El misteri de la vida I

El misteri de la vida I

Entre les grans preguntes encara sense resposta en trobem tres relacionades amb la vida:

-Què és la vida?

-Com va emergir a la Terra?

-Com es pot fabricar la vida?

Aquestes preguntes estan relacionades entre elles. Si sabéssim en què consisteix la vida podríem conjecturar com va emergir i pot ser ens seria més fàcil trobar la manera de sintetitzar-la. Si sabéssim com fabricar-la,  la entendríem. Va ser Richard Feymann el que va dir: “Allò que no puc crear no ho comprenc”, encara que també podríem dir-ho al revés: “Allò que no comprenc no ho puc crear”. El que està clar és que avui ningú de prestigi creu en la teoria de “ l’élan vital” que va estar en voga a principi del segle XX. La vida és química, però és una química especial, el que s’anomena avui química replicativa de la qual en parlarem aquí.

Si aquestes preguntes no us fan vibrar pot ser la resta d’aquest bloc us deixarà indiferent. Aquest bloc està basat en la lectura del llibret “What is Life?. How Chemistry Becomes Biology” d’ Addy Pross.  Esbrinar les possibles respostes, o els camins cap una resposta,  a aquestes preguntes fonamentals és una de les raons per les quals la vida humana mereix ésser viscuda. Ja ho va dir Steven Weinberg:  “The effort to understand the universe is one of the very few things that lifts human life a little above the level of farce, and gives it some of the grace of tragedy. ” .   La lectura del llibre de Pross m’ha proporcionat un plaer (espiritual) comparable a la millor nit d’èxtasi  carnal o al millor sopar en una de les catedrals de la gastronomia.

Pot ser de les tres, la pregunta més difícil és saber com va emergir la vida a la Terra, ja que no tenim evidències fòssils ni sabem amb certesa les condicions ambientals on va sorgir la vida, ni probablement ho sapiguem mai.   Si la Terra es va formar fa uns 4.600 milions d’anys, es creu que en els primers 600 a 800 milions d’anys les condicions eren tan extremes (constants bombardeigs de meteorits) que la vida no va ser possible. La evidència fòssil més antiga de vida és de fa uns 3.400 milions d’anys i hi ha evidència indirecta de fins a 3.800 milions d’anys.  Els primers éssers vius eren cèl·lules procariotes com els bacteris, cèl·lules sense nucli. Les cèl·lules eucariotes no van aparèixer fins 2.000 milions d’anys més tard i les plantes i animals multicel·lulars no van aparèixer fins 600 anys desprès. Alguns científics famosos (Arrhenius, Crick) han apostat perquè la vida hagi vingut de l’espai, però això no desxifra el misteri del seu origen aquí o en un altre planeta.

En els anys 50 Stanley Miller, un estudiant del premi Nobel Harold Urey, va realitzar un famós experiment. Va mesclar vapor d’aigua, amoníac, hidrogen i metà, gasos que se suposaven existents a la Terra primitiva i els va sotmetre a descàrregues elèctriques simulant els raigs atmosfèrics. La sorpresa és que van aparèixer materials orgànics i entre ells, alguns aminoàcids. En altres experiments semblants s’han obtingut bases orgàniques que són components dels àcids nucleics, però,  de fet,  no s’ha avançat molt més en aquesta línia.

Hi ha dotzenes de definicions de vida, totes amb mancances. La més standard,  avui en dia, és la de la Nasa:  La vida és un sistema químic auto sostingut capaç d’evolució Darwiniana. El que està clar és que els sistemes vius tenen dues característiques bàsiques que són la replicació i el metabolisme.  Hi ha moltes controvèrsies de quin va ser primer, si la replicació o el metabolisme.  Hi ha cicles metabòlics que es reprodueixen.  La vida precisa de metabolisme perquè sense extraure energia les reaccions químiques segueixen la segona llei de la termodinàmica i les substàncies tendeixen a l’estabilitat. L’hidrogen i l’oxigen reaccionen per a formar aigua que és molt més estable que la mescla dels gasos.

En el decurs dels darrers 50 anys s’han fet experiments notables que ens permeten començar a entendre que la vida és part del que s’anomena avui química replicativa. En el 1967 Sol Spiegelman va mesclar un fragment de RNA amb molècules de les que es composa i amb l’ajuda d’un enzim va aconseguir que el RNA fes còpies d’ell mateix. En el 1986 Günter von Kiedrowski  va ser capaç, per primera vegada, d’obtenir una replicació química sense l’ajut de cap agent biològic, és a dir sense cap enzim. Spiegelman ja va observar també una cosa curiosa.  Degut a que la replicació és, de vegades,  imperfecta  la solució es va poblar de RNAs mutants i els més curts es replicaven més ràpidament que els més llargs. Així el RNA original que tenia uns 4.000 nucleòtids va desaparèixer i el RNA resultant va ser un d’uns 550 nucleòtids.   Aquest procés evolutiu va ser purament químic.

Encara que molts científics han apostat per un origen de la vida basat en el RNA, fins el 2009 no s’havia pogut sintetitzar-lo.  El RNA resol el problema de “l’ou i la gallina” que presentava el DNA.  Les proteïnes (un dels components bàsics de la vida juntament amb els àcids nucleics) es sintetitzen gràcies a les instruccions que porta el DNA, però aquest,  per a replicar-se,  necessita enzims que són proteïnes.  El cas del RNA és diferent perquè també és un enzim (premi Nobel per a Cech i Altman qui van ser els que ho van descobrir).  Bé, doncs en el 2009 John Sutherland va aconseguir sintetitzar RNA a partir de materials prebiòtics, trencant amb els convencionalismes que havien fet servir els que l’havien precedit en el infructuós esforç.  Encara que les condicions en el laboratori fossin molt diferents que les que van existir fa 4.000 milions d’anys a la Terra, en principi no es pot excloure que la naturalesa no hagués també trobat un camí insospitat com el va trobar Sutherland.    (Continuarà)