منشأ حیات همچنان یکی از بزرگترین پرسشهای علمی بشر است و هر پژوهش تازه در این حوزه، زوایای تازهای از معمای شکلگیری موجودات زنده را روشن میکند. در تازهترین مطالعه، دانشمندان با مقایسه ژنهای دو گروه اصلی موجودات زنده به نتیجهای جالب توجه رسیدهاند: بسیاری از واکنشهای شیمیایی که امروزه در بدن موجودات زنده انجام میشود، پیش از ظهور پروتئینها و آنزیمها نیز وجود داشتهاند.
مقایسه دو قلمرو اصلی حیات
محققان ژنهای باکتریها و آرکیها را که دو حوزه اصلی حیات روی زمین به شمار میروند، با یکدیگر مقایسه کردند. نتیجه این بررسی نشان داد که واکنشهای شیمیایی یکسانی در هر یک از این دو گروه، توسط پروتئینهای متفاوتی انجام میشود. به گفته پژوهشگران، همین موضوع نشان میدهد که این واکنشها پیش از ظهور پروتئینها وجود داشتهاند.
روش این مطالعه بر مقایسه ژنهایی استوار بود که آنزیمهای متابولیک را در باکتریها و آرکیهای امروزی رمزگذاری میکنند. دانشمندان توانستند مجموعهای مشترک از واکنشها را شناسایی کنند که از آخرین جد مشترک این دو گروه، یعنی موجودی که با نام «لوکا» (LUCA) شناخته میشود، به ارث رسیده است. در عین حال، هر دو گروه کاتالیزورهای پروتئینی منحصر به فردی را برای انجام همین واکنشهای شیمیایی یکسان ساختهاند.
از کاتالیزورهای معدنی تا آنزیمها
نکته کلیدی این پژوهش این است که در آغاز، مواد معدنی و ترکیبات غیرآلی نقش کاتالیزور را بر عهده داشتند و بعدها تکامل، آنزیمها را «اختراع» کرد؛ اما این اختراع در هر یک از دو حوزه حیات، مسیر متفاوتی را طی کرده است. به بیان دیگر، کاتالیزورهای معدنی به تدریج کنار رفتند و جای خود را به آنزیمهای تخصصیتر و کارآمدتر دادند، اما این جایگزینی بهطور مستقل و در مسیرهای تکاملی متفاوتی در دو دودمان یادشده رخ داده است.
نویسندگان این مطالعه تأکید کردهاند که این یافتهها نشاندهنده وجود واکنشها پیش از پروتئینهاست؛ یعنی پیش از آنکه تکامل منجر به ظهور پروتئینهای تخصصی شود که این وظایف را بر عهده بگیرند، خود واکنشهای شیمیایی بنیادین جریان داشتند.
فسفر؛ نقطه عطف پیوند زمینشناسی و زیستشناسی
بخش دیگری از این پژوهش به تعامل فسفیتها با مولکولهای آلی اختصاص دارد. محققان این تعامل را نقطه عطفی حیاتی در شکلگیری حیات میدانند. این مطالعه فرآیندهای ژئوشیمیایی را به فرآیندهای بیوشیمیایی پیوند میزند و توضیح میدهد که چرا فسفر جایگاه مرکزی در متابولیسم سلولی دارد؛ جایگاهی که امروزه در ساختار DNA، غشاهای سلولی و مولکول انرژیساز ATP بهوضوح دیده میشود.
جد مشترک همه موجودات چه بود؟
محققان این پژوهش بر این باورند که آخرین جد مشترک باکتریها و آرکیها، یعنی همان لوکا، یک سلول کاملاً شکلگرفته نبود، بلکه سامانهای فعال از نظر شیمیایی بود. طبق این دیدگاه، باکتریها و آرکیها بهطور مستقل غشاها، مکانیسمهای تقسیم سلولی و سیستمهای تولید انرژی خود را «اختراع» کردند.
با این حال، این فرضیه بهطور گسترده پذیرفته نشده است و بحثهای علمی درباره ماهیت لوکا همچنان ادامه دارد.
واکنش دانشمندان به این فرضیه
خوان فونتسلا-کمپس، کریستالوگراف برجسته، دیدگاه متفاوتی دارد و معتقد است که آخرین جد مشترک ممکن است دارای یک غشای اولیه بوده باشد؛ به این معنی که حیات سلولی تنها یک بار پدید آمده است. در مقابل، دوناتو جیووانلی، میکروبیولوژیست، این مطالعه را قانعکننده اما مبتنی بر حدس و گمان توصیف کرده و خاطرنشان ساخته است که بازسازی کامل جزئیات وقایعی که میلیاردها سال پیش رخ دادهاند، عملاً غیرممکن است.
به هر روی، این پژوهش فصل تازهای در یکی از دیرپاترین پرسشهای علم گشوده است: آیا حیات از دل واکنشهای ساده شیمیایی و بدون هیچ پروتئینی آغاز شد؟ پاسخ به این پرسش، همچنان در انتظار پژوهشهای بیشتر است.
نظرات (0)