حیات روی زمین چگونه آغاز شد؟

این مساله که حیات چگونه نخستین بار روی زمین آغاز شده، رازی است که همچنان دانشمندان را به خود مشغول کرده است.

با وجود همه دانشی که آنها از فسیل ها و تاریخ زمین شناسی آموخته اند هنوز دانسته نیست که حیات ارگانیک چگونه  میلیاردها سال قبل، از عوامل غیر زیستی پدید آمده است(فرآیندی که با نام پیدایش غیر زیستی شناخته می شود) .

یکی دیگر از جنبه های پیچیده این راز، به پپتیدها و آنزیم ها مربوط است که موقعیت «مرغ و تخم مرغ» را بوجود آورده است.گروهی از دانشمندان یونیورسیتی کالج لندن اخیرا مطالعه ای را انجام دادند که به طور موثر ثابت کرد پپتیدها ممکن است در شرایطی شبیه به آغاز تشکیل کره زمین شکل گرفته باشند.

این مطالعه به تازگی در مجله نیچر به چاپ رسیده است.

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر «متیو پاونر» استاد شیمی ارگانیک یونیورسیتی کالج لندن و همکاری «پیر کاناولی» و دکتر «سید الاسلام» که هر دو از محققان بخش شیمی ارگانیک و بیولوژیک یونیورسیتی کالج هستند، این مطالعه را انجام دادند.

 پاونر در مصاحبه ای هدف از این تحقیق را اینگونه شرح داده است:

پپتیدها که زنجیره هایی  ازآمینو اسیدها هستند عامل کاملا ضروری برای ایجاد هر گونه حیات روی زمین هستند. آنها ساختار پروتئین ها را تشکیل می دهند که به عنوان یک کاتالیزور برای فرآیندهای زیستی عمل می کند اما خود آنها به آنزیم هایی نیاز دارند تا شکل گیری آنها از آمینو اسیدها را کنترل کند.

بنابر این ما با مساله قدیمی مرغ یا تخم مرغ مواجه بودیم و اینکه نخستین آنزیم ها چگونه شکل گرفتند. آنگونه که این تحقیق نشان داده است در گذشته مطالعات گسترده ای برای کشف چگونگی شکل گیری  پپتیدها و اینکه آنها چگونه امکان بوجود آمدن حیات را فراهم کردند، انجام شده است. اما همه این مطالعات، به جای تمرکز بر واکنش پذیری پیش سازهای شیمیایی آنها روی آمینو اسیدها تمرکز کرده بودند.

در حالی که آمینونیتریل ها نیازمند شرایط سختی برای تشکیل آمینواسیدها هستند (که معمولا بسیار اسیدی یا قلیایی اند)، آمینو اسیدها برای تشکیل پپتیدها نیاز به دریافت انرژی دارند.

 اما محققان با اثبات اینکه پپتیدها می توانند مستقیما از آمینونیتریل های پر انرژی تشکیل شوند راهی را پیدا کردند تا این هر دو مرحله را دور بزنند.

 آنها از عامل واکنش پذیری درونی آمینونیتریل ها با دیگر ملکول هایی که بخشی از محیط زیست اولیه زمین بودند سود بردند. این فرآیند، شامل ترکیب سولفید هیدروژن با آمینونیتریل ها و ماده پایه فریسیانید در آب بود که پپتید تولید کرد.

آنچه که ثابت شد این بود که آمینونیتریل ها ، بسیار ساده تر از آمینو اسیدها قادر به تشکیل خود به خودی زنجیره پپتیدی در آب هستند.به علاوه این تحقیق نشان داد که این امر ممکن است در شرایطی با ترکیب مواد شیمیایی که در طی فوران های آتشفشانی به صورت گاز در می آیند و احتمالا در میلیاردها سال پیش موجود بوده اند، اتفاق بیفتد.

کاناوالی می گوید: سنتز کنترل شده در پاسخ به محرک محیطی یا درونی ، عاملی ضروری در چرخه متابولیک است بنابراین ما فکر می کنیم سنتز پپتیدها ممکن است بخشی از چرخه طبیعی باشد که در همان مراحل اولیه حیات اتفاق افتاده است.

دکتر سید الاسلام می گوید: این نخستین بار است که با ایجاد شرایطی مشابه آنچه احتمالا در آغاز شکل گیری زمین وجود داشته نشان داده شده است که پپتیدها می توانند بدون آمینو اسیدها در آب تشکیل شوند.

این یافته ها می تواند سرنخ مهمی برای مطالعه شکل گیری غیر زیستی حیات و نیز مطالعه حیات روی سیاره های خارج از منظومه شمسی به ما بدهد. 

در مقایسه با فرآیندهای مرسوم شیمیایی که به صورت تجاری انجام می شوند، این روش جدید کارایی بیشتری دارد و بسیار به صرفه تر است.

این گروه تحقیقاتی با نگاه به آینده امیدوارند بتوانند تحقیقات خود را با یافتن راه های دیگری که آمینونیتریل ها می توانند منجر به تولید پپتید شوند، پیش ببرند.

آنها همچنین به امید درک بهتر چگونگی شکل گیری حیات در 4 میلیارد سال قبل، در حال کشف ویژگی های کارکردی پپتیدهایی هستند که در آزمایش به دست آمده است.

پس از تلاش و شکست چندین نسل از محققان برای بازسازی آجرهای اولیه حیات، آیا این تحقیق می تواند نشانگر این باشد که دانشمندان به منشا حیات روی زمین دست یافته اند؟

مترجم: محسن حدادی

No tags for this post.