قام الباحثون بتركيب جزيئات TNA، وأظهروا أنه كان من الممكن استخدامها كمشفر جيني قبل الحمض النووي الريبي (RNA) وبالتأكيد قبل الحمض النووي (DNA). هل أدى هذا إلى حل مسألة بداية الحياة؟
تدين الأنظمة الحية بوجودها إلى زوج من الجزيئات التي تحمل المعلومات: DNA و RNA. تشكل هذه الجزيئات قواعد كيميائية لها خاصيتان أساسيتان للحياة: فهي الوراثة - أي أنها تستطيع تشفير ونقل المعلومات الوراثية، ومن ناحية أخرى، يمكنها أيضًا أن تتغير بمرور الوقت، من خلال عمليات التطور الداروينية.
والسؤال الذي كان موضع خلاف لسنوات عديدة هو ما إذا كان من الممكن تنفيذ الوراثة والتطور بواسطة جزيئات أخرى غير الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA).
قام جون شابوت، الباحث في معهد التصميم البيولوجي بجامعة ولاية أريزونا (ASU) والذي نشر مؤخرًا ورقة بحثية في مجلة Nature-Chemistry تصف تطور الأحماض النووية الثلاثة، جنبًا إلى جنب مع فريق متعدد التخصصات من العلماء من إنجلترا وبلجيكا والدنمارك بتوسيع هذه النظرية. خصائص الأحماض نواة إضافية أو XNAs.
وأظهرت المجموعة لأول مرة أن ستة بوليمرات طبيعية قادرة على العمل كأحماض نووية ومشاركة المعلومات مع الحمض النووي. أحد هذه XNAs، وهو جزيء يعرف باسم حمض الأنهيدروهكسيتول النووي أو HNA، قادر على التطور الموجه والمكشوف إلى أشكال مفيدة بيولوجيًا.
ونشرت نتائج الدراسة في العدد الحالي من مجلة العلوم. يلقي هذا العمل ضوءًا جديدًا على الأسئلة المتعلقة بأصل الحياة ويقدم نطاقًا واسعًا من التطبيقات العملية للطب الجزيئي التي لم تكن متوفرة من قبل.
الأحماض النووية التي تم تصميمها في المختبر بحيث ترتبط بعدة جزيئات تتصرف بشكل مشابه للأجسام المضادة - فهي متخصصة في الارتباط الدقيق بهدفها. يقول تشابوت: "قد تكون هذه الميزة مفيدة لبناء أنواع جديدة من أدوات التشخيص وأجهزة الاستشعار البيولوجية". مع الإشارة إلى أن XNAs عبارة عن جزيئات ذات تأثير قوي، لكن الإنزيمات الطبيعية لا تتعرف عليها".
يطبع كل من الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) تسلسلهما على أربعة نيوكليوتيدات - وهي معلومات أساسية تمكن من منح السمات الوراثية وتوفر أيضًا وصفة مشفرة أساسية لبناء البروتينات من 20 حمضًا أمينيًا بشكل طبيعي. يبقى السؤال حول كيف (ومتى) بدأ استخدام هذا النظام بالضبط أحد أكثر مجالات علم الأحياء إثارة للاهتمام والمتنازع عليها بشدة.
وفقًا لإحدى الفرضيات، يوجد جزيء بسيط يسبق الحمض النووي الريبوزي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) وكان بمثابة قناة المعلومات الأصلية. تشير فرضية "عالم الحمض النووي الريبوزي" (RNA World) إلى أن أشكال الحياة القديمة كانت تعتمد على الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات البسيطة. ويرجع ذلك إلى التنوع الكبير للحمض النووي الريبي (RNA) - بحيث لا يكون قادرًا على حمل المعلومات الجينية فحسب، بل يعمل أيضًا كمسرع للتفاعلات الكيميائية مثل الإنزيم، وبالتالي يعتبره الكثيرون جزءًا مهمًا من عملية ما قبل الحياة. الحياة الخلوية.
ومع ذلك، فإن الظهور التلقائي للحمض النووي الريبوزي (RNA) من خلال سلسلة من أحداث الخلط العشوائي للمواد الكيميائية البدائية هو على الأقل حدث غير محتمل. يقول شابوت: "هذا سؤال كبير". "إذا كان عالم الـ RNA موجودا، فكيف أصبح موجودا؟ هل يتشكل تلقائيا أم أنه نتاج شيء أبسط من الحمض النووي الريبوزي؟”
تكتسب فرضية عالم ما قبل الحمض النووي الريبوزي (RNA) زخمًا، وذلك بشكل أساسي من خلال دراسة جزيئات XNA، التي توفر بدائل معقولة للنظام البيولوجي الحالي ويمكن استخدامها كعناصر بناء كيميائية حتى ظهور الحياة الحالي. الدراسة الحالية تعزز الفرضية القائلة بأن شيئًا كهذا ربما حدث.
يعد الحمض النووي Threose أو TNA أحد المرشحين لدور الوسيط الحاسم. يقول شابوت: "يقوم TNA ببعض الأشياء المثيرة للاهتمام"، مشيرًا إلى قدرة الجزيء على الارتباط مع الحمض النووي الريبي (RNA) من خلال الاقتران القاعدي غير المتوازي. توفر هذه الخاصية نموذجًا لكيفية قيام XNAs بنقل المعلومات من عالم ما قبل RNA إلى عالم RNA.
تتكون جزيئات الحمض النووي، بما في ذلك DNA وRNA، من 3 مكونات كيميائية: مجموعة سكر، ومجموعة من ثلاثة فوسفات تشكل البنية الأساسية للجزيء، ومجموعات من الأحماض النووية الأربعة. ومن خلال التغييرات في المكونات الهيكلية، يستطيع الباحثون هندسة جزيئات XNA بخصائص فريدة. ومع ذلك، لكي تعمل هذه الجزيئات الغريبة كخطوة أولى نحو الحمض النووي الريبي (RNA) في عصر ما قبل الحيوية، كان عليها أن تكون قادرة على نقل وإعادة إنتاج معلوماتها من الحمض النووي الريبي (RNA). لهذا، هناك حاجة إلى إنزيمات خاصة تسمى البوليميراز.
أنتجت الطبيعة بوليميرات DNA وRNA، القادرة على قراءة ونسخ وتحويل النسخ إلى تسلسلات الحمض النووي. أما بالنسبة لجزيئات XNA، فلا يوجد بوليميريز طبيعي. وهكذا، قامت المجموعة، بقيادة فيل هوليجر من مركز البحوث الطبية في إنجلترا، بتطوير بوليمرات اصطناعية يمكنها نسخ الحمض النووي إلى XNA وبوليميرازات أخرى يمكنها نسخ XNA إلى DNA. وفي النهاية، تمكن البوليميراز من نسخ وتشفير ستة أنظمة وراثية مختلفة. وأظهرت التجارب أنه من الممكن إنشاء تسلسلات الحمض النووي الطبيعية هذه بمساعدة XNA.
تُستخدم هذه الإنزيمات كأدوات في التطور الجزيئي، وقد ارتبطت، على سبيل المثال، بفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) وجسيم ليسوسوم HEL. يقول شابوت: "هذه عملية داروينية اصطناعية". "يحدث نفس الشيء داخل خلايانا، لكنه يتم في أنبوب اختبار."
والخطوة التالية هي استخدام التكنولوجيا وتطبيقها على إنتاج الأحماض النووية غير الطبيعية. فقط بعد أن يتم تشكيل العديد من هذه البروتينات، سيكون من الممكن تجميع اللغز وتقييم كيفية حدوث العملية في بداية الحياة.
تعليقات 15
شكرًا جزيلاً، سأشاهده بمجرد وصوله إلى المنزل (الأسبوع المقبل).
زرنيخيت
حسنًا، أنا أفهم ما تحاول تحقيقه، وهناك شيء ما فيه.
لكن مرة أخرى، لا أفهم شيئًا تقريبًا عنها، للأسف..
موت جميل! أعتقد أنه ليس علينا أن ننظر إلى الحياة كشيء منفصل تمامًا عن العمليات الكيميائية الأخرى التي تحدث في الكون. يمكن القول أن هناك محورًا تطوريًا محتملاً للتفاعلات الكيميائية المتزايدة التعقيد حيث "عائلة" واحدة من التفاعلات المعقدة هي ما نسميه اليوم "الحياة القائمة على الكربون". من المستحيل حاليًا معرفة إلى أي مدى يمكن أن يصل هذا التعقيد وما إذا كان DNA و RNA هما المادة الوحيدة التي تعمل كأساس وراثي للحياة في الكون.
الأحماض الأمينية أيضًا، على سبيل المثال، لديها المئات إن لم يكن الآلاف التي ليس لها وظيفة معروفة في عالم الأحياء اليوم، لكن كما تعلم..
تشن
بداية، قمنا بتعريف الحياة، رغم أنه لم يتم الاتفاق على كل تفاصيلها وقواعدها،
ولكن أغلب التعاريف مقبولة، وعلى هذا الأساس حددنا ما هي حدود الحد الأدنى من شروط استمرار الحياة.
وبما أنها لم تكن موجودة في ظروفها المخلوقة المناسبة، يبقى العثور على الوضع والوقت الذي خلقت فيه الحياة لأول مرة.
بالنسبة لك يبدو الأمر منطقيًا ومطلقًا، بالنسبة لي في هذه المرحلة، لا يبدو منطقيًا، أعتقد أن التعريف ذاته منهم
الحياة وما هي شروط تكوينها، تخلق حاجزاً أمام رؤية واقع مختلف، مثلاً أن الحياة هي استمرار
إما جزء أو انقسام، أيهما يأتي أولا.
http://www.youtube.com/watch?v=plY14oT_YLU
هان ولكل مهتم بالموضوع أنصحه بشدة بالذهاب إلى موقع اليوتيوب والكتابة في مربع البحث "سحر علم الأحياء" ومشاهدة الدرس الأول على الأقل، الدورة رائعة حقًا ومناسبة لأي شخص يريد ذلك. توسيع آفاقهم قليلا.
أميت
لاحظت الآن أنك كتبت "غامض"
نصف ردي السابق غير صحيح..
أميت
ليس لدي أي معرفة تقريبًا بالموضوع، أعلم أن الحدود بين الحي والجماد كبيرة جدًا من حيث تعقيدها والعمليات التي تدخل في إنشائها، وإجراء مقارنة بينهما يدل على قلة المعرفة والفهم للموضوع.
سأمتنع عن قول المزيد حول هذا الموضوع، لأنني أجهله حقًا.
سأرد عليه طالما أنه شيء أكثر فلسفية، يشبه إلى حد ما الاتجاه الذي قدمه أرسانت..
ملاحظة: سأكون ممتنًا إذا استطاع أحد أن يرشدني إلى مصادر حول هذا الموضوع، العلوم الشعبية (كتاب ما)، ويفضل أن يكون باللغة العبرية.
جمال ،
يبدو لي أن القصد ليس عدم وجود بداية على الإطلاق، ولكن تعريف "الحياة" بسيط للغاية:
لن أتفاجأ إذا كان الخط الفاصل بين "الحي" و"الجماد" أكثر غموضًا مما نعتقد اليوم
أرسانت ما الذي تتحدث عنه؟
ليس لدي أي فكرة عما تستخلص منه الاستنتاجات، ويجب أن أقول إنه وهمي إلى حد ما.
هل تبحث عن تكملة؟ هل تقترح أن الحياة كان من الممكن أن تكون موجودة في الكون الفتي؟
هل خلقت الحياة بالانفجار العظيم؟
من المحتمل أنه في السنوات القليلة الأولى من الانفجار الأعظم، لم يتم إنشاء أي حياة (تتكاثر الخلية، وما إلى ذلك) وهذا يؤدي إلى استنتاج مفاده أنه كانت هناك بداية.
يبدو الأمر مشابهًا إلى حدٍ ما لذلك البحث عن "الأب" القديم ومحاولة تتبع نسب العائلة
والتي تتغير من وقت لآخر بسبب النتائج الجديدة، فقط...لا توجد نتائج من هذا النوع هنا، وبالتالي فإن كل نتيجة تكون فورية
تتكيف Nance حقًا مع المفهوم الحالي وكل اختبار وتجربة تنتظر بالفعل إثباتًا أو ازدهارًا.
الحياة بمعنى مختلف عما نحدده، موجودة دائمًا ونشهد حياة هي استمرار أو جزء، ليس هناك نقطة أو زمان أو مكان، والتي وجد أنها بدأت لأنها لم تبدأ... إنها فالأصح أن نبحث عن استمرار أو اتصال، من أن نبحث عن بداية أو إعادة خلق.
بعض المشاكل:
أ) هل يمكن إنشاء هذه الجزيئات حتى بدون وجود ذكاء في المختبر؟
ب) هل هناك إمكانية للانتقال من tna إلى dna؟
ج) ما هو عدد القواعد القادرة على التكرار وهل يلزم تسلسل محدد بطول معين؟
إنه لأمر مدهش أنه بغض النظر عن كم حاولت القراءة عن الحمض النووي، والحمض النووي الريبوزي، والكروموسومات، وما إلى ذلك. فإنني أنسى كل شيء مرة أخرى، وترفض هذه المعلومات استيعابها في رأسي.
وبالنسبة للبنية الثلاثة:
Threose هو سكر أحادي رباعي الكربون أو كربوهيدرات له الصيغة الجزيئية C4H8O4. يحتوي على مجموعة ألدهيد طرفية بدلاً من الكيتون في سلسلته الخطية، ولذلك يعتبر جزءًا من عائلة الألدوز من السكريات الأحادية.
http://en.wikipedia.org/wiki/Threose