يمكن لآلية بسيطة أن تفسر نمو الخلايا الأولية وتكاثرها الذاتي، وهي الأسلاف المفترضة للخلايا الحية الحديثة
[ترجمة د. موشيه نحماني]
الخلايا الأولية هي حويصلات مغطاة بطبقة ثنائية غشائية، وهي في جوهرها متشابهة في وظيفتها مع الخلايا المفردة الأولى. استنادًا إلى مبادئ رياضية بسيطة نسبيًا، ينص النموذج المقترح على أن القوة الدافعة الرئيسية للتطوير والتكرار تكمن في اختلاف درجة الحرارة بين داخل وخارج الخلية السليفة نتيجة للنشاط الكيميائي الداخلي. يقول الباحث الرئيسي: "كان دافعنا الأولي لإجراء هذه الدراسة هو رغبتنا في تحديد القوى الدافعة الرئيسية لانقسام الخلايا". "هذه القضية مهمة لأن السرطان يتميز بانقسام الخلايا غير المنضبط. وهذا الموضوع مهم أيضًا لفهم أصل الحياة."
يتطلب تقسيم الخلية للحصول على خليتين ابنتيتين تزامن العديد من العمليات البيوكيميائية والميكانيكية داخل الهياكل الهيكلية الخلوية داخل الخلية. ومع ذلك، خلال تاريخ البشرية، كانت هذه الهياكل المعقدة بمثابة نوع من الترف الذي لم يظهر إلا بعد فترة طويلة من أجل التسبب في انقسام الخلايا. ولذلك، كان على الخلايا الأولية أن تستخدم آلية انقسام بسيطة من أجل الحفاظ على آلية التكاثر الخاصة بها، حتى قبل ظهور الجينات والحمض النووي الريبوزي (RNA) والإنزيمات وجميع العضيات المعقدة الموجودة اليوم، حتى في أشكالها الأولية في إطار الحياة المستقلة .
في الدراسة الجديدة، يقترح الباحثون نموذجًا يعتمد على فكرة أن الأشكال المبكرة للحياة كانت في الأساس حويصلات بسيطة مخزنة ضمن شبكة محددة من التفاعلات الكيميائية - النسخة السابقة من التمثيل الغذائي الخلوي الحديث. الفرضية الرئيسية هي أن الجزيئات التي تشكل طبقة ثنائية الغشاء يتم تصنيعها داخل الخلية الأولية من خلال التفاعلات الكيميائية التي تنبعث منها الحرارة. تؤدي الزيادة البطيئة في درجة الحرارة الداخلية إلى إجبار الجزيئات الأكثر سخونة على الانتقال من الداخل إلى الخارج في الطبقات الثنائية. تؤدي هذه الحركة غير المتماثلة إلى نمو الجزء الخارجي بشكل أسرع من الجزء الداخلي. يؤدي هذا النمو المختلف إلى زيادة متوسط الانحناء وزيادة الانكماش المحلي للخلية الأولية حتى ينقسم الهيكل الأصلي إلى بنيتين أساسيتين، مع حدوث القطع بالقرب من المنطقة الأكثر سخونة، حول مركز الهيكل. "السيناريو الموصوف يشبه الآلية البدائية لعملية الانقسام الفتيلي (من ويكيبيديا)"، يشرح الباحث الرئيسي. "في ضوء حقيقة أننا لا نملك أرشيفًا لأربعة مليارات سنة من المعلومات الدقيقة، فإننا لا نعرف بالضبط ما تحتويه هذه الهياكل القديمة، ولكن من المحتمل أنها كانت حويصلات مغلفة بطبقة دهنية ثنائية تخزن التفاعلات الكيميائية التي تنبعث منها الحرارة ".
على الرغم من كونه نظريًا تمامًا، إلا أنه يمكن دراسة النموذج تجريبيًا. على سبيل المثال، يمكن استخدام جزيئات الفلورسنت لقياس الاختلافات في درجات الحرارة داخل الخلايا حقيقية النواة، حيث تكون الميتوكوندريا المصدر الرئيسي للحرارة. يمكن ربط هذه التغييرات المقاسة بعملية الانقسام الفتيلي وشكل شبكة الميتوكوندريا. إذا ثبت بالفعل أن النموذج دقيق في المستقبل، فسيكون لهذه النتيجة عدة آثار مهمة، أحدها هو أن القوة الدافعة لأصل الحياة بسيطة للغاية. ويضيف الباحث: "الدرس الثاني هو أن الاختلافات في درجات الحرارة مهمة في العمليات البيوكيميائية وأن الخلايا يمكن أن تعمل مثل الآلات الحرارية".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
طبقة ثنائية - ما يسمى بالطبقة المزدوجة؟ لماذا لا تكتب ببساطة وباللغة العبرية؟
"على الرغم من كونه نظريًا تمامًا، إلا أنه يمكن دراسة النموذج تجريبيًا. "
آه، إنه حقًا "تفسير علمي".