شیفر

ساخت بلوک های سازنده RNA توسط امواج سیارک ها

شیمیدان هایی به نام استنلی میلر و هارولد یوری، در سال ۱۹۵۲ آزمایشی انجام دادند که نشان می داد حتی اگر ندانیم که اولین سلول های زنده چگونه شکل گرفتند، حداقل می دانیم که برخی از بلوک های مولکولی سازنده آنها، توسط واکنش های شیمیایی ساده و در شرایط زمین در زمان باستان، تولید شده اند.

به گزارش کلیک، امروز، بیش از نیم قرن از آن آزمایش گذشته و محققانی از فرانسه و جمهوری چک از آزمایشی مشابه آن برای گسترش فهرست موادی که می توانند هر چهار پایه RNA را در خود جای دهند، تهیه کنند. موارد ذکر شده در این فهرست، احتمالا چاله هایی که در مسیر سوپ های شیمیایی تا منشاهای حیات وجود دارد را پر خواهند کرد.
البته نتایج تحقیقات آنها نشان نداد که حیات چگونه شکل گرفته است، اما شرایط زمین در حدود ۳٫۵ تا ۴ میلیارد سال پیش را نشان داد و محققان دریافتند که چه شرایطی برای تولید جعبه ابزار ترکیبات لازم برای بیوشیمی مناسب است.
این شرایط عبارتند از : اتمسفر بدون اکسیژن (که به کاهش اندازه اتمسفر اشاره دارد)، و وجود مخازن بزرگ آب که حاوی مولکول های مبتنی بر نیتروژن و کربن مانند آمونیاک و متان بوده اند.

میلر و یوری، این دو ترکیب را در یک فلاسک استریل آب ترکیب کردند و با مقداری گاز هیدروژن مخلوط نمودند، یک هفته آن را بی حرکت نگه داشتند و سپس با برق به آن شوک وارد کردند تا رعد و برق طبیعی را شبیه سازی نمایند.
آنها در این ترکیب قهوه ای رنگ، گلیسین اسیدهای آمینه، آلانین آلفا و آلانین بتا با مقادیر کمی اسپارتیک اسید و آمینو بوتیریک اسید آلفا کشف کردند؛ این اکتشافات نشان می داد که حداقل برخی از بلوک های سازنده پروتئین بدون کمک فرآیندهای بیولوژیکی پیچیده ساخته می شوند.
بعدها محققان متوجه شدند ماده ای که میلر و یوری به دست آورده بودند، حاوی بیش از ۵ آمینو اسید بود. در سال ۲۰۰۸، ماده ی مورد مطالعه ی آنها با استفاده از تجهیزات تحلیلی بهتری مجددا بررسی شد و ۱۴ آمینو اسید و پنج آمین به دست آمد. تحلیل های جدید تری که توسط دانشجویان میلر انجام شد، نشان داد تا ۴۰ ترکیب مختلف می توان از آن مخلوط تولید کرد.

با اینکه آن آزمایش را به عنوان یک نقطه عطف در مطالعه بلوک های سازنده سلولهای زنده می شناسند، اما انتقادهایی هم نسبت به آن مطرح شده است. برخی از محققان معتقدند هیچ شواهدی وجود ندارد که نشان دهد جو زمین، در گذشته کمتر از این مقدار بوده و موادی که آنها به کار برده اند، بیشتر نشده است.
در جدیدترین آزمایشی که توسط آکادمی علوم کشور چک انجام شد، دیگر محققان به دنبال شکار آمینواسیدها نبودند، بلکه به بلوک های ارگانیک دیگری به نام فرم آمید ها توجه داشتند.

پلیمر های RNA، از چهار نوع واحد ساخته شده اند: آدنین، گوانین، سیتوزین و اوراسیل. همه این موارد، از فرم آمیدها تشکیل شده اند.
در پاسخ به این سوال که مواد پیش ساز پایه های RNA از کجا آمده اند، پیشنهادهای مختلفی ارائه شده است.
محققان در گزارش خود نوشتند: “در اکثر موارد، شیمی دقیق این سیستم ها چه از لحاظ تجربی و چه از لحاظ نظری، هنوز به خوبی شناخته نشده است”.
این آزمایشگران نیز مانند میلر و یوری گفتند به احتمال زیاد اتمسفر در دوران باستان، کمی کمتر از روزگار ما بوده، اما در آزمایشی که این آزمایشگران جدید انجام داده اند، متان آزمایش اصلی با کربن مونواکسید جایگزین شده و گاز هیدروژن حذف شده است.
همان طور که پیش بینی می شد، مخلوطی که آنها به دست آوردند حاوی مقادیر قابل توجهی از فرم آمید ها و هیدروژن سیانید بود.
این محققان نوشتند: “مولکول فرم آمید در راه اندازی فرآیند شکل گیری زیرلایه نقش مستقیمی ایفا نمی کند، بلکه فقط یک واسطه مشکوک برای راه اندازی واکنشی است که از مخلوط های پریبیوتیک ساده آغاز شده و به تولید مولکول های زیستی ختم می شود”.
به عبارت دیگر، آنها هنوز نشان نداده اند که می توان از طریق اعمال اشعه فرابنفش یا کاتالیزورهای دیگر، فرم آمیدها را تشویق کرد تا با هم واکنش دهند و پایه های RNA را بسازند.

یک احتمال دیگر، تولید پلاسما از موج شوک شدید است؛ مانند پلاسماهایی که در اثر حرکت شهاب سنگ ها تولید شده اند.
از آنجایی که عبور دادن تخته سنگ ها از میان فلاسک های شیمیایی غیرممکن بود، محققان گزینه بعدی را در نظر گرفتند؛ یعنی از انفجار شدید نور از یک سیستم لیزری در مقیاس تراوات استفاده کردند.
محققان در گزارش خود نوشتند: “ما همه بازهای نوکلئوتیدی کانونیک (متعارف) RNA را شناسایی کردیم؛ یعنی اوراسیل، سیتوزین، آدنین و گوانین، به همراه اوره و ساده ترین آمینو اسید، یعنی گلیسین”.

“این یافته ها این ایده را تایید می کنند که اتمسفری که حاوی NH3+CO+H2O باشد، می تواند منشا فرم آمیدهای خالص به شمار رود و به عنوان یک محیط آغازین، نه تنها برای شکل گیری آمینو اسیدها، بلکه برای شکل گیری بازهای نوکلئوتیدی RNA، شناخته شود”.
البته مقادیری که این محققان به دست آوردند، بسیار کوچک بود. آنها مسیری را نشان دادند که از چند ترکیب آغاز می شد و به تولید RNA ختم می شد، و وجود این مسیر حداقل در یک اتمسفر تقلیل یافته، قابل قبول بود؛ حتی اگر شرایطی که در زمانهای بسیار دور بر زمین حاکم بوده، تا زمان حاضر ادامه یافته باشد.
این تیم تحقیقاتی نشان داد که باز های نوکلئیک اسید، شکسته شده و به محصولاتی تبدیل شده اند که به تقلیل بیشتر اتمسفر کمک می کنند، محصولاتی که به نوبه خود می توانند وارد واکنش شده و دوباره به بازهای نوکلئوتیدی تبدیل شوند.
این موضوع، نه تنها نشانه هایی از نشات گرفتن حیات از این مرحله به دست می دهد، بلکه نشانه هایی از احتمال وجود زندگی در جهانهای دیگری که اتمسفر کمتری دارند، مانند یکی از قمرهای زحل به نام تیتان، به همراه دارد.

اگر زمان را به عقب برگردانیم و تکامل انسان را از آغازین روزها بررسی کنیم، در نهایت به نقطه ای می رسیم که در آنجا، مدل های مبتنی بر رقابت های ژنتیکی داخل سلول های تکرار شونده، دیگر نمی توانند منشا حیات روی زمین را توضیح دهند.
آزمایش های این چنینی، قطعا نمی توانند نشان دهنده که حیات چگونه از کنار هم قرار گرفتن اتم ها شکل می گیرد، اما گامی موثر در جهت یافتن منشا ظهور حیات در جهان به شمار می رود.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.