'Dogma Kuu ya Biolojia ya Molekuli': Je, 'Dogmas' na 'Takwimu za Ibada' Zinapaswa Kuwa na Nafasi Yoyote katika Sayansi?

''Fundisho kuu la Molekuli biolojia inashughulikia uhamishaji wa kina wa masalio-kwa-mabaki ya taarifa mfuatano kutoka kwa DNA hadi kwa protini kupitia RNA. Inasema kwamba taarifa kama hizo hazielekezwi kutoka kwa DNA hadi kwa protini na haziwezi kuhamishwa kutoka kwa protini hadi kwa protini au asidi ya nucleic'' (Crick F.,1970).

Stanley Miller alifanya majaribio mwaka wa 1952 na mwingine mwaka wa 1959 ili kuelewa na kufafanua asili ya maisha katika mazingira ya awali ya dunia na aliishi hadi 2007. Wakati wake, DNA ilieleweka kuwa muhimu. kibiolojia molekuli, kwa kweli molekuli muhimu zaidi ya kibaolojia katika suala la polima ya habari. Walakini, Miller alionekana kukosa kabisa kutaja kwa uwazi 'molekuli ya habari inayohusiana na asidi ya nucleic' katika kazi na mawazo yake.

Kipengele kimoja cha kustaajabisha kuhusu jaribio la Miller ni kwa nini alikosa kutafuta polima ya habari ya asidi ya nukleiki katika hali ya awali ya dunia, na alilenga tu amino asidi? Je, ni kwa sababu hakutumia vitangulizi vya fosfeti, ingawa fosforasi ina uwezekano wa kuwepo katika hali ya awali ya mlipuko wa volkeno? Au alidhani hivyo protini inaweza tu kuwa polima ya habari na kwa hivyo ikatafuta asidi ya amino pekee? Je, alisadiki kwamba protini ndio msingi wa asili ya uhai na hivyo alitafuta tu kuwepo kwa asidi ya amino katika jaribio lake au ukweli kwamba protini hufanya kazi zote katika mwili wa binadamu na ni msingi wa kile tulicho kwa namna ya ajabu na hivyo ni zaidi muhimu kuliko asidi nucleic, ambayo anaweza kuwa na mawazo wakati huo?

Kulikuwa na mengi yanayojulikana kuhusu protini na utendaji wao miaka 70 iliyopita na kidogo kuhusu asidi ya nucleic wakati huo. Kwa kuwa protini zinawajibika kwa athari zote za kibaolojia katika mwili, kwa hivyo Miller alifikiria kwamba zinapaswa kuwa vibeba habari; na kwa hivyo akatafuta vizuizi vya ujenzi vya protini tu katika majaribio yake. Inaaminika kuwa vizuizi vya kujenga asidi ya nukleiki viliundwa pia lakini vilikuwepo katika viwango vya ufuatiliaji ambavyo havikuweza kutambuliwa kwa sababu ya ukosefu wa zana za kisasa.

DNA muundo ulifunuliwa mwaka mmoja baadaye katika 1953, ambayo ilipendekeza muundo wa helical mbili kwa DNA na kuzungumza juu ya mali yake ya kuiga. Hii ilizaa maarufu 'Dogma ya Kati ya Biolojia ya Molekuli' mnamo 1970 na mwanasayansi mashuhuri Francis Crick!¹ Na wanasayansi walipata umakini na kusadikishwa na fundisho kuu kwamba hawakuangalia nyuma kwa vitangulizi vya asidi ya nuklei katika hali ya zamani ya dunia.

Hadithi haionekani kuishia na Miller; hakuna anayeonekana kuwa ametafuta vitangulizi vya asidi ya nukleiki katika hali ya dunia ya awali kwa muda mrefu sana - jambo la kushangaza sana katika awamu hii ya sayansi inayosonga haraka. Ingawa kuna ripoti za usanisi wa adenine katika muktadha wa prebiotic² lakini ripoti muhimu za usanisi wa awali wa vitangulizi vya nyukleotidi zilitolewa na Sutherland³ mwaka 2009 na kuendelea. Mnamo 2017, watafiti⁴ iliiga hali sawa za kupunguza kama zilivyotumiwa na Miller na Urey kutengeneza viini vya RNA kwa kutumia uvujaji wa umeme na athari za plazima inayoendeshwa na leza yenye nguvu nyingi.

Ikiwa Miller alikuwa amefikiria protini kama polima ya habari basi swali linatokea, "Je! protini ni polima ya habari?" Baada ya takriban nusu karne ya utawala wa 'imani kuu', tunapata kuona karatasi ya Koonin.⁵ ya 2012 yenye kichwa 'Je, fundisho kuu bado limesimama? Hadithi ya prion, protini iliyoharibika ambayo husababisha ugonjwa, ni mfano wa uhakika. Kwa nini protini ya prion iliyopigwa vibaya katika mwili haitoi majibu ya kinga na / au huondolewa kwenye mfumo? Badala yake, protini hii iliyokunjwa vibaya huanza kutengeneza protini nyingine zinazofanana nayo kuwa "mbaya" kama ilivyo katika ugonjwa wa CZD. Kwa nini protini "nzuri" huongozwa / kuamriwa na protini nyingine "mbaya" kupotoshwa na kwa nini mashine za seli hazizuii hilo? Je, protini hii iliyokosewa ina taarifa gani ambayo "huhamishwa" kwa protini nyingine zinazofanana na zinaanza kutenda kimakosa? Zaidi ya hayo, prions huonyesha mali isiyo ya kawaida sana, haswa upinzani wa ajabu kwa matibabu ambayo huzima hata molekuli ndogo zaidi za asidi ya nucleic kama vile miale ya kiwango cha juu cha UV.⁶. Prions zinaweza kuharibiwa kwa kupashwa mapema kwenye joto la zaidi ya 100 ° C mbele ya sabuni na kufuatiwa na matibabu ya enzymatic.⁷.

Uchunguzi katika chachu umeonyesha kuwa protini za prion zina kikoa cha kuamua prion ambacho huchochea mabadiliko yake kutoka kwa protini nzuri hadi "mbaya".⁸. Uundaji wa prion huunda kwa hiari kwa masafa ya chini (kwa mpangilio wa 10-6)⁹ na kubadili na kutoka kwa hali ya prion huongezeka chini ya hali ya dhiki¹⁰. Mutants wametengwa katika jeni za prion tofauti, na mzunguko wa juu zaidi wa malezi ya prion.¹¹.

Je! tafiti zilizo hapo juu zinaonyesha kwamba protini za prion zilizosongwa vibaya hupitisha habari kwa protini zingine na ikiwezekana kurudi kwenye DNA ili kusababisha mabadiliko katika jeni za prion? Uigaji wa kijeni wa urithi wa phenotypic unaotegemea prion unapendekeza kuwa inawezekana. Hata hivyo, hadi sasa, tafsiri ya kinyume (protini hadi DNA) haijagunduliwa na inaonekana kuna uwezekano mkubwa sana kugunduliwa kwa sababu ya ushawishi mkubwa wa mafundisho ya kidini na ukosefu wa ufadhili wa shughuli kama hizo. Hata hivyo, inawezekana kuwa mifumo ya msingi ya molekuli ya mkondo wa uhamishaji habari kutoka kwa protini hadi DNA ni tofauti kabisa na tafsiri dhahania ya kinyume na inaweza kudhihirika wakati fulani. Ni swali gumu kujibu hili lakini kwa hakika roho ya bure isiyozuiliwa ya uchunguzi ni alama mahususi ya sayansi na kuoa au kuolewa na mafundisho ya dini au ibada ni laana kwa sayansi na ina uwezo wa kupanga mawazo ya jumuiya ya kisayansi.

***

Marejeo:

1. Crick F., 1970. Dogma Kuu ya Biolojia ya Molekuli. Asili 227, 561-563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0

2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: Tumejifunza Nini Kuhusu Matendo ya Usanisi wa Kikaboni kabla ya Miaka 60 Iliyopita? Mapitio ya Kila Mwaka ya Sayansi ya Dunia na Sayari. Vol. 41:207-229 (Juzuu la kuchapishwa Mei 2013) Ilichapishwa kwa mara ya kwanza mtandaoni kama Mapitio Mapema tarehe 7 Machi 2013. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457

3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Mchanganyiko wa ribonucleotides ya pyrimidine iliyoamilishwa katika hali ya awali inayowezekana. Asili 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013

4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Uundaji wa nucleobases katika anga ya kupunguza Miller-Urey. PNAS Aprili 25, 2017 114 (17) 4306-4311; ilichapishwa kwa mara ya kwanza Aprili 10, 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114

5. Koonin, EV 2012. Je, nadharia kuu bado imesimama?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27

6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: Prions za scrapie zilizosafishwa hupinga kuwashwa na mionzi ya UV. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Inapatikana mtandaoni kwenye https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/

7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Uharibifu wa Enzymatic wa Protini ya Prion kwenye Shina la Ubongo kutoka kwa Ng'ombe na Kondoo Walioambukizwa. Jarida la Magonjwa ya Kuambukiza, Juzuu 188, Toleo la 11, 1 Desemba 2003, Kurasa za 1782-1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.

8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Prion monoma ya chachu iliyofunuliwa asili hupitisha mkusanyiko wa miundo iliyoporomoka na inayobadilika-badilika kwa kasi. Proc Natl Acad Sci US A. 2007, 104 (8): 2649-2654. 10.1073/pnas.0611503104..DOI:: https://doi.org/10.1073/pnas.0611503104

9. Chernoff YO, Newnam GP, Kumar J, Allen K, Zink AD: Ushahidi wa kibadilishaji protini katika chachu: jukumu la chaperone ssb inayohusiana na Hsp70 katika uundaji, uthabiti, na sumu ya prion [PSI]. Biol ya seli ya Mol. 1999, 19 (12): 8103-8112. DOI: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103

10. Halfmann R, Alberti S, Lindquist S: Prions, homeostasis ya protini, na utofauti wa phenotypic. Trends Cell Biol. 2010, 20 (3): 125-133. 10.1016/j.tcb.2009.12.003.DOI: https://doi.org/10.1016/j.tcb.2009.12.003

11. Tuite M, Stojanovski K, Ness F, Merritt G, Koloteva-Levine N: Mambo ya seli muhimu kwa ajili ya malezi ya de novo ya prions ya chachu. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083

***