RNA & DNA: Síntese pré-biótica: Impossível !!

RNA & DNA: Síntese pré-biótica: Impossível !!

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RNA & DNA: Síntese pré-biótica: Impossível !! Parte 1
https://www.youtube.com/watch?v=-ZFlmL_BsXE

RNA & DNA: Síntese pré-biótica: Impossível !! Parte 2
https://www.youtube.com/watch?v=dv4mUjmuRRU

Apesar do trabalho notável no design de DNA viável, ainda não fomos capazes de sintetizar nem mesmo um pequeno peptídeo funcional a partir de componentes básicos, e ainda estamos muito longe de entender exatamente o que distingue uma coleção de moléculas da coleção de moléculas que constituem um meio de vida sistema
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2018.0640?fbclid=IwAR0ZbSkdiPrAekSAgeEi17VX5HJX6N2f2JIG6sLeL2Je7zuk0mpxwimgTNY

Principais pontos abordados no vídeo
Síntese de bases nitrogenadas em ambientes prebióticos
- Precursores de alta energia para produzir purinas e pirimidinas teriam que ser produzidos em uma forma suficientemente concentrada. Não existe uma rota pré-biótica conhecida para isso.
- Os cientistas não conseguiram produzir citosina em experimentos de descarga de faíscas, nem a citosina foi recuperada de meteoritos ou fontes extraterrestres. A desaminação da citosina e sua destruição por outros processos, como as reações fotoquímicas, colocam severas restrições na síntese prebiótica da citosina.
- A origem das bases de guanina tem se mostrado um desafio particular. Enquanto as outras três bases do RNA podiam ser criadas pelo aquecimento de um composto precursor simples na presença de certos catalisadores de ocorrência natural, a guanina não tinha sido observada como produto das mesmas reações.
- A síntese de adenina requer concentrações excessivas de cianeto de hidrogênio. A adenina desamina 37 ° C com meia-vida de 80 anos. Portanto, a adenina nunca se acumularia em qualquer tipo de "sopa pré-biótica". A interação adenina-uracila é fraca e inespecífica e, portanto, nunca se esperaria que funcionasse em qualquer esquema de reconhecimento específico sob as condições caóticas de uma "sopa pré-biótica".
- O uracil também tem meia-vida de apenas 12 anos a 100◦C. Para que as nucleobases se acumulem em ambientes pré-bióticos, elas devem ser sintetizadas a taxas que excedam sua decomposição.
Ribose: Problemas de síntese do anel de açúcar de carbono Pentose 5
O mecanismo mais bem estudado relevante para a síntese prebiótica de ribose é a reação de formose. Vários problemas foram identificados para a síntese de ribose via reação de formose. A reação de formose é muito complexa. Depende da presença de um catalisador inorgânico adequado. A ribose é meramente um produto intermediário entre um amplo conjunto de compostos, incluindo açúcares com mais ou menos carbonos.
O grupo fosfato

Na Terra pré-biótica, entretanto, não haveria maneira de ativar o fosfato de alguma forma, a fim de promover a reação de energia dispendiosa.

Síntese de RNA e DNA pré-biótica
1. Nenhum mecanismo prebiótico é conhecido para selecionar:
- Configurações destras de RNA e DNA
- O açúcar de base certa
- Como obter complementaridade de tamanho das bases de nucleotídeos para formar uma fita de DNA e fitas da molécula de DNA correndo em direções opostas
2. Reunir todas as partes e juntá-las na posição certa
- Prender as bases nucléicas à ribose e de forma repetitiva no mesmo local correto, sendo a espinha dorsal um homopolímero repetitivo
- Formação de ligações glicosídicas prebióticas entre os nucleosídeos e a base
- Formação de ligação fosfodiéster pré-biótica
- Ajuste fino da força das forças de emparelhamento de bases de hidrogênio
3. O problema de instabilidade, degradação e asfalto
- Ligações que são termodinamicamente instáveis ​​na água e instabilidade intrínseca geral. Os blocos de construção de nucleotídeos do RNA se degradam em temperaturas quentes em períodos que variam de dezenove dias a doze anos. Essas taxas de sobrevivência extremamente curtas para os quatro blocos de construção de nucleotídeos de RNA sugerem por que a origem da vida teria que ser virtualmente instantânea - todas as moléculas de RNA necessárias teriam que ser montadas antes que qualquer um dos blocos de construção de nucleotídeos decaísse.
4. O problema de energia
- Fazer as coisas custa energia. Tem que haver uma fonte pronta de energia para produzir RNA. Nas células modernas, a energia é consumida para fazer o RNA.
5. O problema da quantidade mínima de nucleotídeos.
- As condições pré-bióticas teriam que ser adequadas para que as reações produzissem rendimentos perceptíveis de bases que poderiam emparelhar umas com as outras.
6. O Paradoxo da Água
- A desaminação hidrolítica de nucleobases de DNA e RNA é rápida e irreversível, assim como a clivagem catalisada por base do RNA em água. Isso leva a um paradoxo: o RNA requer água para fazer seu trabalho, mas o RNA não pode emergir na água e não pode se replicar com fidelidade suficiente na água sem mecanismos sofisticados de reparo no local.
7. O problema de transição da síntese prebiótica para a síntese bioquímica
- Mesmo que tudo isso em um acidente bizarro ocorrido por eventos aleatórios, isso ainda não diz nada sobre a enorme lacuna e enorme transição que ainda estaria pela frente para chegar a uma rede metabólica totalmente funcional interligada e interdependente, onde complexas vias de biossíntese produzem nucleotídeos em células.
Síntese prebiótica não guiada de RNA e DNA: um enigma não resolvido!

A origem da molécula de RNA e DNA é um problema de origem da vida, não de evolução.

Steve Benner, uma das maiores autoridades mundiais em abiogênese: O “problema das origens” NÃO PODE ser resolvido.
Graham Cairns-Smith: A probabilidade de uma síntese não guiada bem-sucedida de um lote de nucleotídeos preparados na Terra primitiva seria um número enorme, representado aproximadamente por 1 seguido por 109 zeros (10 ^ 109). “As chances são enormes de que seja uma coincidência. Nenhuma figura poderia expressá-los. '

Ajuste fino bioquímico - essencial para a vida

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A regulação afinada do metabolismo de nucleotídeos para garantir a replicação do DNA com alta fidelidade é essencial para o desenvolvimento adequado em todos os organismos de vida livre 3

Hoje, é particularmente surpreendente para muitos cientistas que as constantes cósmicas, as leis físicas, as vias bioquímicas e as condições terrestres são as certas para o surgimento e florescimento da vida. 1 Agora parece que apenas um conjunto muito restrito de condições físicas operando em vários momentos importantes de emergência poderia ter aberto as portas para a vida.

O ajuste fino em bioquímica é representado pela força das ligações químicas que tornam possível o código genético universal. Nem a transcrição nem a tradução das mensagens codificadas em RNA e DNA seriam possíveis se a força das ligações tivesse valores diferentes. Conseqüentemente, a vida, como a entendemos hoje, não teria surgido. 2

Na verdade, a energia de ligação média de uma ligação dupla carbono-oxigênio é cerca de 30 kcal por mol maior do que a de uma ligação dupla carbono-carbono ou carbono-nitrogênio, uma diferença que reflete o fato de que as cetonas normalmente existem como cetonas e não como seus enol-tautômeros. Se (no sentido de uma "variação contrafactual") a diferença entre a energia de ligação média de uma ligação dupla carbono-oxigênio e aquela de uma ligação dupla carbono-carbono e carbono-nitrogênio fosse menor em algumas kcal por mol, então o nucleobases guanina, citosina e timina existiriam como “enóis” e não como “cetonas”, e o par de bases Watson-Crick não existiria - nem o tipo de vida que conhecemos.

Parece que isso está fornecendo um vislumbre do que pode parecer (para aqueles inclinados) como um ajuste fino bioquímico da vida. 

Para entender por que eventos aleatórios não são uma boa explicação, é melhor dar uma olhada no nível mais profundo, em uma escala atômica. A vida usa apenas cinco nucleobases para fazer DNA e RNA. Duas purinas e três pirimidinas. As purinas usam dois anéis com nove átomos, as pirimidinas usam apenas um anel com seis átomos. A ligação de hidrogênio entre as bases de purina e pirimidina é fundamental para as funções biológicas dos ácidos nucléicos, como na formação da estrutura de dupla hélice do DNA. Essa ligação depende da seleção dos átomos certos na estrutura do anel. Os anéis de pirimidina consistem em seis átomos: 4 átomos de carbono e 2 átomos de nitrogênio. As purinas têm nove átomos formando o anel: 5 átomos de carbono e 4 átomos de nitrogênio.

Notavelmente, é a composição desses átomos que permite a força da ligação de hidrogênio que permite unir as duas fitas de DNA e formar o emparelhamento de bases Watson-Crick e a conhecida escada de DNA. Nem a transcrição nem a tradução das mensagens codificadas em RNA e DNA seriam possíveis se a força das ligações tivesse valores diferentes. Conseqüentemente, a vida, como a entendemos hoje, não teria surgido.

Agora, alguém poderia dizer que não poderia haver composição diferente, e as restrições físicas e a necessidade poderiam eventualmente permitir apenas essa ordem e arranjo específicos dos átomos. Agora, em um artigo científico recente de 2019, os cientistas exploraram quantos arranjos químicos diferentes dos átomos para fazer essas nucleobases seriam possíveis. Surpreendentemente, eles encontraram bem mais de um milhão de variantes. O notável é que, entre a incrível variedade de organismos da Terra, essas duas moléculas são essencialmente as únicas usadas na vida. Por quê? São esses os únicos nucleotídeos que poderiam desempenhar a função de armazenamento de informações? Se não, talvez sejam os melhores? Pode-se esperar que as moléculas com componentes de carbono conectados menores sejam mais fáceis de serem exploradas pela química abiótica.

De acordo com suas análises científicas, os ribosídeos e desoxirribosídeos naturais habitam uma região bastante redundante (em outras palavras, supérflua, desnecessária, desnecessária e não mínima deste espaço. Esta é uma descoberta notável e implicitamente leva ao design. Não haveria razão para isso eventos aleatórios gerariam arranjos de carbono complexos, em vez de simples, e mínimos. Nem há necessidade física que diga que a composição deve ser assim. Esta é a evidência de que uma agência inteligente dirigente é a explicação mais plausível. O espaço da química é muito vasto para selecionar por acaso o arranjo de suporte vital funcional com ajuste perfeito.

No artigo mencionado, os pesquisadores perguntaram se outros sistemas genéticos, talvez igualmente bons, ou até melhores, seriam possíveis. Suas experimentações e estudos químicos concluíram que a resposta é não. São conhecidos muitos sistemas analógicos quase tão bons, alguns igualmente bons e alguns sistemas analógicos de pareamento de bases mais fortes. Não há razão para que essas estruturas pudessem ou teriam surgido nessa configuração funcional complexa por tentativa e erro aleatórios. Há uma completa falta de explicações científico-materialistas, apesar de décadas de tentativas de resolver o enigma.

O que podemos ver é que a intervenção direta, uma força criativa, a atividade de uma agência inteligente, um criador poderoso, é capaz de ter a intenção e implementar o arranjo correto de cada átomo em estruturas e moléculas funcionais de forma repetitiva, no caso do DNA, pelo menos 500 mil nucleotídeos para armazenar a informação para iniciar a vida, exclusivamente com quatro bases, para produzir um dispositivo de armazenamento que usa um código genético, para armazenar informações funcionais, instrucionais, complexas, aminoácidos funcionais, e fosfolipídios para formar membranas e, finalmente, vida. Acidentes de sorte, a auto-organização espontânea por eventos coincidentes não guiados, que levou os átomos à auto-organização de uma maneira ordenada sem direção externa, os não-biológicos químicos são incapazes e inespecíficos de organizar os átomos na ordem certa para produzir as quatro classes de construção blocos, usados em todas as formas de vida.