Miracolul vieții pe Terra

Vasile TudorLiceul Tehnologic Duiliu Zamfirescu, Dragalina (Călărași)22 sep. 2024

Poziția Terrei în Sistemul solar i-a asigurat condiții favorabile pentru a deveni leagănul și suportul evoluției vieții, în particular, este magnifica planetă care poartă omenirea în istorie.
Istoria Pământului este împărțită în patru eoni (Hadean, Arhaic, Proterozoic, Fanerozoic), fiecare fiind divizat în ere, împărțite la rândul lor în perioade, care sunt divizate apoi în epoci.
Proto-Pământul s-a format prin acreție din nebuloasa solară în Hadean (4,54 - 4 miliarde ani), inițial fiind foarte fierbinte și cu activitate vulcanică intensă. În acest eon s-a format și Luna (prin coliziunea Pământului cu Theia) și a avut loc Marele Bombardament târziu (ciocniri violente ale meteoriților și cometelor cu planetele telurice).
În Arhaic (4-2,5 miliarde ani), Pământul s-a răcit suficient, apar prin abiogeneză procariotele (organisme unicelulare - viruși, bacterii, alge albastre) și se formează continentele Ur, Vaalbara și Kenorland.
Atmosfera era formată în principal din gaze vulcanice cu efect de seră, oxigenul fiind produs abia în Proterozoic (2,5-0,541 miliarde ani), atunci când au apărut eucariotele (au celule complexe cu materialul genetic localizat în nucleu - protozoare, ciupeci, plante, animale) și s-au format continentele timpurii (Columbia, Rodinia și Pannotia).
În Fanerozoic (0,541 miliarde ani până în prezent) s-a format supercontinentul Pangeea, care s-a divizat apoi în Laurasia și Gondwana, din care provin continentele actuale. Apar formele de viață complexă cunoscute în prezent, cu mențiunea că au existat și extincții în masă, ca de exemplu dispariția dinozaurilor - cauzată de un meteorit care s-a ciocnit cu Pământul în urmă cu circa 65 milioane de ani.
O descriere interesantă a organismelor vii aparține lui N. Botnariuc: “sistemele biologice sunt sisteme deschise, informaționale care, datorită organizării lor, au capacitatea de autoconservare, autoreproducere, autoreglare și autodezvoltare; ele au un comportament antientropic și finalizat, care le asigură stabilitatea în relațiile lor cu alte sisteme”.
Dezvoltarea sistemelor biologice este rezultatul interacțiunii dintre ereditate și mediul în care trăiesc. În celebra sa lucrare “Originea speciilor prin selecție naturală, sau păstrarea raselor favorizate în lupta pentru existență”, Charles Darwin consideră că transformarea treptată a speciilor s-a produs prin acțiunea conjugată a factorilor de ereditate, variabilitate, suprapopulație, lupta pentru existență și selecția naturală. Geneticienii susțin, ca premiză a evoluției vieții, rolul esențial al mutațiilor genetice, care au dus la modificări decisive în organizarea structurală și funcțională a organismelor, dar și impactul schimbărilor geo-climatice, care au impus noi condiții în procesul de adaptare la mediu.

La nivel molecular, informația genetică este codificată biochimic prin intermediul acizilor nucleici, mai precis, acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN).
Genomul reprezintă totalitatea genelor distincte din acizii nucleici, iar gena este un segment de ADN sau de ARN (în cazul ribovirusurilor şi al viroizilor), format dintr-o secvență de codoni, care codifică sinteza uneia sau mai multor proteine corespunzătoare unui caracter ereditar determinat. La organismele diploide, datorită unor mutaţii, o genă poate prezenta două stări distincte, numite gene alele, care, în reproducerea celulară şi ciclul cromozomial, se unesc prin fecundare şi se separă prin diviziune reducţională.
Aproape toți oamenii au în ADN-ul fiecărei celule din organism circa 20 000 de gene, care sunt aranjate aproximativ în aceeași ordine.
În timpul diviziunii celulare, segmentele de ADN se compactează strâns în pachete denumite cromozomi, care pot transfera fidel informația genetică în celulele fiice.
Fiecare specie are un anumit număr de cromozomi, omul fiind caracterizat prin 46 de cromozomi, care sunt grupați în 23 de perechi.
După modelul elaborat de J. Watson, F.Crick şi M. Wilkins, acizii nucleici reprezintă secvenţe de nucleotide, formate la rândul lor dintr-o bază azotată, o glucidă (zahar) şi un radical fosforic. Se cunosc cinci tipuri de baze azotate care intră în structura nucleotidelor, şi anume: două baze purinice, adenina (A) şi guanina (G), respectiv trei baze pirimidice, citozina (C), timina (T) şi uracilul (U).
Primele patru baze azotate (A,G,C,T) sunt prezente la ADN, iar la ARN în locul timinei se află uracilul. Zaharurile din componenţa acizilor nucleici sunt riboza la ARN şi dezoxiriboza la ADN, ambele fiind pentoze.
Din combinarea unei baze azotate purinice sau pirimidice cu o glucidă rezultă o nucleosidă, moleculă din care se obţine o nucleotidă prin ataşarea unui grup fosfat la pentoză.
Macromolecula de ADN este bicatenară, fiind formată din două lanţuri polinucleotide unite prin punţi de hidrogen (duble între adenină şi timină şi triple între guanină şi citozină), care sunt de natură electrostatică. Cele două catene sunt complementare, în sensul că legăturile de hidrogen se stabilesc între baze azotate purinice şi piridimice (A-T, T-A, G-C, C-G) şi formează o spirală dublă (dublu helix) prin înfăşurare elicoidală în jurul unui ax comun. Replicarea macromoleculei bicatenare de ADN se realizează cu ajutorul unor enzime (ADN-polimerazele, ligazele etc.), după modelul semiconservativ, proces care se derulează în intervalul dintre două diviziuni celulare, când are loc dublarea cantităţii de material genetic.
Prin ruperea legăturilor de hidrogen, se separă mai întâi cele două catene model, după care, prin ataşare (pe bază de complementaritate) a nucleotidelor libere din citoplasmă se formează două molecule fiice de ADN bicatenar, identice cu molecula mamă iniţială.
Acizii ribonucleici au în general o structură monocatenară, fiind clasificaţi după funcţiile îndeplinite astfel:
• ARN-viral, constituie materialul genetic al unor ribovirusuri (virusul mozaicului tutunului, virusul poliomielitei, virusul gripal etc.);
• ARN-mesager (ARM-m), joacă un rol important în procesul de sinteză proteică, realizează prin transcripţie copierea informaţiei genetice a unei catene din macromolecula de ADN;
• ARN-de transfer (ARN-t), are rolul de a transporta aminoacizii la locul sintezei proteice;
• ARN-ribozomal (ARN-r), intră în componenţa ribozomilor, unde participă la procesul de sinteză celulară a proteinelor.
Sinteza proteinelor “in vivo” și “in vitro” se realizează pe baza informaţiei genetice codificate biochimic în ADN. Codul genetic exprimă corespondenţa dintre succesiunea nucleotidelor din acizii nucleici şi succesiunea aminoacizilor din lanţul polipeptidic, având la bază o secvenţă de trei nucleotide, numită codon.
Referitor la codul genetic, se menționează următoarele caracteristici:
- din totalul de 64 codoni, 61 codifică cei 20 de aminoacizi, iar restul (UAA,UAG,UGA), marchează sfârşitul unui mesaj genetic (STOP);
- este universal valabil, redundant (mai mulţi codoni pot codifica acelaşi aminoacid) şi fără virgule (citirea informaţiei genetice se face continuu).
În linii mari, în procesul sintezei proteice informaţia din moleculele de ADN este mai întâi transferată într-o macromoleculă de ARN-mesager prin procesul de transcripţie, după care este codificată şi transformată într-o secvenţă de aminoacizi prin procesul de translaţie.
Acest magnific mecanism genetic marchează evoluţia vieții pe Terra încă de la apariția primelor structuri vii în urmă cu circa 3,6 miliarde de ani, la începutul erei precambriene.
Prin selecție naturală și mutații genetice, organismele superioare s-au diversificat tot mai mult în forme din ce în ce mai evoluate, culminând cu apariţia omului în cuaternar din primatele cele mai bine adaptate la mediul ambiant.
Variabilitatea materialului genetic reprezintă sursa principală a evoluţiei speciilor.
Se disting două categorii de modificări ereditare, şi anume recombinările genetice şi mutaţiile. Spre deosebire de modificările zestrei ereditare prin recombinări genetice, în cazul mutaţiilor se produce o restructurare calitativă şi cantitativă profundă a materialului genetic la nivel de genom (mutații genomice), de cromozomi (mutații cromozomice) sau de gene (mutații genice).
Există diverse alte criterii de clasificare a mutaţiilor genetice:
• după modul de manifestare – dominante, codominante, recesive, letale, semiletale;
• după localizare – autozomale (când sunt plasate pe autozomi) şi heterozomale (când sunt plasate pe cromozomii sexului, denumiţi şi heterozomi);
• după natura factorilor care le provoacă – naturale şi artificiale.
Numărul de cromozomi constituie un criteriu citologic de bază în identificarea speciilor. La eucariote numărul de cromozomi din celulele somatice este, de regulă, dublu (2n) faţă de numărul (n) de cromozomi din gameţi, fapt care permite alternanţa diplofazei cu haplofaza.
Cei interesați de conținutul integral al lucrării pot accesa http://www.academia.edu/123802028/Ganditor_prin_Existenta .