كان الريبوسوم الأولي الأصلي أبسط بكثير من الريبوسوم الحالي ولكن يمكن تحليل اتجاه التطور

هكذا تشرح الدكتورة إيلانا أغمون، التي عملت مع البروفيسور عادا يونات، طبيعة الريبوسوم الأولي، الذي هو اليوم جزء من البنية العامة للريبوسومات لدى جميع الحيوانات، في ضوء التساؤلات التي أثيرت بعد المقال الذي راجعت محاضرة البروفيسور يونات قبل حوالي أسبوعين في التخنيون

منذ اسبوعين نشرنا المقال "البروفيسور عادا يونات: لعب البقاء للأصلح والانتقاء الطبيعي دورًا مهمًا في عالم ما قبل الحيوية"تم خلاله استعراض محاضرة ألقاها البروفيسور يونات في التخنيون، ودار نقاش بين الدكتورة إيلانا أغمون وصعوبة توضيح أن الريبوسوم الأولي المقترح هو في النهاية كائن كيميائي، وهذا يرجع إلى إلى سوء الفهم الذي اكتشفه العديد من المشاركين الذين تساءلوا من الذي خلق الريبوسوم القديم.

فيما يلي كلمات الدكتور أغمون، الذي يعمل حاليًا في معهد الأبحاث المتقدمة في الكيمياء النظرية في كلية الكيمياء شوليخ، والتخنيون ومعهد فريتز هابر للديناميكيات الجزيئية في الجامعة العبرية:

"إن الريبوسوم المعاصر عبارة عن آلة جزيئية ضخمة (من الناحية البيولوجية)، متطورة ومتعددة الوظائف تقوم بترجمة المعلومات الموجودة في الجينات إلى بروتينات. ترتبط الأحماض الأمينية ببعضها البعض في الموقع النشط للوحدة الكبيرة من الريبوسوم، لتشكل سلسلة ببتيد تطوى لاحقًا إلى بروتين. يقع الموقع النشط في قلب منطقة متناظرة موجودة في الريبوسوم، وهي منطقة يمكن أن تكون من بقايا ما قبل الريبوسوم (الريبوسوم الأولي) وبالتالي تسمح لنا بوصف سيناريو تطوري من عالم ما قبل الحياة (قبل الحياة) كما نعرفها) للحياة اليوم." يكتب أغمون.

"من المهم أن نلاحظ أن البروتريبوسوم المقترح هو نظام من جزيئين كيميائيين (ثنائي) يمكن تشكيلهما تلقائيًا من سلاسل الحمض النووي الريبي (RNA) المكونة من عدة عشرات من الوحدات، نظرًا لأن هذا النظام أكثر استقرارًا من مكوناته طاقيًا (وبعبارة أخرى - يتضمن إنشاء البروتريبوسوم المقترح انخفاضًا في الطاقة الحرة). يمكن لهذا النظام البسيط أن يسهل على مكونات البروتين، أي الأحماض الأمينية، الارتباط معًا بشكل فعال. يُطلق على هذا الإجراء المتمثل في تقديم المساعدة للعملية دون المشاركة الفعالة فيها اسم التحفيز وهو شائع في مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية (على سبيل المثال، يستخدم المحول الحفاز، الذي يقلل من انبعاث الملوثات من عوادم السيارات، المحفزات (المحفزات)). بمعنى آخر، كان الريبوسوم الأولي المقترح عبارة عن ثنائيات من الجزيئات الطبيعية لكل شيء، والذي كان بمثابة حافز لإنشاء سلاسل من الأحماض الأمينية العشوائية، ولكن ليس تلك التي تستهدف وظيفة محددة. يمكن لسلاسل الببتيد الأولية هذه من حيث المبدأ أن تطوى مثل البروتين، ولكن احتمال أن يكون مثل هذا البروتين العشوائي فعالاً هو احتمال صغير.

"بين إنشاء مثل هذه البروتينات العشوائية في العصر القديم بواسطة الريبوسوم الأولي، وإنشاء البروتينات الوظيفية الحالية بواسطة الريبوسوم، تفصل خطوة حاسمة وهي إدخال المعلومات. يتم إنتاج البروتينات الموجودة في الريبوسوم وفقًا لرمز (وهو نسخة من المعلومات المخزنة في الحمض النووي) يحدد أي الأحماض الأمينية سيتم تضمينها في البروتين وبأي ترتيب سيتم ربطها، وبهذه الطريقة يتم إنتاج البروتينات الموجودة في الريبوسوم. تتشكل البروتينات."

"في الحياة، كما نعرفها، تتم ترجمة سلسلة من الأحماض النووية (DNA، RNA) إلى سلسلة من الأحماض الأمينية (البروتينات)، ولكن العملية العكسية هي ترجمة سلسلة من الأحماض الأمينية إلى سلسلة من الأحماض النووية المقابلة غير معروف. أي أنه حتى لو أدى الريبوسوم الأولي إلى خلق عشوائي لبروتينات بدائية ذات قدرة وظيفية معينة، فإنه ليس من الواضح ما إذا كان من الممكن تخليد المعلومات حول تسلسل هذه البروتينات القديمة ضمن المعلومات الجينية، وكيف يمكن ذلك، بحيث يمكن تخليدها. يمكن توريثها من جيل إلى جيل وحتى الخضوع للتطور. بمعنى آخر، في وصف التسلسل التطوري من الريبوسوم البدائي إلى حياة اليوم، لا تزال هناك حلقة مركزية مفقودة، والتي بدونها لن يتم حل لغز تكوين الحياة، وهي فهم مصدر المعلومات. والتي بموجبها تتشكل البروتينات الوظيفية."

"إن تاريخ العلم يعلمنا أن العديد من ألغاز الماضي، حتى تلك التي كانت تعتبر غير قابلة للحل على المستوى الأساسي، قد تم فك شفرتها في نهاية المطاف. وفي ضوء ذلك، يمكن الافتراض أن الانتقال من إنشاء بروتينات عشوائية إلى إنشاء بروتينات مشفرة سيتم فك شفرته أيضًا وسيجعل من الممكن وصف عملية مستمرة من العالم القديم إلى حياة اليوم.

لمقالة د. إيلانا أجمون، د. عنات باشان، وأستاذة عادا يونات حول الريبوسوم الأولي في الطبيعة