کشف عامل احتمالی شکل گیری حیات - وبلاگ سکوت

به گزارش وبلاگ سکوت، این سؤال که چگونه حیات برای اولین بار در سیاره ما به وجود آمد، سؤالی است که هنوز به طور کامل به آن پاسخ نداده ایم، اما علم به طور مداوم در حال نزدیک تر شدن به پاسخ این سوال بزرگ است و اکنون یک مطالعه تازه، ساختار های پروتئین هایی را شناسایی نموده که ممکن است عامل اصلی حیات در سیاره ما باشد.

به گزارش وبلاگ سکوت، برای پاسخ به این معمای بزرگ، تیم تحقیق تصمیم گرفت از این فرض شروع کند که زندگی آنگونه که ما می شناسیم به جمع آوری و استفاده از انرژی بستگی دارد. در دوره اولیه زمین باستان، این انرژی به احتمال زیاد از آسمان، به شکل تابش خورشید، یا از اعماق خود زمین، به عنوان گرما که از دریچه های گرمابی در کف دریا های باستانی نفوذ می نماید، می آمد. در سطح مولکولی، این استفاده از انرژی به معنای انتقال الکترون است، فرآیند شیمیایی اساسی که شامل حرکت الکترون از یک اتم یا مولکول به اتم دیگر است. انتقال الکترون، در هسته اصلی واکنش های اکسیداسیون (که به عنوان واکنش های ردوکس نیز شناخته می گردد) رخ می دهد که برای بعضی از عملکرد های اساسی حیات، بسیار ضروری هستند.

از آنجایی که فلزات برترین عناصر برای انجام انتقال الکترون هستند و مولکول های پیچیده ای به نام پروتئین ها هستند که بیشتر فرآیند های بیولوژیکی را راهنمایی می نمایند، محققان تصمیم گرفتند این دو را ترکیب نمایند و در پی پروتئین هایی بگردند که فلزات را به هم متصل می نمایند. یک رویکرد روشمند و محاسباتی برای مقایسه پروتئین های فلزیاب، مورد استفاده نهاده شد و ویژگی های مشترک خاصی را که در همه آن ها مطابقت داشت - صرف نظر از عملکرد پروتئین، فلزی که به آن متصل می گردد یا ارگانیسمی که درگیر است- آشکار کرد.

یانا برومبرگ، میکروبیولوژیست دانشگاه راتگرز-نیوبرانزویک در نیوجرسی می گوید: ما دیدیم که هسته های متصل به فلز پروتئین های موجود واقعاً مشابه هستند، اگرچه ممکن است خود پروتئین ها مشابه نباشند. ما بعلاوه دیدیم که این هسته های متصل شونده به فلز اغلب از زیرساخت های مکرر تشکیل شده اند که بسیار شبیه به بلوک های لگو می باشند. عجیب است که این بلوک ها در نواحی دیگر پروتئین ها، نه فقط هسته های متصل نماینده فلز، و در بسیاری از پروتئین های دیگر نیز یافت شدند. این چیزی بود که در مطالعه های پیشین مورد توجه قرار نگرفته بود.

محققان پیشنهاد می نمایند که این ویژگی های مشترک احتمالاً در اولین پروتئین ها وجود داشته و کار می نموده، اما در طول زمان تغییر می نمایند و به پروتئین هایی تبدیل می شوند که امروزه می بینیم، با این حال ساختار های مشترک خاص آنها، کماکان باقی می ماند. تصور این است که فلزات محلول در اقیانوس آرکئن که هزاران میلیون سال پیش زمین را پوشانده بود، در تامین انرژی درهم آمیزی الکترون مورد احتیاج برای انتقال انرژی و به نوبه خود حیات بیولوژیکی، نقش داشته اند.

برومبرگ می گوید: مشاهدات ما نشان می دهد که بازآرایی های این ساختار های کوچک ممکن است یک یا تعداد کمی از اجداد مشترک را ارائه دهند که باعث ایجاد طیف وسیعی از پروتئین ها و عملکرد های آن ها در طول زمان شده و زندگی را آنگونه که ما امروز می شناسیم، شکل داده است. به طور خاص، این تیم توانست تکامل در چین های پروتئینی را شناسایی کند که ممکن است پروتئین هایی را که امروزه می شناسیم، تقریباً شبیه یک پروژه درخت خانوادگی مولکولی فراوری نموده باشد.

این مطالعه بعلاوه نتیجه می گیرد که پپتید های بیولوژیکی عملکردی، نسخه های کوچک تر پروتئین ها، ممکن است از اولین پروتئین هایی که به 3.8 میلیارد سال قبل بازمی گردند، نشأت گرفته باشند. همه این ها به درک ما از نحوه شروع زندگی می افزاید. بعلاوه، هر تحلیلی از شروع حیات بر روی زمین می تواند برای جستجوی حیات در سیارات دیگر نیز مهم باشد، جایی که حیات ممکن است در جهت های بیولوژیکی مشابه، شروع به تکامل کند (یا ممکن است قبلاً تکامل یافته باشد).

برومبرگ می گوید: ما اطلاعات بسیار کمی در خصوص چگونگی پیدایش حیات در این سیاره داریم و کار ما شرحی را ارائه می نماید که قبلاً در دسترس نبود. این شرح بعلاوه می تواند به طور بالقوه به جستجوی ما برای حیات در سایر سیارات و اجرام سیاره ای یاری کند. یافته های ما از ساختار های پروتئینی خاص احتمالاً برای کوشش های زیست شناسی مصنوعی نیز مفید خواهد بود، زیرا این دانشمندان نیز قصد دارند پروتئین های فعال خاص را برای مصارف دارویی و پزشکی بسازند. این تحقیق در نشریه معتبر Science Advances منتشر شده است.

منبع: sciencealert

ترجمه: مصطفی جرفی-وبلاگ سکوت