2013.12.17. La protoĉelo el la provtubo
La protoĉelo el la provtubo
La nobelpremiito Jack Szostak volas ripeti en la laboratorio la ekeston de la vivo. Nun la kanada molekula biologo alproksimiĝis al tiu celo: Unuafoje li produktis en la laboratorio primitivajn ĉelojn - kun herediga materialo kiu multobligas sin mem.
Post kiam li estis ricevinta en la jaro 2009 la nobelpremion por siaj esploroj pri telomeroj, Jack Szostak direktiĝis al novaj sciencaj horizontoj: Li kaptis la grandan enigmon de la biologio: Kiel ekestis vivo sur la tero?
En la jaro 1967 la usona biologo Colin Pittendrigh deklaris ke "dum la venontaj 10 jaroj eblos produkti vivantan ĉelon en la laboratorio". Tiu prognozo montriĝis evidente tro rapida. La cirkonstancoj komplikiĝis. Ju pli konatiĝis pri la ĥemio de la protoĉeloj dum la sekvaj jaroj, des pli malproksimiĝis la celo ke iam eblos rekuiri la prasupon en la laboratorio.
Kiam Szostak eniris tiun esplorkampon almenaŭ estis klare: Verŝajne la DNA ne estis dekomence la herediga molekulo. Pli bonajn ŝancojn akiris la RNA, ĝi estas ĥemie reaktiva kaj povas - kiel oni scias de la 1980-aj jaroj - ne nur konservi genetikajn informojn, sed ankaŭ kiel katalizatoro direkti kaj akceli reagojn. Szostak eltrovis ke RNA-konstruelementoj sub taŭgaj kondiĉoj algluiĝas al jam ekzistanta molekula ŝnuro kaj tiel produktas novan ŝnuron. Io simila okazas ĉe la dividiĝo de ĉeloj en nia korpo. Ja en tiu kazo estas la DNA kiu estas kopiata, la procedo estas esence pli komplika kaj ne produktas tiom da difektoj, tamen validas ke kopioj estas produktataj en ambaŭ kazoj.
Kiu volas trovi eksplikon por la ekesto de vivo antaŭ 4 miliardoj da jaroj, tiu devas unue solvi la "Xerox"-problemon. Ĉar herediga molekulo kiu ne estas kopiebla, estas sub praktika vido tute ne herediga molekulo.
Post kiam Szostak estis solvinta tiun problemon almenaŭ iomete, li provis rekonstrui la sekvan aldonaĵon al la prasupo: Porcieton da selektado. La natura selektado kiel antaŭeniganta forto de la evolucio certe jam efikis dum pratempoj. La konkurado inter RNA-molekuloj funkcias nur tiam bone, se ili povas heredigi siajn ecojn ekskluzive al siaj idoj. Por tio necesas ĉelkovrumo.
Grasacidoj taŭgas por tiu tasko. Ili formas en akvo globformajn estaĵojn, kiuj dividiĝas spontane. Tiuj veziketoj eble naĝis kvazaŭ kiel mikroskopaj grasokuloj en la prasupo kaj formis kune kun enmigrintaj RNA-molekuloj la unuan protoĉelon.
La ideo estas simpla, sed tute malfacila estas la realigo en la laboratorio. La recepto de Szostak pri la RNA nome liveris la deziratajn rezultojn nur tiam, kiam li aldonis al molekula miksaĵo magneziajn jonojn. Magnezio ebligas kopiojn de RNA, sed tio havas altan prezon. Ĉar la jono havas detruan influon sur la stabilecon de la grasacidaj membranoj.
Eblis rekonstrui aŭ la ĉelenhavon aŭ la ĉelkovrumon, ambaŭ ne ŝajnis esti ricevebla por la rekonstruado de la protoĉelo. Sed asistantino trovis mirinde simplan solvon: Citrato (salo de la citracido) protektas la membranojn. La substanco cirkaŭvolvas la magnezion kvazaŭ kiel mano tenisan pilkon kaj tiel forprenas la danĝerecon de la jono. La pozitiva efiko de la magnezio al la RNA aliflanke restas. La problemo estis solvita.
Ke ĝuste citrato ebligas la stabilecon de la ĉelmembranoj, tio estas bona novaĵo por ĥemiistoj. Ĉar la molekulo ludas centran rolon ankaŭ ĉe la spirado de ĉeloj de bestoj kaj plantoj - kaj do tute eblas ke temas pri ĥemia fosilio kiu persistis en ĉeloj de praepokoj ĝis hodiaŭ.
Certe estas ankoraŭ multaj neresponditaj demandoj. Szostak uzis por siaj eksperimentoj ĥemie stimulitajn RNA-konstruerojn kies natura estiĝo restas neklarigitaj ĝis hodiaŭ. En strikta senco oni ne rajtus doni RNA-ŝnurojn en la reagan solvaĵon sen scii kiel tiuj ŝnuroj povas formiĝi spontane - sen la helpanta mano de la sciencisto.
Sed Szostak estas optimisma ke eblos solvi la restantajn problemojn. Kolego diris ke Szostak havas bonan nazon por ekscii kiel eblas progresi.
