Sink og det menneskelige mirakel
David Coppedge; 14. juni 2022 Oversatt herfra

Bilde 1. Zink -naturlig og bearbeidet

En gateintervjuer spør fremmede: "Hva vet du om sink?" vil sannsynligvis få forvirrede blikk og raske svar. En respondent husker kanskje å ha hørt at sinkpastiller bidrar til å redusere alvorlighetsgraden av forkjølelse. Man kan si at det er et element, eller et metall. En annen kan ha sett sinktilskudd i ernæringsbutikker. Vel, her er en ny artikkel som beskriver en tidligere ukjent sinktransportør, og tilbyr en oppfordring og en mulighet til å lære mer. Dessuten er jeg veldig glad i biolog Michael Dentons siste bok, The Miracle of Man. Og i den anledning, gir sink et perfekt eksempel på flere temaer han diskuterer i boken.

Sink er grunnstoff 30 i det periodiske system, og det metallet som det finnes mest av i kroppen, etter jern. Likevel bærer vi bare rundt tre gram sink i vekt. Den spormengden bør ikke foraktes: den er avgjørende for 10 prosent av proteinene og enzymene i cellene våre. I sin tidligere bok The Miracle of the Cell (2020) viet Denton to sider til sink, og listet opp variantene av rundt 300 enzymer som er avhengige av dens unike egenskaper. I fjor, i en artikkel om metaller i proteiner, nevnte Casey Luskin flere viktige funksjoner som sinkenzymer utfører.
Et viktig sink-enzym Denton fokuserer på er karbonsyreanhydrase. Det omdanner CO2 i cellene våre til bikarbonat, og reverserer deretter reaksjonen i lungene. Som et resultat blir sluttproduktet av oksidativt stoffskifte – karbondioksid – trygt pustet ut i luften for planter å ta inn. Og det er ikke alt:
Karbonanhydrase hjelper også med å regulere væske- og pH-balansen og er involvert i produksjonen av essensiell magesyre. Enzymet spiller også en rolle for synet. Når det er defekt, kan væske bygge seg opp og forårsake glaukomi. Enzymet er et av de raskest kjente, og katalyserer opptil en million reaksjoner per sekund.
Det er klart at vi ikke kunne leve uten disse tre gram sink. Men hvordan kommer et så ideelt metall som dette inn i næringskjeden?

Å få sink fra jordskorpe til jord
For det første må den være tilgjengelig i jordskorpa. Sink er ikke sjelden, men et kilo bergart har i gjennomsnitt bare 70 milligram sink (JLab Science Education), og degraderer det til det 23. mest tallrike elementet i jordskorpen (USGS). Hydrotermiske ventiler og vulkaner transporterer sink til overflaten, oftest som sphaleritt (Geology.com), en forbindelse med jern og svovel, som utvinnes over hele verden. Mens sink har mange bruksområder for industrien, er vår interesse her hvordan den blir tilgjengelig for levende ting. Sphaleritt har spalteplaner og en relativt lav hardhet som gjør den lett å fragmentere, men den ville aldri nå planterøttene uten hjelp fra jordens fantastiske vannsyklus.

Bilde 2. Vannets syklus

I kapittel 2 av The Miracle of Man, voks Denton veltalende om den hydrologiske syklusen. Han forteller om noen av de unike egenskapene til vann som gjør essensielle mineraler biotilgjengelige. Disse inkluderer vannets evne til å eksistere i tre tilstander (gass, væske, fast stoff) ved atmosfæriske temperaturer, dets lave viskositet, dets berømmelse som et nesten universelt løsningsmiddel og dets høye overflatespenning. På grunn av disse egenskapene siver vann inn i hver sprekk i steinen og bryter den fra hverandre når den fryser. Elver fører oppløste mineraler til land, og isbreer maler berggrunnen til fint pulver. Denne konstante pulveriseringen og transporten av sink brakt til overflaten av platetektonikk og vulkanisme er starten på elementets reise inn i planter, men jobben er ikke gjort.
Hvis det ikke var for jordsmonn, med mineralrik sand og leire som kan lagre vann, ville mineralene fortsatt vært utilgjengelige for livet. Denton ser en "fantastisk synergi" av uavhengige egenskaper til vann og jordskorpen som indikerer "tidligere egnethet" til planeten for komplekst liv. Han ordner disse faktorene i et "teleologisk hierarki" med designimplikasjoner som antyder forsyn - ikke fra teologiske argumenter, men fra vitenskapelige bevis. Det er et "fantastisk ensemble" av faktorer som "står som et monumentalt vitnesbyrd om at naturen virkelig er finjustert for jordisk liv."

Få sink fra jord til celle
"Sinksyklusen" fortsetter med sink som transporteres med vann til jord. Leiremineraler, bemerker Denton, har tusen ganger mer overflate enn sand. På grunn av deres lagdelte struktur og elektriske ladninger, tiltrekker leire vannmolekyler og kan beholde dem mye lenger, og trosse tyngdekraften som ville drenere jorda tørr raskt. Røtter fra planter som trenger inn i jordens sand og leire, er imidlertid avhengig av mikrober som er i stand til å ta opp mineraler som sink og levere dem til rothårene.
En artikkel i Frontiers in Soil Science forklarer hvordan sink-solubiliserende bakterier (ZSBs) øker biotilgjengeligheten av oppløste sinkioner til rothårene ved å justere pH. Denne "velvillige jobben til mikrober i den økologiske næringssyklusen" viser igjen samarbeidet mellom "utrolige bakterier" -lenke med høyere organismer.

Den nøyaktige effekten av Zn-mobilisering som ZSB medfører, er avsetningen av organiske syrer (OA), som forsurer det omkringliggende jordmiljøet og oppløseliggjør Zn på grunn av fallet i pH. Andre mekanismer inkluderer sekresjon av chelateringsmidler, som sideroforer, som antas å spille en kritisk rolle i jern (Fe), Zn og oppløseliggjøring av andre mikronæringsstoffer.

Bilde 3. Zinks basiske egenskaper benyttes i elektriske batterier

Få sink fra celle til blad
Planter krever sink for fotosyntese og andre viktige operasjoner. å få sink fra rothår til blad er en studie for seg selv. En oversiktsartikkel i NIH-tidsskriftet Plants gir en kort oversikt:
Zn er et essensielt mikronæringsstoff for plantevekst og -utvikling som er involvert i flere prosesser, som å fungere som en kofaktor for hundrevis av enzymer, klorofyllbiosyntese, genuttrykk, signaltransduksjon og planteforsvarssystemer... Plante Zn-effektivitet innebærer Zn-opptak, transport og utnyttelse; Planter med høy Zn-effektivitet viser høy avkastning og betydelig vekst under lav Zn-tilførsel og tilbyr en lovende og bærekraftig løsning for produksjon av mange avlinger, som ris, bønner, hvete, soyabønner og mais. Målet med denne gjennomgangen er å rapportere den nåværende kunnskapen om viktige Zn-effektivitetsegenskaper, inkludert rotsystemopptak, Zn-transportører og 'skudd'-Zn-utnyttelse.
Lenger nede forteller artikkelen hvordan "Zn2+ -ioner I opptaksprosessen reiser gjennom rotepidermis, cortex, endodermis, pericycle og xylem og deretter bli translokert til stilken, bladene, floem og frø." Detaljene er altfor kompliserte for våre nåværende formål her, men kan vekke ærefrykt for hvor mange aktører og prosesser som er involvert i å få sinken til bladet.

Bilde 4. Xylem og floem

Få sink fra blad til menneske
Planteetere og rovdyr drar nytte av sinken i bladene, fruktene og frøene til planter. Harvard Nutrition Source sier at spormengden av sink i kroppen vår "er en viktig aktør i dannelsen av DNA, vekst av celler, bygger proteiner, helbreder skadet vev og støtter et sunt immunsystem." Og når en sædcelle møter egget, setter sink opp et fyrverkeri! -lenke.
Gode plantekilder til sink inkluderer belgfrukter, hele korn og nøtter. Kjøtt, fjærfe og sjømat er rike animalske kilder til sink. Mens sinkmangel er sjelden i utviklede land, kan det forårsake tap av lukt og smak, diaré og andre problemer. Overflødig sink kan også være usunt, men kroppen regulerer normalt sinkhomeostase, og opprettholder 3-grams optimum.
Det fører oss til slutt til nyhetene: en artikkel forrige måned i Cell av Weiss et al. kunngjorde, "Zn-regulert GTPase metalloproteinaktivator 1 modulerer sinkhomeostase hos virveldyr." -lenke Forebygging av sinkmangel eller overdose er regulert av en nylig identifisert metalloproteinfamilie, kalt ZNG1, som flyr til handling i situasjoner med sinkmangel.

Ved å bruke biokjemiske, strukturelle, genetiske og farmakologiske tilnærminger på tvers av evolusjonært divergerende modeller, inkludert sebrafisk og mus, demonstrerer vi en kritisk rolle for ZNG1-proteiner i regulering av cellulær Zn-homeostase. Samlet avslører disse dataene eksistensen av en familie av Zn metallochaperones og tildeler ZNG1 en viktig rolle for intracellulær Zn-handel.
I de medfølgende nyhetene fra Vanderbilt University -lenke, sier Erik Skaar at "Dette er det første identifiserte proteinet som setter sink inn i andre proteiner" og en viktig ledsager for å reagere på sinkmangel.
Vi tror at når kroppen er sulten på sink, sørger ZNG1 for at sink blir levert til de viktigste sinkholdige proteinene, sa Skaar. "Dette åpner for et spennende nytt område innen biologi, hvor vi har disse regulatoriske faktorene som kontrollerer en rekke forskjellige fysiologiske prosesser gjennom metallinnsetting."

Video: The Miracle of Man -lenke.

Fra menneske tilbake til betydning

Denne korte reisen inn i sinksyklusen illustrerer nok en gang at jo nærmere du ser på intelligent utformede biologiske systemer, jo mer spesifisert kompleksitet finner du. I The Miracle of the Cell zoomet Michael Denton inn på "forutgående egnethet" til elementer og molekyler for deres roller i komplekse liv. I The Miracle of Man zoomer han ut til planetens tidligere egnethet som helhet, med dens fantastiske sykluser, som jobber sammen for å gi mennesket et habitat som er egnet for utvikling av teknologi.

Bilde 5. Zink inngår i en global syklus

I denne nye boken argumenterer Denton for en tilbakevending til et eldre, menneskesentrert syn på universet som ble tatt for gitt frem til middelalderen, men som gradvis gikk tapt da Copernicus, Vesalius og til slutt Darwin så ut til å degradere mennesket fra enhver betydning i en storslått plan til rene kosmiske ulykker i et lite omsorgsfullt kosmos. Noen kan finne en slik tilbakevending til gamle ideer opprørende, innrømmer Denton. Men "Selv om konklusjonene mine er kontroversielle, er bevisene de er basert på ikke det minste kontroversielle," sier han - rett før han stuper inn i kapittel etter kapittel med mystiske tilfeldigheter i naturen, uten hvilke komplekst menneskeliv ville vært umulig:
Mennesker er tydeligvis ingen betinget kosmisk ettertanke. De utsøkt finjusterte ensemblene av miljømessig egnethet som er beskrevet her, som hver muliggjør et viktig aspekt av vår fysiologiske design, utgjør intet mindre enn en primal plan for at vi har blitt skrevet inn i virkelighetens struktur siden skapelsens øyeblikk, og gir overbevisende bevis på at vi tross alt inntar en sentral plass i det store kosmiske dramaet om væren.
Vår korte titt på bare ett element, sink, bør være tilstrekkelig til å få oss alle til å reflektere. Sammen gjør Dentons kombinerte bevis konklusjonen hans - om et antroposentrisk univers - til intet mindre enn overveldende.

Om forfatteren: DAVID COPPEDGE -kredit til David Coppedge (Bilde 6)

David Coppedge er en frilans vitenskapsreporter i Sør-California. Han har vært styremedlem i Illustra Media siden grunnleggelsen og fungerer som deres vitenskapskonsulent. Han jobbet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i 14 år, på Cassini-oppdraget til Saturn, til han ble kastet ut i 2011 for å dele materiale om intelligent design, en diskriminerende handling som førte til en nasjonalt publisert rettssak i 2012. Discovery Institute støttet saken hans, men en ensom dommer dømte ham mot ham, uten forklaring. En naturfotograf, friluftsmann og musiker, David har B.S. grader i realfagsutdanning og i fysikk og holder presentasjoner om ID og andre vitenskapelige emner.

 

 

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund