Úvod Magazín Připravujeme Samo se replikující enzymy?

Samo se replikující enzymy?

Zde je zveřejněn překlad článku bez provedené korektury.
Nyní pracujeme na odborných a jazykových korekturách a na přípravě grafiky.

Link na článek v angličtině: creation.com/replicating

Kritika některých současných evolučních modelů vzniku života

Evoluční teorie vzniku života musí překonat mnoho překážek.1,2,3 Vytvoření samoreprodukující se buňky z neživých chemických látek vyžaduje vytvoření velkého množství informací neboli specifikované složitosti. Buňka musí být schopna provádět mnoho chemických reakcí ve správném pořadí, na správném místě a ve správném stupni, což vyžaduje řadu specifických katalyzátorů (enzymů). Musí být také schopna reprodukovat informace potřebné k výrobě těchto enzymů.

Ve všech známých buňkách jsou specifickými katalyzátory proteiny, zatímco ukládání/vyhledávání informací a reprodukci zajišťují nukleové kyseliny DNA a RNA. Bílkoviny jsou polymery aminokyselin, zatímco nukleové kyseliny jsou polymery nukleotidů. Samotné nukleotidy jsou kombinací cukru (deoxyribóza u DNA, ribóza u RNA), dusíkaté báze a fosfátové skupiny.

Avšak DNA samotná kóduje bílkoviny, ale potřebuje nejméně 50 bílkovin k potřebnému dekódování a ještě další k replikaci. Významný filozof vědy, Sir Karl Popper, se k tomu vyjádřil takto:

„Vznik života a genetického kódu je znepokojivou hádankou: genetický kód nemá žádnou biologickou funkci, pokud není přeložen, tj. pokud nevede k syntéze bílkovin, jejichž struktura je kódem stanovena. Avšak… mechanismus, kterým buňka (alespoň ta, která není primitivní, což je jediná buňka, kterou známe) překládá kód, se skládá z nejméně padesáti makromolekulárních složek, které jsou samy zakódovány v DNA. Kód tedy nelze přeložit jinak než pomocí určitých produktů jeho translace. To představuje matoucí kruh; zdá se, že je to skutečně bludný kruh pro jakýkoli pokus o vytvoření modelu nebo teorie geneze genetického kódu.“

Můžeme tak čelit možnosti, že se původ života (stejně jako původ fyziky) stane neprostupnou bariérou pro vědu a pozůstatkem všech pokusů o redukci biologie na chemii a fyziku.4

Je zřejmé, že DNA i bílkoviny musely být funkční od počátku, jinak by život nemohl existovat.

Svět RNA?

Ve snaze vyhnout se takovému závěru přišli někteří evolucionisté s teorií, že jeden typ molekuly může plnit jak katalytickou, tak reprodukční roli. Nedávný objev některých katalytických funkcí RNA vede mnohé evolucionisty k postulování „světa RNA“. Představují si, že první život se skládal hlavně z RNA, která se mohla nejen rozmnožovat, ale také vykonávat mnoho funkcí, které dnes vykonávají enzymy. Tento model však zahrnuje několik pochybných postulátů:

  1. Mohlo vzniknout množství výhradně „pravotočivých“ molekul ribózy, které se oddělily od změti ostatních cukrů a zůstaly dostatečně dlouho stabilní; báze se mohly vyrábět ve velkém množství; a vysoká koncentrace fosfátů (PO43-) se nacházela spíše v roztoku než ve vysrážené formě.
  2. Ribóza se mohla spojit s bázemi a fosfátem za vzniku β-D-ribonukleotidů.
  3. Tyto β-D-ribonukleotidy mohly spontánně vytvářet polymery RNA ve správné formě.
  4. Pokud se takové polymery vytvořily, mohly se samy replikovat.
  5. Pak by takové samoreplikující se molekuly RNA měly všechny funkce potřebné k udržení organismu.
  6. Pak by z takového organismu RNA mohl vzniknout moderní organismus s bílkovinnými katalyzátory, zakódovanými na rozmnožovacím materiálu, a prostředky k jejich dekódování.

Všechny tyto postuláty jsou v rozporu s experimentálními důkazy.5 Není divu, že jeden z předních badatelů v oblasti modelů „světa RNA“, Gerald Joyce, napsal:

Nejrozumnějším předpokladem je, že život nezačal s RNA… Přechod do světa RNA, stejně jako vznik života obecně, je plný nejistoty a je zatížen nedostatkem experimentálních údajů.6

Samoreplikující se molekula

Skupina, kterou vedl Julius Rebek, syntetizovala molekulu nazvanou aminoadenosin triacid ester (AATE), která se sama skládá ze dvou složek, pentafluorofenylesteru a aminoadenosinu. Když jsou molekuly AATE rozpuštěny v chloroformu s oběma složkami, slouží molekuly AATE jako šablony pro spojení obou složek a vytvoření nových molekul AATE.7 Existuje řada důvodů, proč to pro evoluční vznik života nemá význam.

  1. Tento systém nese velmi málo informací, na rozdíl i od té nejjednodušší buňky. Mycoplasma genitalium má nejmenší známý genom ze všech živých organismů, který obsahuje 482 genů o 580 000 bázích.8Tento organismus je obligátním parazitem. Volně žijící organismus by potřeboval mnohem více genů.
  2. Nová molekula AATE se příliš silně váže na mateřskou molekulu, takže se k ní nemohou připojit žádné nové reaktanty, jak Rebek sám přiznává.9
  3. K replikaci došlo pouze ve vysoce umělých, nepřirozených podmínkách.10 Reakce v chloroformu je pro živé organismy irelevantní. Zejména chloroform by nebránil kondenzačním reakcím, jako jim brání voda. Většina skutečných polymeračních reakcí jsou kondenzačníreakce, to znamená, že se při nich vylučuje malá molekula, například voda. Pokud je v okolí hodně vody, jako je tomu u všech živých organismů, dochází k opačné reakci, tj. hydrolýze (rozpadu) polymerů. [Další informace naleznete v mém pozdějším článku, Původ života: Problém polymerace].
  4. Molekula se reprodukovala přílišvěrně – možnost neodarwinistické evoluce mutací a přírodním výběrem je vyloučena.11

Samoreplikující se peptidy?

Aminokyseliny mohou vznikat (s obtížemi12) při pokusech Millerova typu, při nichž dochází ke vznícení redukčních plynů, na rozdíl od ribózy a dusíkatých bází. Někteří evolucionisté proto zkoumají teorie vzniku života, které jsou spíše než na nukleových kyselinách založeny na bílkovinách. Bílkoviny však nemají nic obdobného jako párování bází v nukleových kyselinách. Proto bylo v srpnu 1996 překvapením, když některé noviny a vědecké časopisy informovaly o peptidu, který se dokáže sám reprodukovat. David Lee et al. uvedli, že krátký peptid odvozený od části kvasinkového enzymu může katalyzovat jeho vlastní tvorbu.13

Lee et al. vytvořili 32 jednotek dlouhý a-helikální peptid založený na leucin-zipper doméně kvasinkového transkripčního faktoru GCN4. Zjistili, že katalyzuje vlastní syntézu v neutrálním, zředěném vodném roztoku 15- a 17-jednotkových fragmentů. Byl to geniální experiment, zastáncům evoluce však nepomohl, protože:

  1. Odkud by se vzal první 32 jednotek dlouhý řetězec 100 % levotočivých zbytků aminokyselin? Aminokyseliny se netvoří tak snadno, jak tvrdí Lee et al. Pokud se vůbec vytvoří, jsou extrémně zředěné a nečisté a také racemické (směs 50-50 levotočivé a pravotočivé formy). Tyto aminokyseliny ve vodě samovolně nepolymerují.
  2. Odkud by se vzaly odpovídající řetězce o 15 a 17 jednotkách? Kromě výše uvedené námitky, jaký mechanismus má vytvářet správné sekvence? I kdybychom měli k dispozici směs správných homochirálních aminokyselin (všechny se stejnou chiralitou), šance, že se nám podaří získat správně jeden 15-jednotkový peptid, je jedna ku 2015(= jedna z 3 x 1019). Pokud není nutné, aby sekvence přesně odpovídaly, pak by to znamenalo, že „replikace“ není specifická, a umožňovala by tak mnoho chyb.
  3. 15- a 17-jednotkové peptidy musí být aktivovány, protože kondenzace běžných aminokyselin není ve vodě spontánní. Lee et al.použili thiobenzyl esterový derivát jednoho peptidu. Jak říkají, lze se tak vyhnout i možným vedlejším reakcím. Hypotetická prapolévka by neměla žádné inteligentní chemiky, kteří by přidávali správné chemikálie, aby zabránili špatným reakcím!
  4. Konkrétní řetězec o 32 jednotkách byl a-šroubovice, kde vodíkové vazby mezi různými aminokyselinovými zbytky způsobují, že se z řetězce stane šroubovice. Je pravděpodobnější, že tato společná struktura dokáže fungovat jako šablona v umělých podmínkách. Lee et al. tvrdí, že b-listy, které jsou rovněž závislé na vodíkové vazbě, mohou rovněž fungovat jako šablony. To se zdá být pravděpodobné. a-šroubovice a b-listy bývají označovány jako sekundární struktura14

Přesný způsob, jakým se protein skládá, se nazývá terciární struktura, která určuje jeho specifické vlastnosti. Ačkoli Lee et al. tvrdí:

„… navrhujeme možnost samoreplikace proteinů, při které by mohla být zachována katalytická aktivita proteinu,“

nepředkládají žádný experimentální důkaz.

Teorie složitosti

Tuto teorii propagoval Stuart Kauffman.15 Tvrdí, že velké množství vzájemně se ovlivňujících složek se spontánně organizuje do uspořádaných vzorců. Někdy může malá porucha systému způsobit, že se změní z jednoho vzorce v jiný. Kauffman tvrdí, že jeho myšlenka by mohla vysvětlit vznik života, tvarů těl a dokonce i kulturních vzorců a ekonomiky. Teoretici složitosti poukazují na počítačové simulace vzorců škeblí a dalších tvarů, které se vyskytují v přírodě.

To má však má jen malý význam pro skutečný svět chemických látek. Chemické látky se řídí druhým termodynamickým zákonem a neuspořádávají se do samoudržitelných metabolických drah. Živé buňky mají molekulární mechanismy, které usměrňují chemii správným směrem a ve správném množství. Kdyby se vzorec škeble na obrazovce počítače zvětšil, nebyly by na něm žádné stopy po buňkách s řasinkami, mitochondriemi, DNA atd.16

Není divu, že i většina evolučního establishmentu je k teorii složitosti skeptická. Na obálce červnového čísla časopisu Scientific American z roku 1995 stála otázka „Je teorie komplexity podvod?“ Toto číslo obsahovalo článek nazvaný „Od složitosti k zmatenosti“, v němž se říká:

„Umělý život, hlavní podobor studií komplexity, je podle jednoho z kritiků ‚věda bez faktů‘. Vyniká však v generování počítačové grafiky.“17