حل معمای «منشاء حیات در زمین»

پژوهش تیمی از محققان دانشگاه واشنگتن نشان می دهد دلیل پیدایش نخستین سلول‌ها در زمین این بود که پروتئین‌ها به تثبیت غشاء پرداختند.

چهار میلیارد سال پیش

به گزارش بیگ بنگ، پیدایش حیات در زمین تقریباً به چهار میلیارد سال پیش باز می‌گردد؛ یعنی زمانیکه نخستین سلول‌ها درون سوپ از ترکیبات پیچیده شیمیایی و غنی از کربن تشکیل شدند. این سلول‌ها با نوعی چالش شیمیایی روبرو شدند. آنها به یون‌های ویژه‌ای از این سوپ احتیاج داشتند تا کارهای بنیادی خود را انجام دهند. اما احتمال می‌رود آن یون‌های باردار باعث ایجاد اختلال در غشاهای ساده‌ای شده باشند که به دور سلول‌ها پیچیده بودند.

رمزگذاری اطلاعات ژنتیکی خود در RNA

تیمی از محققان در دانشگاه واشنگتن با استفاده از غشایی که شاید در زمین وجود داشت، این معما را حل کردند. محققان با استفاده از محفظه‌هایِ مملو از سیالات و در اندازه‌ی سلول که غشاهایی از جنس مولکول‌های اسید چرب آنها را احاطه کرده‌بود، دریافتند که آمینواسیدها (اجزای تشکیل دهنده پروتئین‌ها) میتوانند غشاها را در برابر یون‌های منیزیم تثبیت کنند. نتایج این محققان زمینه را برای نخستین سلول‌ها فراهم آورد تا اطلاعات ژنتیکی خود را در RNA رمزگذاری نمایند؛ RNA یک مولکول مرتبط به DNA است که برای محافظتش و همچنین حفظ ثبات و پایداری غشاء به منیزیم نیاز دارد.

آمینواسیدها تثبیت‌گر غشا

یافته‌ها نشان می‌دهد که آمینواسیدها چگونه در ثبات غشاء در محیط‌های نامساعد ایفای نقش کرده‌اند. بر اساس این یافته‌ها، می‌بینیم که چگونه تک تک اجزای سازنده ساختارهای سلولی (غشا، پروتئین‌ها وRNA ) در محیط‌های آبی کره زمین با یکدیگر کنار آمده‌اند. نویسنده مقاله، «روی بلک» استاد شیمی و زیست شناسی خاطرنشان کرد: «سلول‌ها از انواع مختلفی از ساختارها تشکیل شده‌اند که انواع مختلفی از اجزای تشکیل دهنده را شامل می‌شوند. هیچگاه مشخص نشده که چرا سلول‌ها به‌صورت موثر گردهم می‌آیند تا کاری را به انجام رسانند.»

گردهم‌آیی مولکول‌های اسید چرب

محققان سعی کردند با بررسی‌های دقیق خود به جزئیات حیاتی و گمشده دست یابند. در همین راستا، بلک و سارا کلر (استاد شیمی و متخصص در زمینه غشاء) به همکاری پرداختتند. بلک از این مسئله به شگفت آمده که مولکول‌های اسید چرب می‌توانند خودشان گردهم آمده و غشاهایی را پدید آورند. بر اساس فرضیه او، این غشاها می‌توانند سطوح خوبی برای ایجاد اجزای سازنده RNA و پروتئین‌ها باشند.

سارا کلر، محقق و نویسنده مقاله: «می‎توان چنین تصور کرد که انواع مختلفی از مولکول‌ها مثل توپ تنیس در داخل سوپ به این طرف و آن طرف حرکت می‌کنند. یافته‌های ما نشان داد که اجزای RNA  ترجیحاً به غشای اسید چرب متصل می‌شوند و غشای ظریف و شکننده را در برابر اثرات مضر نمک محافظت می‌کنند. نمک به‌عنوان ترکیبی رایج از گذشته تاکنون وجود داشته است.»

آمینواسیدها، مولد وزیکول‌های چندلایه

محققان این فرضیه را به پیش کشیدند که آمینواسیدها توانایی استحکام‌بخشی به غشاء را داشتند. آنان از روش‌های آزمایشی متنوعی برای بررسی اینکه 10 آمینواسید مختلف چگونه با غشاء برهمکنش کردند، استفاده نمودند. آزمایش‌های محققان نشان داد که برخی از آمینواسیدها به غشاء وصل شده و آنها را تثبیت می‌کنند. البته ناگفته نماند که بعضی از آمینواسیدها زمینه‌سازِ تغییرات ساختاری بزرگی در غشاء شدند. مثلاً با تشکیل گوی‌های هم مرکز از غشاء که به لایه‌های پیاز شباهت دارد. محقق و نویسنده «کیتلین کورنل» دانشجوی دکتری در گروه شیمی دانشگاه واشنگتن: «آمینواسیدها صرفاً از وزیکول‌ها محافظت نمی‌کنند، بلکه در ایجاد وزیکول‌های چندلایه هم به ایفای نقش می‌پردازند.»

غلظت آمینواسید

محققان همچنین دریافتند که آمینواسیدها با تغییراتی در غلظت به تثبیت غشاء کمک می‌کنند. برخی دانشمندان اینطور متصور می‌شوند که نخستین سلول‌ها در حوضچه‌های سطحی پدید آمده‌اند که غلظت آمینواسید در آن‌ها در چرخه‌هایی کم و زیاد شده‌است. بر طبق یافته‌های جدید، شاید غشاها مکان مناسبی برای این قبیل از مولکول‌ها بوده‌است. حالا محققان در مورد این مسئله به کاوش می‌پردازند که این اجزای پروتئینی چگونه به یکدیگر وصل شدند تا کارهای حیاتی را به انجام برسانند.

منبع scitechdaily.com

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.