هناك لحظة في كل قصة عظيمة عندما يبدو أن الفصل الأول قريب من نهايته - عندما تصبح التلميحات التي كانت تبدو صغيرة ذات أهمية كبيرة لفهمنا. في البحث عن تفسير كيف نشأت الحياة لأول مرة على الأرض الشابة، سعى العلماء منذ فترة طويلة إلى مثل هذه التلميحات في لغة الجزيئات. واحدة من أكثر هذه التلميحات إثارة - RNA - تحمل وعد المعلومات والقدرة على العمل، مما يجعلها خيطًا مركزيًا في النظريات حول أصول الحياة.
في دراسة حديثة في علم الأحياء الجزيئي، حدد الباحثون خيطًا قصيرًا بشكل ملحوظ من RNA - بطول 45 نيوكليوتيد فقط - يمكنه أداء تفاعلات حاسمة كانت تُعتقد سابقًا أنها تتطلب جزيئات أطول بكثير. هذا الريبو زيم البوليميراز، الذي أطلق عليه مكتشفوه اسم QT45، قادر على تحفيز تشكيل خيطه المكمل و، في ظروف المختبر، نسخ نفسه. بينما تحدث التفاعلات ببطء وبعائد منخفض، فإن الاكتشاف يمثل خطوة مهمة نحو فهم كيف يمكن أن يظهر التكرار الذاتي - وهو سمة مميزة للحياة - من كيمياء بسيطة.
فكرة أن الحياة بدأت مع RNA لها جذور عميقة في فرضية "عالم RNA"، وهي إطار عمل تم مناقشته على نطاق واسع يقترح أن أشكال الحياة المبكرة قد اعتمدت على RNA لتخزين المعلومات الوراثية ودفع التفاعلات الكيميائية قبل أن تصبح DNA والبروتينات مهيمنة. إن العثور على جزيئات يمكن أن تعمل على قوالبها الخاصة يقرب العلماء من سد فجوة حاسمة في هذه الرواية - شرح كيف قد يكون التكرار الذاتي قد نشأ في عالم ما قبل الحياة.
سابقًا، تم تصميم الريبو زيمات البوليميراز - RNA التي تعمل مثل إنزيم - في المختبر، لكن هذه كانت عادةً طويلة ومطوية في هياكل معقدة من غير المحتمل أن تكون قد نشأت بشكل عفوي على الأرض المبكرة. يميز حجم QT45 الصغير عن هذه التركيبات السابقة ويقترح أن الخيوط البسيطة نسبيًا قد تكون كافية للوظائف التحفيزية الأساسية.
وصل الباحثون إلى QT45 من خلال طريقة التطور الموجه. بدءًا من مجموعة ضخمة من تسلسلات RNA العشوائية - على مستوى تريليون احتمال - اختاروا الجزيئات التي حفزت التفاعلات ذات الاهتمام. أظهر الخيط الناتج، على الرغم من بطء عمله في الظروف التجريبية، تفاعلين رئيسيين لم يُلاحظا سابقًا في جزيء بحجمه: تخليق خيطه المكمل ونسخ تسلسله الخاص.
لتمثيل البيئات التي قد تكون موجودة على الأرض المبكرة، أجرى العلماء بعض التجارب في الثلج المائع - مزيج سلاشي من الماء والأملاح المعروف بتركيز المتفاعلات وتعزيز بعض الأنشطة الكيميائية. تم اقتراح ظروف مثل هذه في أبحاث أخرى كإعدادات محتملة لكيمياء ما قبل الحياة، مما يوفر لمحة عن كيفية تفاعل الجزيئات البسيطة في البيئات الأولية.
بينما تظل العملية بعيدة عن الكفاءة ولم يتم تحقيق النسخ العفوي بعد في نظام واحد، تشير النتائج إلى وجود حاجز أقل لظهور RNA التحفيزية مما كان يُفترض سابقًا. كانت خيوط RNA الأقصر أكثر وفرة في حساء ما قبل الحياة وبالتالي كانت أكثر احتمالًا للمشاركة في الشبكات الكيميائية المبكرة التي أدت في النهاية إلى ظهور الحياة.
يؤكد العلماء المشاركون في هذا العمل أن هذه خطوة مبكرة ولكنها مهمة. تشمل أهدافهم التالية زيادة كفاءة التفاعلات ودمج الخطوات الفردية في دورة تكرار ذاتي مستمرة. قد يؤدي التقدم في هذه المجالات إلى تقريب المجتمع العلمي من فهم كيفية انتقال الأنظمة الكيميائية إلى أنظمة بيولوجية قادرة على التطور.
في السياق الأوسع لأبحاث أصول الحياة، تؤكد مثل هذه الاكتشافات على التفاعل بين البيولوجيا والكيمياء - كيف يمكن أن تبدأ الجزيئات البسيطة، إذا توفرت الظروف المناسبة، في طمس الخط الفاصل بين الأنظمة غير الحية والحية. سواء كانت محصورة في الأرض القديمة أو تقدم أدلة على الحياة في مكان آخر في الكون، تستمر هذه الخيوط الصغيرة من RNA في إبلاغ أحد الأسئلة الأكثر ديمومة في العلم.
إخلاء مسؤولية الصورة AI تم إنشاء الصور باستخدام أدوات AI وليست صورًا حقيقية.
تحقق من المصدر رويترز أسوشيتد برس بي بي سي نيوز Space.com ScienceDaily