دانشمندان می‌گویند شاید به تازگی به راز منشأ حیات پی برده باشند
پاسخ در نوعی شیمی بسیار ساده نهفته است.
چگونه آجرهای سازنده‌ی حیات برای ایجاد نخستین موجودات زنده در کنار هم قرار گرفتند؟ این یکی از قدیمی‌ترین پرسش‌ها در زیست‌شناسی است و به نظر می‌رسد دانشمندان به تازگی سرنخ مهمی برای پاسخ به آن یافته‌اند.
در مطالعه‌ی جدیدی که در مجله‌ی Nature منتشر شده، تیمی از زیست‌شناسان نشان داده‌اند که چگونه مولکول‌های RNA و اسیدهای آمینه می‌توانسته‌اند تنها از طریق برهم‌کنش‌های کاملاً تصادفی با یکدیگر ترکیب شده و پروتئین‌ها را تشکیل دهند. پروتئین‌ها مولکول‌های خستگی‌ناپذیری هستند که برای انجام تقریباً تمام عملکردهای یک سلول ضروری‌اند.
پروتئین‌ها خودشان تکثیر نمی‌شوند، بلکه بر اساس دستورالعمل‌هایی که توسط RNA حمل می‌شود، در ماشین مولکولی پیچیده‌ی سلول به نام ریبوزوم ساخته می‌شوند. این موضوع ما را با یک معمای مرغ و تخم‌مرغ روبرو می‌کند: سلول‌ها بدون پروتئین وجود نخواهند داشت، اما پروتئین‌ها در داخل سلول‌ها ساخته می‌شوند. اکنون، ما نگاهی اجمالی به چگونگی شکل‌گیری پروتئین‌ها پیش از وجود این کارخانه‌های بیولوژیکی انداخته‌ایم و با این کار، تکه‌ی بسیار مهمی از این پازل را در جای خود قرار داده‌ایم.
متیو پاونر، شیمیدان در کالج دانشگاهی لندن و یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه‌ای درباره این پژوهش گفت: ما به اولین بخش از آن فرآیند پیچیده دست یافته‌ایم؛ یعنی با استفاده از یک شیمی بسیار ساده در آب با pH خنثی، اسیدهای آمینه را به RNA متصل کرده‌ایم. او افزود: این واکنش شیمیایی خودبه‌خودی، انتخابی و می‌توانسته در زمین اولیه رخ داده باشد.
به گفته‌ی او، نتایج نشان می‌دهند که چگونه ممکن است RNA برای اولین بار کنترل سنتز پروتئین را به دست گرفته باشد.
اسیدهای آمینه بسیار پیش‌تر از حیات روی سیاره ما وجود داشته‌اند. ما حتی اسیدهای آمینه – به علاوه هر پنج جزء اصلی DNA و RNA به نام نوکلئوتیدها – را در نمونه‌های سیارکی که مستقیماً از فضا آورده شده‌اند، پیدا کرده‌ایم. نکته‌ی عجیب در مورد اسیدهای آمینه این است که آن‌ها به راحتی به یکدیگر متصل نمی‌شوند؛ چیزی باید این واکنش شیمیایی را که به حیات آن‌گونه که ما می‌شناسیم اجازه ظهور می‌دهد، آغاز کند.
برای یافتن این عامل، محققان بر روی یک مولکول واکنش‌پذیر به نام پنتتئین (pantetheine) تمرکز کردند که پیش از این نیز به دلیل نقش حیاتی‌اش در متابولیسم شناخته شده بود. در مطالعه‌ای قبلی، این محققان دریافته بودند که این ترکیبات احتمالاً در دریاچه‌های زمین اولیه به وفور یافت می‌شدند.
هنگامی که آن‌ها مخلوطی آبی از پنتتئین و اسیدهای آمینه تهیه کردند، دریافتند که اسیدهای آمینه با این ترکیب واکنش داده و ماده شیمیایی دیگری به نام آمینواسیل-تیول (aminoacyl-thiol) ایجاد می‌کنند. آن‌ها در ادامه نشان دادند که این تیول با RNAهای شناور آزاد در آب با pH خنثی ترکیب شده و واکنشی را آغاز می‌کند که طی آن اسیدهای آمینه به RNA منتقل و به آن متصل می‌شوند.
پاونر به واشنگتن پست گفت: در سناریویی که شما اسیدهای آمینه و مولکول‌های RNA را در اختیار دارید، اگر تیول‌ها – مولکول‌های گوگردی – هم وجود داشته باشند، به نظرم وقوع این نوع فرآیند تقریباً اجتناب‌ناپذیر است.
اما مشکل اینجاست که تا جایی که می‌دانیم، پنتتئین که برای این فرآیند حیاتی است، در اقیانوس‌های اولیه زمین – جایی که بسیاری از دانشمندان معتقدند حیات ممکن است از آنجا سرچشمه گرفته باشد – غلظت کافی نداشته است. این غلظت تنها در پهنه‌های آبی کوچک‌تر و آب شیرین (مانند دریاچه‌ها) که کمتر رقیق بوده، می‌توانسته وجود داشته باشد. نیک لین، شیمیدان منشأ حیات در UCL که در این مطالعه نقشی نداشته، به مجله‌ی Science هشدار داد که زنجیره‌های اسید آمینه‌ای که به این روش تولید می‌شوند، تصادفی و بی‌نظم هستند، برخلاف آرایش‌های منظمی که توسط ریبوزوم‌ها تولید می‌شوند.
او به این مجله گفت: آن‌ها هنوز این مشکل را حل نکرده‌اند.
اما به این مواد شیمیایی میلیاردها سال فرصت دهید تا با هم برخورد کنند، آنگاه هر چیزی ممکن است رخ دهد.
نکته‌ی کلیدی این مقاله این است که منشأ حیات به «شیمی بسیار ساده» و موادی رایج در کیهان (اسیدهای آمینه، آب، ترکیبات گوگردی) وابسته است. از آنجایی که این مواد و شرایط در میلیاردها سیاره‌ی فراخورشیدی دیگر نیز می‌تواند وجود داشته باشد، این کشف، احتمال پیدایش حیات در دنیاهای دیگر را به شدت تقویت می‌کند. در واقع، این فرآیند می‌تواند یک دستورالعمل جهانی برای آغاز حیات باشد که تنها به زمین محدود نیست و در هر سیاره‌ای با شرایط مناسب، این جرقه می‌تواند زده شود.
منبع
0 نظرات