L'ADN té el codi genètic, però, què ho diu? Explica l'autor "màquina de gens"

Com a nucli com l’ADN és per a nosaltres mateixos, la famosa doble hèlix és fonamental per a l’estudi de la biologia a tot el món. Però aquestes molècules fonamentals no poden treballar sols. L'ADN emmagatzema el codi font i les dades per construir els nostres cossos, i el seu descobriment va obrir la porta a innombrables nous fils d'investigació, incloent la pregunta: "Quina màquina llegeix el nostre codi?"

El biòleg guanyador del Premi Nobel, Venki Ramakrishnan, descobreix el viatge per perseguir la resposta Màquina del gen: la raça per desxifrar els secrets del ribosoma. Elabora el seu ambiciós viatge davant la incertesa, explicant no només la ciència amb claredat lúcida, sinó que també ofereix perspectives sobre la complexa política que envolta la recerca del coneixement amb humilitat.

A continuació es mostra un extracte de Màquina del gen, publicat aquesta setmana per Basic Books.

Emergent de la boira primordial

Com va començar la vida és un dels grans misteris restants de la biologia. Tota la vida requereix alguna forma d’energia en l’entorn químic adequat. Algunes persones han assenyalat que molta de la química que fa servir la vida s'assembla al tipus de química que es produeix a les vores de les reixetes geotèrmiques de l'oceà. Fins i tot si es tracta només d’una coincidència, com han argumentat altres persones, és útil pensar quines condicions van fer possible que sorgís la vida. Però fonamentalment la vida és més que un conjunt de reaccions químiques; és la capacitat d’emmagatzemar i reproduir informació genètica d’una manera que permeti que les formes de vida complexes evolucionin des de molt primitives. Mitjançant aquest criteri, no hi ha dubte que fins i tot els virus són vius, tot i que la gent la qüestiona perquè necessita una cèl·lula amfitriona per reproduir-se. Tanmateix, qualsevol persona que hagi esdevingut malalt d'un virus i que hagi experimentat el seu cos contra una infecció no dubta que els virus estiguin vius.

El problema va ser que en gairebé totes les formes de vida, l'ADN portava informació genètica, però el propi ADN era inert i es feia per un gran nombre d'enzims proteics, que requeria no només l'ARN, sinó també el ribosoma per fabricar aquests enzims. A més, el sucre de l'ADN, la desoxirribosa, es feia a partir de ribosa per una gran proteïna complicada. Ningú no podia entendre com podria començar tot el sistema. Els científics que estaven pensant en com van començar la vida, com Crick, Leslie Orgel a l'Institut Salk de La Jolla i Carl Woese a la Universitat d'Illinois, van suggerir que potser la vida començés amb RNA. En aquella època, es tractava d’una pura especulació, gairebé de ciència-ficció, perquè l’ARN no era capaç de dur a terme reaccions químiques.

El descobriment de Cech i Altman va canviar tot això. L’ARN era ara una molècula que podia portar la informació com a seqüència de bases, igual que l’ADN, i que també podia dur a terme reaccions químiques com les proteïnes. Ara sabem que els elements bàsics de l’ARN es poden fer a partir de productes químics senzills que podrien haver existit a la terra fa milers de milions d’anys. Per tant, és possible imaginar com es va poder iniciar la vida amb molècules d’ARN elaborades aleatòriament fins que alguns podrien reproduir-se solament. Una vegada que això va passar, l'evolució i la selecció natural podrien permetre fer molècules cada vegada més complicades, fins i tot alguna cosa tan complicat com un ribosoma primordial. La idea d’un món primordial d’ARN, un terme primer encunyat per Wally Gilbert, es va fer àmpliament acceptat.

És possible que el ribosoma hagi començat en un món dominat per ARN, però com que va fer proteïnes, es va convertir en un cavall de Troia. Les proteïnes van resultar ser molt millors en fer la majoria dels tipus de reaccions que l’ARN, ja que els seus aminoàcids són capaços de presentar una química més variada que la molècula d’ARN més simple. Això va significar que a mesura que es feien les proteïnes, van evolucionar gradualment per prendre la major part de les funcions de les molècules d’AR al voltant del temps i molt més. En fer-ho, van transformar la vida tal com la coneixem. Això també pot explicar per què, tot i que el ribosoma té molta ARN, els enzims que reprodueixen l’ADN o el creen en ARN ara es fabriquen totalment amb proteïnes. Probablement això sigui perquè l’ús d’ADN per emmagatzemar gens va venir més tard; En aquell moment, les proteïnes havien estat molt freqüents i realitzaven la majoria de les reaccions a la cèl·lula.

Per descomptat, això no explica com van sorgir els gens que contenien un codi per crear proteïnes. La millor idea és que una forma primerenca de ribosomes acaba de fer trossos curts de pèptids aleatoris, la qual cosa va ajudar a millorar els enzims d’ARN que eren aleshores. Però a partir d'aquí, com van sorgir els gens que portaven instruccions per fer que les proteïnes que tinguessin aminoàcids encadenats en un ordre molt específic, era un gran salt i continua sent un dels grans misteris de la vida. I això, al seu torn, significaria que a més de la subunitat gran, molts altres elements haurien d’existir: l’ARNm que porti el codi genètic, els ARNt per portar aminoàcids i la subunitat petita per proporcionar una plataforma per a l’ARNm i tRNAs per unir. Però abans del descobriment de la catàlisi d'ARN, la gent no podia veure com el sistema podria haver començat fins i tot en principi.

Extret de Gene Machine: The Race to Decipher the Secrets of the Ribosome per Venki Ramakrishnan. Copyright © 2018. Publicat per Basic Books