دراسة تكتشف ما يمكن أن يكون مسؤولا عن أصول الحياة على كوكبنا!

العلوم والتكنولوجيا

دراسة تكتشف ما يمكن أن يكون مسؤولا عن أصول الحياة على كوكبنا!
انسخ الرابطhttps://ar.rt.com/s7dl

لم يتمكّن الباحثون بعد من الإجابة عن سؤال هام حول كيفية نشوء الحياة لأول مرة على كوكبنا بشكل كامل، لكن العلم يقترب مع الأيام من كشف السر.

وتحدد دراسة جديدة هياكل البروتينات التي ربما تكون أدت إلى حدوث ذلك.

وبادئ ذي بدء، قرر الفريق الذي يقف وراء الدراسة البدء من فرضية أن الحياة كما نعرفها تعتمد على جمع الطاقة واستخدامها. وفي الحساء البدائي للأرض القديمة، كانت هذه الطاقة على الأرجح تأتي من السماء، على شكل إشعاع من الشمس، أو من أعماق الأرض نفسها، حيث تتسرب الحرارة عبر الفتحات الحرارية المائية في قاع البحار القديمة.

وعلى المستوى الجزيئي، يعني استخدام الطاقة هذا نقل الإلكترونات، وهي العملية الكيميائية الأساسية التي تنطوي على انتقال الإلكترون من ذرة أو جزيء إلى آخر. ويعتبر نقل الإلكترون في صميم تفاعلات تقليل الأكسدة (المعروفة أيضا باسم تفاعلات الأكسدة والاختزال) التي تعتبر حيوية لبعض الوظائف الأساسية للحياة.

ونظرا لأن المعادن هي أفضل العناصر لإجراء نقل الإلكترون، والجزيئات المعقدة التي تسمى البروتينات هي التي تحرك معظم العمليات البيولوجية، فقد قرر الباحثون الجمع بين الاثنين والبحث عن البروتينات التي تربط المعادن.

واستُخدم نهج منهجي وحسابي لمقارنة بروتينات العثور على المعادن، وكشف بعض السمات المشتركة التي تتطابق في جميع هذه البروتينات - بغض النظر عن وظيفة البروتين، أو المعدن الذي يرتبط به، أو الكائن الحي المعني.

وتقول عالمة الأحياء الدقيقة يانا برومبيرغ، من جامعة روتجرز في نيو برونزويك في نيوجيرسي: "رأينا أن نوى الارتباط بالمعادن للبروتينات الموجودة متشابهة بالفعل على الرغم من أن البروتينات نفسها قد لا تكون كذلك. ورأينا أيضا أن نوى الربط المعدني هذه غالبا ما تتكون من بنى أساسية متكررة، نوعا ما مثل كتل Lego. ومن الغريب أن هذه الكتل وجدت أيضا في مناطق أخرى من البروتينات، وليس فقط نوى ربط المعادن، وفي العديد من البروتينات الأخرى التي لم يتم أخذها في الاعتبار في دراستنا".

ويقترح الباحثون أن هذه الميزات المشتركة ربما كانت موجودة وتعمل في البروتينات الأولى، وتتغير بمرور الوقت لتصبح البروتينات التي نراها اليوم - ولكن مع الحفاظ على بعض الهياكل المشتركة. والفكرة هي أن المعادن القابلة للذوبان في المحيط القديم التي غطت الأرض منذ آلاف الملايين من السنين كان من الممكن استخدامها لتشغيل خلط الإلكترون اللازم لنقل الطاقة، وبالتالي الحياة البيولوجية.

وتقول برومبيرغ: "تشير ملاحظتنا إلى أن إعادة ترتيب وحدات البناء الصغيرة هذه ربما كان لها عدد واحد أو عدد صغير من الأسلاف المشتركة، وأدت إلى ظهور النطاق الكامل للبروتينات ووظائفها المتوفرة حاليا. هذا هو، في الحياة كما نعرفها".

وعلى وجه الخصوص، كان الفريق قادرا على تحديد التطورات في طيات البروتين - الأشكال التي اعتمدتها البروتينات عندما تصبح نشطة بيولوجيا - والتي ربما تكون أنتجت البروتينات التي نعرفها اليوم، تقريبا مثل مشروع شجرة العائلة الجزيئية.

وخلصت الدراسة أيضا إلى أن الببتيدات الوظيفية بيولوجيا، وهي النسخ الأصغر من البروتينات، ربما تكون سبقت أقدم البروتينات التي تعود إلى ما قبل 3.8 مليار سنة. وكل هذا يضيف إلى فهمنا كيفية بدء الحياة لأول مرة.

وكما هو الحال دائما، يمكن أن يكون أي تحليل لبدايات الحياة على الأرض مهما في البحث عن الحياة على الكواكب الأخرى أيضا، حيث قد تبدأ الحياة في التطور (أو ربما تكون تطورت بالفعل) على طول مسارات بيولوجية مماثلة.

وتقول برومبيرغ: "لدينا القليل جدا من المعلومات حول كيفية نشأة الحياة على هذا الكوكب، وعملنا يساهم في تفسير لم يكن متاحا من قبل. ويمكن أن يسهم هذا التفسير أيضا في بحثنا عن الحياة على الكواكب والأجسام الكوكبية الأخرى. إن اكتشافنا لبنات البناء الهيكلية المحددة له صلة أيضا بجهود البيولوجيا التركيبية، حيث يهدف العلماء إلى بناء بروتينات نشطة على وجه التحديد من جديد".

ونُشر البحث في مجلة Science Advances.

المصدر: ساينس ألرت

موافق

هذا الموقع يستخدم ملفات تعريف الارتباط .بامكانك قراءة شروط الاستخدام لتفعيل هذه الخاصية اضغط هنا