غزال زیاری: یکی از قدیمی‌ترین سؤالات در دنیای زیست‌شناسی این است که چگونه اجزای بنیادین حیات گرد هم آمدند و نخستین جانداران را پدید آوردند؟ شاید تا به امروز جواب قاطعی برای این سؤال پیدا نشده باشد؛ اما اخیراً دانشمندان برای پاسخگویی به این سؤال، به سرنخ بزرگی دست یافته‌اند.

در پژوهش تازه‌ای که مقاله آن در مجله Nature منتشرشده، گروهی از زیست‌شناسان نشان داده‌اند که چگونه مولکول‌های RNA و اسیدهای آمینه می‌توانند از طریق برهم‌کنش‌های کاملاً تصادفی با یکدیگر ترکیب شده و پروتئین‌ها را بسازند؛ همان مولکول‌های خستگی‌ناپذیری که برای اجرای تقریباً همه کارکردهای یک سلول ضروری هستند.

معمایی شبیه به معمای مرغ و تخم‌مرغ

پروتئین‌ها خودشان را تکثیر نمی‌کنند، بلکه درون ماشین مولکول پیچیده‌ای به نام ریبوزوم و بر پایه دستوراتی که RNA حمل می‌کند، ساخته می‌شوند.

این موضوع یک معمای "مرغ یا تخم‌مرغ" به وجود می‌آورد: سلول‌ها بدون پروتئین وجود نخواهند داشت، اما پروتئین‌ها هم درون سلول‌ها ساخته می‌شوند؛ اما آنچه ممکن است به‌منزله باز کردن گره این معما باشد، این است که دانشمندان اخیراً توانسته‌اند تا تصویری از چگونگی تشکیل پروتئین‌ها پیش از پیدایش این کارخانه‌های زیستی ارائه دهند و قطعه مهمی از پازل منشأ حیات را سر جای خود بگذارند.

متیو پاونر، شیمی‌دان دانشگاه کالج لندن و یکی از نویسندگان این پژوهش در این باره توضیح داد: «ما توانستیم بخش اول این فرآیند پیچیده را تنها با استفاده از یک شیمی بسیار ساده در آب با pH خنثی انجام دهیم و اسیدهای آمینه را به RNA متصل کنیم.» طبق گفته او، این شیمی خودبه‌خودی و انتخابی است و احتمال زیادی وجود دارد که در زمین اولیه نیز رخ داده باشد. به‌علاوه، نتایج نشان می‌دهند که RNA احتمالاً برای اولین بار، کنترل ساخت پروتئین را به دست گرفته است.

اسیدهای آمینه قدیمی‌تر از حیات در زمین

اسیدهای آمینه مدت‌ها پیش از پیدایش حیات در سیاره ما وجود داشته‌اند و همراه با پنج عنصر اصلی تشکیل‌دهنده DNA و RNA یعنی نوکلئوتیدها، در نمونه‌های شهاب‌سنگی که مستقیم از فضا جمع‌آوری شده‌اند نیز مشاهده شده‌اند.

نکته جالب دربارهٔ اسیدهای آمینه این است که آن‌ها به راحتی به یکدیگر متصل نمی‌شوند و چیزی باید واکنشی که شیمی لازم برای پیدایش حیات را فعال کند، را آغاز کند. برای کشف این عامل، پژوهشگران روی مولکول واکنش‌پذیری به نام پانتتئین تمرکز کردند؛ ماده‌ای که پیش‌تر نقش حیاتی آن در سوخت‌وساز شناخته شده بود و در مطالعه‌ای نشان داده شده بود که این ترکیب احتمالاً در دریاچه‌های زمین اولیه به‌وفور وجود داشته است.

وقتی پژوهشگران مخلوطی از پانتتئین و اسیدهای آمینه را در آب تهیه کردند، مشاهده کردند که اسیدهای آمینه با این ترکیب واکنش داده و ماده شیمیایی جدیدی به نام آمینواسیل-تیول را می‌سازند. در ادامه مشخص شد که این تیول با RNA آزاد شناور در آب در pH خنثی، ترکیب شده و واکنشی را آغاز می‌کند که در آن اسیدهای آمینه به RNA منتقل و به یکدیگر متصل می‌شوند.

پاونر در این رابطه توضیح داد: «در سناریویی که اسیدهای آمینه، مولکول‌های RNA و تیول‌ها (مولکول‌های گوگردی) را داشته باشید، تقریباً اجتناب‌ناپذیر است که چنین فرآیندی رخ دهد.»

اما نکته مهم اینجاست که به نظر می‌رسد پانتتئین لازم برای این فرآیند در اقیانوس‌های نخستین زمین (که بسیاری از دانشمندان آن را خاستگاه حیات می‌دانند) با غلظت کافی وجود نداشته و تنها در پیکره‌های کوچک‌تر آب شیرین که رقیق‌سازی کمتری رخ می‌دهد، فراهم بوده است. نیک لین، شیمی‌دان منشأ حیات در UCL که در این پژوهش نقشی نداشت، دراین‌باره یادآوری کرد که زنجیره‌های اسیدآمینه حاصل از این واکنش، تصادفی و بی‌نظم هستند؛ دقیقاً برخلاف آرایش دقیق و منظم پروتئین‌هایی که ریبوزوم‌ها تولید می‌کنند. از همین رو او معتقد است که هنوز آن مشکل اصلی حل نشده است.

بااین‌حال، اگر به این مواد میلیاردها سال زمان داده شود تا در محیط زمین اولیه در کنار هم واکنش دهند، هر اتفاقی ممکن است رخ دهد.

منبع: futurism

۲۲۷۲۲۷