''Meðalfræði sameinda líffræði fjallar um nákvæman flutning leifa fyrir leifar á raðupplýsingum frá DNA til próteins í gegnum RNA. Þar kemur fram að slíkar upplýsingar séu einstefnubundnar frá DNA til próteins og ekki er hægt að flytja þær frá próteini í hvorki prótein né kjarnsýru'' (Crick F.,1970).
Stanley Miller gerði tilraunir árið 1952 og aðra árið 1959 til að skilja og ráða uppruna lífs í frumumhverfi jarðar og lifði til ársins 2007. Á sínum tíma var litið svo á að DNA væri mikilvægt líffræðileg sameind, í raun mikilvægasta líffræðilega sameindin hvað varðar upplýsingafjölliða. Hins vegar virtist Miller hafa algjörlega saknað þess að minnast á „kjarnsýrutengda upplýsingasameind“ í verkum sínum og hugsunum.
Einn forvitnilegur þáttur í tilraun Millers er hvers vegna hann saknaði þess að leita að kjarnsýruupplýsingafjölliðu við fyrstu aðstæður á jörðinni og einbeitti sér aðeins að amínósýrum? Er það vegna þess að hann notaði ekki fosfatforefni, þó að fosfór sé líklega til staðar við frumstæðar eldgosaðstæður? Eða gerði hann ráð fyrir því prótein gæti aðeins verið upplýsingafjölliðan og leitaði því aðeins að amínósýrum? Var hann sannfærður um að prótein væri grunnur að uppruna lífs og leitaði þess vegna aðeins að tilvist amínósýra í tilraun sinni eða þeirri staðreynd að prótein gegna öllum hlutverkum mannslíkamans og eru grundvöllur þess sem við erum svipgerðarlega og þar af leiðandi eru fleiri mikilvægar en kjarnsýrur, sem hann gæti hafa talið á þeim tíma?
Það var mikið vitað um prótein og virkni þeirra fyrir 70 árum og minna um kjarnsýrur á þeim tíma. Þar sem prótein eru ábyrg fyrir öllum líffræðilegum viðbrögðum í líkamanum, þess vegna hélt Miller að þau ættu að vera upplýsingaberi; og leitaði þess vegna eingöngu að byggingareiningum próteina í tilraunum sínum. Það er líklegt að kjarnsýrubyggingareiningar hafi einnig myndast en þær voru til staðar í slíku snefilmagni að ekki var hægt að greina vegna skorts á háþróaðri tækjabúnaði.
DNA uppbygging kom í ljós ári síðar árið 1953, sem lagði til tvöfalda þyrillaga uppbyggingu fyrir DNA og talaði um afritunareiginleika þess. Þetta fæddi hið fræga 'Miðdogma of Molecular Biology' árið 1970 eftir fræga vísindamanninn Francis Crick!1 Og vísindamenn urðu svo stilltir og sannfærðust af meginkenningunni að þeir leituðu ekki til baka eftir kjarnsýruforverum við frumstæðar aðstæður á jörðu niðri.
Sagan virðist ekki enda með Miller; enginn virðist hafa leitað að forverum kjarnsýra við frumstæðar aðstæður á jörðu niðri í mjög langan tíma - eitthvað sem kemur mjög á óvart í þessum hröðum áfanga vísindanna. Þó að það séu skýrslur um myndun adeníns í prebiotic samhengi2 en marktækar skýrslur um forlíffræðilega myndun kirnaforefna voru frá Sutherland3 árið 2009 og áfram. Árið 2017 vísindamenn4 líkjaði eftir svipuðum afoxunarskilyrðum og Miller og Urey notuðu til að framleiða RNA kjarnabasa með því að nota rafhleðslu og afkastamikið leysidrifið plasmaáhrif.
Ef Miller hefði í raun og veru hugsað um prótein sem upplýsingafjölliða þá vaknar spurningin: „Er prótein í raun upplýsingafjölliða“? Eftir næstum hálfrar aldar drottnun „miðlægu kenningarinnar“ fáum við að sjá blað Koonins5 frá 2012 sem ber titilinn „Stendur aðalkenningin enn? Sagan um príon, misbrotið prótein sem veldur sjúkdómum, er dæmi um það. Hvers vegna misbrotið príonprótein í líkamanum kallar ekki á ónæmissvörun og/eða er eytt úr kerfinu? Þess í stað byrjar þetta misbrotna prótein að gera önnur prótein svipuð því sem „slæm“ eins og raunin er í CZD sjúkdómi. Hvers vegna „góð“ prótein fá að leiðarljósi/ráðast af hinu „slæma“ próteini til að vera misbrotið og hvers vegna frumuvélarnar stöðva það ekki? Hvaða upplýsingar hefur þetta misbrotna prótein sem er „flutt“ yfir á önnur svipuð prótein og þau byrja að virka óreglulega? Ennfremur sýna príón afar óvenjulega eiginleika, sérstaklega óvenjulega mótstöðu gegn meðferð sem gerir jafnvel minnstu kjarnsýrusameindir óvirka eins og háskammta UV geislun6. Hægt er að eyða príónum með forhitun við hitastig yfir 100°C í viðurvist þvottaefna og síðan ensímmeðferð7.
Rannsóknir á geri hafa sýnt að príonprótein búa yfir röskuðu príonákvarðandi léni sem kallar fram breytingabreytingu þess úr góðu yfir í „slæmt“ prótein8. Príonbyggingin myndast af sjálfu sér með lágri tíðni (af stærðargráðunni 10-6)9 og skipting til og frá príónríkinu eykst við streituskilyrði10. Stökkbrigði hafa verið einangruð í ólíkum príóngenum, með mun hærri tíðni príónmyndunar11.
Bendir ofangreindar rannsóknir til þess að misbrotin príonprótein berist upplýsingum til annarra próteina og geti hugsanlega farið aftur til DNA til að koma af stað stökkbreytingum í príongenunum? Erfðafræðileg samlögun príonháðs svipgerðarerfða bendir til þess að það gæti verið mögulegt. Hins vegar, hingað til, hefur öfug þýðing (prótein yfir í DNA) ekki fundist og það virðist mjög ólíklegt að hún muni nokkurn tíma uppgötvast vegna mikils áhrifa miðlægra trúarbragða og hugsanlegs fjárskorts til slíkra viðleitni. Hins vegar má ímynda sér að undirliggjandi sameindaaðferðir fyrir flutningsrás upplýsinga frá próteini til DNA séu gjörólíkar tilgátu öfugþýðingunni og geti komið í ljós einhvern tíma. Það er erfið spurning að svara þessu en vissulega er frjáls og óheftur rannsóknarandi einkenni vísinda og að giftast trúarkenningum eða sértrúarsöfnuði eru vísindi andstyggileg og hefur möguleika á að forrita hugsun vísindasamfélagsins.
***
Tilvísanir:
1. Crick F., 1970. Central Dogma of Molecular Biology. Nature 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey og víðar: Hvað höfum við lært um forlífræn lífræn viðbrögð á undanförnum 60 árum? Árleg endurskoðun jarð- og plánetuvísinda. Vol. 41:207-229 (útgáfudagur bindis maí 2013) Fyrst birt á netinu sem umfjöllun fyrirfram þann 7. mars 2013. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Nýmyndun virkjað pýrimídín ríbónúkleótíð við prebiotically trúverðug skilyrði. Náttúra 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Myndun kjarnabasa í Miller-Urey afoxandi andrúmslofti. PNAS 25. apríl 2017 114 (17) 4306-4311; fyrst birt 10. apríl 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Stendur miðlæga dogma enn?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: Hreinsuð riðuveiki prions standast óvirkjun með UV geislun. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Í boði á netinu á https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, o.fl. 2003. Enzymatic Degradation of Prion Protein in Brain Stem from Infected Cattle and Sheep. Tímarit um smitsjúkdóma, 188. bindi, 11. hefti, 1. desember 2003, bls. 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Innfæddur ger prion einliða tileinkar sér hóp hrunna og hratt sveiflukenndra mannvirkja. 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: Vísbendingar fyrir próteinstökkbreytingu í ger: hlutverk Hsp70-tengdra chaperone ssb í myndun, stöðugleika og eiturhrifum [PSI] príónsins. Mol Cell Biol. 1999, 19 (12): 8103-8112. DOI: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
10. Halfmann R, Alberti S, Lindquist S: Prjón, próteinjafnvægi og svipgerðafjölbreytni. 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: Frumuþættir mikilvægir fyrir de novo myndun ger príóna. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
