A mão direita do DNA e das proteínas prova o Design Inteligente?

Post do Mês: Julho de 2008

por
Dr.GH

Assunto:    | Resumo dos Problemas da Origem da Vida 3 - Revisita
Data:       | 14 Jul 2008
Message-ID: | 180c6e6f-8ade-4020-8120-792a2c111fc1@j22g2000hsf.googlegroups.com

apobetics escreveu:
>> Ácidos Amino

>> 1. Os aminoácidos são necessários para a vida, mas não se formam
>> espontaneamente ou naturalmente.

>> 2. Os aminoácidos formados por Miller eram uma mistura de aminoácidos D- e L-, no entanto os aminoácidos D- são tóxicos para os organismos vivos. Miller precisaria demonstrar como a primeira vida poderia usar tanto aminoácidos D- quanto L- e posteriormente mudar para usar apenas aminoácidos L-.
>>

>> Para todos os efeitos e propósitos, os aminoácidos devem ser descartados como
>> formados naturalmente por si mesmos. Os aminoácidos são uma prova prima facie
>> de um Designer sobrenatural, que é o verdadeiro axioma primário: "No
>> princípio, Deus criou os aminoácidos".

Devil's Advocaat escreveu:
> E gostaria de fazer a seguinte resposta.

> Centenas de aminoácidos que ocorrem naturalmente foram isolados e
> identificados, a maioria dos quais nunca é encontrada em organismos vivos.
> As paredes celulares de muitas bactérias contêm D-alanina e D-glutâmico
> em sua estrutura. Até mesmo algumas das proteínas produzidas por caracóis
> de cone contêm aminoácidos D. Sugerir que aminoácidos não podem se formar
> "espontaneamente, ou naturalmente" ignora o fato de que reações químicas
> não são eventos aleatórios, e enfatiza a ideia criacionista de que "X
> não poderia ter acontecido por acaso, portanto X deve ter sido
> deliberadamente criado".

> Agora chegando à parte que "apobética" não obteve de Carl
> Werner em "Evolução: O Grande Experimento". "apobética" alega que
> "Os aminoácidos são uma evidência prima facie de um Designer sobrenatural".

> Mas o que ele quer dizer com "evidência prima facia"? A frase real que acredito que ele deveria ter digitado é "prima facie", que significa "à primeira vista" ou "por primeira instância", e em círculos jurídicos refere-se a algo que, ao primeiro exame, parece ser autoevidente a partir dos fatos. Isso não significa que a coisa seja confirmada pelos fatos, como "apobéticos" parece pensar a partir de sua postagem. "apobéticos" é um dos muitos que se opõem à teoria da evolução simplesmente porque ela não se encaixa em sua visão de mundo. Para ele e outros de sua espécie, tenho apenas isso a dizer: "necessitas probandi incumbit ei qui agit".

O clássico artigo foi, naturalmente, o artigo de Stanley Miller de 1953

Miller, Stanley L., 1953 "Produção de aminoácidos sob condições primitivas da Terra" Science vol. 117:528-529

Com um pouco mais de informação incluída em:

Miller, Stanley, Harold C. Urey 1959 "Síntese de compostos orgânicos na Terra primitiva" Science vol 139 Num 3370: 254-251

Miller demonstrou que um conjunto de configurações muito simples que imitava alguns aspectos-chave da Terra primitiva poderia produzir rapidamente aminoácidos, entre outras coisas.

Este resultado tem sido um dos experimentos mais frequentemente repetidos (e confirmados) que já encontrei. Apesar disso, criacionistas regularmente afirmam que é inválido. Jonathan Wells, um membro da criacionista "Instituição de Descoberta", afirma ter refutado o experimento de Miller/ Urey (e tudo o que ele chamou de "ícones" darwinistas.)

Mas, a atmosfera não é o único local de síntese. Por exemplo

Amend, J. P., E. L. Shock 1998 "Energetics of Amino Acid Synthesis in Hydrothermal Ecosystems" Science Volume 281, número 5383, edição de 11 de setembro, pp. 1659-1662.

Blank, J.G. Gregory H. Miller, Michael J. Ahrens, Randall E. Winans 2001 "Experimental shock chemistry of aqueous amino acid solutions and the cometary delivery of prebiotic compounds" Origens da Vida e Evolução da Biosfera 31(1-2):15-51, fev-abr

Chyba, Christopher F., Paul J. Thomas, Leigh Brookshaw, Carl Sagan 1990 "Cometary Delivery of Organic Molecules to the Early Earth" Science Vol. 249:366-373

Engel, Michael H., Bartholomew Nagy, 1982 "Distribution and Enantiomeric Composition of Amino Acids in the Murchison Meteorite", Nature , 296, 29 de abril, p. 838.

Matthews CN. 1992 Polimerização de cianeto de hidrogênio: um caminho cosmoquímico preferencial. J. Br. Interplanet Soc. 45(1):43-8

Schoonen, Martin A. A., Yong Xu 2001 "Nitrogen Reduction Under Hydrothermal Vent Conditions: Implications for the Prebiotic Synthesis of C-H-O-N Compounds" Astrobiology 1:133-142

Os mentirosos criacionistas também gostam de insistir que, sem uma atmosfera redutora, não poderia haver produção de aminoácidos. Acho que foi totalmente apropriado que a última publicação de Stanley Miller, 55 anos após seu artigo revolucionário, demonstrasse que, sob uma atmosfera neutra, ou mesmo com traços de oxigênio livre, abundantes aminoácidos poderiam se formar na presença de minerais comuns como a calcita.

H. James Cleaves & John H. Chalmers & Antonio Lazcano & Stanley L. Miller & Jeffrey L. Bada 2008 "Uma Reavaliação da Síntese Orgânica Pré-biótica em Atmosferas Planetárias Neutras" Orig Life Evol Biosph 38:105-115

Portanto, os aminoácidos são fáceis e abundantes na Terra pré-vida (abiótica).

Quanto à quiralidade (sobre a qual os criacionistas gostam de discursar sem a menor ideia do que significa), na verdade não há nenhum problema.

Pasteur descobriu que a maioria dos aminoácidos existe em duas formas que podem ser identificadas pela maneira como refratam a luz. Rotulamos essas formas como L- (para levo ou esquerda) e D- (para dextro, ou direita). O interessante é que a vida na Terra utiliza a forma L de aminoácidos e raramente utiliza a forma D-. Uma solução contendo apenas uma forma é chamada de "quiral" e uma mistura de formas em proporção de 50/50 é chamada de racêmica. Os tipos (L ou D) são chamados de enantiômeros.

As bases de ácidos nucleicos que mencionei anteriormente também são encontradas nas formas L- e D-, mas, neste caso, a vida na Terra utiliza apenas a forma D-.

Criacionistas gostam de apresentar isso como um mistério profundo que deveria "provar" que eles estão corretos. Quero mencionar um exemplo interessante onde tanto aminoácidos de esquerda quanto de direita são usados em um organismo vivo. Parece muito raro, mas isso realmente acontece. Da próxima vez que um criacionista se apresentar como um "especialista" e afirmar que a quiralidade dos aminoácidos "prova" algo sobrenatural, você pode deixá-lo sem palavras. A proteína é chamada de Gramicidina A e possui 8 aminoácidos L, 6 aminoácidos D e uma glicina, que é um aminoácido que não é nem L nem D em sua estrutura. Descobri que até muitos biologistas apostam em uma "bebida para adultos" de que todas as proteínas são exclusivamente aminoácidos L.

Antes de prosseguirmos, é necessário adicionar mais alguns fatos químicos básicos à discussão. Primeiro, os aminoácidos L convertem-se aleatoriamente em aminoácidos D ao longo do tempo, e as formas D convertem-se em formas L. Isso é chamado de "racemização" porque, eventualmente, você acabará com quantidades iguais de aminoácidos L e D. A taxa na qual isso ocorre varia conforme o aminoácido e seu ambiente. A conversão mais rápida acontece com moléculas de aminoácido sozinhas em água quente. Sob condições frias e secas, quando os aminoácidos estão ligados uns aos outros, ou melhor ainda, se também estiverem ligados a um mineral, a racemização pode ser muito lenta. Muito, muito lenta.

Isso significa que, mesmo que haja uma vantagem mínima em um sentido ou no outro, a forma favorecida se tornará a forma dominante. A vantagem vem de uma direção surpreendente: o espaço exterior.

Cronin, J. R. & Pizzarello, S., 1999. Excesso de enantiômeros de aminoácidos em meteoritos: Origem e significado. Advances in Space Research 23(2): 293-299.

Service, RF, 1999. A "mão" da vida vem de dentro? Science 286: 1282-1283.

Antonio Chrysostomou, T. M. Gledhill,1 Fran‡ois M‚nard, J. H. Hough, Motohide Tamura e Jeremy Bailey 2000 "Polarimetria de objetos estelares jovens -III. Polarimetria circular de OMC-1" Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume 312 Issue 1 Page 103 - Fevereiro

Michael H. Engel e Bartholomew Nagy, 1982 "Distribuição e Composição Enantiomérica de Aminoácidos no Meteorito Murchison", Nature , 296, 29 de abril, , p. 838.

Jeremy Bailey, Antonio Chrysostomou, J. H. Hough, T. M. Gledhill, Alan McCall, Stuart Clark, Fran‡ois M‚nard, e Motohide Tamura 1998 Polarização Circular em Regiões de Formação Estelar: Implicações para a Homociralidade Biomolecular Science 1998 July 31; 281: 672-674. (em Reports)

Chyba, Christopher F. 1997 Origens da vida: Um Sistema Solar canhoto? Nature 389, 234- 235 (18 set 1997)

Engel, M. H., S. A. Macko 1997 Evidência isotópica para aminoácidos não racêmicos extraterrestres no meteorito Murchison. Nature 389, 265 - 268 (18 set) Letters to Nature

Isso deve bastar para isso. A próxima pergunta é se a vantagem dos aminoácidos L pode ser conservada na formação de moléculas mais complexas chamadas "peptídeos?" Sim.

Schmidt, J. G., Nielsen, P. E. & Orgel, L. E. 1997 Inibição cruzada enantiomérica na síntese de oligonucleotídeos em uma matriz não quiral. J. Am. Chem. Soc. 119, 1494-1495

Saghatelion A, Yokobayashi Y, Soltani K, Ghadiri MR, 2001 "Um replicador peptídico quiroseletivo", Nature 409: 797-51, Fev

Singleton, D A, & Vo, L K, 2002 "Síntese enantioseletiva sem aditivos ópticamente ativos discretos" J. Am. Chem. Soc. 124, 10010-10011

Yao Shao, Ghosh I, Zutshi R, Chmielewski J. 1998 Amplificação seletiva por auto- e catálise cruzada em um sistema peptídico replicante. Nature. Dez 3;396(6710):447-50.

E parece haver outras vantagens da seleção L também. Por exemplo:

Hazen, R.M., T.R. Filley, e G.A. Goodfriend. 2001. Adsorção seletiva de aminoácidos L e D em calcita: Implicações para a homociralidade bioquímica. Proceedings of the National Academy of Sciences 98(Maio 8):5487.

Portanto, a quiralidade não parece ser um grande problema. Isso é muito diferente da forma como os criacionistas apresentam isso. Eles citam alguns relatórios desatualizados e depois falsamente afirmam que a vida quiral é impossível por meios naturais.

Existem argumentos maiores para uma origem racêmica da vida.

Edward Trifonov (2004) confirmou duas ideias: que os primeiros aminoácidos foram aqueles mais fáceis de formar abióticamente, e que códon e aa's se organizaram contemporaneamente para formar oligômeros curtos (o que ele não citou foi a noção de que oligômeros podem se formar espontaneamente, são "selecionados" meramente por serem estáveis, e que RNAs (ou os PNAs de Lacanzo e Miller) imprimem e replicam peptídeos curtos "bem-sucedidos"). Trifonov escreveu: "A própria cronologia de aminoácidos é uma quintessência de simplicidade natural e oportunismo: use primeiro aqueles aminoácidos que estão disponíveis. Quando terminar com todos os códon, pegue daqueles aminoácidos que têm muitos demais."

O fato é que existe uma lista crescente de proteínas curtas com aminoácidos D- (a maioria das que conheço são componentes de membranas bacterianas, mas há também exemplos de leveduras a humanos). Adicione a isso que a maioria das bactérias evoluiu enzimas que convertem aminoácidos L- em aminoácidos D- para os mesmos aminoácidos de Miller/prébióticos. Novamente, até nós, humanos, temos enzimas para utilizar aminoácidos D-.

Argumento:

  1. as primeiras células antigas estavam usando aminoácidos L- e D- racêmicos porque estavam prontamente disponíveis,
  2. eventos biológicos e bioquímicos reduziram a disponibilidade de aminoácidos D-,
  3. bactérias evoluíram racemases para manter/sustentar suas vias metabólicas existentes, conforme atestado pelas racemases de aminoácidos L- para D- encontradas até mesmo em humanos. Logo: O "problema" da quiralidade na origem da vida não é um problema.

Trifonov, Edward N. 2004 "O Código Triplete a partir dos Primeiros Princípios" Journal of Biomolecular Structure & Dynamics, ISSN 0739-1102 Volume 22, Número da Edição 1,

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