کشف راز پیدایش حیات در زمین، قرن‌هاست که دانشمندان را به خود مشغول کرده است. یکی از پرسش‌های کلیدی این است که چگونه اولین سلول‌های زنده غشاهایی به دست آوردند که به آن‌ها امکان فعالیت و تکامل به ساختارهای پیچیده‌تر را داد.
پژوهشی اخیر به رهبری پروفسور نیل دوِراج از دپارتمان شیمی و بیوشیمی دانشگاه کالیفرنیا، سن‌دیگو، پاسخی به این پرسش ارائه می‌دهد. این مطالعه که در مجله Nature Chemistry منتشر شده است، تشکیل احتمالی غشاهای اولیه سلولی را از طریق واکنشهای میان مولکول‌های ساده موجود در زمین پیش‌زیستی بررسی می‌کند.
حیات سلولی به وجود غشاهای لیپیدی وابسته است؛ ساختارهای ضروری که وظایف سلول را حفظ و پشتیبانی می‌کنند. لیپیدها که از زنجیره‌های بلند اسیدهای چرب تشکیل شده‌اند، برای غشاهای اولیه ضروری بودند. با این حال، چگونگی تشکیل این ترکیبات از مولکول‌های ساده‌ای که میلیاردها سال پیش در دسترس بودند، همچنان یک معما باقی مانده است.
شواهد نشان می‌دهد که در زمین اولیه زنجیره‌های چربی کوتاهی با کمتر از ۱۰ پیوند کربنی وجود داشت، در حالی که برای تشکیل وزیکول‌های سلولی به زنجیره‌های چربی بلندتری نیاز بود. چالش این است که بفهمیم این زنجیره‌ها چگونه در شرایط ابتدایی زمین که غلظت بالایی از این مولکول‌ها وجود نداشت، ساختارهای غشایی پایدار تشکیل داده‌اند.
پروفسور دوِراج می‌گوید: ممکن است نوآورانه به نظر نرسد، چون تولید لیپیدها همیشه در حضور آنزیم‌ها اتفاق می‌افتد. اما بیش از چهار میلیارد سال پیش هیچ آنزیمی وجود نداشت. با این حال به‌نحوی این اولین ساختارهای پیش‌سلولی تشکیل شدند. چطور؟ این همان سوالی بود که ما در تلاش برای پاسخ دادن به آن بودیم.
تیم تحقیقاتی با آزمایش روی سیستئین، [سیستئین یک آمینو اسید حاوی گوگرد است که در ساخت پروتئین‌ها و واکنشهای شیمیایی مختلف در بدن نقش دارد.] یک آمینو اسید، و یک کولین تیواستر زنجیره کوتاه ، کار را آغاز کرد. شیشه سیلیسی به‌عنوان کاتالیزور معدنی عمل کرد و با جذب مولکول‌های تیواستر به سطح منفی‌اش، واکنش را تسهیل کرد. این تعامل باعث شد سیستئین و تیواسترها واکنش نشان دهند و مولکول‌های لیپید تولید کنند، که منجر به تشکیل وزیکول‌های غشایی پایدار در غلظت‌هایی بسیار پایین‌تر از آنچه بدون کاتالیزور نیاز بود، شد.
پروفسور دوِراج افزود: ما می‌خواهیم بفهمیم چگونه زندگی می‌تواند در غیاب حیات به وجود آید؛ و اولین انتقال ماده به حیات چگونه رخ داد؟
او افزود: ما در این پژوهش، توضیحی احتمالی از آنچه که ممکن است رخ داده باشد، ارائه داده‌ایم.
ترجمه: متین دباب
ویرایش: مریم فخیمی
منبع:
