Según la evolución, ¿de dónde vino el ADN?
Para responder a la pregunta, será necesario un poco de ingeniería de software hacia atrás.
El primer paso es confirmar si será posible.
Según el Instituto J Craig Venter, existe la posibilidad.
”
La ciencia genómica ha mejorado enormemente nuestra comprensión del mundo biológico. Está permitiendo a los investigadores “leer” el código genético de organismos de todas las ramas de la vida al secuenciar las cuatro letras que forman el ADN. La secuenciación de genomas se ha convertido en rutina, dando lugar a miles de genomas en las bases de datos públicas. En esencia, los científicos están digitalizando la biología al convertir las A, C, T y G de la composición química del ADN en 1 y 0 en una computadora. Pero, ¿se puede revertir el proceso y comenzar con 1 y 0 en una computadora para definir las características de una célula viva? Nos propusimos responder esta pregunta. ”
y
“Utilizando la primera célula sintética, Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 (construida por este mismo equipo en 2010), JCVI-syn3.0 se desarrolló a través de un proceso de diseño, construcción y prueba (DBT) utilizando genes de JCVI-syn1. 0. La nueva célula sintética mínima contiene solo 531,000 pares de bases y solo 473 genes, lo que la convierte en el genoma más pequeño de cualquier organismo autorreplicante.
”
y
”
Escribir código biológico
Una célula biológica es muy parecida a una computadora: el genoma es el software que codifica las instrucciones de la célula y la maquinaria celular es el hardware que interpreta y ejecuta el software genómico. Los grandes avances en las tecnologías de ADN han hecho posible que los biólogos se comporten ahora como ingenieros de software y reescriban genomas completos para programar nuevos sistemas operativos biológicos. ”
“El final dio como resultado una célula sintética mínima autorreplicable viable que contenía solo 473 genes, 35 de los cuales son codificadores de ARN. Además, la célula contiene una secuencia de gen 16S única. ”
”
El Instituto pudo asignar la función biológica a la mayoría de los genes, con el 41% de ellos responsables de la información de expresión del genoma, el 18% relacionado con la estructura y función de la membrana celular, el 17% relacionado con el metabolismo citosólico y el 7% de preservación de la información del genoma. Sin embargo, a un sorprendente 149 genes no se le pudo asignar un biológico específico
http://jcvi.org/cms/research/pro …
y
http://www.jcvi.org/cms/research …
El siguiente paso es determinar la estabilidad del transportista de código. Cuanto más larga sea la vida media del transportista, más seguro será el código. El ADN no es el código, es solo un portador de código. La secuencia de adenina, guanina, citosina y timina forma el código genético. Cuanto más inestable sea la molécula portadora de código, mayor será la probabilidad de que esta secuencia cambie, corrompiendo el código.
El Premio Nobel de Química 2015 fue recompensado a los investigadores que examinaron la estabilidad de la molécula de ADN.
El Premio Nobel de Química 2015 fue otorgado a
Tomás Lindahl
,
Paul Modrich
y
Aziz Sancar
.
Las razones que la Real Academia de Ciencias de Suecia dio para su decisión:
“El Premio Nobel de Química 2015 se otorga a Tomas Lindahl , Paul Modrich y Aziz Sancar por haber mapeado, a nivel molecular, cómo las células reparan el ADN dañado y salvaguardan la información genética. Su trabajo ha proporcionado un conocimiento fundamental de cómo funciona una célula viva y, por ejemplo, se utiliza para el desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer.
Cada día nuestro ADN es dañado por la radiación UV, los radicales libres y otras sustancias cancerígenas, pero incluso sin tales ataques externos, una molécula de ADN es inherentemente inestable. Miles de cambios espontáneos en el genoma de una célula ocurren a diario. Además, también pueden surgir defectos cuando se copia el ADN durante la división celular, un proceso que ocurre varios millones de veces al día en el cuerpo humano.
La razón por la cual nuestro material genético no se desintegra en un caos químico completo es porque una gran cantidad de sistemas moleculares monitorean y reparan continuamente el ADN. El Premio Nobel de Química 2015 premia a tres científicos pioneros que han mapeado cómo funcionan varios de estos sistemas de reparación a un nivel molecular detallado.
A principios de la década de 1970, los científicos creían que el ADN era una molécula extremadamente estable, pero Tomas Lindahl demostró que el ADN se descompone a un ritmo que debería haber hecho imposible el desarrollo de la vida en la Tierra. Esta idea lo llevó a descubrir una maquinaria molecular, reparación de escisión de base , que contrarresta constantemente el colapso de nuestro ADN “.
Cita del comunicado de prensa que anuncia los premios Nobel de química 2015
https://www.nobelprize.org/nobel …
Para determinar el origen de nuestro ADN actual, el siguiente paso es determinar los requisitos mínimos para obtener una molécula de ADN estable.
La investigación realizada por Stanley Miller (fama Miller -Urey), Lindahl y el Instituto J Craig Venter será útil para determinar los requisitos mínimos. Hay muchos trabajos de revisión e investigación disponibles con respecto a su trabajo, pero lo siguiente será suficiente;
1
Tasas de descompensación de ribosa y otros azúcares: Implicaciones para la evolución química Procedimientos.Nationall Academy of Sciences USA 92 91995) – Rosa Larralde, P Robertson y Stanley Miller
2
Inestabilidad y descomposición de la estructura primaria del ADN – Tomas Lindahl – Nature vol 363)
3 Revisión El origen y la evolución temprana de la vida: química prebiótica, el mundo pre-ARN y el tiempo Antonio Lazcano Stanley L Miller
Cell vol 85
http://www.cell.com/cell/issue?p …
4. http://www.jcvi.org/cms/research …
http://science.sciencemag.org/co …
Ljkey = 77AGRUAdvXIP2 & keytype = ref & siteid = sci
http://www.jcvi.org/cms/press/pr …
Citas de estos documentos
“Una célula mínima generalmente se define como una célula en la que todos los genes son esenciales. Esta definición es incompleta, porque los requisitos genéticos para la supervivencia y, por lo tanto, el tamaño mínimo del genoma, dependen del entorno en el que crece la célula. El trabajo descrito aquí se ha llevado a cabo en un medio que suministra prácticamente todas las moléculas pequeñas requeridas para la vida. Un genoma mínimo determinado bajo tales condiciones permisivas debería revelar un conjunto central de funciones independientes del medio ambiente que son necesarias y suficientes para la vida. En condiciones menos permisivas, esperamos que se requieran genes adicionales “.
\ cita de 4) \
”
. El equipo también exploró el orden de los genes y cómo eso afecta el crecimiento y la viabilidad de las células, señalando que el contenido de genes era más crítico para la viabilidad celular que el orden de los genes. “/ Qute de 4 /
“Todas las macromoléculas (incluidos los azúcares) son inherentes
inestable “/ cita de 2) /
“Cambiar la ribosa a desoxirribosa en un paso importante en la síntesis de ADN” /
cita de 2 / (la enzima llamada ribonucleótido reductasa es necesaria sin la cual el ADN no se sintetizará)
“UNA
“Aunque la desoxirribosa aumenta la estabilidad de los portadores del código , los enlaces de azúcar base de los ribonucleósidos son mucho menos susceptibles a la hidrólisis que los de los desoxirribonucleótidos” -. causando un punto débil en la estabilidad del ADN “(cita de 2)
”
A estos problemas se agrega el hecho de que cualquier síntesis prebiótica de ribosa o nucleósidos daría una mezcla racémica, y todos los experimentos de polimerización de plantilla hasta ahora muestran inhibición cruzada enantiomérica. “/ Cita de 3 /
”
Toda la evidencia revisada aquí sugiere que la estabilidad de los monómeros y polímeros esenciales para el origen de la vida limitó fuertemente la posibilidad de una lenta aparición de la vida “/ cita de 3 /
”
El problema de inestabilidad podría superarse si los nucleósidos de ribosa pudieran haberse formado temprano, porque los nucleósidos son bastante estables debido a la ausencia de aldehído libre en su azúcar. Sin embargo, no existe una síntesis prebiótica eficiente de ribosidos de purina y no hay síntesis prebiótica de nucleósidos de pirimidina en absoluto. A estos problemas se agrega el hecho de que cualquier síntesis prebiótica de ribosa o nucleósidos daría una mezcla racémica, y todos los experimentos de polimerización de plantilla hasta ahora muestran inhibición cruzada enantiomérica. “/ Cita de 3 /
El JCVI-syn3.0 indica la memoria mínima de codificación mínima necesaria para que una célula sobreviva. El JCVI -syn-3 se creó y sobrevivió en condiciones óptimas de laboratorio. En las duras condiciones del medio ambiente natural de la vieja tierra, probablemente se requirieron más genes (memoria genética). Se requiere al menos una molécula de ADN con 561,530 bases para mantener la vida celular.
El siguiente paso es investigar la posibilidad y la eficiencia de la ejecución del código genético fuera de una célula viva.
Los portadores de código se presentan en las siguientes formas fuera de las células vivas
Virus (virus de ADN y ARN)
Viroides
ADN desnudo
ARN desnudo
No hay indicios de que los ácidos nucleicos extracelulares estén activos o replicando, fuera de las células vivas. Las únicas excepciones conocidas a esta regla ocurren en condiciones artificiales estrictas bien controladas, en laboratorios.
Todavía no hay evidencia experimental para contrarrestar los comentarios de Miller y Lindahl sobre las limitaciones y la inestabilidad de un mundo de ARN. Todo el apoyo actual para un mundo de ARN depende de evidencia circunstancial. Todavía hay investigaciones en curso en un esfuerzo por descubrir vías alternativas. (PNA, TNA, etc.)
La respuesta a la pregunta sobre el origen del ADN es que su origen es un misterio.
El ADN es una molécula altamente compleja, y no podría haberse organizado espontáneamente.
Posibles ancestros del ADN: los ácidos nucleicos bajo investigación son PNA
(ácido nucleico de péptido de tioéster) p-ARN (ARN de piranosilo) y TNA (ácido nucleico de treosa)
Ninguno de estos posibles antepasados del código genético son moléculas naturales que se encuentran en nuestro mundo actual. Son creaciones sintéticas que se investigan como posibles vínculos entre las moléculas no vivas y la química viva que ocurre en las células. La química viva se guía por el código genético que reside en el ADN y en parte en las moléculas de ARN.
El origen del código genético, del ADN y del ARN aún está oculto en los misterios.
Si el código y la vida temprana se desarrollaron en pRNA, TNA, etc., entonces no debería pRNA, TNA o lo que sea, tenga conocimiento previo. ¿Conocimiento previo de qué? El conocimiento previo de la inestabilidad del ADN, de la capacidad del ADN de ser un excelente portador de código contenía protección de corrección de pruebas y con el conocimiento previo evolucionan los mecanismos de protección. ¡La vida hubiera sido imposible sin la protección del código!
Se recomienda a todos los lectores que lean el artículo de revisión de Lazcano y Miller.
http://www.cell.com/cell/issue?pii=S0092-8674(00)X0108-
Un problema importante, uno mencionado en los comentarios sobre la pregunta, es válido y aún no ha sido respondido. ” Se supone que la NDT [teoría neodarwiniana] explica cómo la evolución de la información de la vida ha sido construida”. El NDT tiene una falla básica, el ruido (mutaciones) no puede aumentar la información de sus sueños más salvajes. Por lo general, las mutaciones no son más que ruido. La duplicación de genes, el intercambio de genes, etc., es más probable que los candidatos expliquen la creciente formación contenida en la molécula de ADN.
La pregunta básica sin respuesta sigue siendo si el código continuó su vida con una capacidad incorporada (preprogramada) para evolucionar (la peor pesadilla si eres ateo).