutral 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 nag-intervening sequence nga RNA sa Tetrahymena usa ka enzyme. Science 31 Ene 1986: Tomo 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 Aktibong Ribozyme. Science 08 Abr: Tomo 332, Isyu 6026, pp. 209-212 (2011). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1200752
8. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Sintesis sa gi-activate nga pyrimidine ribonucleotides sa mga kondisyon nga posible sa prebiotic. Nature 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 reducing atmosphere. PNAS Abril 25, 2017 114 (17) 4306-4311; unang gipatik Abril 10, 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
10. Xu, J., Chmela, V., Green, N. et al. 2020 Piniling prebiotic nga pagporma sa RNA pyrimidine ug DNA purine nucleosides. Nature 582, 60–66 (2020). Gipatik: 03 Hunyo 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2330-9
***
Mga komento sirado.