پاسخ معمای «مرغ یا تخم‌مرغ» پیدا شد

به گزارش ایسنا، دانشمندان به تازگی در پاسخ به این سوال که چطور اجزای سازنده حیات دور هم جمع شدند تا اولین موجودات را به وجود آورند، یک سرنخ جدید پیدا کردند. این سوال یکی از قدیمی‌ترین و عمیق‌ترین سوالات زیست‌شناسی است و دانشمندان با پیدا کردن جواب آن، کلید گمشده گاوصندوق جهان را کشف کردند.

به نقل از فیوچریسم، تیمی از زیست‌شناسان در این مطالعه نشان دادند که چگونه مولکول‌های آران‌ای و آمینواسیدها می‌توانستند صرفاً با تعاملات تصادفی با هم ترکیب شوند تا پروتئین‌ها را تشکیل دهند. این پروتئین‌ها همان مولکول‌های خستگی‌ناپذیری هستند که برای انجام تقریباً تمام وظایف یک سلول ضروری‌ هستند. در اصل، پروتئین‌ها کارگران زحمتکش سلول‌ها هستند.

پروتئین‌ها خودشان را تکثیر نمی‌کنند، بلکه درون یک ماشین مولکولی پیچیده سلول موسوم به «ریبوزوم»(ribosome) با دستورالعمل‌های حمل شده توسط آران‌ای ساخته می‌شوند. اینجاست که دانشمندان به معمای «مرغ یا تخم‌مرغ» می‌رسند. سلول‌ها بدون پروتئین وجود نخواهند داشت، اما پروتئین‌ها درون سلول‌ها ساخته می‌شوند. دانشمندان اکنون نگاهی اجمالی پیدا کرده‌اند که چگونه پروتئین‌ها می‌توانستند قبل از وجود این کارخانه‌های زیستی شکل بگیرند و یک قطعه مهم از این پازل را سر جایش قرار دهند. 

«متیو پاونر»(Matthew Powner) شیمی‌دانی از «کالج دانشگاهی لندن»(UCL) و یکی از نویسندگان این مطالعه در بیانیه‌ای گفت: ما اولین بخش از این فرآیند پیچیده را با استفاده از شیمی بسیار ساده در آب با PH خنثی، برای اتصال آمینواسیدها به آران‌ای به دست آوردیم. این واکنش شیمیایی، خودکار و انتخابی است و می‌توانسته در زمین اولیه رخ داده باشد. نتایج ما نشان می‌دهند چگونه آران‌ای برای اولین بار توانسته ترکیب پروتئین را کنترل کند.

آمینواسیدها بسیار قبل‌تر از پیدایش حیات بر روی سیاره ما وجود داشته‌اند. دانشمندان توانسته‌اند این ماده را در نمونه‌هایی از سیارک‌ها که مستقیماً از خارج جو زمین آورده شده‌اند، پیدا کنند. با این وجود، نکته جالب درباره آمینواسیدها این است که آنها به راحتی به هم متصل نمی‌شوند؛ بلکه ماده‌ای باید به آن ضربه آغازین را بزند. پژوهشگران برای کشف اینکه آن ماده چه می‌تواند باشد، بر روی یک مولکول واکنش‌پذیر با نام «پانتتین»(pantetheine) تمرکز کردند که از قبل به دلیل نقش حیاتی آن در متابولیسم شناخته شده بود.

آنها در یک مطالعه پیشین دریافتند که این ترکیبات احتمالاً در دریاچه‌های زمین اولیه فراوان بوده‌ است. این تیم هنگامی که مخلوط آبی از «پانتتین» و آمینواسیدها را با هم ترکیب کرد، دریافت که آمینواسیدها با این ترکیب واکنش داده و یک ماده شیمیایی دیگر موسوم به «آمینواسیل-تیول»( aminoacyl-thiol) را ایجاد می‌کنند. آنها همچنین نشان دادند که این ماده با آران‌ای آزاد شناور در آب با با PH خنثی ترکیب می‌شود تا واکنشی را آغاز کند که آمینواسیدها را به آران‌ای منتقل کرده و آنها را به هم متصل می‌کند.

«پاونر» گفت: من فکر می‌کنم زمانی که آمینواسیدها همراه مولکول‌های آران‌ای و «تیول‌ها» یا مولکول‌های گوگرد کنار یکدیگر قرار بگیرند، رخ دادن این فرآیند تقریباً اجتناب‌ناپذیر است.

با این حال، یک نکته دیگر هم وجود دارد. وجود «پانتتین» برای این فرآیند حیاتی است. این ماده در اقیانوس‌های اولیه زمین، جایی که بسیاری از دانشمندان معتقدند حیات ممکن است از آن منشاء گرفته باشد، به اندازه کافی یافت نشده است و تنها در آب‌های شیرین کوچکتر که بسیار رقیق است، وجود داشته است.

«نیک لین»(Nick Lane) شیمی‌دان «کالج دانشگاهی لندن» که در این مطالعه مشارکت نداشت، می‌گوید: زنجیره‌های آمینواسیدی تولیده شده بر خلاف آرایش‌های منظم که توسط «ریبوزوم‌ها» تولید می‌شوند، تصادفی و بی‌نظم هستند. آنها هنوز این مشکل را حل نکرده‌اند.

وی افزود: ما می‌توانیم به این مواد شیمیایی میلیاردها سال زمان بدهیم تا دور هم بچرخند و طی این فرآیند هر اتفاقی امکان‌پذیر است. 

این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.