O mundo RNA, e as origens da vida
https://elohim.catsboard.com/t175-o-mundo-rna-e-as-origens-da-vida
As hipóteses do mundo RNA e abiogenese, para ser verdade, tem que superar os seguintes obstáculos:
1. O RNA foi chamado de "pesadelo do químico prebiótico" devido à possibilidade de combinação praticamente infinita, blocos de construção de carboidratos, ligações que são termodinamicamente instáveis na água e instabilidade intrínseca geral. Muitas ligações no RNA são termodinamicamente instáveis em relação à hidrólise na água, criando um "problema de água". Finalmente, algumas ligações no RNA parecem ser "impossíveis" de se formar sob quaisquer condições consideradas plausíveis para a Terra primitiva. Na química, quando a energia livre é aplicada à matéria orgânica sem a evolução darwiniana, a matéria se torna cada vez mais "asfáltica", já que os átomos da mistura são rearranjados para dar mais espécies moleculares. Na "asfaltação" resultante, o que a vida vem exibindo cada vez menos características da vida.
2. Os sistemas de software e hardware interconectados, como na célula, são irredutiveis, estruturalmente, e interdependentes. Não há nenhuma razão para a maquinaria de processamento de informações existir sem o software e vice-versa.
3. É necessário um certo nível mínimo de complexidade para tornar possível a auto-replicação; A replicação de alta fidelidade requer funcionalidades adicionais que precisam de mais informações para serem codificadas
4. Os catalisadores de RNA teriam que copiar múltiplos conjuntos de de RNA quase tão precisamente quanto as enzimas dos dias atuais
5. Para que uma molécula seja um auto-replicador, deve ser um homopolímero, do qual a espinha dorsal deve ter as mesmas unidades repetitivas; eles devem ser idênticos. No mundo prebiótico, a geração de um homopolímero foi, no entanto, impossível.
6. Nem um RNA auto-replicante emergiu até a data de quadrilhões (10 ^ 24) de seqüências de RNA aleatoriamente sintetizadas artificialmente.
7. Ao longo do tempo, as moléculas orgânicas se separam tão rapidamente quanto elas se formam.
8. Como os eventos aleatórios poderiam anexar um grupo fosfato à posição certa de uma molécula de ribose para fornecer a atividade química necessária? E como os eventos aleatórios não guiados poderiam unir as bases nucleicas à ribose? O acoplamento de uma ribose com um nucleotídeo é o primeiro passo para formar RNA, e mesmo aqueles absorvidos na pesquisa prebiótica têm dificuldade em visualizar esse processo, especialmente para purinas e pirimidinas ".
9. L. E. Orgel: o mito de uma molécula de RNA auto-replicante que surgiu de novo a partir de uma sopa de polinucleótidos aleatórios. Não só essa noção é tão pouco real como a luz da nossa compreensão atual da química prebiótica, mas deve prejudicar a credulidade mesmo da visão otimista do potencial catalítico do RNA.
10. Moléculas não se combinam espontaneamente para formar macromoléculas
11. A transição do RNA para o DNA é um problema gigantesco, não resolvido.
12. Passar de uma molécula de RNA auto-replicante para uma célula auto-replicante é como passar de um bloco de construção de casa para uma casa totalmente construída.
13. Se dois aminoácidos estiverem localizados dentro do centro de peptidil transferase, eles formarão facilmente uma ligação peptídica. Mas assim que você faz isso na ausência do ribossomo, as extremidades dos aminoácidos se juntam, formando uma estrutura cíclica. Os polímeros não podem se formar. Mas se as extremidades são mantidas afastadas, por um ribossomo primitivo teórico, uma cadeia de ligações peptídicas pode se transformar em um polímero.
Os defensores da hipótese do mundo do RNA comumente argumentam que foi comprovado que os RNAs podem se auto-replicar. Suponhamos que isto fosse verdade, isso é como se a auto-replicação pudesse produzir um disco rígido. Para ir de um disco rígido (que por si só requer informações complexas para ser montado, em caso de biologia, DNA, não RNA, uma vez que o RNA é muito instável), isso não explica a origem da informação para fazer todas as partes essenciais na célula para criar vida e ela começar a auto replicar. Por acaso matéria inanimada sentiu de repente a nescessidade urgente de se tornar viva, e auto perpetuar esta vida ?
Isto é como ir de um dispositivo de armazenamento de informação como um disco rígido para o surgimento de toda informação para construção de uma fábrica com a capacidade de auto-replicação que, uma vez pronta, irá saber responder a mudanças climaticas ambientais e regular suas vias metabólicas, regular e coordenar todos os processos celulares, como a biossíntese de moleculas e de blocos de construção de acordo com as demandas da célula, dependendo do crescimento e outros fatores. A capacidade de absorção de nutrientes, a ser estruturado, internamente compartimentado e organizado, podendo verificar erros de replicação e minimizá-los, e reagir a estímulos e ambientes em mudança.
Ou seja, a capacidade de se adaptar ao meio ambiente é uma obrigação desde o início.
Se apenas uma única proteína ou enzima - de muitas - está faltando, não haveria vida. Se a proteína topoisomerase II ou helicase estivessem faltando - não haveria replicação - e não haveria perpetuação da vida.
Por que uma sopa prebiótica ou vulcões hidrotérmicos produziram essas proteínas - apenas por si só, se elas , por si só, não teriam função nenhuma ? - mas apenas, uma vez inseridas no lugar certo, no sistema certo, e com o encaixe proteina - proteina certo?
Lynn Margulis
Ir de um organismo unicellular para as pessoas é um passo menor do que ir de uma mistura de aminoácidos a uma bactéria.
O químico Wilhelm Huck, professor da Radboud University na holanda escreveu:
Uma célula biologica é mais do que a soma de suas partes. "Uma célula para começar a funcionar precisa ser inteiramente correta ao mesmo tempo, em toda a sua complexidade"
A questão da síntese completa de nucleotídeos de RNA tem sido um grande obstáculo para a Hipótese de um mundo RNA . O açúcar encontrado na espinha dorsal do DNA e RNA, ribose, tem sido particularmente problemático, desde que os esquemas de reacção química pré-bioticamente mais plausíveis têm tipicamente produzido apenas uma pequena quantidade de ribose misturado com uma variedade diversa de outras moléculas de açúcar. 1
regulate and coordinate all cellular processes, such as molecule and building block biosynthesis according to the cells demands, depending on growth, and other factors.
The ability of uptake of nutrients, to be structured, internally compartmentalized and organized, being able to check replication errors and minimize them, and react to stimuli, and changing environments. That's is, the ability to adapt to the environment is a must right from the beginning.
If just ONE single protein or enzyme - of many - is missing, no life. If topoisomerase II or helicase are missing - no replication - no perpetuation of life.
Why would a prebiotic soup or hydrothermal vents produce these proteins - if by their own there is no use for them?
Não há provas de que as moléculas de RNA já tiveram a ampla gama de atividades catalíticas
O teórico sobre a origem da vida Leslie Orgel observa que :
um "mundo RNA" só poderia formar a base para a vida ", se RNA prebiótico tivesse duas propriedades não evidentes hoje: a capacidade de se replicar sem a ajuda de proteínas e uma capacidade de catalisar cada passo da síntese de proteínas." O mundo RNA é, portanto, um sistema hipotético pelaqual há pouca evidência positiva, e muitoa filosofia materialista:
"Os eventos precisos que deram origem ao mundo de RNA ainda não estão claros ... investigadores propuseram muitas hipóteses, mas a evidência em favor de cada um deles é fragmentária na melhor das hipóteses. Os detalhes completos sobre como o mundo do RNA, e vida, surgiu não pode ser revelado em no futuro próximo.
A melhor prova reivindicada de um "mundo RNA" inclui o fato de que há genomas e enzymas RNA, e que as células utilizam RNA para converter o código de DNA para proteínas. No entanto, o RNA desempenha apenas um papel de apoio na célula, e não existe um sistema bioquímico conhecido completamente composto por RNA.
Cientistas especializados no RNA criaram uma variedade de moléculas de RNA que podem desempenhar funções bioquímicas através do que é vulgarmente chamado de "tubo de ensaio evolutivo." No entanto, "a evolução de ensaio de tubo " é apenas uma descrição para o que é, na realidade, nada mais do que a engenharia química no laboratório empregando princípios darwinianos; que não implica que existe algum caminho conhecido através do qual estas moléculas poderiam surgir naturalmente.
A fim que uma molécula possa ser um auto replicador, tem que ser um homopolímero, dos quais o esqueleto tem de ter as mesmas unidades repetitivas; eles têm de ser idênticos. No mundo prebiótico, a geração de um homopolímero foi no entanto impossível.
Steven A. Benner, Ph.D. Químico de Harvard, proeminente pesquisador da origem da vida e criador da Fundação para a Evolução Molecular Aplicada, foi publicou no Huffington Post em 06 de dezembro de 2013. Nele, ele disse:
"Temos falhado de forma contínua para proporcionar uma receita que começa a partir das moléculas simples que sabemos estavam presentes na Terra primitiva de RNA".
Leslie Orgel:
Seria preciso um milagre se uma fita de RNA aparecer na Terra primitiva.
(Dover, 1999, p. 218).
Eu teria pensado que relevante apontar para biólogos em geral, que não um RNA auto-replicante surgiu até o momento a partir da quatrilhões (10^24) de sequências de RNA sintetizadas artificialmente, aleatóriamente.
Joyce e Orgel, notam: Parece improvável que uma estrutura com menos de 40 nucleótidos seria suficiente. Suponha-se, então, que "há cerca de 50-mer [molécula de RNA de 50 nucleotídeos de comprimento]", Joyce e Orgel especulam : uma "replica com 90% de fidelidade. ... Seria de esperar que uma tal molécula pudesse ocorrer dentro de uma população de RNAs aleatórios? "
Talvez, mas uma tal molécula auto-replicante não será suficiente.
"A menos que a molécula pode literalmente copiar a si mesmo", Joyce e Orgel notam ", isto é, agir simultaneamente como modelo e catalisador, deveriam encontrar outra cópia de si mesmo que pode usar como modelo." Copiar qualquer RNA com sequencia aleatória na sua vizinhança conduzirá a uma catástrofe de erro, tal como a população de RNA irá decair para um conjunto de sequências aleatórias. Mas seria necessário encontrar outra cópia de si mesmo, para que auto-replicação de RNA pudesse acontecer.
Diante dessas dificuldades, eles aconselham, é preciso rejeitar
o mito de uma molécula de RNA auto-replicante que surgiu de novo a partir de uma sopa de polinucleótidos aleatórios. Não só é tal noção irrealista à luz de nossa compreensão atual da química prebiótica, mas deve forçar a credulidade até mesmo dos mais otimista do potencial catalítico de RNA.
Problemas com as propostas de um mundo RNA
Problema 1: Havia uma piscina prebiótico de beta-D-ribonucleotídeos. 2
Beta-D-ribonucleótidos são compostos constituídos de purina (adenina ou guanina) ou pirimidina (uracilo ou citosina) ligada à posição de 1'-ribose na configuração beta.
Existe, além disso, um grupo fosfato ligado à posição 5 'da ribose. Para as quatro ribonucleótidos diferentes neste cenário prebiótico, haveria centenas de outros isómeros possíveis. Mas cada um destas quatro ribonucleótidos é constituído por três componentes: uma purina ou pirimidina, um açúcar (ribose), e fosfato. É altamente improvável que qualquer uma das subunidades necessários teria acumulado em mais do que quantidades vestigiais na Terra primitiva. Considere ribose. A via prebiótica proposta que conduziu a este açúcar, a reacção Formose, é especialmente problemática. Sequências pré-bioticamente plausíveis de passos para os precursores deste derivado de ribose e a partir dele para os nucleotídeos padrão não são óbvias. 3
A improbabilidade de síntese de ácido nucleico prebiótico.
Muitas hypoteses sobre a origem da vida assumem que a síntese espontânea de um ácido nucleico de auto-replicação poderia ocorrer facilmente. Existem porém obstáculos químicos graves, que no entanto tornam este evento extremamente improvável. Sínteses prebiótica de adenina a partir de HCN, de ribose destra e sinistra a partir de adenosina, e de adenosina a partir de adenina e D-ribose foram efetivamente demonstrados. No entanto, estes procedimentos em laboratório utilizam materiais de partida puros, proporcionam rendimentos fracos, e são efetuados sob condições que não são compatíveis uns com os outros. Quaisquer componentes de ácidos nucleicos que foram formadas na terra primitiva tenderiam a hidrolisar por um número de vias. A sua polimerização seria inibida pela presença de um grande número de substâncias relacionadas que reagem preferencialmente com eles. Parece provável que os ácidos nucleicos não foram formadas por vias prebióticos.
As substâncias de nitrogenio reagem com formaldeído, os intermediários nas vias para formar açúcares, e açúcares de formar materials não-biológicos. Além disso, como Stanley Miller e seus colegas relataram, "ribose e outros açúcares têm meia-vida surpreendentemente curtas para decomposição em pH neutro, o que torna muito improvável que os açúcares estavam disponíveis como reagentes prebióticas."
Se os principais componentes de nucleotídeos (as purinas e pirimidinas corretas, ribose e fosfato) não estavam presentes, a possibilidade de obtenção de uma poça ou lagoa de quatro beta-D-ribonucleotídeos com ligações corretas seria remota, de fato.
Se este postulado, o primeiro e mais importante pressuposto, não é válido, por consequencia, em seguida, toda a hipótese de um mundo RNA formado por processos naturais torna-se insignificante. Embora atraente, existem vários problemas sérios para poder alegar que a vida começou com RNA
Antes que primeira molécula de RNA poderia ter vindo a existir, moléculas constituintes menores necessárias tinham que surgir na terra primitiva. Estes incluem um açúcar conhecido como ribose, moléculas de fosfato , e as quatro bases de nucleótidos de RNA (adenina, citosina, guanina, e uracilo ). Acontece, porém, que não apenas sintetizar e manter estes blocos construtivos para produzir RNA essenciais, particularmente ribose (o açúcar incorporado nos nucleótidos) e as bases de nucleótidos, tem-se revelado extremamente difícil ou impossível de fazer sob condições realistas prebióticas.
Stanley Miller concluiu em 1998 que
"A origem de vida em altas temperaturas envolvendo estes compostos [as bases de RNA] é, portanto, pouco provável."
Robert Shapiro:
a presunção de que "a bases, adenina, citosina, guanina e uracila foram prontamente disponíveis na Terra primitiva" "não é suportado pelo conhecimento existente sobre a química básica dessas substâncias.
A hipótese do mundo RNA enfrenta um obstáculo ainda mais agudo, mas relacionado, uma espécie de problema " o que veio primeiro, o ovo, ou a galinha ? ". A presença dos produtos químicos ricos em nitrogenio necessário para a produção de bases nucleotídicas impede a produção de açúcares de ribose. No entanto, as bases, tanto as sequências de nucleótidos e de ribose são necessários para a construção de RNA.
Dean Kenyon explica
"As condições químicas propostas para a síntese prebiótica de purinas e pirimidinas são acentuadamente incompatíveis com as previstas para a síntese de
ribose. "
Shapiro concludes:
“The evidence that is currently available does not support the availability of ribose on the prebiotic earth, except perhaps for brief periods of time, in low concentration as part of a complex mixture, and under conditions unsuitable for nucleoside synthesis.”
Shapiro conclui:
"As evidências não suportam a disponibilidade de ribose na Terra pré-biótica, exceto, talvez, por breves períodos de tempo, em baixa concentração, como parte de uma mistura complexa, e em condições inadequadas para a síntese de nucleosídeos".
Problema 2: As ribozimas são pobres substitutos para as proteínas
RNA pode executar apenas alguns papéis funcionais menores e, em seguida, geralmente como resultado de direção de cientistas intencionalmente catalisar RNA (ou as ribozimas) em questão.
Por esta razão, alegando que RNA catalítico poderia substituir proteínas nos primeiros estágios de evolução química é extremamente problemático. Dizer o contrário seria como afirmar que um carpinteiro não precisaria qualquer ferramenta além de um martelo para construir uma casa, porque o martelo realizadaria duas ou três funções de carpintaria. É verdade, um martelo executa algumas funções de carpintaria, mas a construção de uma casa requer muitas ferramentas especializadas que podem executar uma grande variedade de funções específicas de carpintaria. Da mesma forma, as moléculas de RNA podem executar algumas das funções que milhares de diferentes proteínas executam em células "simples" individuais, mas isso não quer dizer que as moléculas de RNA podem executar todas as funções celulares necessárias.
Problema 3: Uma sistema de e de codificação e tradução baseado no RNA é implausível
Para evoluir além do mundo do RNA, um sistema de replicação baseado no RNA, eventualmente, teria que começar a produzir proteínas, e não apenas quaisquer proteínas, mas proteínas capazes de fabricação de proteínas dirigido por molde. Mas para que isso ocorra, o replicador de RNA primeiro seria necessário para produzir máquinas para a construção de proteínas. Em células modernas é necessário de muitas proteínas para construir proteínas. Assim, como um primeiro passo para a construção de proteínas, o replicador primitivo seria necessário para produzir moléculas de RNA capazes de executar as funções das proteínas modernas envolvidas na tradução. Presumivelmente, essas moléculas de RNA seriam necessárias para executar as funções dos vinte tRNA sintetases específicas e as cinqüenta proteínas ribossomais ,
entre as muitas outras proteinas envolvidas na tradução. Ao mesmo tempo, o RNA replicador seria necessário para produzir muitos dos tRNA's e mRNA's que transportam a informação para construir as primeiras proteínas. Estes mRNAs teriam de ser capazes de direcionar a síntese de proteínas utilizando, em primeiro lugar, as máquinas de síntese de proteínas baseadas em ribozimas e, em seguida, mais tarde, a maquinaria de síntese de proteína-permanente e predominantemente baseada em proteína. Em suma, o mundo de RNA teria que ser capaz de desenvolver um sistema de codificação e tradução inteiramente baseado em RNA e também gerar as informações necessárias para construir as proteínas que mais tarde seriam necessárias para substituí-lo.
Isto é uma exigência extraordinária. A célula constrói proteínas a partir da informação armazenada no transcrito de mRNA (isto é, a cópia) da molécula de DNA original. Para fazer isso, uma célula bacteriana depende de um sistema de tradução e codificadora consistindo de 106 proteínas distintas mas funcionalmente integradas além de vários tipos diferentes de moléculas de RNA (tRNAs, mRNAs, e rRNAs). Este sistema inclui o ribossoma (que consiste de cinquenta distinta partes de proteína), os vinte tRNA sintetases distintas, vinte moléculas de tRNA distintos com suas anticódons específicos (os quais incorporam conjuntamente o código genético), várias outras proteínas, de livre flutuação aminoácidos, moléculas de ATP (energia), e em último mas não menos informações ricas transcritas de mRNA para dirigir a síntese de proteínas. Além disso, muitas das proteínas do sistema de tradução de executar múltiplas funções que catalisam transformações químicas de múltiplos passos coordenados.
Ao contrário de catalisadores de RNA (ribozimas), as enzimas à base de proteínas envolvidas na tradução desempenham múltiplas funções, muitas vezes em estreita integração ou de maneira coreografada. Ribozimas, no entanto, são os pôneis de um truque do mundo molecular. Normalmente, eles podem executar uma subfunção das diversas funções coordenadas que uma enzima correspondente executada. Mas eles não podem executar toda a gama de funções necessárias, nem podem fazê-lo com a especificidade necessária para executar as muitas reações sequencialmente coordenadas que ocorrem durante a tradução.
Produzindo os complexos moleculares necessários para a tradução requer acoplamento de vários truques- reações múltiplas cruciais de uma maneira estreitamente integrada (e praticamente simultânea). Catalisadores de RNA - pequenas enzimas não podem fazer isso.
Problema 4: O Mundo do RNA não explica a origem da informação genética
Mesmo se um sistema de ribozimas para produzir proteínas tivesse surgido a partir de um replicador de RNA, o sistema de moléculas ainda precisa de modelos ricos em informação para a construção de proteínas específicas. Defensores do mundo RNA não tem como explicar a origem dessas informações além apelos vagos ao acaso. Este não é uma explicação plausível para as informações necessárias para a construção de até mesmo uma proteína de comprimento modesto, muito menos um conjunto de moldes de RNA para a construção das proteínas necessárias para estabelecer um sistema de tradução à base de proteínas e código genético. Explicar como os blocos de construção de RNA poderiam ter-se organizados em sequências ricas em informação não é mais fácil do que explicar como as partes do DNA poderia ter feito isso, dada a duração necessária e especificidade destas moléculas.
Novas descobertas desafiam suposições sobre as origens da vida 5
http://phys.org/news/2013-09-assumptions-life.html#jCp
September 13, 2013
Para a hipótese ( do mundo RNA ) ser correta, catalisadores de RNA antigos teriam que copiar vários conjuntos de modelos RNA quase tão precisamente quanto enzimas modernas o fazem hoje. Isso é difícil de acreditar; os cientistas calculam que levaria muito mais tempo do que a idade do universo para moléculas de RNA geradas aleatoriamente pudessem evoluir o suficiente para atingir o nível de sofisticação moderna. Dada a idade de 4,5 bilhões de anos da Terra, os sistemas vivos que estivessem funcionando inteiramente mediante o RNA não poderiam ter replicado e evoluido o rápido suficiente ou com precisão suficiente para dar lugar à grande complexidade biológica na Terra hoje.
A hipótese do mundo do RNA: o pior teoria da evolução inicial da vida 6
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22793875
(i) O RNA é uma molécula complexa demais para ter surgido pré-bioticamente;
(ii) RNA é inerentemente instável;
(iii) a catálise é uma propriedade relativamente rara apenas de seqüências longas de RNA; e
(iv) o repertório catalítico de RNA é muito limitado.
1) http://exploringorigins.org/nucleicacids.html
2) http://www.arn.org/docs/odesign/od171/rnaworld171.htm
3) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC18793/
4) http://creation.com/origin-of-life-critique
5) http://phys.org/news/2013-09-assumptions-life.html#jCp
6) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22793875
https://elohim.catsboard.com/t175-o-mundo-rna-e-as-origens-da-vida
As hipóteses do mundo RNA e abiogenese, para ser verdade, tem que superar os seguintes obstáculos:
1. O RNA foi chamado de "pesadelo do químico prebiótico" devido à possibilidade de combinação praticamente infinita, blocos de construção de carboidratos, ligações que são termodinamicamente instáveis na água e instabilidade intrínseca geral. Muitas ligações no RNA são termodinamicamente instáveis em relação à hidrólise na água, criando um "problema de água". Finalmente, algumas ligações no RNA parecem ser "impossíveis" de se formar sob quaisquer condições consideradas plausíveis para a Terra primitiva. Na química, quando a energia livre é aplicada à matéria orgânica sem a evolução darwiniana, a matéria se torna cada vez mais "asfáltica", já que os átomos da mistura são rearranjados para dar mais espécies moleculares. Na "asfaltação" resultante, o que a vida vem exibindo cada vez menos características da vida.
2. Os sistemas de software e hardware interconectados, como na célula, são irredutiveis, estruturalmente, e interdependentes. Não há nenhuma razão para a maquinaria de processamento de informações existir sem o software e vice-versa.
3. É necessário um certo nível mínimo de complexidade para tornar possível a auto-replicação; A replicação de alta fidelidade requer funcionalidades adicionais que precisam de mais informações para serem codificadas
4. Os catalisadores de RNA teriam que copiar múltiplos conjuntos de de RNA quase tão precisamente quanto as enzimas dos dias atuais
5. Para que uma molécula seja um auto-replicador, deve ser um homopolímero, do qual a espinha dorsal deve ter as mesmas unidades repetitivas; eles devem ser idênticos. No mundo prebiótico, a geração de um homopolímero foi, no entanto, impossível.
6. Nem um RNA auto-replicante emergiu até a data de quadrilhões (10 ^ 24) de seqüências de RNA aleatoriamente sintetizadas artificialmente.
7. Ao longo do tempo, as moléculas orgânicas se separam tão rapidamente quanto elas se formam.
8. Como os eventos aleatórios poderiam anexar um grupo fosfato à posição certa de uma molécula de ribose para fornecer a atividade química necessária? E como os eventos aleatórios não guiados poderiam unir as bases nucleicas à ribose? O acoplamento de uma ribose com um nucleotídeo é o primeiro passo para formar RNA, e mesmo aqueles absorvidos na pesquisa prebiótica têm dificuldade em visualizar esse processo, especialmente para purinas e pirimidinas ".
9. L. E. Orgel: o mito de uma molécula de RNA auto-replicante que surgiu de novo a partir de uma sopa de polinucleótidos aleatórios. Não só essa noção é tão pouco real como a luz da nossa compreensão atual da química prebiótica, mas deve prejudicar a credulidade mesmo da visão otimista do potencial catalítico do RNA.
10. Moléculas não se combinam espontaneamente para formar macromoléculas
11. A transição do RNA para o DNA é um problema gigantesco, não resolvido.
12. Passar de uma molécula de RNA auto-replicante para uma célula auto-replicante é como passar de um bloco de construção de casa para uma casa totalmente construída.
13. Se dois aminoácidos estiverem localizados dentro do centro de peptidil transferase, eles formarão facilmente uma ligação peptídica. Mas assim que você faz isso na ausência do ribossomo, as extremidades dos aminoácidos se juntam, formando uma estrutura cíclica. Os polímeros não podem se formar. Mas se as extremidades são mantidas afastadas, por um ribossomo primitivo teórico, uma cadeia de ligações peptídicas pode se transformar em um polímero.
Os defensores da hipótese do mundo do RNA comumente argumentam que foi comprovado que os RNAs podem se auto-replicar. Suponhamos que isto fosse verdade, isso é como se a auto-replicação pudesse produzir um disco rígido. Para ir de um disco rígido (que por si só requer informações complexas para ser montado, em caso de biologia, DNA, não RNA, uma vez que o RNA é muito instável), isso não explica a origem da informação para fazer todas as partes essenciais na célula para criar vida e ela começar a auto replicar. Por acaso matéria inanimada sentiu de repente a nescessidade urgente de se tornar viva, e auto perpetuar esta vida ?
Isto é como ir de um dispositivo de armazenamento de informação como um disco rígido para o surgimento de toda informação para construção de uma fábrica com a capacidade de auto-replicação que, uma vez pronta, irá saber responder a mudanças climaticas ambientais e regular suas vias metabólicas, regular e coordenar todos os processos celulares, como a biossíntese de moleculas e de blocos de construção de acordo com as demandas da célula, dependendo do crescimento e outros fatores. A capacidade de absorção de nutrientes, a ser estruturado, internamente compartimentado e organizado, podendo verificar erros de replicação e minimizá-los, e reagir a estímulos e ambientes em mudança.
Ou seja, a capacidade de se adaptar ao meio ambiente é uma obrigação desde o início.
Se apenas uma única proteína ou enzima - de muitas - está faltando, não haveria vida. Se a proteína topoisomerase II ou helicase estivessem faltando - não haveria replicação - e não haveria perpetuação da vida.
Por que uma sopa prebiótica ou vulcões hidrotérmicos produziram essas proteínas - apenas por si só, se elas , por si só, não teriam função nenhuma ? - mas apenas, uma vez inseridas no lugar certo, no sistema certo, e com o encaixe proteina - proteina certo?
Lynn Margulis
Ir de um organismo unicellular para as pessoas é um passo menor do que ir de uma mistura de aminoácidos a uma bactéria.
O químico Wilhelm Huck, professor da Radboud University na holanda escreveu:
Uma célula biologica é mais do que a soma de suas partes. "Uma célula para começar a funcionar precisa ser inteiramente correta ao mesmo tempo, em toda a sua complexidade"
A questão da síntese completa de nucleotídeos de RNA tem sido um grande obstáculo para a Hipótese de um mundo RNA . O açúcar encontrado na espinha dorsal do DNA e RNA, ribose, tem sido particularmente problemático, desde que os esquemas de reacção química pré-bioticamente mais plausíveis têm tipicamente produzido apenas uma pequena quantidade de ribose misturado com uma variedade diversa de outras moléculas de açúcar. 1
regulate and coordinate all cellular processes, such as molecule and building block biosynthesis according to the cells demands, depending on growth, and other factors.
The ability of uptake of nutrients, to be structured, internally compartmentalized and organized, being able to check replication errors and minimize them, and react to stimuli, and changing environments. That's is, the ability to adapt to the environment is a must right from the beginning.
If just ONE single protein or enzyme - of many - is missing, no life. If topoisomerase II or helicase are missing - no replication - no perpetuation of life.
Why would a prebiotic soup or hydrothermal vents produce these proteins - if by their own there is no use for them?
Não há provas de que as moléculas de RNA já tiveram a ampla gama de atividades catalíticas
O teórico sobre a origem da vida Leslie Orgel observa que :
um "mundo RNA" só poderia formar a base para a vida ", se RNA prebiótico tivesse duas propriedades não evidentes hoje: a capacidade de se replicar sem a ajuda de proteínas e uma capacidade de catalisar cada passo da síntese de proteínas." O mundo RNA é, portanto, um sistema hipotético pelaqual há pouca evidência positiva, e muitoa filosofia materialista:
"Os eventos precisos que deram origem ao mundo de RNA ainda não estão claros ... investigadores propuseram muitas hipóteses, mas a evidência em favor de cada um deles é fragmentária na melhor das hipóteses. Os detalhes completos sobre como o mundo do RNA, e vida, surgiu não pode ser revelado em no futuro próximo.
A melhor prova reivindicada de um "mundo RNA" inclui o fato de que há genomas e enzymas RNA, e que as células utilizam RNA para converter o código de DNA para proteínas. No entanto, o RNA desempenha apenas um papel de apoio na célula, e não existe um sistema bioquímico conhecido completamente composto por RNA.
Cientistas especializados no RNA criaram uma variedade de moléculas de RNA que podem desempenhar funções bioquímicas através do que é vulgarmente chamado de "tubo de ensaio evolutivo." No entanto, "a evolução de ensaio de tubo " é apenas uma descrição para o que é, na realidade, nada mais do que a engenharia química no laboratório empregando princípios darwinianos; que não implica que existe algum caminho conhecido através do qual estas moléculas poderiam surgir naturalmente.
A fim que uma molécula possa ser um auto replicador, tem que ser um homopolímero, dos quais o esqueleto tem de ter as mesmas unidades repetitivas; eles têm de ser idênticos. No mundo prebiótico, a geração de um homopolímero foi no entanto impossível.
Steven A. Benner, Ph.D. Químico de Harvard, proeminente pesquisador da origem da vida e criador da Fundação para a Evolução Molecular Aplicada, foi publicou no Huffington Post em 06 de dezembro de 2013. Nele, ele disse:
"Temos falhado de forma contínua para proporcionar uma receita que começa a partir das moléculas simples que sabemos estavam presentes na Terra primitiva de RNA".
Leslie Orgel:
Seria preciso um milagre se uma fita de RNA aparecer na Terra primitiva.
(Dover, 1999, p. 218).
Eu teria pensado que relevante apontar para biólogos em geral, que não um RNA auto-replicante surgiu até o momento a partir da quatrilhões (10^24) de sequências de RNA sintetizadas artificialmente, aleatóriamente.
Joyce e Orgel, notam: Parece improvável que uma estrutura com menos de 40 nucleótidos seria suficiente. Suponha-se, então, que "há cerca de 50-mer [molécula de RNA de 50 nucleotídeos de comprimento]", Joyce e Orgel especulam : uma "replica com 90% de fidelidade. ... Seria de esperar que uma tal molécula pudesse ocorrer dentro de uma população de RNAs aleatórios? "
Talvez, mas uma tal molécula auto-replicante não será suficiente.
"A menos que a molécula pode literalmente copiar a si mesmo", Joyce e Orgel notam ", isto é, agir simultaneamente como modelo e catalisador, deveriam encontrar outra cópia de si mesmo que pode usar como modelo." Copiar qualquer RNA com sequencia aleatória na sua vizinhança conduzirá a uma catástrofe de erro, tal como a população de RNA irá decair para um conjunto de sequências aleatórias. Mas seria necessário encontrar outra cópia de si mesmo, para que auto-replicação de RNA pudesse acontecer.
Diante dessas dificuldades, eles aconselham, é preciso rejeitar
o mito de uma molécula de RNA auto-replicante que surgiu de novo a partir de uma sopa de polinucleótidos aleatórios. Não só é tal noção irrealista à luz de nossa compreensão atual da química prebiótica, mas deve forçar a credulidade até mesmo dos mais otimista do potencial catalítico de RNA.
Problemas com as propostas de um mundo RNA
Problema 1: Havia uma piscina prebiótico de beta-D-ribonucleotídeos. 2
Beta-D-ribonucleótidos são compostos constituídos de purina (adenina ou guanina) ou pirimidina (uracilo ou citosina) ligada à posição de 1'-ribose na configuração beta.
Existe, além disso, um grupo fosfato ligado à posição 5 'da ribose. Para as quatro ribonucleótidos diferentes neste cenário prebiótico, haveria centenas de outros isómeros possíveis. Mas cada um destas quatro ribonucleótidos é constituído por três componentes: uma purina ou pirimidina, um açúcar (ribose), e fosfato. É altamente improvável que qualquer uma das subunidades necessários teria acumulado em mais do que quantidades vestigiais na Terra primitiva. Considere ribose. A via prebiótica proposta que conduziu a este açúcar, a reacção Formose, é especialmente problemática. Sequências pré-bioticamente plausíveis de passos para os precursores deste derivado de ribose e a partir dele para os nucleotídeos padrão não são óbvias. 3
A improbabilidade de síntese de ácido nucleico prebiótico.
Muitas hypoteses sobre a origem da vida assumem que a síntese espontânea de um ácido nucleico de auto-replicação poderia ocorrer facilmente. Existem porém obstáculos químicos graves, que no entanto tornam este evento extremamente improvável. Sínteses prebiótica de adenina a partir de HCN, de ribose destra e sinistra a partir de adenosina, e de adenosina a partir de adenina e D-ribose foram efetivamente demonstrados. No entanto, estes procedimentos em laboratório utilizam materiais de partida puros, proporcionam rendimentos fracos, e são efetuados sob condições que não são compatíveis uns com os outros. Quaisquer componentes de ácidos nucleicos que foram formadas na terra primitiva tenderiam a hidrolisar por um número de vias. A sua polimerização seria inibida pela presença de um grande número de substâncias relacionadas que reagem preferencialmente com eles. Parece provável que os ácidos nucleicos não foram formadas por vias prebióticos.
As substâncias de nitrogenio reagem com formaldeído, os intermediários nas vias para formar açúcares, e açúcares de formar materials não-biológicos. Além disso, como Stanley Miller e seus colegas relataram, "ribose e outros açúcares têm meia-vida surpreendentemente curtas para decomposição em pH neutro, o que torna muito improvável que os açúcares estavam disponíveis como reagentes prebióticas."
Se os principais componentes de nucleotídeos (as purinas e pirimidinas corretas, ribose e fosfato) não estavam presentes, a possibilidade de obtenção de uma poça ou lagoa de quatro beta-D-ribonucleotídeos com ligações corretas seria remota, de fato.
Se este postulado, o primeiro e mais importante pressuposto, não é válido, por consequencia, em seguida, toda a hipótese de um mundo RNA formado por processos naturais torna-se insignificante. Embora atraente, existem vários problemas sérios para poder alegar que a vida começou com RNA
Antes que primeira molécula de RNA poderia ter vindo a existir, moléculas constituintes menores necessárias tinham que surgir na terra primitiva. Estes incluem um açúcar conhecido como ribose, moléculas de fosfato , e as quatro bases de nucleótidos de RNA (adenina, citosina, guanina, e uracilo ). Acontece, porém, que não apenas sintetizar e manter estes blocos construtivos para produzir RNA essenciais, particularmente ribose (o açúcar incorporado nos nucleótidos) e as bases de nucleótidos, tem-se revelado extremamente difícil ou impossível de fazer sob condições realistas prebióticas.
Stanley Miller concluiu em 1998 que
"A origem de vida em altas temperaturas envolvendo estes compostos [as bases de RNA] é, portanto, pouco provável."
Robert Shapiro:
a presunção de que "a bases, adenina, citosina, guanina e uracila foram prontamente disponíveis na Terra primitiva" "não é suportado pelo conhecimento existente sobre a química básica dessas substâncias.
A hipótese do mundo RNA enfrenta um obstáculo ainda mais agudo, mas relacionado, uma espécie de problema " o que veio primeiro, o ovo, ou a galinha ? ". A presença dos produtos químicos ricos em nitrogenio necessário para a produção de bases nucleotídicas impede a produção de açúcares de ribose. No entanto, as bases, tanto as sequências de nucleótidos e de ribose são necessários para a construção de RNA.
Dean Kenyon explica
"As condições químicas propostas para a síntese prebiótica de purinas e pirimidinas são acentuadamente incompatíveis com as previstas para a síntese de
ribose. "
Shapiro concludes:
“The evidence that is currently available does not support the availability of ribose on the prebiotic earth, except perhaps for brief periods of time, in low concentration as part of a complex mixture, and under conditions unsuitable for nucleoside synthesis.”
Shapiro conclui:
"As evidências não suportam a disponibilidade de ribose na Terra pré-biótica, exceto, talvez, por breves períodos de tempo, em baixa concentração, como parte de uma mistura complexa, e em condições inadequadas para a síntese de nucleosídeos".
Problema 2: As ribozimas são pobres substitutos para as proteínas
RNA pode executar apenas alguns papéis funcionais menores e, em seguida, geralmente como resultado de direção de cientistas intencionalmente catalisar RNA (ou as ribozimas) em questão.
Por esta razão, alegando que RNA catalítico poderia substituir proteínas nos primeiros estágios de evolução química é extremamente problemático. Dizer o contrário seria como afirmar que um carpinteiro não precisaria qualquer ferramenta além de um martelo para construir uma casa, porque o martelo realizadaria duas ou três funções de carpintaria. É verdade, um martelo executa algumas funções de carpintaria, mas a construção de uma casa requer muitas ferramentas especializadas que podem executar uma grande variedade de funções específicas de carpintaria. Da mesma forma, as moléculas de RNA podem executar algumas das funções que milhares de diferentes proteínas executam em células "simples" individuais, mas isso não quer dizer que as moléculas de RNA podem executar todas as funções celulares necessárias.
Problema 3: Uma sistema de e de codificação e tradução baseado no RNA é implausível
Para evoluir além do mundo do RNA, um sistema de replicação baseado no RNA, eventualmente, teria que começar a produzir proteínas, e não apenas quaisquer proteínas, mas proteínas capazes de fabricação de proteínas dirigido por molde. Mas para que isso ocorra, o replicador de RNA primeiro seria necessário para produzir máquinas para a construção de proteínas. Em células modernas é necessário de muitas proteínas para construir proteínas. Assim, como um primeiro passo para a construção de proteínas, o replicador primitivo seria necessário para produzir moléculas de RNA capazes de executar as funções das proteínas modernas envolvidas na tradução. Presumivelmente, essas moléculas de RNA seriam necessárias para executar as funções dos vinte tRNA sintetases específicas e as cinqüenta proteínas ribossomais ,
entre as muitas outras proteinas envolvidas na tradução. Ao mesmo tempo, o RNA replicador seria necessário para produzir muitos dos tRNA's e mRNA's que transportam a informação para construir as primeiras proteínas. Estes mRNAs teriam de ser capazes de direcionar a síntese de proteínas utilizando, em primeiro lugar, as máquinas de síntese de proteínas baseadas em ribozimas e, em seguida, mais tarde, a maquinaria de síntese de proteína-permanente e predominantemente baseada em proteína. Em suma, o mundo de RNA teria que ser capaz de desenvolver um sistema de codificação e tradução inteiramente baseado em RNA e também gerar as informações necessárias para construir as proteínas que mais tarde seriam necessárias para substituí-lo.
Isto é uma exigência extraordinária. A célula constrói proteínas a partir da informação armazenada no transcrito de mRNA (isto é, a cópia) da molécula de DNA original. Para fazer isso, uma célula bacteriana depende de um sistema de tradução e codificadora consistindo de 106 proteínas distintas mas funcionalmente integradas além de vários tipos diferentes de moléculas de RNA (tRNAs, mRNAs, e rRNAs). Este sistema inclui o ribossoma (que consiste de cinquenta distinta partes de proteína), os vinte tRNA sintetases distintas, vinte moléculas de tRNA distintos com suas anticódons específicos (os quais incorporam conjuntamente o código genético), várias outras proteínas, de livre flutuação aminoácidos, moléculas de ATP (energia), e em último mas não menos informações ricas transcritas de mRNA para dirigir a síntese de proteínas. Além disso, muitas das proteínas do sistema de tradução de executar múltiplas funções que catalisam transformações químicas de múltiplos passos coordenados.
Ao contrário de catalisadores de RNA (ribozimas), as enzimas à base de proteínas envolvidas na tradução desempenham múltiplas funções, muitas vezes em estreita integração ou de maneira coreografada. Ribozimas, no entanto, são os pôneis de um truque do mundo molecular. Normalmente, eles podem executar uma subfunção das diversas funções coordenadas que uma enzima correspondente executada. Mas eles não podem executar toda a gama de funções necessárias, nem podem fazê-lo com a especificidade necessária para executar as muitas reações sequencialmente coordenadas que ocorrem durante a tradução.
Produzindo os complexos moleculares necessários para a tradução requer acoplamento de vários truques- reações múltiplas cruciais de uma maneira estreitamente integrada (e praticamente simultânea). Catalisadores de RNA - pequenas enzimas não podem fazer isso.
Problema 4: O Mundo do RNA não explica a origem da informação genética
Mesmo se um sistema de ribozimas para produzir proteínas tivesse surgido a partir de um replicador de RNA, o sistema de moléculas ainda precisa de modelos ricos em informação para a construção de proteínas específicas. Defensores do mundo RNA não tem como explicar a origem dessas informações além apelos vagos ao acaso. Este não é uma explicação plausível para as informações necessárias para a construção de até mesmo uma proteína de comprimento modesto, muito menos um conjunto de moldes de RNA para a construção das proteínas necessárias para estabelecer um sistema de tradução à base de proteínas e código genético. Explicar como os blocos de construção de RNA poderiam ter-se organizados em sequências ricas em informação não é mais fácil do que explicar como as partes do DNA poderia ter feito isso, dada a duração necessária e especificidade destas moléculas.
Novas descobertas desafiam suposições sobre as origens da vida 5
http://phys.org/news/2013-09-assumptions-life.html#jCp
September 13, 2013
Para a hipótese ( do mundo RNA ) ser correta, catalisadores de RNA antigos teriam que copiar vários conjuntos de modelos RNA quase tão precisamente quanto enzimas modernas o fazem hoje. Isso é difícil de acreditar; os cientistas calculam que levaria muito mais tempo do que a idade do universo para moléculas de RNA geradas aleatoriamente pudessem evoluir o suficiente para atingir o nível de sofisticação moderna. Dada a idade de 4,5 bilhões de anos da Terra, os sistemas vivos que estivessem funcionando inteiramente mediante o RNA não poderiam ter replicado e evoluido o rápido suficiente ou com precisão suficiente para dar lugar à grande complexidade biológica na Terra hoje.
A hipótese do mundo do RNA: o pior teoria da evolução inicial da vida 6
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22793875
(i) O RNA é uma molécula complexa demais para ter surgido pré-bioticamente;
(ii) RNA é inerentemente instável;
(iii) a catálise é uma propriedade relativamente rara apenas de seqüências longas de RNA; e
(iv) o repertório catalítico de RNA é muito limitado.
1) http://exploringorigins.org/nucleicacids.html
2) http://www.arn.org/docs/odesign/od171/rnaworld171.htm
3) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC18793/
4) http://creation.com/origin-of-life-critique
5) http://phys.org/news/2013-09-assumptions-life.html#jCp
6) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22793875
Última edição por Otangelo em Dom Nov 08, 2015 3:18 pm, editado 1 vez(es)