La citocromo C-oxidasa es un enzima que cataliza la
transferencia de electrones al oxigeno para dar agua, constituye lo que se
conoce como complejo 4 de la cadena de transporte electrónico y está presente
en todos los organismos aerobios (es decir que utilizan el oxígeno como aceptor
de electrones), esta proteína está conservada en los tres dominios de la vida,
y por tanto estaba presente en el ancestro común.
Aquí es donde las cosas empiezan a no cuadrar. Se supone
que la atmósfera que hoy en día conocemos, con la concentración de oxígeno en
una proporción del 21%, se produjo con la aparición de los organismos de tipo
fotosintéticos, y más concretamente con la capacidad de realizar la
fotosíntesis oxigénica, como es el caso de las actuales cianobacterias. Por
tanto ¿Cómo explicar la existencia de una proteína destinada a ceder electrones
en un mundo en que las concentraciones de oxígeno eran irrisorias?
Parece ser que la citocromo oxidasa derivaría de una
óxido nítrico reductasa en la que hubo
un cambio de especificidad por el oxígeno. Al combinar la información
filogenética con la información estructural de los residuos catalíticos, así
como la reconstrucción de la Tierra Primitiva las óxido nítrico reductasas
serían uno de los enzimas más abundantes en el metabolismo de la Tierra
primitiva en que los electrones de compuestos arseniato, sulfato o el hidrógeno
serían abundantes.
Por tanto el paso de una NO-reductasa a una citocromo
oxidasa se dio en un mundo sin presencia
de oxígeno. No obstante esta afirmación no es del todo cierta ya que en el
océano las capas superficiales del agua sí que tendrían una cierta
concentración de oxígeno a causa de la fotólisis del agua, recordemos que la
atmósfera no era tampoco como en la actualidad y dejaba pasar longitudes de
onda de alta energía que podrían provocar esta fotólisis sin acción de ningún
enzima. Parece ser que algunos organismos aprovecharon la NO-reductasa con
afinidad al oxígeno como un elemento protector frente a él, además esta
hipótesis es en parte muy interesante porque la adquisición de esta nueva
función es la que ha permitido la aparición posterior de organismos que producen
oxígeno como producto del metabolismo, sería absurdo pensar en la aparición de
un organismo que produjese una sustancia que fuese tóxica para él mismo sin
antes poseer ningún tipo de protección.
Finalmente cuando el oxígeno comenzó a ser abundante pasó
a ser un aceptor final de electrones. Este es un claro ejemplo de cómo pequeños
cambios a nivel molecular pueden dan lugar a grandes cambios a nivel
evolutivo un ejemplo también de cómo los
modelos evolutivos han de adaptarse a lo que se conoce sobre la historia
geológica ya que sería absurdo, por ejemplo, hopotetizar la aparición de
organismos aerobios en una tierra primitiva que con toda certeza tenía
concentraciones de oxígeno realmente bajas.
Bomba de proteína de citocromo C oxidasa
Este es un sistema bioquímico complejo relacionado con la
producción de energía en las células. En las células humanas tiene seis partes,
todas las cuales son necesarias para que funcione. Para Behe es otro ejemplo de
"complejidad irreducible" y evidencia de diseño divino. Pero cada una
de las seis partes de la bomba de proteína está estrechamente relacionada con
un sistema más simple en los microorganismos, en los cuales funciona a la
perfección. Esto indica que la bomba de seis partes evolucionó de procesos
bioquímicos más simples que ya existían en los antepasados, donde tenían una
función un poco diferente
سيتوكروم سي أكسيداز، هو أنزيم يُحفّز نقل الإلكترونات للأوكسجين لأجل إنتاج المياه، وهو يشكِّل ما
يسمى المعقّد 4 بسلسلة النقل الإلكتروني والحاضر في جميع الكائنات الهوائيّة (أي
التي تستخدم الأوكسجين كمُستقبِل إلكتروني)، يُحفظ هذا البروتين في نطاقات الحياة
الثلاث (وضع العالم Carl Woese، العام 1977، تصنيفاً
بيولوجيّاً للأحياء تحت إسم "نطاقات الحياة الثلاث" بحيث تشغل 3 مجموعات أوليّة هذه
النطاقات، وهي: البكتريا والعتائق وحقيقيات النواة)، وبالتالي، قد حَضَرَ عند السلف المُشترك.
هنا، تبدأ الأشياء بالتنافر.
يُفترَضُ بأنّ الغلاف
الجوّي، الذي نعرفه اليوم، وبتركيز أوكسجينيّ نسبته 21%، قد نتج مع ظهور الكائنات
الحيّة المُستخدِمَة للتمثيل الضوئيّ ، وبشكل أدقّ، مع إمتلاك
القدرة على تحقيق التمثيل الضوئيّ الأوكسجينيّ، كما هو الحال عند البكتريا الزرقاء (الزراقم)
الراهنة. بالتالي، كيف يمكن تفسير وجود بروتين متخصص بالتخلي عن
الإلكترونات في عالم، قد كانت تركيزات الأوكسجين فيه لا تكاد تُذكر؟
من الواضح أنّ السيتوكروم سي المتأكسد، قد أتى من أكسيد النيتريك منخفض الأكسدة، والذي حدث تغيُّر
بالنوعيّة فيه بفضل الأوكسجين. ينتج من تآلف المعلومة النشوئيّة التطوريّة مع المعلومة
البنيوية لبقايا المحفزات، كما لإعادة بناء الأرض البدائيّة، تأكيد تشكُّل أكسيدات
النتريك منخفضة الأكسدة، وهي واحدة من الأنزيمات الأكثر وفرة في الإستقلاب في الأرض
البدائيّة، حيث ستتوفر إلكترونات المركبات الزرنيخيّة والكبريتيّة أو الهيدروجينية بكثرة.
إذاً، الُمضيّ من لا- مُنخفض أكسدة إلى سيتوكروم أكسيداز،
قد حدث في عالم لا يحضر الأوكسجين فيه. ولكن، هذا التأكيد ليس دقيقاً تماماً، يحضر تركيز مؤكد من الأوكسجين في طبقات المياه في المحيطات، بسبب التفكُّك
الضوئيّ للمياه، لنتذكّر بأنّ الغلاف الجوّي وقتها لم يكن كما هو الآن، وقد
سمح بمرور أطوال موجات (أشعّة) ذات طاقة عليا، قد ساهمت بالتسبُّب بحدوث هذا التفكُّك
الضوئيّ دون تدخُّل أيّ أنزيم.
يبدو أن كائنات حيّة قد استفادت من لا – مُنخفض
الأكسدة كجاذب للأوكسجين بوصفه عنصر حماية منه ذاته، إضافة لأنّ هذه الفرضيّة،
تشكّل جانب بالغ الأهميّة، لأنّ إكتساب هذه الميزة الجديدة، هو ما سمح بظهور
كائنات حيّة تُنتج الأوكسجين بوصفه مُنتج إستقلاب لاحقاً، فمن العبث التفكير
بظهور كائن حيّ مُنتِج لمادة سامّة له ذاته ودون حضور مُسبق لأيّ نوع من
الحماية لمواجهتها والبقاء على قيد الحياة.
بالنهاية، عندما بدأ الأوكسجين بالتوافر، مضى ليشكِّل
مُستقبِل نهائيّ للإلكترونات. وهذا مثال واضح على أنّ تغيرات صغيرة بمستوى جزيئيّ
يمكنها تحقيق تغيرات كبرى على مستوى تطوريّ، كذلك، هو مثال يبيِّن لنا كيف توجَّبَ
تكيُّف النماذج التطوريّة مع ما يُعرف بالتاريخ الجيولوجيّ، فيستحيل إفتراض ظهور كائنات حيّة هوائيّة في أرض بدائيّة، قد امتلكت تركيزات
منخفضة جداً من الأوكسجين بصورة مؤكدة.
مضخّة بروتين السيتوكروم سي أكسيداز:
الحديث عن نظام كيميائيّ حيويّ معقّد ذو صلة بإنتاج الطاقة في
الخلايا، فلهذه المضخة، في خلايانا كبشر، 6 أقسام، كلها ضرورية لتعمل؛ هي
بالنسبة لمايكل بيهي مثال آخر على "التعقيد غير القابل للإختزال" ودليل على
التصميم الإلهي.
لكن، في الواقع، كل جزء من الأجزاء الستّة له علاقة
لصيقة بنظام أبسط عند كائنات مجهريّة، حيث تعمل فيها بشكل
ممتاز. يُشير هذا لأنّ المضخة ذات الأقسام الستّة قد تطورت عبر حوادث كيميائيّة حيوية
بسيطة أكثر، قد تواجدت عند الأسلاف، حيث امتلكت وظيفة مختلفة قليلاً عندها.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق