Ascensiunea vieții. Cele zece mari invenții ale evoluției, de Nick Lane (trad. Cezar Petrilă), este o introducere perfectă în fascinanta complexitate a lumii vii. Extrem de bine organizată și documentată, este, totodată, o carte de popularizare a științei care, deși nu este tocmai accesibilă, este foarte incitantă. Cu informații din numeroase științe naturale (de la biologie, la chimie, fizică cuantică, neurologie, până la științe obscure și inaccesibile în general publicului larg, precum genomică comparativă, planetologie, proteonică sau biologie computațională), este un compediu al științelor care se strâng în jurul deslușirii misterului vieții.
De unde a apărut viața pe planeta noastră? Cum și când a apărut? E posibil să mai apară și în alte locuri într-un fel asemănător? Care sunt caracteristicile vieții de pe planeta noastră? Cam la genul ăsta de întrebări își propune să răspundă Nick Lane, biochimist britanic și unul dintre cei mai cool autori de cărți de popularizare a științei contemporani. Structurată în 10 capitole dedicate câte unui eveniment fundamental al apariției vieții așa cum o cunoaștem noi (originea vieții, ADN-ul, fotosinteza, celula, sexul, mișcarea, vederea, sângele cald, conștiința și moartea), este o carte de citit și recitit. Și eu fix asta am început să fac după ce am citit-o: am început s-o recitesc. După ce am subliniat o grămadă de pasaje și mi-am pus notițe și semne, am început s-o recitesc cu un carnet dedicat alături ca să pot căuta să înțeleg în tihnă această complexitate fascinantă a vieții pe care noi o luăm de bună. Imposibil să te mai uiți inocent sau indiferent la o frunză sau la o musculiță după ce citești o astfel de carte.
Am scris pe larg despre carte pe blogul editurii Art (acolo unde a apărut volumul), iar mai jos am ales câteva fragmente din primul capitol, referitoare chiar la felul în care a luat naștere viața pe planeta Pământ într-un mod complet improbabil, fortuit și unic (viața a luat naștere o singură dată acum 3,8 miliarde de ani; n-au fost mai multe încercări, a fost o singură scânteie și de acolo a început totul).
Una dintre ipotezele referitoare la nașterea vieții este că aceasta ar fi luat naștere în adâncurile oceanelor, în craterele termale submarine numite black smokers într-o lume care pare o viziune a iadului inspirată din tablourile unui Hieronymus Bosch: un infern de foc și pucioasă în care miroase a hidrogen sulfurat.
Primul indiciu înspre aflarea răspunsului [despre care a fost motorul apariției vieții - n.m.] a apărut la începutul anilor 1970, când de‑a lungul riftului Galápagos, nu departe de insulele cu același nume, au fost observați niște curenți ascendenți de apă caldă. Întâmplător sau nu, aceleași insule a căror bogăție făcuse cândva să încolțească în mintea lui Darwin ideea originii speciilor ofereau acum un indiciu asupra originii vieții înseși.
Câțiva ani nu s‑a întâmplat mare lucru. Dar în 1977, la opt ani după ce Neil Armstrong a pus piciorul pe Lună, Alvin, un submersibil al Marinei americane, a coborât în rift pentru a căuta craterele termale oceanice despre care se presupunea că dau naștere curenților de apă caldă – și n‑a întârziat să le găsească. Dar, dacă existența lor nu a constituit o mare surpriză, abundența extraordinară a vieții din adâncurile întunecate ale riftului a provocat un adevărat șoc. Trăiau acolo viermi tubulari uriași, unii dintre ei ajungând chiar și la 2,5 metri lungime, laolaltă cu scoici și midii mari cât farfuriile. Nici prezența giganților în adâncurile oceanului poate că nu era ceva neobișnuit – să ne gândim doar la calmarul uriaș –, în schimb abundența lor era uimitoare. Densitatea populației zonelor cu cratere termale din adâncul oceanelor rivalizează cu cea a unei păduri tropicale sau a unui recif, în ciuda faptului că aici energia provine din emisiile craterelor, și nu de la soare.
Dar poate cele mai spectaculoase erau înseși craterele, care au căpătat curând denumirea de black smokers („fumegoși negri“) (vezi figura 1.1). De altfel, s‑a dovedit că cele din riftul Galápagos sunt fenomene de proporții modeste în comparație cu unele din celelalte 200 de câmpuri de cratere termale descoperite între timp de‑a lungul dorsalelor din oceanele Pacific, Atlantic și Indian. Hornuri cu aspect instabil, unele înalte cât un zgârie‑nori, pompează valuri de fum negru în apele de deasupra. Nu este vorba de fum propriu‑zis, ci de sulfuri metalice foarte fierbinți care invadează apa mării, ridicându‑se din cuptorul de magmă de dedesubt, acide ca oțetul, ajungând până la temperaturi de 400°C în condițiile de presiune zdrobitoare din adâncurile oceanului, înainte de a se depune sub formă de precipitat în apele reci. Hornurile în sine sunt compuse din minereuri sulfuroase, cum ar fi piritele de fier (cunoscute mai degrabă sub denumirea de „aurul nebunilor“), care se sedimentează din fumul negru, formând depozite groase ce se întind pe suprafețe mari. Unele hornuri cresc cu o viteză uimitoare, de până la 30 de centimetri pe zi, și se pot înălța până la 60 de metri înainte de a se prăbuși.
Această lume bizară și izolată părea o viziune a iadului, abundând în pucioasă și plină de duhoarea hidrogenului sulfurat emanat de furnale. Cu siguranță doar mintea tulburată a lui Hieronymus Bosch și‑ar fi putut imagina uriașii viermi tubulari, lipsiți atât de gură, cât și de anus, precum și creveții lipsiți de ochi forfotind într‑un număr extraordinar de mare la baza hornurilor, grotești ca o invazie de lăcuste. Organismele care trăiesc în jurul acestor formațiuni nu numai că suportă aceste condiții infernale, ci fără ele nici măcar nu pot să trăiască ori să se dezvolte. Dar cum este posibil așa ceva?
Răspunsul constă în dezechilibru. Când se infiltrează spre magma de dedesubt, apa de mare se supraîncălzește și încorporează minerale și gaze, în special hidrogen sulfurat. Sulfobacteriile extrag hidrogenul din acest amestec și îl leagă de dioxidul de carbon, formând materie organică. Această reacție stă la baza vieții în zona craterelor termale, făcând posibilă dezvoltarea bacteriilor fără vreun aport direct de energie de la soare. Însă transformarea dioxidului de carbon în materie organică se produce cu un consum de energie, pentru a cărei procurare sulfobacteriile au nevoie de oxigen. Reacția hidrogenului sulfurat cu oxigenul eliberează energia care alimentează lumea craterelor termale, fiind echivalentă cu reacția dintre hidrogen și oxigen care furnizează energie vieții noastre. Produșii de reacție sunt apa, prezentă și în cealaltă reacție, și sulful elementar – biblica pucioasă –, de la care provine numele sulfobacteriilor.
Acesta este un posibil tablou al felului în care ar fi putut apărea viața pe Pământ, adică ceea ce se numește în termeni tehnic LUCA (un acronim provenit din engleză pentru Last Universal Common Ancestor). Pe lângă unde a apărut LUCA, se cere dată și definiția a ceea ce este acest strămoș al tuturor formelor de viață:
Problema originii vieții poate fi abordată în două moduri: în sens ascendent (de jos în sus) și în sens descendent (de sus în jos). Până acum, în acest capitol am urmat prima abordare, luând în considerare condițiile geochimice și gradienții termodinamici care existau cel mai probabil la începuturile Pământului. Am găsit drept cel mai probabil mediu pentru originea vieții craterele termale fierbinți din adâncuri, din care ieșea bolborosind hidrogenul într‑un ocean saturat cu dioxid de carbon. Aceste reactoare electrochimice naturale erau probabil capabile să genereze atât molecule organice, cât și energie, dar nu am analizat încă exact ce reacții ar fi putut să aibă loc sau cum au făcut posibilă viața așa cum o știm astăzi.
Singura care ne poate fi cu adevărat ghid pentru a înțelege modul în care a apărut viața este viața însăși, așa cum o știm astăzi, ceea ce înseamnă să privim problema „de sus în jos“. Putem cataloga proprietățile pe care le împărtășesc toate ființele vii pentru a reconstitui proprietățile ipotetice ale ultimului strămoș comun universal, cunoscut de prieteni sub numele de LUCA (acronim din engleză – Last Universal Common Ancestor). Astfel, de exemplu, din faptul că doar un mic număr de bacterii sunt capabile de fotosinteză deducem că, probabil, LUCA nu a avut această capacitate. Dacă ar fi avut‑o, ar însemna că marea majoritate a descendenților săi au renunțat la o abilitate prețioasă, ipoteză care pare în cel mai bun caz improbabilă, deși nu poate fi exclusă cu certitudine. În schimb, toate vietățile de pe Pământ au câteva proprietăți comune: toate organismele vii sunt alcătuite din celule (cu excepția virusurilor, care pot funcționa doar în interiorul celulelor); toate au gene făcute din ADN; toate codifică proteine folosind un cod universal asociat anumitor aminoacizi. Și toate viețuitoarele folosesc aceeași monedă energetică, numită ATP (adenozin trifosfat), care funcționează ca un fel de bancnotă de 10 lire sterline, cu ajutorul căreia se pot „plăti“ tot felul de lucrări legate de celulă (vom reveni mai târziu asupra acestui aspect). Putem deduce, în mod rezonabil, că toate organismele vii și‑au moștenit proprietățile comune de la acel strămoș comun îndepărtat, LUCA.
Și, dacă până acum povestea asta pare oarecum de înțeles, lucrurile se continuă din următorul paragraf, cel referitor la un alt lucru pe care îl au în comun toate organismele de azi, și anume ciclul Krebs:
De asemenea, toate organismele existente astăzi au în comun un nucleu de reacții metabolice în centrul căruia se află un mic ciclu de reacții cunoscut sub numele de ciclul Krebs, după Sir Hans Krebs, germanul laureat al Premiului Nobel care a elucidat pentru prima dată ciclul în anii 1930, la Sheffield, unde se refugiase din Germania nazistă. Ciclul Krebs ocupă un loc foarte important în biochimie, dar pentru multe generații de studenți a semănat mai degrabă cu o pagină veche și prăfuită de istorie, bună doar pentru a fi memorată înainte de examene și uitată imediat după aceea.
Cu toate acestea, ciclul Krebs e cumva emblematic. Pe pereții birourilor ticsite cu tot felul de chestii dintr‑un departament de biochimie – genul de birou în care se găsesc mormane de cărți și de hârtii pe masa de lucru, unele chiar împrăștiate pe podea și căzute în coșul de gunoi, care nu a mai fost golit de un deceniu – vei găsi adesea o diagramă metabolică decolorată, șifonată și îndoită pe la colțuri. Te uiți la ea cu un amestec de fascinație și groază în timp ce aștepți să se întoarcă profesorul. Complexitatea sa este șocantă; parcă ar fi o versiune a hărții metroului londonez desenată de un nebun, cu mici săgeți care se avântă în toate direcțiile, pentru a reveni apoi în tot felul de bucle. Deși decolorată, încă îți poți da seama că săgețile sunt codificate printr‑o varietate de culori pentru diferite căi metabolice: roșu pentru proteine, verde pentru lipide și așa mai departe. În partea de jos, spre baza diagramei, dând oarecum impresia că se află în centrul acestor săgeți răzvrătite, se observă un cerculeț, poate singurul cerc, de fapt singurul element ordonat de pe întreaga hartă. Acesta este ciclul Krebs. Și, în timp ce te uiți la el, începi să‑ți dai seama că practic toate celelalte săgeți de pe hartă derivă cumva din ciclul Krebs, asemenea spițelor unei roți deformate. Acolo e centrul tuturor, nucleul metabolic al celulei.
Acum ciclul Krebs nu mai pare o vechitură prăfuită. O serie de cercetări medicale recente au arătat că este chiar miezul fiziologiei celulei, precum și al biochimiei sale. Modificările ritmului în care se rotește acest ciclu influențează totul, de la îmbătrânire până la cancer și la nivelul de energie.
(Ciclul Krebs, sursă: Wikipedia)
Ei, cam aici mi s-a cam rupt mie filmul și a tot continuat să se rupă și să reînnoade pe tot parcursul cărții (mai puțin la ultimele două capitole, cele dedicate conștiinței umane și morții care, ca urmare a lecturilor mele anterioare, mi s-au părut cele mai ușor de înțeles). Ăsta a fost momentul în care m-am prins că e o carte pe care nu doar o s-o citesc, ci o s-o și recitesc. Culmea e că nu m-a descurajat deloc faptul că mi-am descoperit multe lipsuri în cunoștințe citind-o. Din contră, am citit-o cu un entuziasm tot mai mare pe măsură ce avansam și mi s-a părut genul de provocare pe care ți-o oferă orice profesor bun și care te obligă să te autodepășești ca să poți înainta.
Așa că mi-am ales un carnet frumos din teancurile de carnete frumoase pe care le-am adunat de-a lungul timpului și am început să scriu, să subliniez, să marchez, să pun tot felul de abțibilduri pe margine, totul într-un ritm de melc, o lectură tihnită care să-mi lase timp și spațiu de gândit și de cercetat. Cum ziceam și în alte dăți: de acum vreau să citesc mai bine, nu neapărat mai mult.
Scrie un comentariu