تويت
قبل بلايين السنين ، على كوكب هائج بلا حياة يدعى الأرض، اختلطت مجموعة جزيئات لتشكل أولى أشكال الحياة . بعدها بعصور ، يقوم شكل أكبر وأذكى – من البشر – بتجارب في المختبر ، محاولًا فهم بداياته . بينما يعتقد البعض بأنّ الحياة انبثقت من سلاسل بسيطة من الجزيئات ، يقول آخرون أنّ التفاعلات الكيميائية المبكرة أنشأت (الحمض النووي الريبوزي -RNA) القادر على “النسخ الذاتي” ويعمل كمفكك أو رسول للمعلومات الجينية .
يقدم بحث جديد أدلة تدعم فكرة “الـRNA”، التي تعرف بـ “فرضية عالم الـRNA”. ولكن قد يختلف عنصر واحد على الأقل في “الـRNA” المبكر عما وجد في الشكل الحديث له، كما ذكرت مجموعة من العلماء في تقريرها لمجلة “وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم”. إضافةً لمكوناته الأساسية كالسّكر والفوسفات، يتكون “الـRNA” من أربع وحدات بناء: قواعد نووية تدعى أدينين (أ)، سايتوسين (س)، جوانين (ج) و يوراسيل (ي). لكن يتضح بأنّ “الـRNA” المبكر قد احتوى على قاعدة نووية ليست متوفرة في الشكل الحديث له.
في أنابيب بلاستيكية صغيرة، وضع الباحثون الماء، مع القليل من الملح، ومحلول منظم للحفاظ على قاعدية (PH) وأيونات الماغنيسيوم لزيادة سرعة التفاعلات. هذه الظروف مشابهة لتلك الموجودة في بحيرة أو بركة مياه عذبة، أو بحيرة فوهة بركانية، أو نوع البحيرات الموجودة في منطقة بركانية مثل “متنزه يلوستون الوطني”، أي كل الأماكن التي يمكن أن تنشأ الحياة فيها. أضاف الباحثون بعدها قطعة صغيرة من “الـRNA” تدعى “المشرّع” موصولة بقطعة أطول من “الـRNA” تدعى “القالب”.
يتكون “رنا” جديد عندما يقوم “المشرّع” بنسخ “قالب الـRNA”، من خلال ترابط قاعدي. تلائم القواعد النووية بعضها بعضًا بشكل فريد، “س” يرتبط فقط مع “ج”، “أ” يرتبط فقط مع “ي”. أضاف الباحثون القواعد النووية (أ، س، ج، ي) لكي يتمكنوا من الترابط مع القالب ما يؤدي لإطالة القطع الصغيرة “المشرّع”.
أظهرت النتائج بأنّه مع عناصر من “الـRNA” الحديث، لم تعمل التفاعلات بسرعة كافية لكي يتمكن “الـRNA” من نسخ نفسه دون أخطاء. بعد ذلك، أضاف الباحثون مادة أخرى تدعى إينوسين للخلطة، بدلاً من مركب الجوانين. تفاجأ الباحثون مما وجدوا، فقد تمكن “الـRNA” من نسخ نفسه بدقة أكبر مما كان مع وجود الجوانين في الخلطة.
لم تسبب هذه الخلطة في ما يُسمَّى “خطأ كارثيًا”، ما يعني أنّ الطفرات أو الأخطاء العشوائية بقيت تحت عتبة معينة، ما يضمن التخلص منها قبل أن تتراكم. قال ديفد ديمير (David Deamer) عالم الأحياء في جامعة كاليفورنيا، والذي لم يكن جزءًا من البحث: «حقيقة أنّ إضافة الإينوسين يتغلب على مشكلة الخطأ الكارثي هي تجربة مهمة لأهمية المركب». انتقاده الوحيد كان الادعاء بأنّ الإينوسين أنسب من قواعد أخرى في صناعة “الـRNA” البدائي أجدر بالتصديق، إذ لا يعتقد ديمير بأنّ الوقت قد حان لاستبعاد القواعد الأخرى، لأنّ «هذا ادعاء عريض.. مبني على تفاعلات كيميائية خاصة جدًا» كما قال.
لكن، بما أنّ الإينوسين يمكن اشتقاقه بسهولة من قاعدتي أدينين، فإنّ عملية نشوء الحياة “أسهل” مما إذا تحتّم علينا صناعة جوانين بدءًا من الصفر، كما أوضح جون سوثيرلاتد (John Sutherland)، الذي لم يكن أيضًا جزءًا من البحث، من مختبر MRC للجزيئات البيولوجية في بريطانيا. تكسر النتائج «الاعتقاد الشائع بأنّ الإينوسين لا يمكن أن يكون مفيدًا» بحسب ما صرّح به سوثيرلاتد لموقع “لايف ساينس”. حصل الإينوسين على هذه السمعة لأنه يقوم بوظيفة محددة جدًا تدعى تحويل “الـRNA”، التي تفكك المعلومات الجينية.
من المعروف عن الإينوسين بأنه “يتمايل”، أو يرتبط بأزواج قواعد متنوعة بدلًا من زوج واحد، ما يعني بأنه مركب غير ملائم لإعطاء تعليمات فريدة لتشكيل “رنا” جديد، لأنه في هذه الحالة لا يوجد اتجاه واضح لما قد يرتبط به الإينوسين. لذلك، «الكثير منّا اعتقد خطأً بأنّ “التمايل” كان خاصية وراثية للإينوسين». أضاف سوثيرلاتد: «لكنّ ما بيّنه هذا البحث، أنّ الإينوسين في العالم المبكر حيث ظهر “الـRNA” لأول مرة، لم يكن يتمايل، بل ارتبط بشكل جيد مع السايتوسين».
قال أحد كبار مؤلفي البحث جاك سوستاك (Jack Szostak)، برفويسور الكيمياء والبيولوجيا الكيميائية في جامعة هارفارد، والحائز على جائزة نوبل: «أصبح الأمر منطقيًا الآن، لم نكن نتوقع من الإينوسين أن يعمل جيدًا كما فعل اعتمادًا على نتائج سابقة»، يحاول سوستاك وفريقه الآن معرفة المزيد من اختلافات “الـRNA” البدائي عن “الـRNA” الحديث – وكيفية تحوله تدريجيًا “للرنا” الحديث. إضافةً إلى ذلك، تركز أبحاثهم على كيفية نسخ مركبات “الـRNA” لنفسها قبل تطور الإنزيمات (الإنزيمات هي بروتينات تحفّز التفاعلات الكيميائية).
قال سزوستاك لموقع “لايف ساينس”: «هذا تحدٍ كبير، لقد تقدمنا كثيرًا، لكن هنالك المزيد من الألغاز غير المحلولة».أضاف سزوستاك أيضًا بأن الميدان ينتقل بشكل عام من “فرضية عالم الـRNA” نقي إلى آخر يرى المزيد من المكونات خُفقت في المرجل الذي أنشأ الحياة، تحوي الدهون، الببتيدات، بروتينات ومصدر طاقة. أضاف أيضًا بأنه في عقل الباحثين: «إنّه عالم “RNA” أقل نقاوة مما كان عليه».
يقدم بحث جديد أدلة تدعم فكرة “الـRNA”، التي تعرف بـ “فرضية عالم الـRNA”. ولكن قد يختلف عنصر واحد على الأقل في “الـRNA” المبكر عما وجد في الشكل الحديث له، كما ذكرت مجموعة من العلماء في تقريرها لمجلة “وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم”. إضافةً لمكوناته الأساسية كالسّكر والفوسفات، يتكون “الـRNA” من أربع وحدات بناء: قواعد نووية تدعى أدينين (أ)، سايتوسين (س)، جوانين (ج) و يوراسيل (ي). لكن يتضح بأنّ “الـRNA” المبكر قد احتوى على قاعدة نووية ليست متوفرة في الشكل الحديث له.
في أنابيب بلاستيكية صغيرة، وضع الباحثون الماء، مع القليل من الملح، ومحلول منظم للحفاظ على قاعدية (PH) وأيونات الماغنيسيوم لزيادة سرعة التفاعلات. هذه الظروف مشابهة لتلك الموجودة في بحيرة أو بركة مياه عذبة، أو بحيرة فوهة بركانية، أو نوع البحيرات الموجودة في منطقة بركانية مثل “متنزه يلوستون الوطني”، أي كل الأماكن التي يمكن أن تنشأ الحياة فيها. أضاف الباحثون بعدها قطعة صغيرة من “الـRNA” تدعى “المشرّع” موصولة بقطعة أطول من “الـRNA” تدعى “القالب”.
يتكون “رنا” جديد عندما يقوم “المشرّع” بنسخ “قالب الـRNA”، من خلال ترابط قاعدي. تلائم القواعد النووية بعضها بعضًا بشكل فريد، “س” يرتبط فقط مع “ج”، “أ” يرتبط فقط مع “ي”. أضاف الباحثون القواعد النووية (أ، س، ج، ي) لكي يتمكنوا من الترابط مع القالب ما يؤدي لإطالة القطع الصغيرة “المشرّع”.
أظهرت النتائج بأنّه مع عناصر من “الـRNA” الحديث، لم تعمل التفاعلات بسرعة كافية لكي يتمكن “الـRNA” من نسخ نفسه دون أخطاء. بعد ذلك، أضاف الباحثون مادة أخرى تدعى إينوسين للخلطة، بدلاً من مركب الجوانين. تفاجأ الباحثون مما وجدوا، فقد تمكن “الـRNA” من نسخ نفسه بدقة أكبر مما كان مع وجود الجوانين في الخلطة.
لم تسبب هذه الخلطة في ما يُسمَّى “خطأ كارثيًا”، ما يعني أنّ الطفرات أو الأخطاء العشوائية بقيت تحت عتبة معينة، ما يضمن التخلص منها قبل أن تتراكم. قال ديفد ديمير (David Deamer) عالم الأحياء في جامعة كاليفورنيا، والذي لم يكن جزءًا من البحث: «حقيقة أنّ إضافة الإينوسين يتغلب على مشكلة الخطأ الكارثي هي تجربة مهمة لأهمية المركب». انتقاده الوحيد كان الادعاء بأنّ الإينوسين أنسب من قواعد أخرى في صناعة “الـRNA” البدائي أجدر بالتصديق، إذ لا يعتقد ديمير بأنّ الوقت قد حان لاستبعاد القواعد الأخرى، لأنّ «هذا ادعاء عريض.. مبني على تفاعلات كيميائية خاصة جدًا» كما قال.
لكن، بما أنّ الإينوسين يمكن اشتقاقه بسهولة من قاعدتي أدينين، فإنّ عملية نشوء الحياة “أسهل” مما إذا تحتّم علينا صناعة جوانين بدءًا من الصفر، كما أوضح جون سوثيرلاتد (John Sutherland)، الذي لم يكن أيضًا جزءًا من البحث، من مختبر MRC للجزيئات البيولوجية في بريطانيا. تكسر النتائج «الاعتقاد الشائع بأنّ الإينوسين لا يمكن أن يكون مفيدًا» بحسب ما صرّح به سوثيرلاتد لموقع “لايف ساينس”. حصل الإينوسين على هذه السمعة لأنه يقوم بوظيفة محددة جدًا تدعى تحويل “الـRNA”، التي تفكك المعلومات الجينية.
من المعروف عن الإينوسين بأنه “يتمايل”، أو يرتبط بأزواج قواعد متنوعة بدلًا من زوج واحد، ما يعني بأنه مركب غير ملائم لإعطاء تعليمات فريدة لتشكيل “رنا” جديد، لأنه في هذه الحالة لا يوجد اتجاه واضح لما قد يرتبط به الإينوسين. لذلك، «الكثير منّا اعتقد خطأً بأنّ “التمايل” كان خاصية وراثية للإينوسين». أضاف سوثيرلاتد: «لكنّ ما بيّنه هذا البحث، أنّ الإينوسين في العالم المبكر حيث ظهر “الـRNA” لأول مرة، لم يكن يتمايل، بل ارتبط بشكل جيد مع السايتوسين».
قال أحد كبار مؤلفي البحث جاك سوستاك (Jack Szostak)، برفويسور الكيمياء والبيولوجيا الكيميائية في جامعة هارفارد، والحائز على جائزة نوبل: «أصبح الأمر منطقيًا الآن، لم نكن نتوقع من الإينوسين أن يعمل جيدًا كما فعل اعتمادًا على نتائج سابقة»، يحاول سوستاك وفريقه الآن معرفة المزيد من اختلافات “الـRNA” البدائي عن “الـRNA” الحديث – وكيفية تحوله تدريجيًا “للرنا” الحديث. إضافةً إلى ذلك، تركز أبحاثهم على كيفية نسخ مركبات “الـRNA” لنفسها قبل تطور الإنزيمات (الإنزيمات هي بروتينات تحفّز التفاعلات الكيميائية).
قال سزوستاك لموقع “لايف ساينس”: «هذا تحدٍ كبير، لقد تقدمنا كثيرًا، لكن هنالك المزيد من الألغاز غير المحلولة».أضاف سزوستاك أيضًا بأن الميدان ينتقل بشكل عام من “فرضية عالم الـRNA” نقي إلى آخر يرى المزيد من المكونات خُفقت في المرجل الذي أنشأ الحياة، تحوي الدهون، الببتيدات، بروتينات ومصدر طاقة. أضاف أيضًا بأنه في عقل الباحثين: «إنّه عالم “RNA” أقل نقاوة مما كان عليه».