Originea vieții: problema polimerizării

by Jonathan Sarfati
tradus de Cristian Monea (Centrul De Studii Facerea Lumii)

Un articol publicat de Claudia Huber și Günter Wächtershäuser în revista Science a propus un scenariu pentru o origine materialistă a vieții din materia non-vie¹ 

Aceștia spun în mod corect următorul lucru: Activarea aminoacizilor și formarea peptidelor în condiții primordiale este una dintre marile enigme ale originii vieții.

Și într-adevăr așa este. Reacția de formare a unei legături peptidice între doi aminoacizi, cu formarea unei dipeptide, este:

Aminoacid 1 + aminoacid 2 → dipeptidă + apă

H₂NCHRCOOH + H₂NCHR’COOH → H₂NCHRCONHCHR’COOH + H₂0 (1)

Schimbarea de energie liberă (ΔG₁) este de aproximativ 20-33 kJ / mol, în funcție de aminoacizi. Constanta de echilibru pentru orice reacție (K) este dată de raportul de echilibru al concentrației de produși față de cea a reactanților. Relația dintre aceste cantități la orice temperatură Kelvin (T) este dată de ecuația standard:

K = exp (^–ΔG/_RT)

unde R este constanta universală a gazelor (= numărul lui Avogadro x constanta lui Boltzmann k) = 8,314 J / Kmol

Pentru reacția (1),

K₁ = ^{[H₂NCHRCONHCHR′COOH][H₂O]}/_{[H₂NCHRCOOH][H₂NCHR′COOH]}

= 0.007 at 298 K

unde un compus aflat în paranteze pătrate simbolizează concentrația acelui compus.

Aceasta înseamnă că dacă începem cu o soluție concentrată de 1 M (mol/l) din fiecare aminoacid, concentrația la echilibru a dipeptidei ar fi de numai 0,007 M. Deoarece tripeptidele au două legături peptidice, concentrația la echilibru de tripeptidă ar fi de 0,007² M sau de 5×10^-5 M. Pentru o polipeptidă nespecifică cu 100 de legături peptidice (101 aminoacizi), concentrația de echilibru ar fi de 3,2 x 10^-216 M. A se reține faptul că problema pentru evoluționiști este și mai mare, deoarece viața nu necesită orice tip de polimeri, ci anumiți polimeri foarte specifici.

Deoarece concentrația de echilibru a polimerilor este atât de scăzută, tendința lor termodinamică este aceea de a se descompune în apă, iar nu de a se construi structuri mai complexe. Vârstele lungi postulate de către evoluționiști îngreunează pur și simplu problema, deoarece există mai mult timp pentru ca efectele distructive ale apei să aibă loc. Temperaturile ridicate, după cum susțin mulți cercetători, ar accelera acest fenomen de defalcare. Pionierul faimos al experimentelor de origine evolutivă a vieții, Stanley Miller, subliniază faptul că polimerii sunt „prea instabili pentru a exista într-un mediu prebiotic fierbinte”.^2,3 Un articol recent din revista New Scientist a descris de asemenea instabilitatea polimerilor în apă ca o „durere de cap” pentru cercetătorii care lucrează la ideile evoluționiste privind originea vieții.⁴ De asemenea, acest articol a arătat prejudecata materialistă spunând că aceasta nu era deloc „o veste bună”. Dar adevărata veste proastă este credința în evoluție, current care are prioritate asupra științei obiective.

Câteva scenarii evoluționiste

Analiza de mai sus nu afirmă faptul că este imposibil să se creeze polipeptide. Luați în considerare expresia pentru constanta de echilibru K: dacă termenul [H₂O] este redus, atunci termenul [polipeptida] trebuie să crească. O abordare posibilă este aceea de a scoate apa odată cu căldură, așa cum a propus Sydney Fox.⁵ Cu toate acestea, experimentele sale au necesitat un exces mare de aminoacizi trifuncționali (adică care se pot combina cu alte trei molecule), dar acestea sunt produse foarte puțin în mod experimentele tipice de simulare.⁶ Căldura distruge, de asemenea, câțiva aminoacizi vitali și are ca rezultat obținerea de polimeri foarte aleatori. O altă problemă este faptul că toți aminoacizii chirali sunt racemizați, adică se produce un amestec 50/50 de molecule orientate la stânga și la dreapta, ceea ce nu este potrivit pentru existența vieții.⁷ Excesul mare de aminoacizi trifuncționali are ca rezultat ramificații extinse, spre deosebire de polimerii biologici. Condițiile de încălzire și de răcire necesare sunt nerealiste din punct de vedere geologic – nu există niciun loc cunoscut pe pământ unde aminoacizii ar putea fi evacuați și astfel să rezulte polipeptide. În cele din urmă, experimentele lui Fox necesitau aminoacizi foarte concentrați și puri, în timp ce orice ”supa primordială” ipotetică ar fi impură și contaminată cu alte substanțe chimice organice care le-ar distruge.⁸ 

Un alt mod de a elimina apa este cu ajutorul anumitor substanțe chimice cu energie ridicată care absorb apa, numite agenți de condensare. Dacă reacția dintre agentul de condensare C și apa este:

C + H₂O → D (2)

și dacă ΔG₂ de reacție (2) este negativă și suficient de mare, se poate cupla cu reacția (1):

H₂NCHRCOOH + H₂NCHR’COOH + C → H₂NCHRCONHCHR’COOH + D (3)

ΔG₃ = ΔG₁ + ΔG₂. Dacă ΔG₃ este mare și negativă, constanta de echilibru pentru reacția 3, K₃, va fi ridicată, iar acest lucru ar putea produce, în mod posibil, cantități rezonabile de polimeri.

O serie de cercetători au folosit agentul de condensare dicianamidă (N=CNHC=N) pentru a produce peptide din glicină, presupunând chiar că „sinteza polipeptidică mediată de dicianamidă poate fi fost un proces-cheie prin care polipeptidele au fost produse în hidrosfera primitivă”.⁹

Cu toate acestea, cea mai mare problemă este aceea că agenții de condensare ar reacționa ușor cu orice tip și cantitate de apă disponibilă. Prin urmare, este imposibilă chimic ca ”supa primordială” să acumuleze cantități mari de agenți de condensare, mai ales în ipoteza că ar fi existat milioane de ani ca apa să reacționeze cu aceștia. Cu toate acestea, experimentul de mai sus a utilizat un exces de 30 de ori mai mare de dicianamidă. Și chiar și în aceste condiții nerealiste, 95% din glicină a rămas nereacționat, iar cel mai mare polimer format a fost un tetrapeptid.¹⁰

Chimiștii organicieni pot produce cu siguranță polipeptide, folosind planificarea inteligentă a unei sinteze complexe în mai multe etape, proiectate pentru a preveni apariția unor reacții greșite.¹¹ Celulele vii folosesc de asemenea un proces elegant pentru a crea polipeptide. Aceasta implică utilizarea enzimelor pentru a activa aminoacizii (și nucleotidele) prin combinarea lor cu compusul cu energie înaltă ATP (adenozin trifosfat [adenosine triphosphate]), pentru a depăși bariera energetică. Astfel de compuși cu energie înaltă nu se formează în experimentele de simulare prebiotică și sunt foarte instabili.

Terminarea lanțului

Pentru a forma un lanț, este necesar să se reacționeze monomeri bifuncționali, adică molecule cu două grupe funcționale, astfel încât acestea să se combine cu alte două. Dacă un monomer unifuncțional (cu un singur grup funcțional) reacționează cu capătul lanțului, lanțul nu poate crește mai departe în acest capăt al său.¹² Dacă ar fi prezentă doar o mică parte din moleculele unifuncționale, polimerii lungi nu s-ar fi putut forma. Dar toate experimentele de „simulare prebiotică” produc cel puțin de trei ori mai multe molecule unifuncționale decât moleculele bifuncționale.¹³ Acidul formic (HCOOH) este de departe cel mai frecvent produs organic al simulărilor de tip Miller. Într-adevăr, dacă nu ar fi cazul unei prejudecăți evoluționiste, rezumatele rapoartelor experimentale nu ar indica mai mult decât: „O metodă ineficientă de producere a acidului formic este descrisă aici …” Acidul formic are o semnificație biologică redusă, cu excepția faptului că este o componentă importantă a înțepăturilor de furnici (Latin formica).

Un experiment realist de simulare a polimerizării prebiotice ar trebui să înceapă cu compușii organici produși în cadrul experimentelor de tip Miller, dar cei care au fost raportați exclud întotdeauna contaminanții unifuncționali.

[Actualizare, 2014: Dr. Dudley Eirich:

Lucrez în cadrul Biotech producând un monomer bifuncțional pentru industria polimerilor. Pot atesta faptul că materialul final purificat pentru vânzare trebuie să fie, în esență, liber de monomerul monofuncțional. Produsul final trebuie să aibă în general o puritate mai mare de 99,5% și pentru anumite aplicații produsul final trebuie să aibă o puritate mai mare de 99,9%. Trebuie să folosim o mulțime de cunoștințe științifice și echipamente scumpe pentru a atinge acele niveluri de puritate. Reacțiile de polimerizare „naturală” realiste nu ar putea produce niciodată lanțuri lungi de polimeri, deoarece în jurul acestora ar exista întotdeauna concentrații prea mari de componente monomerice monofuncționale pentru terminarea lanțurilor de creștere.]

Teoria lui Wächtershäuser

Günter Wächtershäuser este un avocat german cu doctorat în domeniul chimiei organice. El este extrem de critic față de ideile obișnuite legate de ”supa primordială” a originii vieții. Așa cum arată citatul de la începutul acestui articol, el recunoaște că polimerizarea este o mare problemă. Cu toate acestea, nu dorește să-și abandoneze credința evoluționistă, el propune ca viața să înceapă ca o reacție chimică ciclică pe suprafața piritei (FeS₂). Energia care conduce acest ciclu se presupune a proveni din producția continuă de pirită din fier și sulf. Cu toate acestea, el admite că această propunere este în cea mai mare parte, o „speculație”.¹⁴ Cercetătorul bursier în domeniul originii vieții, Gerald Joyce susține că acceptarea teoriei lui Wächtershäuser datorează mai mult abilitățile sale juridice decât meritelor acesteia.¹⁴ Stanley Miller o numește „chimie pe hârtie”. ¹⁵

In ultimul lor experiment extrem de mediatizat, Huber și Wächtershäuser au activat aminoacizi cu monoxid de carbon (CO) și i-au reacționat într-o suspensie apoasă de coprecipitat (Ni,Fe)S folosind fie hidrogen sulfurat (H₂S) sau metantiol (CH₃SH) la 100°C la un pH de 7–10.

De asemenea, trebuie să menționăm că Huber și Wächtershäuser au început cu condiții foarte avantajoase pentru evoluționismul chimică. Deși „cercetătorii nu au demonstrat încă că această rețetă poate produce aminoacizi”, ¹⁶ aceștia au folosit o soluție puternică (0,05 M) de aminoacizi cu orientare la stânga (sau glicină achirală), fără alte substanțe organice. Desigur, orice „supă primordială” ar fi fost diluată, impură și racemică. Aceasta ar fi conținut multe molecule unifuncționale și alți compuși organici care ar fi distrus aminoacizii. Stanley Miller subliniază de asemenea, că Huber și Wächtershäuser au folosit concentrații de CO mult mai mari decât acestea ar exista în mod realist în natură.¹⁶

Chiar și în condițiile lor favorabile (datorită programării inteligente!), tot ceea ce acestea au produs a fost un procent mic de dipeptide (0,4–12,4%) și o cantitate chiar și mai mică de tripeptide (0,003%)—calculată din cantitățile raportate. Huber și Wächtershäuser au mai arătat că „în aceste condiții, dipeptidele se hidrolizează rapid”!

Nevoia exclusivă de ”orientare la stânga” necesară pentru apariția vieții⁷ a fost distrusă în acest proces. Ei scuză acest lucru prin sublinierea faptului că unele peptide de perete celular au aminoacizi cu orientare la dreapta. Dar acest lucru nu are sens—enzimele care descompun pereții celulari sunt proiectate pentru aminoacizi cu orientare exclusiv la stânga, așa că un aminoacid ocazional reprezintă cea mai bună apărare într-o lume de aminoacizi cu orientare la stânga.

O ironie finală este faptul că una dintre experimentele lor anterioare a transformat CO în acid acetic (CH₃COOH) în condiții similare cu CH₃SH și într-o suspensie (Ni,Fe)S. ¹⁷ Deoarece acidul acetic este unifuncțional, acest lucru ar împiedica formarea unor polimeri cu lanț lung în condițiile propuse de către Huber și Wächtershäuser!

Oamenii de știință creează viața sau mass-media creează o propagandă agresivă ?

Ziarele din întreaga lume au raportat acest experiment. Unii au mers atât de departe afirmând că: „Chimiștii germani au produs celule vii dintr-o combinație de aminoacizi …”¹⁸

Dacă este adevărat, atunci acest lucru ar fi remarcabil. Până și cel mai simplu organism viu decodificat, Mycoplasma genitalium, este format din 482 de gene care codifică toate proteinele necesare, inclusiv enzimele. Aceste proteine sunt compuse din aproximativ 400 de aminoacizi fiecare în medie, în secvențe precise și toate în forma de „orientare la stânga”.¹⁹ Desigur, aceste gene sunt funcționale numai cu mașini de translație și replicare preexistente, o membrană celulară, etc. Dar Mycoplasma poate supraviețui numai prin parazitarea organismelor mai complexe, care furnizează multe dintre substanțele nutritive pe care nu le poate produce pentru sine. Deci, evoluționiștii trebuie să postuleze un organism mai viu și mai complex cu încă și mai multe gene.

Totuși, așa cum s-a arătat mai sus, tot ceea ce Huber și Wächtershäuser au produs au fost doar câteva dipeptide și chiar și mai puține tripeptide. În timp ce ei nu au făcut înșelătoare afirmația citată mai sus, credința lor evoluționistă arată faptul că ei văd mult mai multă semnificație în experimentul lor decât merită.

A doua zi, același ziar a scris: „Biologul evolutiv din WA, Ken McNamara, a spus că dacă viața ar putea fi creată artificial, ar putea apărea în mod natural, în condițiile potrivite.”²⁰ Cât de absurd este aceasta—înseamnă asta oare că dacă putem crea autovehicule în mod artificial (cu cantități de intrare inteligentă), aceasta ar dovedi faptul că acestea (autovehiculele) ar putea apărea în mod natural (fără inteligență!)?

Oamenii nu ar trebui să fie surprinși de o astfel de raportare părtinitoare. Ar trebui să comparăm hype-ul (propaganda agresivă) despre „viața marțiană” cu tăcerea aproximativă a faptului că această afirmație a fost complet discreditată, chiar și de către majoritatea oamenilor de știință seculari.^21,22,23,24

Disprețul cinic pentru adevăr al mass-media a fost bine ilustrat în cadrul unui simpozion sponsorizat de Institutul Smithsonian. Ben Bradlee, redactorul jurnalului The Washington Post, a declarat:

„La naiba cu știrile! Nu mai sunt interesat de știri. Sunt interesat de cauze. Nu imprimăm adevărul. Nu pretindem că vom imprima adevărul. Imprimăm ceea ce ne spun oamenii. Este de de datoria publicului să decidă ce este adevărat.”²⁵

O anchetă detaliată a convingerilor politice și sociale ale producătorilor, editorilor, scriitorilor și personalului din industria de televiziune²⁶ arată faptul că acestea sunt părtinitoare și împotriva moralității creștine. Două treimi dintre aceștia consideră că structura societății americane este defectă și trebuie schimbată. 97% spun că femeile ar trebui să aibă dreptul de a decide dacă doresc să aibă un avort, 80% cred că nu este nimic în neregulă cu relațiile homosexuale și 51% nu văd nimic în neregulă cu adulterul. Și ei recunosc în mod deschis că își împing ideile în programele pe care le creează pentru publicul lor. Dorința mass-media de a împinge propaganda agresivă a evoluționismului în concordanță cu poziția lor anti-creștină.

Concluzie

În ciuda rapoartelor științifice extrem de optimiste și a rapoartelor mass-media extrem de părtinitoare și propagandiste, oamenii de știință nici măcar nu s-au apropiat de „a crea viața în eprubetă”. Și chiar dacă vor reuși acest lucru, va fi rezultatul unei programări inteligente. Chimia obișnuită nedirecționată se mișcă în direcția greșită—de exemplu, după cum se arată în acest articol, polimerii biologici tind să se descompună, să nu se formeze.