رابط المفقود ليس أحفورة لم يتم اكتشافها بعد ، بعد كل شيء. إنها كرة صغيرة ذاتية التكاثر تسمى قطيرة متقاربة ، طورها باحثان في اليابان لتمثيل تطور الكيمياء إلى علم الأحياء. وقد نشروا نتائجهم في Nature Communications. وفق المؤلف الأول مونيوكي ماتسو ، الأستاذ المساعد للكيمياء في كلية الدراسات العليا للعلوم المتكاملة للحياة بجامعة هيروشيما.
[11 نوفمبر 2022: نوريفومي ميوكاوا ، جامعة هيروشيما]
د. سالم موسى القحطاني
وجد فريق من العلماء اليابانيين الرابط المفقود بين الكيمياء والبيولوجيا في أصول الحياة. (كريديت: جيتي إيماجيس)
الرابط المفقود ليس أحفورة لم يتم اكتشافها بعد ، بعد كل شيء. إنها كرة صغيرة ذاتية التكاثر تسمى قطيرة متقاربة ، طورها باحثان في اليابان لتمثيل تطور الكيمياء إلى علم الأحياء. وقد نشروا نتائجهم في Nature Communications. وفق المؤلف الأول مونيوكي ماتسو ، الأستاذ المساعد للكيمياء في كلية الدراسات العليا للعلوم المتكاملة للحياة بجامعة هيروشيما.
ومنذ ذلك الحين ، تم إجراء العديد من الدراسات للتحقق من فرضية عالم الحمض النووي الريبي - حيث كانت المواد الجينية ذاتية التكاثر فقط موجودة قبل تطور الحمض النووي والبروتينات - بشكل تجريبي.
ومع ذلك، فإن أصل التجمعات الجزيئية التي تتكاثر من الجزيئات الصغيرة ظل لغزا لما يقرب من مائة عام منذ ظهور سيناريو التطور الكيميائي. لقد كانت الحلقة المفقودة بين الكيمياء وعلم الأحياء في أصل الحياة ".
دخل ماتسو في شراكة مع كينسوكي كورهارا الباحث في KYOCERA Corporation ، لمحاولة الإجابة على السؤال الذي مضى عليه قرن من الزمان الذي مواده: كيف تحولت المواد الكيميائية ذات الشكل الحر للأرض المبكرة إلى حياة؟ مثل العديد من الباحثين ، اعتقدوا في البداية أن الأمر يتعلق بالبيئة: المكونات تتشكل تحت ضغط عالٍ ودرجة حرارة معينة، ثم تبرد في ظروف أكثر ملاءمة للحياة. كانت القضية تكاثرية. قال ماتسو: "الانتشار يتطلب إنتاج البوليمر العفوي والتجميع الذاتي في ظل نفس الظروف".
لقد صمموا وصنعوا مونومر بريبيوتيك جديد من مشتقات الأحماض الأمينية كمقدمة للتجميع الذاتي للخلايا البدائية. عند إضافتها إلى الماء في درجة حرارة الغرفة عند الضغط الجوي ، تتكثف مشتقات الأحماض الأمينية ، وتتحول إلى ببتيدات ، والتي تشكل بعد ذلك قطرات بشكل تلقائي.
...........
وجد فريق من العلماء اليابانيين الرابط المفقود بين الكيمياء والبيولوجيا في أصول الحياة. (الائتمان: جامعة هيروشيما)
نمت القطرات في الحجم والعدد عند تغذيتها بمزيد من الأحماض الأمينية. وجد الباحثون أيضًا أن القطرات يمكن أن تركز الأحماض النووية - المادة الوراثية - وكانوا أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة ضد المنبهات الخارجية إذا أظهروا هذه الوظيفة.
قال ماتسو: "كان من الممكن أن تكون الخلية الأولية القائمة على القطيرات بمثابة رابط بين" الكيمياء "و" البيولوجيا "خلال نشأة الحياة". "قد تفيد هذه الدراسة في تفسير ظهور الكائنات الحية الأولى على الأرض البدائية."
في المرحلة الأولى ، يتم تقليل الحمض الأميني thioester لإنتاج الببتيد. تتشكل القطرات من المنتج عن طريق فصل الطور السائل عن السائل (LLPS). تسمح الإضافة المستمرة لثيوسترات الأحماض الأمينية كمصدر للتغذية والتحفيز الجسدي للقطرات بالانقسام أثناء التكاثر الذاتي التحفيزي من خلال دمج العناصر الغذائية. تعكس متانة القطرة المتكاثرة قدرتها على تركيز الجزيئات الكبيرة مثل الأحماض النووية. (الائتمان: اتصالات الطبيعة)
يخطط الباحثون لمواصلة التحقيق في عملية التطور من مشتقات الأحماض الأمينية إلى الخلايا الحية البدائية ، بالإضافة إلى تحسين منصتهم للتحقق من أصول الحياة والتطور المستمر ودراستها.
الاستنتاجات:
نظرًا لأن عملية التطور من ثيوستر الأحماض الأمينية إلى الكائنات الحية البدائية يمكن أن تتحقق من خلال تركيز الحمض النووي الريبي ، والدهون ، والببتيدات داخل قطيرة متكاثرة والتعبير اللاحق عن وظيفة شبيهة بوظيفة بيولوجية ، يبدو من المناسب تسمية هذا السيناريو بـ " فرضية عالم القطيرات ".
يمكن نقل وظائف شبيهة بالحياة إلى قطيرة عن طريق إدخال أحماض أمينية بديلة أو ببتيدات بين السيستين وجزء thioester في المونومر الحالي أو باستخدام ألكيل ثيولز أخرى كمجموعات مغادرة. ومن المثير للاهتمام ، أنه تم اكتشاف تخليق الببتيد غير الريبوسومي باستخدام آلية مماثلة في بعض البكتيريا والخلايا حقيقية النواة.
في هذه التركيبات الببتيدية في الجسم الحي ، تعمل ثيويستر الأحماض الأمينية كمونومرات لتكوين الببتيدات. يمكن للقطرات التي تتكون من الببتيدات والأحماض النووية والتي تتشكل داخل الخلية أن تكون بمثابة مواقع للتفاعلات المتعلقة بالتعبير الجيني في الخلايا الحديثة.
تتوافق هذه النتائج مع السيناريو القائل بأن الخلية الأولية كانت مبنية على أقراص مضغوطة مكونة من تفاعلات thioester. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن فرضية عالم القطيرات مشتقة من تجارب نموذجية ، فإن النتيجة الطبيعية للفرضية هي أن الخلية الأولية ربما تكون قد نشأت عن طريق بلمرة CiA لمونومرات بدائية أكثر من ثيوستر الأحماض الأمينية. لذلك فإن النظام المقترح في هذه الدراسة هو منصة قوية للغاية ليس فقط للتحقق من سيناريو عالم القطيرات القديم لأصول الحياة ولكن أيضًا لتطوير مواد ذاتية الاستدامة تحاكي أشكالًا فائقة من الحياة.
قال ماتسو: "من خلال بناء قطيرات الببتيد التي تتكاثر مع التغذية على مشتقات الأحماض الأمينية الجديدة ، أوضحنا تجريبيًا اللغز الطويل الأمد لكيفية تمكن أسلاف البريبايوتك من التكاثر والبقاء على قيد الحياة من خلال التركيز الانتقائي للمواد الكيميائية البريبايوتك". "بدلاً من عالم الحمض النووي الريبي ، وجدنا أن" عالم القطيرات "قد يكون وصفًا أكثر دقة ، حيث تشير نتائجنا إلى أن القطيرات أصبحت تكتلات جزيئية قابلة للتطور - أصبح أحدها سلفنا المشترك."
والله اعلم
Post | Brighter Side News (thebrighterside.news)
